阅读说明：本技术 一种农业固废生物发酵方法 (Agricultural solid waste biological fermentation method ) 是由 何吉 蒲逵 于 2020-06-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种农业固废生物发酵方法,涉及农业技术领域,具体按照下述进行：将秸秆晒干、粉碎,得到秸秆碎料；将秸秆碎料浸泡,得到湿的秸秆碎料；将秸秆碎料投入分解装置中进行分解,得到被分解的秸秆泥浆；将秸秆泥浆等进行混合,得到发酵原料；将发酵原料送到沼气池发酵,得到沼气发酵混合物；将沼气发酵混合物送入第一缓冲池进行暂存；将沼气发酵混合固液分离,得到沼渣和沼液；将沼渣送到有机肥加工车间加工出有机肥。本发明将秸秆进行前期预处理,破坏了秸秆的细胞壁以使其植物细胞与微生物、降解酶接触,从而利于沼气池中的厌氧微生物与其充分接触,提高微生物对秸秆的降解力以及化效率,继而顺利地进行高效的沼气发酵。(The invention discloses an agricultural solid waste biological fermentation method, which relates to the technical field of agriculture and is specifically carried out according to the following steps: drying and crushing the straws to obtain crushed straws; soaking the crushed straw materials to obtain wet crushed straw materials; putting the crushed straw into a decomposition device for decomposition to obtain decomposed straw slurry; mixing straw slurry and the like to obtain a fermentation raw material; feeding the fermentation raw materials into a methane tank for fermentation to obtain a methane fermentation mixture; conveying the biogas fermentation mixture into a first buffer tank for temporary storage; performing solid-liquid separation on the fermented mixed biogas to obtain biogas residues and biogas slurry; and (4) sending the biogas residues to an organic fertilizer processing workshop to process the organic fertilizer. The invention carries out pretreatment on the straws in the early stage, destroys the cell walls of the straws to enable plant cells of the straws to be in contact with microorganisms and degrading enzymes, thereby being beneficial to the anaerobic microorganisms in the methane tank to be in full contact with the straws, improving the degrading force and the degrading efficiency of the microorganisms on the straws and further smoothly carrying out efficient methane fermentation.)

一种农业固废生物发酵方法

技术领域

本发明涉及农业技术领域，具体涉及一种农业固废生物发酵方法。

背景技术

沼气发酵属于生物发酵中的一种，沼气发酵又称为厌氧消化、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，通过各类微生物的分解代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等可燃性混合气体沼气的过程，沼气具有可燃性，可用作燃烧能源；剩余的沼渣可以烘干造粒后成肥料。

随着农业现代化发展，农业产量提升，随之秸秆、枯枝、落叶、木屑、花生壳、玉米芯等农业固废物产生量也增大。而农业固废物的处理、合理利用也就成了农业发展中需要解决的一环。虽然这类农作物所形成的固废可以用于沼气发酵，但是这些固废物的细胞壁多数含有较多的木质素和纤维素，其阻止了植物细胞与微生物、降解酶接触；同时，厌氧微生物对木质素、半纤维素和纤维素的降解能力较弱、消化效率低，故无法进行高效的沼气发酵。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种农业固废生物发酵方法，解决了现有的将农业固废物直接用于沼气这种微生物发酵时，由于农业固废物具有木质素和纤维素，其对于沼气发酵不利，降低了沼气发酵的效率等上述技术问题。本发明所设计的一种农业固废生物发酵方法，将具有木质素和纤维素的农业固废物进行前期预处理，破坏其木质素和纤维素，提高其后期用于沼气发酵的顺利性、提高沼气发酵的高效性。

