CN110902992A - 一种基于厌氧发酵技术的畜离粪污处理工艺 - Google Patents

一种基于厌氧发酵技术的畜离粪污处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于厌氧发酵技术的畜离粪污处理工艺，包括：(1)粪便预处理，利用碱液浸润再利用水蒸气对粪便进行加热加压处理，能够使得禽畜粪便中未分解的粗蛋白、粗纤维以及粗脂肪进行初步分解；(2)厌氧发酵，在发酵前经过电离辐射的初步分解的禽畜粪便能够得到进一步地分解，同时还可对粪便中的病菌以及害虫进行杀害，保证发酵产物的质量，厌氧发酵产生沼气；(3)固液分离，分离得到滤液和滤渣；(4)资源化后处理，分别对滤液、滤渣和沼气进行后处理。本发明能够对禽畜粪便进行最大程度的资源化利用，达到最大收益，且处理工艺绿色环保。

Description

一种基于厌氧发酵技术的畜离粪污处理工艺
技术领域
本发明属于养殖废弃物处理技术领域，具体涉及一种基于厌氧发酵技术的畜离粪污处理工艺。
背景技术
近年来，我国的养殖业迅速发展，并且从分散式饲养逐渐向集约化发展，所建立的畜禽养殖场越来越多，规模也越来越大，因此每年都有大量的禽畜粪便产生，而这种禽畜粪便含有病菌、虫卵和其它污染物，由于利用不充分会有超过30％的粪便直接排入地表，对水体、农田、大气造成了污染。
目前针对粪便的资源化处理多种多样，有堆沤发酵、堆肥、粪便干燥作为生物质燃料等。例如公开号为CN200810139003.8的中国发明专利公开了一种以畜禽粪便为原料高温厌氧发酵制备沼气的工艺方法，以低廉的畜禽粪便为原料进行发酵，发酵后的沼渣和沼液可作优质的有机肥料使用，生产中产生的余热可用于发酵供热或厂区保温供暖。但是该方法对于粪便的资源化利用不充分，没有最大程度发挥粪便的价值。
在我国养殖业比较发达的地方，对于将粪便制作成肥料的需求量较少，反而将其制作成燃料更为经济实用，这种由动物粪便以及农林废弃物制作的燃料称为生物质燃料，区别于化石燃料的是，生物质燃料具有发热量大，纯度高，不含硫磷，不会发生腐蚀锅炉的现象，也不会产生污染气体，从而导致酸雨的产生。因此生物质燃料更加清洁卫生，燃料燃烧后的灰烬也可作为有机肥使用。但是单纯的将粪便直接作为燃料会造成很大的浪费，因此需要一种能够对粪便充分利用，最大资源化处理的工艺方法。
发明内容
针对以上存在的技术问题，本发明提供一种基于厌氧发酵技术的畜离粪污处理工艺，能够将禽畜粪便进行最大程度的资源化利用。
本发明的技术方案为：一种基于厌氧发酵技术的畜离粪污处理工艺，包括以下步骤：
(1)粪便预处理：将禽畜粪便收集到预处理罐中，并加入一定量的碱液搅拌均匀，密封静置30min，在搅拌条件通入120-200℃水蒸气进行加热30-120min，维持预处理罐内压力在2-8Mpa，得到粪便预处理混合物；先利用碱液浸润再利用水蒸气对粪便进行加热加压处理，能够使得禽畜粪便中未分解的粗蛋白、粗纤维以及粗脂肪进行初步分解；
(2)厌氧发酵：待所述粪便预处理混合物冷却至40-50℃时，在搅拌条件下采用电离辐射20-40min，在发酵前经过电离辐射的初步分解的禽畜粪便能够得到进一步地分解，同时还可对粪便中的病菌以及害虫进行杀害，保证发酵产物的质量。然后按照一定比例加入复合菌剂和固氮剂并搅拌均匀，调节pH为6.5-7.3之间，在35-40℃条件下厌氧发酵15-30天，得到发酵物并收集产生的沼气；
(3)固液分离：将所述发酵物采用压滤方式进行固液分离，得到滤液和滤渣；
(4)资源化后处理：将所述滤液经过纳滤去除杂质，按照重量百分比加入10-30％的营养物复配调制，最后经过消毒制成有机肥液；所述滤渣与辅助物按照质量比为1-3:1混合后烘干制成燃料，燃烧后的灰烬也可作为有机肥；所述沼气经吸附剂进行分离提纯，提纯后的沼气能够为滤渣烘干提供能量，且吸附有二氧化碳的吸附剂可作为碳基肥添加剂。
