CN106244278A - 以新鲜鸡粪为主要原料制备生物质燃料的方法 - Google Patents

以新鲜鸡粪为主要原料制备生物质燃料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种以新鲜鸡粪为主要原料制备生物质燃料的方法。具体包括以下步骤：1）原理预处理；2）发酵：将新鲜鸡粪、菌菇棒和煅烧贝壳粉混合后，接入除臭复合微生物和固氮‑脱硫复合微生物进行堆制发酵；3）将发酵料自然晾干；4）加入茶梗料，进行挤压造粒。本发明通过以新鲜鸡粪为主要原料，以废弃菌菇棒、煅烧贝壳粉和茶梗为辅助原料，添加除臭复合微生物和固氮脱硫复合微生物，充分利用复合微生物的增强物料可燃性和综合燃烧特性，制得了一种燃点低、燃烧热值大、燃烧率高的生物质颗粒燃料。该方法不仅可以大大消纳鸡粪，解决鸡粪的环境污染问题；同时为废弃菌菇棒、贝壳和茶梗的资源化利用提供了方向。

Description

以新鲜鸡粪为主要原料制备生物质燃料的方法
技术领域
本发明属于新能源燃料和环保技术领域，具体涉及一种以新鲜鸡粪为主要原料制备生物质燃料的方法。
背景技术
我国养殖业的规模化发展为丰富“菜篮子”工程做出了显著的贡献，同时产生的大量养殖污染物特别是固态粪便污染物已成为制约养殖业可持续发展的关键技术瓶颈，存在影响健康养殖和生态环境的潜在风险。传统的处理方式是通过厌氧技术及配套相关后处理技术加以处理，大部分以“山林地或田间资源化消纳利用”为主，工程建设投资大，工艺技术的耦合性要求高，工程运行效果及处理稳定性较差且管理不便。近年来以“集中收集肥料化”等污染物减量化的处理技术模式得到了一定的推广应用，也取得了一定的成效。但是这些处理技术和模式未能从污染物特性方面实现高效科学处理和高值化利用，存在环境二次污染的风险。
随着我国养鸡业的快速发展，鸡粪污染已成为一大难题。由于鸡肠道短，摄入的饲料并没有完全消化吸收，约有40%-70%的营养物被排出体外，因此鸡粪在所有禽畜粪便当中养分是最高的。目前，鸡粪处理方法有很多，如鸡粪发酵、鸡粪烘干、青贮法、化学处理、热喷法等，现在最适用普通用户使用的方法为鸡粪发酵，发酵不但工艺简单，而且造价低廉。但这些方法均难以实现鸡粪无害化处理和资源化利用，且使鸡粪数量远远超过合理使用量和周围环境的处理能力。
公开号为CN 105779062 A的中国专利申请公开了一种一种鸡粪成型固体燃料，其组成按重量份数计包括：干鸡粪 55-85 份、无烟煤2-7份、焦炭10-30份、生石灰1-3份、碳酸钠1-1.5份、氯化钾0.5-1 份、35％酒精2-3份、松香0.2-0.5份。其缺点在于：需要先将新鲜鸡粪进行干燥处理，并且需要加焦炭、无烟煤等原料，所制得的燃料不够环保、节能。
福建是食用菌种植大省，在食用菌深加工的过程中，大量的菌菇棒被废弃，未得到进一步利用，造成了资源的浪费。同时福建也是茶都，种茶历史悠久，在茶叶的制作过程中，茶梗往往被废弃。而且福建又是沿海省份，贝壳类产品丰富，贝壳粉是贝壳粉碎的粉末，经高温煅烧后，其主要成分是氧化钙。
发明内容
本发明的目的在于针对鸡粪的环境污染问题以及鸡粪处理过程中存在的诸多缺陷和不足，提供一种以新鲜鸡粪为主要原料制备生物质燃料的方法。通过以新鲜鸡粪为主要原料，以废弃菌菇棒、煅烧贝壳粉和茶梗为辅助原料，添加除臭复合微生物和固氮-脱硫复合微生物，经较短时间发酵可除去恶臭和有毒有害气体，并增强物料的可燃性和综合燃烧特性，制得了一种燃点低、燃烧热值大、燃烧率高的生物质颗粒燃料。该方法不仅可以大大消纳鸡粪，解决鸡粪的环境污染问题，同时也为废弃菌菇棒和茶梗的资源化利用提供了方向。
为实现本发明的目的，采用如下技术方案：
一种以新鲜鸡粪为主要原料制备生物质燃料的方法，具体步骤为：
1）原料预处理：将废弃的菌菇棒破碎，自然晾干，使其含水率低于10wt%，制得菌菇棒料；将废弃贝壳经煅烧后制得煅烧贝壳粉；
2）发酵：将新鲜鸡粪70-75wt%、菌菇棒料20-25wt%和煅烧贝壳粉3-5wt%混合，制得混合料；然后在混合料中接入除臭复合微生物，进行第一次堆制发酵，使混合料的含水率降至35-40wt%；然后在混合料中接入固氮-脱硫复合微生物，进行第二次堆制发酵，使混合料的含水率降至20-25wt%；
3）将发酵后的物料自然晾干，使其含水率降至18wt%以下；
4）茶梗料：将废弃茶梗自然晾干，破碎至粒径为3-5mm，制得茶梗料；