本发明采用的技术方案如下：

一种农业固废生物发酵方法，包括如下步骤：

S1、将秸秆晒干后切断、粉碎，得到秸秆碎料；

S2、将秸秆碎料浸泡，得到湿的秸秆碎料；

S3、将秸秆碎料投入分解装置中进行分解，得到被分解的秸秆泥浆；

S4、将秸秆泥浆、新鲜沼液、餐厨垃圾、动物粪便送到混料池中进行混合，得到发酵原料；

S5、将发酵原料送到沼气池进行厌氧沼气发酵，得到沼气发酵混合物；

S6、将沼气发酵混合物送入第一缓冲池进行暂存；

S7、将缓冲池中的沼气发酵混合物通过固液分离机进行固液分离，得到沼渣和沼液；

S8、将沼渣送到有机肥加工车间加工出有机肥；

S9、将沼液送入沼液贮存池。

进一步地，所述分解装置包括分解罐和曝气装置，在所述分解罐的顶部设置有向分解罐投入物料的进料管以及向分解罐投入菌液的加液管；在分解罐的底部设置有便于分解罐内部的渣料排出的排渣管以及便于分解罐内部的液体排出的出液管，在分解罐内部的上侧设置有物料隔离网，所述曝气装置通过曝气管给分解罐内部供给含氧气体。

进一步地，所述出液管通过设置在分解罐管底的出液孔与分解罐内部连通，在分解罐内腔中设置有过滤排水组件，所述过滤排水组件包括支撑筒和海绵套筒，所述支撑筒由一个网体卷成圆筒所形成，其底部与分解罐的内壁连接，其顶部通过顶块密封，且其轴线与出液孔的轴线重合，出液孔位于支撑筒内侧，所述海绵套筒套设在支撑筒上并将支撑筒包裹在内。

进一步地，所述顶块为半球形，其平面端与支撑筒的顶部连接，其轴线与支撑筒的轴线重合。

进一步地，在所述述分解罐的顶部设置用于检测分解罐内腔温度的温度表以及检测分解罐内部压力的压力表。

进一步地，在所述分解罐外壁包覆有温度调节装置，所述温度调节装置包括缠绕在分解罐上的螺旋管道、将螺旋管道包覆住的保温套筒、水泵、热流源以及冷流源，水泵将热流源或者冷流源中的流体从螺旋管道的一端送入螺旋管道中，并从螺旋管道的另一端回到存储箱中。

进一步地，所述曝气装置包括空压机，所述空压机通过曝气管给分解罐内部供给含氧气体。

进一步地，在所述曝气装置的进气端设置有降温装置，空气经过降温装置降温后经由曝气装置通过曝气管给分解罐内部供给含氧气体。

由于采用了本技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明一种农业固废生物发酵方法，将具有木质素和纤维素的秸秆进行前期预处理，破坏了秸秆的细胞壁以使其植物细胞与微生物、降解酶接触，从而利于沼气池中的厌氧微生物与其充分接触，提高微生物对秸秆的降解力以及化效率，继而顺利地进行高效的沼气发酵；

2.本发明一种农业固废生物发酵方法，由于罐体内部的液体中混合后秸秆碎料，因此为了避免在将罐体内部的液体排出时，将渣带出，优选地在出液管的进液端设置有过滤排水组件，秸秆碎料被海绵套筒阻隔在外，液体穿过海绵套筒以及支撑筒上的网孔后进入出液管；附着在海绵套筒表面的秸秆渣可在随后的曝气装置的曝气作用下从海绵套筒上脱落；或者在排出液体完成后，反向输送一部分液体，从而将附着海绵套筒表面的秸秆渣冲落；

3本发明一种农业固废生物发酵方法，由于曝气装置可以直接向罐体内部输送物质，因此在罐内产生大量的分解热时，降温装置工作，从而使其给罐体内部输送低温气体，以对罐体内部进行降温。通过曝气装置来降温，降温更直接，效果更好，能有效地保证罐内温度始终保持在微生物生长和产酶所需的范围内。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，本说明书附图中的各个部件的比例关系不代表实际选材设计时的比例关系，其仅仅为结构或者位置的示意图，其中：

图1是分解罐的结构示意图；

图2是过滤排水组件的结构示意图。

附图中标号说明：

1-分解罐，2-进料管，3-加液管，4-排渣管，5-出液管，6-物料隔离网，7-曝气管，8-出液孔，9-支撑筒，10-海绵套筒，11-顶块，12-温度表，13-压力表，14-螺旋管道，15-保温套筒，16-空压机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

本发明中的“连接”若无特别强调，为常规连接方式，例如一体成形、焊接、铆接等，具体的连接方式根据本技术领域的常规技术知识进行适应性优选地即可。本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1、图2对本发明作详细说明。