进一步地，步骤(1)中所述碱液为麻黄碱、轮环藤酚碱、小檗碱和水按照质量比为3:3:3:11组成，添加量为所述禽畜粪便质量的10-20％。麻黄碱、轮环藤酚碱、小檗碱均为水溶性生物碱，首先生物碱有一定的毒性能够对粪便进行一定程度的消毒杀菌，与其在抑制蚊虫滋生方面效果良好，其次生物碱渗透性更强，由其浸润的禽畜粪便未分解的物质更易分解，最后由于生物碱虽然具有毒性，但是有机肥中含量只要控制在合理的范围内还可促进植物生长。
进一步地，步骤(2)中所述电离辐射采用的是γ射线，剂量为5mSv。γ射线具有穿透力强效率高等优点，5mSv属于安全范围，使用过后辐射剂量残留量更小，对植物以及身体的危害可忽略不计。
进一步地，步骤(2)中复合菌剂和固氮剂的添加量分别占所述粪便预处理混合物质量百分比的3-5％和4-6％。
更进一步地，步骤(2)中所述复合菌剂按照重量百分比计包括：8-10％纤维单孢菌、4-6％芽孢杆菌、5-7％乳酸菌、2-4％洋葱伯克霍尔德氏菌、7-9％多孔碳酸钙、1-3％纤维素酶、1-2％蛋白酶、10-12％葡萄糖，余量为大豆发酵液。采用多孔碳酸钙载体，具有分散性高，能够携带菌种和酶与粪便达到良好的相容度，从而提高粪便的发酵效率以及沼气产量。
更进一步地，步骤(2)中所述固氮剂的制备方法为：取大豆根清洗干净后捣碎，并加入钼酸铵研磨10-20min，大豆根与钼酸铵的质量比为1:0.06-0.09，研磨完毕后得到浆状物，将所述浆状物在27-29℃条件下密封保存3天，即得固氮剂。大豆根中含有丰富的固氮菌，而稀有元素钼能够促进固氮菌的固氮效果，利用研磨的方式，能够使得钼酸铵中的钼元素更加快速且充分溶解到大豆根中，密封保存3天可以使得大豆根中释放出的固氮菌进一步繁殖达到更加好的固氮效果，在厌氧发酵时可防止有机氮的流失，将其锁定到有机肥液中。
进一步地，步骤(4)中是营养物按照重量组份包括：20-24份生化黄腐酸钾、30-35份磷酸氢二铵、40-50份尿素、16-28份腐殖酸、8-10份维生素e、8-10份维生素b1、11-13份海藻糖-6-磷酸合酶。主要是为了补充发酵液中确实的肥力和营养，同时加入海藻糖-6-磷酸合酶可用于调节植物生长。
进一步地，步骤(4)中所述辅助物按照重量组份计包括：100-120份高岭土、40-50份糠粉、70-80份秸秆、40-50份竹纤维废料、80-90份玉米芯碎料、200-300份湿醋糟和30-35份水。
更进一步地，步骤(4)中所述燃料的制备方法为：
S1：首先将所述湿醋糟与权利要求1中步骤(4)中所述滤渣进行混合搅拌，并放置1-2h，得到混合物A；其中湿醋糟的含水率在30-35％，利用湿醋糟与滤渣混合搅拌，可利用湿醋糟中的酸性去除滤渣中的臭味，并且干燥后的醋糟也是一种优良的燃烧物。
S2：将所述高岭土与所述水混合成为泥糊，然后向所述泥糊中依次加入所述糠粉、秸秆、竹纤维废料、玉米芯碎料不断搅拌，得到混合物B；增加高岭土的目的是为了辅助滤渣成型，而糠粉、秸秆、竹纤维废料、玉米芯碎料是为了增加可燃性，并且秸秆、竹纤维废料还进一步增加了滤渣的成型率。
S3：将所述混合物A和混合物B搅拌混合均匀后在80-110℃条件下烘干原料至含有水分在6-12％之间；将原料的水分控制在合理范围内使为了更好的制造成型。
S4：将烘干后的原料利用制棒机制造成棒料，并将所述棒料在160-200℃条件下完全干燥，即得燃料。