5）挤压造粒：将步骤3）自然晾干后的物料和步骤4）制得的茶梗料混合，送入造粒机中，压缩成长条圆棒形状并挤出，将圆棒切割成长度为10毫米-50毫米的颗粒，高温挤压的温度为90-150℃；
6）冷却：高温的颗粒经过不锈钢传送带，传送到逆流空气冷却器，将其冷却至环境温度；
7）装袋入库。
步骤1）中废弃贝壳在升温速率为15-30℃/min的条件下，加热至900-1100℃进行煅烧，煅烧时间为3-5h，制得煅烧贝壳粉。
步骤2）所述的除臭复合微生物是由枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、米曲霉（Aspergillus oryzae）、热带假丝酵母菌（Candida tropicalis）、灰色链霉菌（Streptomyces griseus）和亮白曲霉（Aspergillus candidus）按质量比2:4:5:3:1混合而成；除臭复合微生物的接入量为混合料重量的4%~10%。
步骤2）所述的固氮-脱硫复合微生物是由氧化硫硫杆菌( Thiobacillus thiooxidans ) 、高地芽孢杆菌（Bacillus altitudinis）和肺炎克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae）按质量比3:4:1复合而成，固氮-脱硫复合微生物的接入量为混合料重量的4%~10%。
步骤2）所述的第一次堆制发酵的周期为2-3天；第二次堆制发酵的周期为1-2天。
步骤5）中，茶梗料的加入量为步骤3）自然晾干后的物料重量的7%-10%。
一种如上所述的方法制备的生物质燃料，燃值为（2.282-2.496）*104 KJ/kg，燃烧率达到91.0%以上，具备了较好的燃烧稳定性和综合燃烧特性。
本发明的有益效果在于：
1）本发明以新鲜鸡粪为主要原料，以菌菇棒料和煅烧贝壳粉为辅助原料，添加除臭复合微生物和固氮-脱硫复合微生物进行发酵，一方面煅烧贝壳粉具有吸水放热性，可使鸡粪的含水率迅速降低，所放出的热量使堆制发酵的温度快速升高，减少了堆制发酵的时间；另一方面经过煅烧处理的贝壳粉微细颗粒为多孔纤维状双螺旋体构造，具有显著的除臭和助燃作用；而菌菇棒料则使鸡粪经发酵处理后，仍具有适当的粘性，便于后续的造粒工艺；
2）本发明采用除臭复合微生物、固氮-脱硫复合微生物进行发酵处理，一方面可使鸡粪快速脱臭、脱硫，有利于制得无味、环保的生物质燃料；另一方面，经多种微生物复合处理，可使燃料中可燃烧物质增多，碳氮比提高，降低燃料的燃点，提高燃料的燃值和燃烧效率；
3）本发明在新鲜鸡粪中加入废弃菌菇棒，菌菇棒中的菌丝体不但有利于发酵，同时因其粘性很强，在挤压造粒过程中可增加物料的粘性，便于燃料成型，无需额外添加粘结剂；
4）本发明在发酵、自然晾干后的物料中加入茶梗料，因茶梗富含木纤维，可进一步使可燃物质增多，提高燃料的燃烧率；而且，茶梗嫩枝木纤维木栓化程度比较低，较为柔软，柔软的木性纤维可以形成多孔、富有剩余力场的强吸附性材料，在挤压造粒过程中可增加物料的粘性，更方便造粒；同时因茶梗富含多酚类等香气物质，将其添加于鸡粪中，还具有一定除臭、增香、助燃作用；
5）本发明的整个制备工艺简单，实用性强，可大量消纳新鲜鸡粪，解决鸡粪的环境污染问题；同时为废弃菌菇棒和茶梗的资源化再利用提供了方向，具备显著的经济效益。
具体实施方式
为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种以新鲜鸡粪为主要原料制备生物质燃料的方法，具体步骤为：
1）原料预处理：将废弃的菌菇棒破碎，自然晾干，使其含水率低于10wt%，制得菌菇棒料；将废弃贝壳在升温速率为15℃/min的条件下，加热至900℃进行煅烧，煅烧时间为5h，制得煅烧贝壳粉；
2）发酵：将新鲜鸡粪70wt%、菌菇棒料25wt%和煅烧贝壳粉5wt%混合，制得混合料；然后在混合料中接入除臭复合微生物，进行第一次堆制发酵，使混合料的含水率降至35wt%；然后在混合料中接入固氮-脱硫复合微生物，进行第二次堆制发酵，使混合料的含水率降至20wt%；所述的除臭复合微生物是由枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、米曲霉（Aspergillus oryzae）、热带假丝酵母菌（Candida tropicalis）、灰色链霉菌（Streptomyces griseus）和亮白曲霉（Aspergillus candidus）按质量比2:4:5:3:1混合而成；除臭复合微生物的接入量为混合料重量的7%；所述的固氮-脱硫复合微生物是由氧化硫硫杆菌( Thiobacillus thiooxidans ) 、高地芽孢杆菌（Bacillus altitudinis）和肺炎克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae）按质量比3:4:1复合而成，固氮-脱硫复合微生物的接入量为混合料重量的6%；第一次堆制发酵的周期为2天；第二次堆制发酵的周期为1天；
