CN108570482A - 一种玉米秸秆综合资源化利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种玉米秸秆综合资源化利用方法，其特征在于，该方法将收割的新鲜玉米秸秆依次经过粉碎、压缩和密封三个步骤，其中在粉碎后和压缩前需要加水增湿；密封保存35天后用于动物食料，密封保存65天后用于秸秆发酵料；动物粪便与秸秆发酵料混合，同时添加有机废水进行厌氧发酵；厌氧发酵的沼渣用于制肥，产生的沼气用作燃料。该方法提高玉米秸秆的资源化利用水平，实现玉米秸秆的完全资源化利用，从根本上解决玉米秸秆对环境的污染问题。该方法不添加有害物质，对环境影响小。该发明方法简单，可操作性强，实用价值高。

Description

一种玉米秸秆综合资源化利用方法
技术领域
本发明涉及环境科学与工程中的环境生态能源技术领域，尤其涉及一种玉米秸秆综合资源化利用方法。
背景技术
随着我国农业的发展，玉米种植面积大，产生的秸秆废物量大，随意堆弃和燃烧对环境污染严重，环保部每年秋季通过卫星监测，发现农村普遍存在野外燃烧的现象，空气受到污染，严重影响居民的身心健康。农业部门推行的秸秆还田技术，但是由于该技术的弊端目前尚未克服，推广应用有限。玉米秸秆的综合资源化利用成本低，效果好，受到广泛关注。
目前玉米秸秆主要是以热值利用为主，还田为辅，运行成本高，资源化利用率低。而玉米秸秆的综合资源化利用将大大提高资源化利用水平，获得较高的经济效益。目前玉米秸秆的资源化利用水平低，饲料化、制肥、制备沼气和制备生物炭等其中一种方法无法实现玉米秸秆的高效利用，因此开发一种将几种利用方法相结合的方法，提高玉米秸秆的利用率是当前研究的关键。玉米秸秆的综合资源化利用研究对提高玉米秸秆处理技术的进步、缓解能源危机以及有效的改善空气环境等都将具有重要意义。目前关于秸秆制备动物饲料、有机肥和沼气的研究主要授权或公开的专利包括：一种玉米秸秆生物颗粒饲料(申请专利号：201210025568.X)、一种玉米秸秆饲料的制作方法(申请专利号：201110096843.2)、山羊专用鲜食玉米秸秆青贮饲料的生产方法(申请专利号：201310698011.7)、一种利用玉米秸秆作牛饲料的方法(申请专利号：201410281995.3)、一种玉米秸秆青贮饲料的准备方法(申请专利号：201410763729.4)、一种苜蓿与玉米秸秆发酵生产的颗粒饲料(申请专利号：201310693464.0)、一种含有益生菌的玉米秸秆香猪饲料及其制备方法(申请专利号：201510549607.X)、玉米秸秆生物补充饲料的制备方法(申请专利号：201410288278.3)、一种将玉米秸秆切短为3-5厘米后发酵作为羊饲料的方法(申请专利号：201510967408.0)、一种玉米秸秆饲料的制备方法(申请专利号：201610304931.X)、利用玉米制浆废液废渣制肥的方法(申请专利号：201710177142.9)、去除畜禽粪便堆制肥中类固醇雌激素的方法(申请专利号：201210387747.8)、一种畜禽粪污生物制肥的方法(申请专利号：201710045477.5)、一种用于滨海中低产稻田生产有机米的制肥方法(申请专利号：201310332226.7)、一种利用秸秆直接制肥的方法及制备的秸秆有机肥(申请专利号：201610131358.7)、一种利用秸秆与尿液混合发酵的制肥装置(申请专利号：201710189693.7)、一种作物秸秆制肥法(申请专利号：201310423790.X)、一种利用蓝藻、芦苇和秸秆生物制肥专用装置(申请专利号：201610410102.X)、一种撬装式秸秆制气及连续化水解制肥系统(申请专利号：201610850522.X)、农作物秸秆制肥发酵废气无污染处理装