进一步地，步骤(4)中所述吸附剂的制备方法为：采用浓度为30％的氢氧化钠水溶液浸泡SSZ-13沸石24-48h，然后将SSZ-13沸石采用400℃过热蒸汽处理20-30min。SSZ-13沸石本身内部孔隙间有八角形的窗口，能高效过滤掉混合气体中的二氧化碳分子，本发明为了进一步提高SSZ-13沸石对二氧化碳分子的吸附率，先利用碱液浸泡沸石，然后用过热的高温蒸汽对沸石进行处理，可得到更多的空穴用于吸附二氧化碳。并且使用沸石成本也较低，将吸附有二氧化碳的沸石作为碳基肥添加剂埋于土壤中，沸石本身以及其吸附的二氧化碳都能够作为肥料促进植物生长，绿色环保。
本发明的有益效果为：本发明先利用碱液浸润再利用水蒸气对粪便进行加热加压处理，能够使得禽畜粪便中未分解的粗蛋白、粗纤维以及粗脂肪进行初步分解；在发酵前经过电离辐射的初步分解的禽畜粪便能够得到进一步地分解，同时还可对粪便中的病菌以及害虫进行杀害，保证发酵产物的质量。本发明将厌氧发酵产生的沼气、滤液和滤渣分别进行了资源化利用，其中滤液添加营养物制成有机肥液，滤渣与辅助物混合烘干制成燃料，而沼气经处理后SSZ-13沸石拦截吸附混合气体中的二氧化碳，不仅起到分离沼气的目的，并且吸附于二氧化碳的沸石还能作为碳基肥添加剂。总之本发明能够对禽畜粪便进行最大程度的资源化利用，达到最大收益，且处理工艺绿色环保。
具体实施方式
实施例1
一种基于厌氧发酵技术的牛粪处理工艺，包括以下步骤：
(1)牛粪预处理：将500kg牛粪收集到预处理罐中，并加入质量为牛粪20％的碱液，该碱液为麻黄碱、轮环藤酚碱、小檗碱和水按照质量比为3:3:3:11组成，麻黄碱、轮环藤酚碱、小檗碱均为水溶性生物碱，首先生物碱有一定的毒性能够对牛粪进行一定程度的消毒杀菌，与其在抑制蚊虫滋生方面效果良好，其次生物碱渗透性更强，由其浸润的禽畜牛粪未分解的物质更易分解，最后由于生物碱虽然具有毒性，但是有机肥中含量只要控制在合理的范围内还可促进植物生长。将牛粪和碱液搅拌均匀后密封静置30min，在搅拌条件通入200℃水蒸气进行加热120min，维持预处理罐内压力在8Mpa，得到牛粪预处理混合物；先利用碱液浸润再利用水蒸气对牛粪进行加热加压处理，能够使得牛粪中未分解的粗蛋白、粗纤维以及粗脂肪进行初步分解；
(2)厌氧发酵：待所述牛粪预处理混合物冷却至50℃时，在搅拌条件下采用电离辐射40min，所述电离辐射采用的是γ射线，剂量为5mSv。γ射线具有穿透力强效率高等优点，5mSv属于安全范围，使用过后辐射剂量残留量更小，对植物以及身体的危害可忽略不计。在发酵前经过电离辐射的初步分解的禽畜牛粪能够得到进一步地分解，同时还可对牛粪中的病菌以及害虫进行杀害，保证发酵产物的质量。然后按照一定比例加入复合菌剂和固氮剂并搅拌均匀，其中，复合菌剂和固氮剂的添加量分别占所述牛粪预处理混合物质量百分比的5％和6％。所述复合菌剂按照重量百分比计包括：10％纤维单孢菌、6％芽孢杆菌、7％乳酸菌、4％洋葱伯克霍尔德氏菌、9％多孔碳酸钙、3％纤维素酶、2％蛋白酶、12％葡萄糖，余量为大豆发酵液。采用多孔碳酸钙载体，具有分散性高，能够携带菌种和酶与牛粪达到良好的相容度，从而提高牛粪的发酵效率以及沼气产量。所述固氮剂的制备方法为：取大豆根清洗干净后捣碎，并加入钼酸铵研磨20min，大豆根与钼酸铵的质量比为1:0.09，研磨完毕后得到浆状物，将所述浆状物在29℃条件下密封保存3天，即得固氮剂。大豆根中含有丰富的固氮菌，而稀有元素钼能够促进固氮菌的固氮效果，利用研磨的方式，能够使得钼酸铵中的钼元素更加快速且充分溶解到大豆根中，密封保存3天可以使得大豆根中释放出的固氮菌进一步繁殖达到更加好的固氮效果，在厌氧发酵时可防止有机氮的流失，将其锁定到有机肥液中。最后调节pH为7.3，在40℃条件下厌氧发酵30天，得到发酵物并收集产生的沼气；
(3)固液分离：将所述发酵物采用压滤方式进行固液分离，得到滤液和滤渣；