3）将发酵后的物料自然晾干，使其含水率降至18wt%以下；
4）茶梗料：将废弃茶梗自然晾干，破碎至粒径为4mm，制得茶梗料；
5）挤压造粒：将步骤3）自然晾干后的物料和步骤4）制得的茶梗料混合，茶梗料的加入量为步骤3）自然晾干后的物料重量的8%；送入造粒机中，压缩成长条圆棒形状并挤出，将圆棒切割成长度为10毫米的颗粒，高温挤压的温度为90℃；
6）冷却：高温的颗粒经过不锈钢传送带，传送到逆流空气冷却器，将其冷却至环境温度；
7）装袋入库。
实施例1的生物质燃料燃值为2.496*104KJ/kg。
实施例2
一种以新鲜鸡粪为主要原料制备生物质燃料的方法，具体步骤为：
1）原料预处理：将废弃的菌菇棒破碎，自然晾干，使其含水率低于10wt%，制得菌菇棒料；将废弃贝壳在升温速率为30℃/min的条件下，加热至1100℃进行煅烧，煅烧时间为3h，制得煅烧贝壳粉；
2）发酵：将新鲜鸡粪75wt%、菌菇棒料22wt%和煅烧贝壳粉3wt%混合，制得混合料；然后在混合料中接入除臭复合微生物，进行第一次堆制发酵，使混合料的含水率降至40wt%；然后在混合料中接入固氮-脱硫复合微生物，进行第二次堆制发酵，使混合料的含水率降至25wt%；所述的除臭复合微生物是由枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、米曲霉（Aspergillus oryzae）、热带假丝酵母菌（Candida tropicalis）、灰色链霉菌（Streptomyces griseus）和亮白曲霉（Aspergillus candidus）按质量比2:4:5:3:1混合而成；除臭复合微生物的接入量为混合料重量的4%；所述的固氮-脱硫复合微生物是由氧化硫硫杆菌( Thiobacillus thiooxidans ) 、高地芽孢杆菌（Bacillus altitudinis）和肺炎克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae）按质量比3:4:1复合而成，固氮-脱硫复合微生物的接入量为混合料重量的10%；第一次堆制发酵的周期为3天；第二次堆制发酵的周期为1天；
3）将发酵后的物料自然晾干，使其含水率降至18wt%以下；
4）茶梗料：将废弃茶梗自然晾干，破碎至粒径为4mm，制得茶梗料；
5）挤压造粒：将步骤3）自然晾干后的物料和步骤4）制得的茶梗料混合，茶梗料的加入量为步骤3）自然晾干后的物料重量的7%；送入造粒机中，压缩成长条圆棒形状并挤出，将圆棒切割成长度为30毫米的颗粒，高温挤压的温度为110℃；
6）冷却：高温的颗粒经过不锈钢传送带，传送到逆流空气冷却器，将其冷却至环境温度；
7）装袋入库。
实施例2的生物质燃料燃值为2.282*104KJ/kg。
实施例3
一种以新鲜鸡粪为主要原料制备生物质燃料的方法，具体步骤为：
1）原料预处理：将废弃的菌菇棒破碎，自然晾干，使其含水率低于10wt%，制得菌菇棒料；将废弃贝壳在升温速率为20℃/min的条件下，加热至1000℃进行煅烧，煅烧时间为4h，制得煅烧贝壳粉；
2）发酵：将新鲜鸡粪73wt%、菌菇棒料23wt%和煅烧贝壳粉4wt%混合，制得混合料；然后在混合料中接入除臭复合微生物，进行第一次堆制发酵，使混合料的含水率降至35wt%；然后在混合料中接入固氮-脱硫复合微生物，进行第二次堆制发酵，使混合料的含水率降至20wt%；所述的除臭复合微生物是由枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、米曲霉（Aspergillus oryzae）、热带假丝酵母菌（Candida tropicalis）、灰色链霉菌（Streptomyces griseus）和亮白曲霉（Aspergillus candidus）按质量比2:4:5:3:1混合而成；除臭复合微生物的接入量为混合料重量的4%；所述的固氮-脱硫复合微生物是由氧化硫硫杆菌( Thiobacillus thiooxidans ) 、高地芽孢杆菌（Bacillus altitudinis）和肺炎克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae）按质量比3:4:1复合而成，固氮-脱硫复合微生物的接入量为混合料重量的4%；第一次堆制发酵的周期为2天；第二次堆制发酵的周期为1天；