置(申请专利号：201621247154.1)、秸秆制肥专用高效双塔发酵罐(申请专利号：201621247149.0)、农作物秸秆制肥机发酵废液循环利用机构(申请专利号：201621247212.0)、一种撬装式秸秆制气及连续化水解制肥系统(申请专利号：201621081490.3)、利用蓝藻、芦苇和秸秆生物制肥专用装置(申请专利号：201620560623.9)、一种移动式秸秆生物制肥装置(申请专利号：201620164861.8)、利用秸秆快速制肥系统(申请专利号：201420044634.2)、基于秸秆的生物质制肥集气系统(申请专利号：201420045438.7)、秸秆无害转化制肥装置(申请专利号：201520040808.2)、自走式秸秆制肥机(申请专利号：200520083132.1)、一种秸秆沼气发酵的原料预处理新方法(申请专利号：201210089174.0)、一种利用玉米秸秆生产乙醇、沼气联产发电的方法(申请专利号：201210211831.4)、一种玉米秸秆干发酵产沼气的方法(申请专利号：201210379123.1)、浒苔与秸秆类生物质组合发酵制取沼气的方法(申请专利号：201210409256.9)、一种玉米秸秆微生物好氧厌氧串联预处理方法(申请专利号：201210451259.9)和一种利用完熟期玉米秸秆高效厌氧发酵产沼气的装置(申请专利号：201320295812.4)等。以上这些专利都是关于玉米秸秆制备饲料、制肥和制备沼气的方法，这些方法具有一定的优点，对推动玉米秸秆的资源化利用水平的提高有一定的促进作用。但是因存在方法复杂、运行成本高、产生二次污染、特别是资源化利用率低等一种或多种缺陷，推广应用困难。因此，开发一种方法简单，运行成本低、资源化利用率高、无污染的处理方法，对推进固废资源化利用水平的提高以及玉米秸秆处理技术的进步都具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种玉米秸秆综合资源化利用方法，实现玉米秸秆的完全资源化利用，降低玉米秸秆对环境的污染；该方法提高玉米秸秆的利用价值，有效的缓解能源危机；该方法简单，具有较高推广应用价值。
本发明采取的技术方案如下：
一种玉米秸秆综合资源化利用方法，其特征在于，该方法将收割的新鲜玉米秸秆依次经过粉碎、压缩和密封三个步骤，其中粉碎后和压缩前需要加水增湿；密封保存35天后用于动物食料，密封保存65天后用于秸秆发酵料；动物粪便与秸秆发酵料混合，同时添加有机废水进行厌氧发酵；厌氧发酵的沼渣用于制肥，产生的沼气用作燃料。
所述的秸秆为新鲜秸秆，粉碎前含水率不低于65％，粉碎后加水增湿至含水量为85～96％；所述的粉碎的秸秆压缩后密度为1.5～1.7吨/m3，压缩后的秸秆压缩块为圆柱形或长方体，边长或直径为0.6～1.0m；封存后的秸秆用于动物饲料时，同时添加粉碎煮熟的谷类料，添加量为20～35％。
所述的压缩块的压缩强度为5～9MPa，维持时间为20～35秒，压缩后承载能力为160～200kPa。
所述的有机废水首次启动发酵系统时全部采用厨余废水，厨余废水需厌氧发酵5～8天，厨余废水在厌氧发酵前添加2.0～5.0％的石灰水，石灰水为20℃条件下的饱和石灰水；正常运行时，有机废水采用沼液代替，沼液不足的部分由厨余废水补充；秸秆发酵料、动物粪便和有机废水的配合比为混合后固体含量7～10％，其中秸秆发酵料占2～3％，动物粪便占5～7％。
所述的厌氧发酵产生的沼渣制备有机肥时，添加粉碎干秸秆，干秸秆的含水量低于10％，干秸秆粉碎的长度小于5cm，添加量为沼渣质量的26～38％。
所述的沼渣制备有机肥需发酵12～14天，发酵的前6天，强制通风，每日通风量为3.0～6.0m3/吨，同时控制发酵温度为30～35℃；发酵第7～10天，进入自然通风状态，控制发酵温度不超过50℃；最后的2～4天进入高温发酵阶段，处于厌氧阶段，发酵温度不低于70℃。