(4)资源化后处理：将所述滤液经过纳滤去除杂质，按照重量百分比加入30％的营养物复配调制，最后经过消毒制成有机肥液，其中，营养物按照重量组份包括：24份生化黄腐酸钾、35份磷酸氢二铵、50份尿素、28份腐殖酸、10份维生素e、10份维生素b1、13份海藻糖-6-磷酸合酶。主要是为了补充发酵液中确实的肥力和营养，同时加入海藻糖-6-磷酸合酶可用于调节植物生长。
所述滤渣与辅助物按照质量比为3:1混合后烘干制成燃料，其中，辅助物按照重量组份计包括：120份高岭土、50份糠粉、80份秸秆、50份竹纤维废料、90份玉米芯碎料、300份湿醋糟和35份水。燃料的制备方法包括：首先将所述湿醋糟与权利要求1中步骤(4)中所述滤渣进行混合搅拌，并放置2h，得到混合物A；其中湿醋糟的含水率在35％，利用湿醋糟与滤渣混合搅拌，可利用湿醋糟中的酸性去除滤渣中的臭味，并且干燥后的醋糟也是一种优良的燃烧物。然后将所述高岭土与所述水混合成为泥糊，然后向所述泥糊中依次加入所述糠粉、秸秆、竹纤维废料、玉米芯碎料不断搅拌，得到混合物B；增加高岭土的目的是为了辅助滤渣成型，而糠粉、秸秆、竹纤维废料、玉米芯碎料是为了增加可燃性，并且秸秆、竹纤维废料还进一步增加了滤渣的成型率。最后将所述混合物A和混合物B搅拌混合均匀后在110℃条件下烘干原料至含有水分在12％；将原料的水分控制在合理范围内使为了更好的制造成型。将烘干后的原料利用制棒机制造成棒料，并将所述棒料在200℃条件下完全干燥，即得燃料。燃料燃烧后的灰烬也可作为有机肥使用。
所述沼气经吸附剂进行分离提纯，提纯后的沼气能够为滤渣烘干提供能量，且吸附有二氧化碳的吸附剂可作为碳基肥添加剂。所述吸附剂的制备方法为：采用浓度为30％的氢氧化钠水溶液浸泡SSZ-13沸石24-48h，然后将SSZ-13沸石采用400℃过热蒸汽处理30min。SSZ-13沸石本身内部孔隙间有八角形的窗口，能高效过滤掉混合气体中的二氧化碳分子，本发明为了进一步提高SSZ-13沸石对二氧化碳分子的吸附率，先利用碱液浸泡沸石，然后用过热的高温蒸汽对沸石进行处理，可得到更多的空穴用于吸附二氧化碳。并且使用沸石成本也较低，将吸附有二氧化碳的沸石作为碳基肥添加剂埋于土壤中，沸石本身以及其吸附的二氧化碳都能够作为肥料促进植物生长，绿色环保。
实施例2
一种基于厌氧发酵技术的猪粪处理工艺，包括以下步骤：
(1)猪粪预处理：将100kg猪粪收集到预处理罐中，并加入质量为猪粪10％的碱液，该碱液为麻黄碱、轮环藤酚碱、小檗碱和水按照质量比为3:3:3:11组成，麻黄碱、轮环藤酚碱、小檗碱均为水溶性生物碱，首先生物碱有一定的毒性能够对猪粪进行一定程度的消毒杀菌，与其在抑制蚊虫滋生方面效果良好，其次生物碱渗透性更强，由其浸润的禽畜猪粪未分解的物质更易分解，最后由于生物碱虽然具有毒性，但是有机肥中含量只要控制在合理的范围内还可促进植物生长。将猪粪和碱液搅拌均匀后密封静置30min，在搅拌条件通入120℃水蒸气进行加热30min，维持预处理罐内压力在2Mpa，得到猪粪预处理混合物；先利用碱液浸润再利用水蒸气对猪粪进行加热加压处理，能够使得猪粪中未分解的粗蛋白、粗纤维以及粗脂肪进行初步分解；
(2)厌氧发酵：待所述猪粪预处理混合物冷却至40℃时，在搅拌条件下采用电离辐射20min，所述电离辐射采用的是γ射线，剂量为5mSv。γ射线具有穿透力强效率高等优点，5mSv属于安全范围，使用过后辐射剂量残留量更小，对植物以及身体的危害可忽略不计。在发酵前经过电离辐射的初步分解的禽畜猪粪能够得到进一步地分解，同时还可对猪粪中的病菌以及害虫进行杀害，保证发酵产物的质量。然后按照一定比例加入复合菌剂和固氮剂并搅拌均匀，其中，复合菌剂和固氮剂的添加量分别占所述猪粪预处理混合物质量百分比的3％和4％。所述复合菌剂按照重量百分比计包括：8％纤维单孢菌、4％芽孢杆菌、5％乳酸菌、2％洋葱伯克霍尔德氏菌、7％多孔碳酸钙、1％纤维素酶、1％蛋白酶、10％葡萄糖，余量为大豆发酵液。