3）将发酵后的物料自然晾干，使其含水率降至18wt%以下；
4）茶梗料：将废弃茶梗自然晾干，破碎至粒径为4mm，制得茶梗料；
5）挤压造粒：将步骤3）自然晾干后的物料和步骤4）制得的茶梗料混合，茶梗料的加入量为步骤3）自然晾干后的物料重量的10%；送入造粒机中，压缩成长条圆棒形状并挤出，将圆棒切割成长度为50毫米的颗粒，高温挤压的温度为150℃；
6）冷却：高温的颗粒经过不锈钢传送带，传送到逆流空气冷却器，将其冷却至环境温度；
7）装袋入库。
实施例3的生物质燃料燃值为2.387*104KJ/kg。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种以新鲜鸡粪为主要原料制备生物质燃料的方法，其特征在于：具体步骤为：
1）原料预处理：将废弃的菌菇棒破碎，自然晾干，使其含水率低于10wt%，制得菌菇棒料；将废弃贝壳经煅烧后制得煅烧贝壳粉；
2）发酵：将新鲜鸡粪70-75wt%、菌菇棒料20-25wt%和煅烧贝壳粉3-5wt%混合，制得混合料；然后在混合料中接入除臭复合微生物，进行第一次堆制发酵，使混合料的含水率降至35-40wt%；然后在混合料中接入固氮-脱硫复合微生物，进行第二次堆制发酵，使混合料的含水率降至20-25wt%；
3）将发酵后的物料自然晾干，使其含水率降至18wt%以下；
4）茶梗料的制备：将废弃茶梗自然晾干，破碎至粒径为3-5mm，制得茶梗料；
5）挤压造粒：将步骤3）自然晾干后的物料和步骤4）制得的茶梗料混合，送入造粒机中，压缩成长条圆棒形状并挤出，将圆棒切割成长度为10毫米-50毫米的颗粒，高温挤压的温度为90-150℃；
6）冷却：高温的颗粒经过不锈钢传送带，传送到逆流空气冷却器，将其冷却至环境温度；
7）装袋入库。
2.根据权利要求1所述的以新鲜鸡粪为主要原料制备生物质燃料的方法，其特征在于：步骤1）中废弃贝壳在升温速率为15-30℃/min的条件下，加热至900-1100℃进行煅烧，煅烧时间为3-5h，制得煅烧贝壳粉。
3.根据权利要求1所述的以新鲜鸡粪为主要原料制备生物质燃料的方法，其特征在于：步骤2）所述的除臭复合微生物是由枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、米曲霉（Aspergillus oryzae）、热带假丝酵母菌（Candida tropicalis）、灰色链霉菌（Streptomyces griseus）和亮白曲霉（Aspergillus candidus）按质量比2:4:5:3:1混合而成；除臭复合微生物的接入量为混合料重量的4%~10%。
4.根据权利要求1所述的以新鲜鸡粪为主要原料制备生物质燃料的方法，其特征在于：步骤2）所述的固氮-脱硫复合微生物是由氧化硫硫杆菌( Thiobacillus thiooxidans ) 、高地芽孢杆菌（Bacillus altitudinis）和肺炎克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae）按质量比3:4:1复合而成，固氮-脱硫复合微生物的接入量为混合料重量的4%~10%。
5.根据权利要求1所述的以新鲜鸡粪为主要原料制备生物质燃料的方法，其特征在于：步骤2）所述的第一次堆制发酵的周期为2-3天；第二次堆制发酵的周期为1-2天。
6.根据权利要求1所述的以新鲜鸡粪为主要原料制备生物质燃料的方法，其特征在于：步骤5）中，茶梗料的加入量为步骤3）自然晾干后的物料重量的7%-10%。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的方法制备的生物质燃料。
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