CN106630522A - 一种利用养猪场猪粪尿生产沼气的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用养猪场猪粪尿生产沼气的方法，涉及养猪废物资源化利用技术领域。本发明对准备进行厌氧发酵的物料先预处理，再分阶段以不同固含量浓度的物料接种相应的产甲烷菌种，能够持续稳定的产生大量杂质气体少的高纯度沼气；产生的沼渣，可以用作肥料，改善土壤质量，增加农作物产量，产生的沼液用于果树蔬菜种植能减少农药和化肥的使用，减少农作物的化学污染，生产的绿色果蔬品质和产量大幅提高。本发明将猪粪尿废水处理后用于多种相关产业上，既能够降低养猪成本，又能够带来更大的利益。

Description

一种利用养猪场猪粪尿生产沼气的方法
技术领域
本发明涉及养猪废物资源化利用技术领域，具体地涉及一种利用养猪场猪粪尿生产沼气的方法。
背景技术
随着畜牧业的发展，规模化养猪场和养猪区域的快速递增，所带来的主要问题就是大量粪污水及废水的处理问题：由于粪尿的淋溶性很强，如不妥善处理，就会通过地表径流和渗滤进入地下水层，或在土壤中积累，造成土壤污染。养猪场粪尿露天堆置场在雨季的地表径流是造成地表水、地下水污染的主要途径。目前不少猪养殖场粪尿处理的方法是未经任何处理直接排放或施入农田、水塘、尿液排入江河，造成环境污染。因此，如何有效针对规模化养殖的养猪场粪尿进行有效处理是目前亟待解决的重大问题。如果有一种办法可以有效的处理养殖产生的粪污水并进行粪污再利用，那么就可以给养殖业节省极大的费用，提高综合利用率。
沼气的厌氧发酵是指有机物质，如人畜家禽粪便、秸秆、杂草等，在一定的水分、温度和厌氧条件下，通过种类繁多、数量巨大、且功能不同的各类微生物的分解代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等混合性气体的复杂的生物化学过程。将养猪产生的粪便污水进行厌氧发酵生产沼气是养猪粪便污水处理的一个重要研究方向。但由于粪便污水本身的浓度较高，导致现有厌氧发酵装置在处理畜禽殖养粪便污水时存在着能耗高和发酵效率低的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种合理高效利用养猪场猪粪尿生产沼气的方法，该方法将养猪场废弃物综合再利用，既保护了周围环境，又提供了生产生活新能源。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种利用养猪场猪粪尿生产沼气的方法，包括以下步骤：
⑴预处理：收集养猪场产生的猪粪和尿液，输送至调节池中，向调节池中加水，并搅拌，使池中固含量为8-12％，然后依次向其中加入高锰酸钾粉末和氧化锌，所述高锰酸钾加入量为池容猪粪水质量的1-3％，所述氧化锌加入量为池容粪水质量的1-3％，搅拌1-2h后，静置8-12h；
⑵初次厌氧发酵：将步骤⑴处理过的猪粪水投入初级厌氧发酵罐，继续投入干中药渣，使厌氧发酵罐中固含量达到20-25％，搅拌均匀并加热物料至50-60℃，接入物料质量5-10％的高温产甲烷菌，严格厌氧恒温发酵5-14天，得到初级沼气和初级发酵剩余物；
⑶二次厌氧发酵：将步骤⑵中经初次厌氧发酵的初级发酵剩余物输入次级厌氧发酵罐，继续投入鲜紫花苜蓿，使厌氧发酵罐中固含量达到28-34％，搅拌均匀，保持物料温度为35-45℃，接入物料质量4-6％的中温产甲烷菌，严格厌氧恒温发酵，得到次级沼气和次级发酵剩余物；
⑷沼气收集：将步骤⑵和⑶得到的沼气输入同一贮气罐进行存贮；
⑸下游处理：将步骤⑶得到的发酵剩余物进行固液分离，得到沼渣和沼液，沼渣与腐熟植物秸秆混合制成有机肥，沼液经过滤、浓缩处理，得到浓缩沼液，发酵完成后的发酵罐及管道用清水冲洗后产生的废水作为步骤⑴中调节池所加用水。
所述中药渣为香薷渣、苏叶渣、木香渣、藿香渣中的一种或多种的混合物。
所述鲜紫花苜蓿为切成1-2cm的鲜紫花苜蓿小段。