采用多孔碳酸钙载体，具有分散性高，能够携带菌种和酶与猪粪达到良好的相容度，从而提高猪粪的发酵效率以及沼气产量。所述固氮剂的制备方法为：取大豆根清洗干净后捣碎，并加入钼酸铵研磨10min，大豆根与钼酸铵的质量比为1:0.06，研磨完毕后得到浆状物，将所述浆状物在27℃条件下密封保存3天，即得固氮剂。大豆根中含有丰富的固氮菌，而稀有元素钼能够促进固氮菌的固氮效果，利用研磨的方式，能够使得钼酸铵中的钼元素更加快速且充分溶解到大豆根中，密封保存3天可以使得大豆根中释放出的固氮菌进一步繁殖达到更加好的固氮效果，在厌氧发酵时可防止有机氮的流失，将其锁定到有机肥液中。最后调节pH为6.5之间，在35℃条件下厌氧发酵15天，得到发酵物并收集产生的沼气；
(3)固液分离：将所述发酵物采用压滤方式进行固液分离，得到滤液和滤渣；
(4)资源化后处理：将所述滤液经过纳滤去除杂质，按照重量百分比加入10％的营养物复配调制，最后经过消毒制成有机肥液，其中，营养物按照重量组份包括：20份生化黄腐酸钾、30份磷酸氢二铵、40份尿素、16份腐殖酸、8份维生素e、8份维生素b1、11份海藻糖-6-磷酸合酶。主要是为了补充发酵液中确实的肥力和营养，同时加入海藻糖-6-磷酸合酶可用于调节植物生长。
所述滤渣与辅助物按照质量比为1:1混合后烘干制成燃料，其中，辅助物按照重量组份计包括：100份高岭土、40份糠粉、70份秸秆、40份竹纤维废料、80份玉米芯碎料、200份湿醋糟和30份水。燃料的制备方法包括：首先将所述湿醋糟与权利要求1中步骤(4)中所述滤渣进行混合搅拌，并放置1h，得到混合物A；其中湿醋糟的含水率在30％，利用湿醋糟与滤渣混合搅拌，可利用湿醋糟中的酸性去除滤渣中的臭味，并且干燥后的醋糟也是一种优良的燃烧物。然后将所述高岭土与所述水混合成为泥糊，然后向所述泥糊中依次加入所述糠粉、秸秆、竹纤维废料、玉米芯碎料不断搅拌，得到混合物B；增加高岭土的目的是为了辅助滤渣成型，而糠粉、秸秆、竹纤维废料、玉米芯碎料是为了增加可燃性，并且秸秆、竹纤维废料还进一步增加了滤渣的成型率。最后将所述混合物A和混合物B搅拌混合均匀后在80℃条件下烘干原料至含有水分在6％；将原料的水分控制在合理范围内使为了更好的制造成型。将烘干后的原料利用制棒机制造成棒料，并将所述棒料在160℃条件下完全干燥，即得燃料。燃料燃烧后的灰烬也可作为有机肥使用。
所述沼气经吸附剂进行分离提纯，提纯后的沼气能够为滤渣烘干提供能量，且吸附有二氧化碳的吸附剂可作为碳基肥添加剂。所述吸附剂的制备方法为：采用浓度为30％的氢氧化钠水溶液浸泡SSZ-13沸石24-48h，然后将SSZ-13沸石采用400℃过热蒸汽处理20min。SSZ-13沸石本身内部孔隙间有八角形的窗口，能高效过滤掉混合气体中的二氧化碳分子，本发明为了进一步提高SSZ-13沸石对二氧化碳分子的吸附率，先利用碱液浸泡沸石，然后用过热的高温蒸汽对沸石进行处理，可得到更多的空穴用于吸附二氧化碳。并且使用沸石成本也较低，将吸附有二氧化碳的沸石作为碳基肥添加剂埋于土壤中，沸石本身以及其吸附的二氧化碳都能够作为肥料促进植物生长，绿色环保。
实施例3
一种基于厌氧发酵技术的马粪处理工艺，包括以下步骤：
(1)马粪预处理：将300kg马粪收集到预处理罐中，并加入质量为马粪15％的碱液，该碱液为麻黄碱、轮环藤酚碱、小檗碱和水按照质量比为3:3:3:11组成，麻黄碱、轮环藤酚碱、小檗碱均为水溶性生物碱，首先生物碱有一定的毒性能够对马粪进行一定程度的消毒杀菌，与其在抑制蚊虫滋生方面效果良好，其次生物碱渗透性更强，由其浸润的禽畜马粪未分解的物质更易分解，最后由于生物碱虽然具有毒性，但是有机肥中含量只要控制在合理的范围内还可促进植物生长。将马粪和碱液搅拌均匀后密封静置30min，在搅拌条件通入160℃水蒸气进行加热75min，维持预处理罐内压力在5Mpa，得到马粪预处理混合物；先利用碱液浸润再利用水蒸气对马粪进行加热加压处理，能够使得马粪中未分解的粗蛋白、粗纤维以及粗脂肪进行初步分解；