所述的沼气经过脱水和脱硫后作为热能利用，所述的密封保存作为动物饲料的封存时间不超过350天。
所述的密封保存为完全厌氧状态，控制温度在10～25℃，每包玉米秸秆压缩块开封后，用于动物饲料时不超过3天，用于厌氧秸秆发酵料时不超过5天。
有益效果：本发明能够有效的提高玉米秸秆的利用率，减少玉米秸秆对环境的污染；本发明能够实现玉米秸秆的完全资源化利用，同时解决玉米秸秆处理困难的难题；本发明方法简单，成本低，资源化水平高，可操作性强。
附图说明
图1是本发明的玉米秸秆制备沼气的工艺流程图。
具体实施方式
本发明采用玉米秸秆制备动物饲料和厌氧制备沼气发酵原料，实现玉米秸秆的完全资源化利用，为提高玉米秸秆的利用率，从根本上解决玉米秸秆对环境的污染；通过饲料化、厌氧处理制备沼气和有机肥等对玉米秸秆进行多级利用，提高了玉米秸秆的利用价值；本发明提高玉米秸秆的利用价值，有利于缓解能源危机，本发明方法运行成本低，推广应用价值较高。
以下结合实例对本发明进一步说明，具体实施步骤如下：
实例1：玉米秸秆作为梅花鹿的饲料，采用鹿粪制备沼气和有机肥
如图1所示，将收割的新鲜玉米秸秆依次经过粉碎、压缩和密封三个步骤，其中粉碎后和压缩前需要加水增湿；密封保存35天后用于动物食料，密封保存65天后用于秸秆发酵料；动物粪便与秸秆发酵料混合，同时添加有机废水进行厌氧发酵；厌氧发酵的沼渣用于制肥，产生的沼气用作燃料。
新鲜秸秆粉碎前含水率不低于65％，粉碎后水增湿至含水量为85％；粉碎的秸秆压缩后密度为1.5吨/m3，压缩后的秸秆压缩块为圆柱形，直径为0.6m，高为0.7m；封存后的秸秆用于动物饲料时，同时添加煮熟的玉米面，添加量为20％。
压缩块的压缩强度为5MPa，维持时间为35秒，压缩后承载力为160kPa。
有机废水首次启动发酵系统时全部采用厌氧发酵5天的厨余废水，厨余废水在厌氧发酵前添加2.0％的石灰水，石灰水为20℃条件下的饱和石灰水；正常运行时，有机废水采用沼液代替，沼液不足的部分由厨余废水补充；秸秆发酵料、动物粪便和有机废水的配合比为混合后固体含量7％，其中秸秆发酵料占2％，动物粪便占5％。
厌氧发酵产生的沼渣制备有机肥时，添加粉碎干秸秆，干秸秆的含水量低于10％，干秸秆粉碎的长度小于5cm，添加量为沼渣质量的26％。
沼渣制备有机肥需发酵12天，发酵的前6天，强制通风，每日通风量为6.0m3/吨，同时控制发酵温度为30～35℃；发酵第7～10天，进入自然通风状态，控制发酵温度不超过50℃；最后的2天进入高温发酵阶段，处于厌氧阶段，发酵温度不低于70℃。
沼气经过脱水和脱硫后作为热能利用，密封保存作为动物饲料的封存时间不超过350天，密封保存为完全厌氧状态，控制温度在10～25℃，每包密封秸秆压缩块开封后，用于动物饲料时不超过3天，用于厌氧秸秆发酵料时不超过5天。
采用上述发明方法制备的动物食料营养价值高，厌氧发酵沼气产量大，有机肥的有机质和总养分含量高，效果显著。
实例2：作为马的食料，采用马粪制备沼气和有机肥
如图1所示，将收割的新鲜玉米秸秆依次经过粉碎、压缩和密封三个步骤，其中粉碎后和压缩前需要加水增湿；密封保存35天后用于动物食料，密封保存65天后用于秸秆发酵料；动物粪便与秸秆发酵料混合，同时添加有机废水进行厌氧发酵；厌氧发酵的沼渣用于制肥，产生的沼气用作燃料。
新鲜秸秆粉碎前含水率不低于65％，粉碎后水增湿至含水量为96％；所述的粉碎的秸秆压缩后密度为1.7吨/m3，压缩后的秸秆压缩块为长方体，边长为0.6m、0.8m和1.0m；封存后的秸秆用于动物饲料时，同时添加煮熟的麦麸，添加量为35％。