作为优选，步骤⑷中，贮气罐内收集的沼气达到其容量2/3时，将贮气罐内沼气先后通过脱硫塔及压缩机，得到高压净沼气，存贮在另一贮气罐内。
本发明的有益技术效果：本发明将猪粪尿废水处理后用于多种相关产业上，既能够降低养猪成本，又能够带来更大的利益；对准备进行厌氧发酵的物料先预处理，再分阶段以不同固含量浓度的物料接种相应的产甲烷菌种，能够持续稳定的产生大量杂质气体少的高纯度沼气；产生的沼渣，可以用作肥料，改善土壤质量，增加农作物产量，产生的沼液用于果树蔬菜种植能减少农药和化肥的使用，减少农作物的化学污染，生产的绿色果蔬品质和产量大幅提高。
具体实施方式
结合实施例进一步对本发明作阐述，不构成对本发明的限制。
实施例1
一种利用养猪场猪粪尿生产沼气的方法，包括以下步骤：
⑴预处理：收集养猪场产生的猪粪和尿液，输送至调节池中，向调节池中加水，并搅拌，使池中固含量为8％，然后依次向其中加入高锰酸钾粉末和氧化锌，所述高锰酸钾加入量为池容猪粪水质量的1％，所述氧化锌加入量为池容粪水质量的1％，搅拌1h后，静置8h；
⑵初次厌氧发酵：将步骤⑴处理过的猪粪水投入初级厌氧发酵罐，继续投入干香薷渣，使厌氧发酵罐中固含量达到20％，搅拌均匀并加热物料至50℃，接入物料质量5％的高温产甲烷菌，严格厌氧恒温发酵5天，得到初级沼气和初级发酵剩余物；
⑶二次厌氧发酵：将步骤⑵中经初次厌氧发酵的初级发酵剩余物输入次级厌氧发酵罐，继续投入1cm长的鲜紫花苜蓿小段，使厌氧发酵罐中固含量达到28％，搅拌均匀，保持物料温度为35℃，接入物料质量4％的中温产甲烷菌，严格厌氧恒温发酵，得到次级沼气和次级发酵剩余物；
⑷沼气收集：将步骤⑵和⑶得到的沼气输入同一贮气罐进行存贮；
⑸下游处理：将步骤⑶得到的发酵剩余物进行固液分离，得到沼渣和沼液，沼渣与腐熟玉米秸秆混合制成有机肥，沼液经过滤、浓缩处理，得到浓缩沼液，发酵完成后的发酵罐及管道用清水冲洗后产生的废水作为步骤⑴中调节池所加用水。
将浓缩沼液直接用于西葫芦种子浸种处理，沼渣与腐熟玉米秸秆混合制成的有机肥作为基肥施入西葫芦栽培地，当年亩产4400公斤，比往年年均产量3500公斤增产25.7％。
分次厌氧发酵的平均容积产气率0.74m3/m3.d，产气平均产甲烷含量55％，所产沼气用于发电，产生的电能供养猪场照明及供暖使用。
实施例2
一种利用养猪场猪粪尿生产沼气的方法，包括以下步骤：
⑴预处理：收集养猪场产生的猪粪和尿液，输送至调节池中，向调节池中加水，并搅拌，使池中固含量为12％，然后依次向其中加入高锰酸钾粉末和氧化锌，所述高锰酸钾加入量为池容猪粪水质量的3％，所述氧化锌加入量为池容粪水质量的3％，搅拌2h后，静置12h；
⑵初次厌氧发酵：将步骤⑴处理过的猪粪水投入初级厌氧发酵罐，继续投入干苏叶渣和干木香渣，使厌氧发酵罐中固含量达到25％，搅拌均匀并加热物料至60℃，接入物料质量10％的高温产甲烷菌，严格厌氧恒温发酵14天，得到初级沼气和初级发酵剩余物；
⑶二次厌氧发酵：将步骤⑵中经初次厌氧发酵的初级发酵剩余物输入次级厌氧发酵罐，继续投入投入2cm长的鲜紫花苜蓿小段，使厌氧发酵罐中固含量达到34％，搅拌均匀，保持物料温度为45℃，接入物料质量6％的中温产甲烷菌，严格厌氧恒温发酵，得到次级沼气和次级发酵剩余物；
⑷沼气收集：将步骤⑵和⑶得到的沼气输入同一贮气罐进行存贮；
⑸下游处理：将步骤⑶得到的发酵剩余物进行固液分离，得到沼渣和沼液，沼渣与腐熟农家肥混合制成有机肥，沼液经过滤、浓缩处理，得到浓缩沼液，发酵完成后的发酵罐及管道用清水冲洗后产生的废水作为步骤⑴中调节池所加用水。
将浓缩沼液直接用于金漠13号食用葵花种子浸种处理，沼渣与腐熟玉米秸秆混合制成的有机肥作为基肥施入金漠13号食用葵花栽培地，金漠13号食用葵花当年株高192cm，单盘34公分，单盘产湿籽1.8公斤，比往年单盘产湿籽1.5公斤增产20％。
分次厌氧发酵的平均容积产气率0.77m3/m3.d，产气平均产甲烷含量56％，所产沼气用于发电，产生的电能供养猪场照明及供暖使用。