(2)厌氧发酵：待所述马粪预处理混合物冷却至45℃时，在搅拌条件下采用电离辐射30min，所述电离辐射采用的是γ射线，剂量为5mSv。γ射线具有穿透力强效率高等优点，5mSv属于安全范围，使用过后辐射剂量残留量更小，对植物以及身体的危害可忽略不计。在发酵前经过电离辐射的初步分解的禽畜马粪能够得到进一步地分解，同时还可对马粪中的病菌以及害虫进行杀害，保证发酵产物的质量。然后按照一定比例加入复合菌剂和固氮剂并搅拌均匀，其中，复合菌剂和固氮剂的添加量分别占所述马粪预处理混合物质量百分比的4％和5％。所述复合菌剂按照重量百分比计包括：9％纤维单孢菌、5％芽孢杆菌、6％乳酸菌、3％洋葱伯克霍尔德氏菌、8％多孔碳酸钙、2％纤维素酶、1.5％蛋白酶、11％葡萄糖，余量为大豆发酵液。采用多孔碳酸钙载体，具有分散性高，能够携带菌种和酶与马粪达到良好的相容度，从而提高马粪的发酵效率以及沼气产量。所述固氮剂的制备方法为：取大豆根清洗干净后捣碎，并加入钼酸铵研磨15min，大豆根与钼酸铵的质量比为1:0.08，研磨完毕后得到浆状物，将所述浆状物在28℃条件下密封保存3天，即得固氮剂。大豆根中含有丰富的固氮菌，而稀有元素钼能够促进固氮菌的固氮效果，利用研磨的方式，能够使得钼酸铵中的钼元素更加快速且充分溶解到大豆根中，密封保存3天可以使得大豆根中释放出的固氮菌进一步繁殖达到更加好的固氮效果，在厌氧发酵时可防止有机氮的流失，将其锁定到有机肥液中。最后调节pH为6.8，在37℃条件下厌氧发酵21天，得到发酵物并收集产生的沼气；
(3)固液分离：将所述发酵物采用压滤方式进行固液分离，得到滤液和滤渣；
(4)资源化后处理：将所述滤液经过纳滤去除杂质，按照重量百分比加入20％的营养物复配调制，最后经过消毒制成有机肥液，其中，营养物按照重量组份包括：22份生化黄腐酸钾、33份磷酸氢二铵、45份尿素、23份腐殖酸、9份维生素e、9份维生素b1、12份海藻糖-6-磷酸合酶。主要是为了补充发酵液中确实的肥力和营养，同时加入海藻糖-6-磷酸合酶可用于调节植物生长。
所述滤渣与辅助物按照质量比为2:1混合后烘干制成燃料，其中，辅助物按照重量组份计包括：110份高岭土、45份糠粉、75份秸秆、45份竹纤维废料、85份玉米芯碎料、250份湿醋糟和32份水。燃料的制备方法包括：首先将所述湿醋糟与权利要求1中步骤(4)中所述滤渣进行混合搅拌，并放置1.5h，得到混合物A；其中湿醋糟的含水率在31％，利用湿醋糟与滤渣混合搅拌，可利用湿醋糟中的酸性去除滤渣中的臭味，并且干燥后的醋糟也是一种优良的燃烧物。然后将所述高岭土与所述水混合成为泥糊，然后向所述泥糊中依次加入所述糠粉、秸秆、竹纤维废料、玉米芯碎料不断搅拌，得到混合物B；增加高岭土的目的是为了辅助滤渣成型，而糠粉、秸秆、竹纤维废料、玉米芯碎料是为了增加可燃性，并且秸秆、竹纤维废料还进一步增加了滤渣的成型率。最后将所述混合物A和混合物B搅拌混合均匀后在95℃条件下烘干原料至含有水分在9％；将原料的水分控制在合理范围内使为了更好的制造成型。将烘干后的原料利用制棒机制造成棒料，并将所述棒料在180℃条件下完全干燥，即得燃料。燃料燃烧后的灰烬也可作为有机肥使用。