压缩块的压缩强度为9MPa，维持时间为20秒，压缩后承载能力为200kPa。
有机废水首次启动发酵系统时全部采用厌氧发酵8天的厨余废水，厨余废水在厌氧发酵前添加5.0％的石灰水，石灰水为20℃条件下的饱和石灰水；正常运行时，有机废水采用沼液代替，沼液不足的部分由厨余废水补充；秸秆发酵料、动物粪便和有机废水的配合比为混合后固体含量10％，其中秸秆发酵料占3％，动物粪便占7％。
厌氧发酵产生的沼渣制备有机肥时，添加粉碎干秸秆，干秸秆的含水量低于10％，干秸秆粉碎的长度小于5cm，添加量为沼渣质量的38％。
沼渣制备有机肥需发酵14天，发酵的前6天，强制通风，每日通风量为3.0m3/吨，同时控制发酵温度为30～35℃；发酵第7～10天，进入自然通风状态，控制发酵温度不超过50℃；最后的4天进入高温发酵阶段，处于厌氧阶段，发酵温度不低于70℃。
沼气经过脱水和脱硫后作为热能利用，密封保存作为动物饲料的封存时间不超过350天，密封保存为完全厌氧状态，控制温度在10～25℃，每包密封秸秆开封后，用于动物饲料时不超过3天，用于厌氧秸秆发酵料时不超过5天。
采用上述发明方法，制备的动物饲料存放时间长，营养成分高，制备的有机肥肥效高，制备的沼气甲烷含量高，效果显著。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在不脱离本发明实质的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种玉米秸秆综合资源化利用方法，其特征在于，该方法将收割的新鲜玉米秸秆依次经过粉碎、压缩和密封三个步骤，其中在粉碎后和压缩前需要加水增湿；密封保存35天后用于动物食料，密封保存65天后用于秸秆发酵料；动物粪便与秸秆发酵料混合，同时添加有机废水进行厌氧发酵；厌氧发酵的沼渣用于制肥，产生的沼气用作燃料。
2.如权利要求1所述的玉米秸秆为新鲜秸秆，粉碎前含水率不低于65％，粉碎后加水增湿至含水量为85～96％；所述的粉碎的秸秆压缩后密度为1.5～1.7吨/m3，压缩后的秸秆压缩块为圆柱形或长方体，边长或直径为0.6～1.0m；封存后的秸秆用于动物饲料时，同时添加粉碎煮熟的谷类料，添加量为20～35％。
3.如权利要求1和权利要求2所述的压缩块的压缩强度为5～9MPa，维持时间为20～35秒，压缩后承载能力为160～200kPa。
4.如权利要求1所述的有机废水首次启动发酵系统时全部采用厨余废水，厨余废水需厌氧发酵5～8天，厨余废水在厌氧发酵前添加2.0～5.0％的石灰水，石灰水为20℃条件下的饱和石灰水；正常运行时，有机废水采用沼液代替，沼液不足的部分由厨余废水补充；秸秆发酵料、动物粪便和有机废水的配合比为混合后固体含量7～10％，其中秸秆发酵料占2～3％，动物粪便占5～7％。
5.如权利要求1所述的厌氧发酵产生的沼渣制备有机肥时，添加粉碎干秸秆，干秸秆的含水量低于10％，干秸秆粉碎的长度小于5cm，添加量为沼渣质量的26～38％。
6.如权利要求1和权利要求4所述的沼渣制备有机肥需发酵12～14天，发酵的前6天，强制通风，每日通风量为3.0～6.0m3/吨，同时控制发酵温度为30～35℃；发酵第7～10天，进入自然通风状态，控制发酵温度不超过50℃；最后的2～4天进入高温发酵阶段，处于厌氧阶段，发酵温度不低于70℃。
7.如权利要求1所述的沼气经过脱水和脱硫后作为热能利用，所述的密封保存作为动物饲料的封存时间不超过350天。
8.如权利要求1、权利要求2和权利要求4所述的密封保存为完全厌氧状态，控制温度在10～25℃，每包密封秸秆压缩块开封后，用于动物饲料时不超过3天，用于厌氧秸秆发酵料时不超过5天。
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