实施例3
一种利用养猪场猪粪尿生产沼气的方法，包括以下步骤：
⑴预处理：收集养猪场产生的猪粪和尿液，输送至调节池中，向调节池中加水，并搅拌，使池中固含量为10％，然后依次向其中加入高锰酸钾粉末和氧化锌，所述高锰酸钾加入量为池容猪粪水质量的2％，所述氧化锌加入量为池容粪水质量的2％，搅拌1.5h后，静置10h；
⑵初次厌氧发酵：将步骤⑴处理过的猪粪水投入初级厌氧发酵罐，继续投入干香薷渣、干苏叶渣、干木香渣和干藿香渣的混合物，使厌氧发酵罐中固含量达到23％，搅拌均匀并加热物料至55℃，接入物料质量8％的高温产甲烷菌，严格厌氧恒温发酵10天，得到初级沼气和初级发酵剩余物；
⑶二次厌氧发酵：将步骤⑵中经初次厌氧发酵的初级发酵剩余物输入次级厌氧发酵罐，继续投入长1cm的鲜紫花苜蓿小段，使厌氧发酵罐中固含量达到31％，搅拌均匀，保持物料温度为40℃，接入物料质量5％的中温产甲烷菌，严格厌氧恒温发酵，得到次级沼气和次级发酵剩余物；
⑷沼气收集：将步骤⑵和⑶得到的沼气输入同一贮气罐进行存贮，贮气罐内收集的沼气达到其容量2/3时，将贮气罐内沼气先后通过脱硫塔及压缩机，得到高压净沼气，存贮在另一贮气罐内。
⑸下游处理：将步骤⑶得到的发酵剩余物进行固液分离，得到沼渣和沼液，沼渣与腐熟农家肥混合制成有机肥，沼液经过滤、浓缩处理，得到浓缩沼液，发酵完成后的发酵罐及管道用清水冲洗后产生的废水作为步骤⑴中调节池所加用水。
将浓缩沼液与清水混合成营养液每隔5天浇灌一次紫玉金冠洋葱，沼渣与腐熟玉米秸秆混合制成的有机肥作为基肥施入紫玉金冠洋葱栽培地，紫玉金冠洋葱当年株高60cm，单球重260g，最大单球可达480g，亩产5200公斤，比往年亩产4800公斤增产8.3％。
分次厌氧发酵的平均容积产气率0.79m3/m3.d，产气平均产甲烷含量57％，所产沼气运输至沼气汽车加气站作为燃料为提供车辆动力。

Claims (4)

1.一种利用养猪场猪粪尿生产沼气的方法，其特征在于，包括以下步骤：
⑴预处理：收集养猪场产生的猪粪和尿液，输送至调节池中，向调节池中加水，并搅拌，使池中固含量为8-12％，然后依次向其中加入高锰酸钾粉末和氧化锌，所述高锰酸钾加入量为池容猪粪水质量的1-3％，所述氧化锌加入量为池容粪水质量的1-3％，搅拌1-2h后，静置8-12h；
⑵初次厌氧发酵：将步骤⑴处理过的猪粪水投入初级厌氧发酵罐，继续投入干中药渣，使厌氧发酵罐中固含量达到20-25％，搅拌均匀并加热物料至50-60℃，接入物料质量5-10％的高温产甲烷菌，严格厌氧恒温发酵5-14天，得到初级沼气和初级发酵剩余物；
⑶二次厌氧发酵：将步骤⑵中经初次厌氧发酵的初级发酵剩余物输入次级厌氧发酵罐，继续投入鲜紫花苜蓿，使厌氧发酵罐中固含量达到28-34％，搅拌均匀，保持物料温度为35-45℃，接入物料质量4-6％的中温产甲烷菌，严格厌氧恒温发酵，得到次级沼气和次级发酵剩余物；
⑷沼气收集：将步骤⑵和⑶得到的沼气输入同一贮气罐进行存贮；
⑸下游处理：将步骤⑶得到的发酵剩余物进行固液分离，得到沼渣和沼液，沼渣与腐熟植物秸秆混合制成有机肥，沼液经过滤、浓缩处理，得到浓缩沼液，发酵完成后的发酵罐及管道用清水冲洗后产生的废水作为步骤⑴中调节池所加用水。
2.根据权利要求1所述利用养猪场猪粪尿生产沼气的方法，其特征在于：所述中药渣为香薷渣、苏叶渣、木香渣、藿香渣中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求1所述利用养猪场猪粪尿生产沼气的方法，其特征在于：所述鲜紫花苜蓿为切成1-2cm的鲜紫花苜蓿小段。
4.根据权利要求1所述利用养猪场猪粪尿生产沼气的方法，其特征在于：步骤⑷中，贮气罐内收集的沼气达到其容量2/3时，将贮气罐内沼气先后通过脱硫塔及压缩机，得到高压净沼气，存贮在另一贮气罐内。
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