所述沼气经吸附剂进行分离提纯，提纯后的沼气能够为滤渣烘干提供能量，且吸附有二氧化碳的吸附剂可作为碳基肥添加剂。所述吸附剂的制备方法为：采用浓度为30％的氢氧化钠水溶液浸泡SSZ-13沸石36h，然后将SSZ-13沸石采用400℃过热蒸汽处理25min。SSZ-13沸石本身内部孔隙间有八角形的窗口，能高效过滤掉混合气体中的二氧化碳分子，本发明为了进一步提高SSZ-13沸石对二氧化碳分子的吸附率，先利用碱液浸泡沸石，然后用过热的高温蒸汽对沸石进行处理，可得到更多的空穴用于吸附二氧化碳。并且使用沸石成本也较低，将吸附有二氧化碳的沸石作为碳基肥添加剂埋于土壤中，沸石本身以及其吸附的二氧化碳都能够作为肥料促进植物生长，绿色环保。
对比例1
按照实施例1-3的方法分别处理牛粪、猪粪和马粪，其中各类粪便的处理均在步骤(1)的水热预处理中不加入生物碱液，其余处理步骤与实施例1-3一致。
对比例2
按照实施例1-3的方法分别处理牛粪、猪粪和马粪，其中各类粪便的处理均在步骤(2)厌氧发酵前不进行电离辐射，其余处理步骤与实施例1-3一致。
对比例3
按照实施例1-3的方法分别处理牛粪、猪粪和马粪，其中各类粪便的处理均在步骤(2)的厌氧发酵时不加入固氮剂，其余处理步骤与实施例1-3一致。
对比例4
按照实施例1-3的方法分别处理牛粪、猪粪和马粪，其中各类粪便的处理均在步骤(4)的沼气分离提纯时采用普通沸石并且不进行改性处理，其余处理步骤与实施例1-3一致。
对比例5
按照实施例1-3的方法分别处理牛粪、猪粪和马粪，其中各类粪便的处理均在步骤(4)燃料制备过程中不加入湿醋糟，其余处理步骤与实施例1-3一致。
实验例1
测试实施例1-3与对比例1-2方法处理的粪便分解率，其中对比例1-2选用牛粪作为代表，测试方法为：取原始状态的粪便1kg，压滤烘干记录原始粪便干重，然后取发酵后的粪便发酵物1kg，压滤烘干记录分解后粪便干重，然后按照公式
Figure BDA0002257767980000121
计算粪便分解率，结果如表1所示：
表1粪便分解率对比结果
原始粪便干重(g) 分解后粪便干重(g) 粪便分解率％
实施例1(牛粪) 694 381 45.1％
实施例2(猪粪) 721 418 42％
实施例3(马粪) 709 425 40％
对比例1(牛粪) 697 585 16.1％
对比例2(牛粪) 702 575 18.1％
与表1可知，采用本发明的方法处理禽畜粪便，粪便的分解率均在40％以上，要明显高于对比例1和对比例2，说明本发明的粪便预处理方法和电离辐射方法对于粪便的分解率有明显的提升。
实验例2
测试实施例1-3与对比例1-2方法处理的病原菌和虫卵杀灭率，其中，实施例1-3的病原菌和虫卵杀灭率均在99％以上，而对比例1的病原菌和虫卵杀灭率均在82％左右，而对比例2的病原菌和虫卵杀灭率均在73％左右。说明本发明的粪便预处理方法和电离辐射方法对于粪便病原菌和虫卵杀灭有着显著的效果。
实验例3
测试实施例1与对比例1-2方法(采用牛粪代表)处理的沼气产气量，实施例1和对比例1-2均经过30天发酵后，产气数据如表2所示：
表2产气数据对比结果
Figure BDA0002257767980000131
由表2可知采用本发明的方法发酵产生的沼气量得到明显提升，也说明说明本发明的粪便预处理方法和电离辐射方法对于粪便发酵产气有着很大的帮助。
实验例4
测试实施例1-3与对比例3方法处理在步骤(3)中固液分离得到的原始滤液中的有机氮含量，经过对比可发现实施例1-3与对比例3相比有机氮含量平均要高出27％以上，可见在发酵过程中添加本发明的固氮剂能够有效增加滤液中的有机氮，从而也降低了有机氮的流失。
实验例5
测试利用实施例1-3中改性SSZ-13沸石与对比例4的普通沸石未加改性处理分别吸附沼气中的二氧化碳，计算二氧化碳的吸收率，结果显示实施例1-3中改性SSZ-13沸石对于二氧化碳的吸收率均在95％以上，而与对比例4中普通沸石未加改性处理对于二氧化碳的吸收率均在67％左右，由此可知本发明的改性SSZ-13沸石对于分离沼气以及吸附回收二氧化碳有着明显的显著效果。
实验例6
测试实施例1-3与对比例5方法制备的燃料燃烧产生的气味，实验表明燃烧实施例1-3制备的燃料在燃烧时大部分无异味，少量有轻微异味，而对比例5制备的燃料在燃烧时有很明显的臭味。

Claims (9)

1.一种基于厌氧发酵技术的畜离粪污处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)粪便预处理：将禽畜粪便收集到预处理罐中，并加入一定量的碱液搅拌均匀，密封静置30min，在搅拌条件通入120-200℃水蒸气进行加热30-120min，维持预处理罐内压力在2-8Mpa，得到粪便预处理混合物；
(2)厌氧发酵：待所述粪便预处理混合物冷却至40-50℃时，在搅拌条件下采用电离辐射20-40min，然后按照一定比例加入复合菌剂和固氮剂并搅拌均匀，调节pH为6.5-7.3之间，在35-40℃条件下厌氧发酵15-30天，得到发酵物并收集产生的沼气；
(3)固液分离：将所述发酵物采用压滤方式进行固液分离，得到滤液和滤渣；
(4)资源化后处理：将所述滤液经过纳滤去除杂质，按照重量百分比加入10-30％的营养物复配调制，最后经过消毒制成有机肥液；所述滤渣与辅助物按照质量比为1-3:1混合后烘干制成燃料；所述沼气经吸附剂进行分离提纯，提纯后的沼气能够为滤渣烘干提供能量，且吸附有二氧化碳的吸附剂可作为碳基肥添加剂。
2.如权利要求1所述的一种基于厌氧发酵技术的畜离粪污处理工艺，其特征在于，步骤(1)中所述碱液为麻黄碱、轮环藤酚碱、小檗碱和水按照质量比为3:3:3:11组成，添加量为所述禽畜粪便质量的10-20％。
3.如权利要求1所述的一种基于厌氧发酵技术的畜离粪污处理工艺，其特征在于，步骤(2)中所述电离辐射采用的是γ射线，剂量为5mSv。
4.如权利要求1所述的一种基于厌氧发酵技术的畜离粪污处理工艺，其特征在于，步骤(2)中复合菌剂和固氮剂的添加量分别占所述粪便预处理混合物质量百分比的3-5％和4-6％。
5.如权利要求1或4所述的一种基于厌氧发酵技术的畜离粪污处理工艺，其特征在于，步骤(2)中所述复合菌剂按照重量百分比计包括：8-10％纤维单孢菌、4-6％芽孢杆菌、5-7％乳酸菌、2-4％洋葱伯克霍尔德氏菌、7-9％多孔碳酸钙、1-3％纤维素酶、1-2％蛋白酶、10-12％葡萄糖，余量为大豆发酵液。
6.如权利要求1或4所述的一种基于厌氧发酵技术的畜离粪污处理工艺，其特征在于，步骤(2)中所述固氮剂的制备方法为：取大豆根清洗干净后捣碎，并加入钼酸铵研磨10-20min，大豆根与钼酸铵的质量比为1:0.06-0.09，研磨完毕后得到浆状物，将所述浆状物在27-29℃条件下密封保存3天，即得固氮剂。
7.如权利要求1所述的一种基于厌氧发酵技术的畜离粪污处理工艺，其特征在于，步骤(4)中是营养物按照重量组份包括：20-24份生化黄腐酸钾、30-35份磷酸氢二铵、40-50份尿素、16-28份腐殖酸、8-10份维生素e、8-10份维生素b1、11-13份海藻糖-6-磷酸合酶。
8.如权利要求1所述的一种基于厌氧发酵技术的畜离粪污处理工艺，其特征在于，步骤(4)中所述辅助物按照重量组份计包括：100-120份高岭土、40-50份糠粉、70-80份秸秆、40-50份竹纤维废料、80-90份玉米芯碎料、200-300份湿醋糟和30-35份水。
9.如权利要求1所述的一种基于厌氧发酵技术的畜离粪污处理工艺，其特征在于，步骤(4)中所述吸附剂的制备方法为：采用浓度为30％的氢氧化钠水溶液浸泡SSZ-13沸石24-48h，将SSZ-13沸石采用400℃过热蒸汽处理20-30min。
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