实施例1

一种农业固废生物发酵方法，包括如下步骤：

S1、将秸秆晒干后切断、粉碎，得到秸秆碎料；晒干后的秸秆便于切断；

S2、将秸秆碎料浸泡，得到湿的秸秆碎料，湿秸秆碎料含水率优选地在80％以上；

S3、将秸秆碎料投入分解装置中进行分解，得到被分解的秸秆泥浆，秸秆碎料可以通过泵或者绞龙等输送装置将其送入分解装置中；

S4、将秸秆泥浆、新鲜沼液、餐厨垃圾、动物粪便送到混料池中进行混合，得到发酵原料；

S5、将发酵原料送到沼气池进行厌氧沼气发酵，得到沼气发酵混合物；

S6、将沼气发酵混合物送入第一缓冲池进行暂存；

S7、将缓冲池中的沼气发酵混合物通过固液分离机进行固液分离，得到沼渣和沼液；

S8、将沼渣送到有机肥加工车间加工出有机肥；

S9、将沼液送入沼液贮存池。

本发明中，将具有木质素和纤维素的秸秆进行前期预处理，破坏了秸秆的细胞壁以使其植物细胞与微生物、降解酶接触，从而利于沼气池中的厌氧微生物与其充分接触，提高微生物对秸秆的降解力以及化效率，继而顺利地进行高效的沼气发酵。

实施例2

本发明中，关于分解秸秆的分解装置为在现有的分解装置的改进。

如图1和图2所示，所述分解装置包括分解罐1和曝气装置，在所述分解罐1的顶部设置有向分解罐1投入物料的进料管2以及向分解罐1投入菌液的加液管3；在分解罐1的底部设置有便于分解罐1内部的渣料排出的排渣管4以及便于分解罐1内部的液体排出的出液管5，在分解罐1内部的上侧设置有物料隔离网6，所述曝气装置通过曝气管7给分解罐1内部供给含氧气体。

湿的秸秆碎料送入分解罐1内，大部分湿的秸秆碎料在物料隔离网6上堆积，随着湿的秸秆碎料不断送入分解罐，菌液的加液管3同时向不断进入分解罐1内的湿的秸秆碎料喷洒微生物分解菌剂，由于物料隔离网6有空洞，因此液体及秸秆会落到罐下部，但是由于湿的秸秆碎料具有一定体积以及粘结性，因此湿的秸秆碎料中仅少量会落到罐体下部。上完料后，通过曝气装置给分解罐1内充入空气，使罐内压力大于正常大气压，优选地达到0.2MPa-0.5MPa，然后曝气装置关闭。当分解进行一段时间后，罐内氧气含量降低，但是随着分解罐体内部的气体体积增大，因此优选地在罐体顶部设置有排气阀17，罐体内的气体通过罐顶的排气阀17排出，罐体内部的压力下降，优选地恢复到常规大气压后，再通过曝气装置充入新鲜空气增压。以使罐体内部的分解在一定压力下进行，这增大了液体溶解氧和罐内氧气含量，从而刺激秸秆微生物分解菌群大量分泌分解秸秆所需的各种酶，加快分解进程。

分解一段时间后，可开始二次进料，此时位于隔离网上的旧料被分解，体积硬度等均减小，其除了在自身重力作用下下落到罐体底部，还在后续的二次进料中，通过进料管2新进的料液将前次堆积在隔离网上的旧料冲入罐下部液体内。二次进料的新进物料则又被截留在物料隔离网6上。当罐内分解液体浓度达到一定值时，通过底部的出液管5将分解液导出供后续处理装置作为原料。当罐内液体不足时，通过进料管2补水。分解后的位于罐体底部的秸秆渣由罐底的排渣管排出，并送到混料池中与其他物料混合。

进一步地，所述出液管5通过设置在分解罐1管底的出液孔8与分解罐1内部连通，在分解罐1内腔中设置有过滤排水组件，所述过滤排水组件包括支撑筒9和海绵套筒10，所述支撑筒9由一个网体卷成圆筒所形成，其底部与分解罐1的内壁连接，其顶部通过顶块11密封，且其轴线与出液孔8的轴线重合，出液孔8位于支撑筒9内侧，所述海绵套筒10套设在支撑筒9上并将支撑筒9包裹在内。

由于罐体内部的液体中混合后秸秆碎料，因此为了避免在将罐体内部的液体排出时，将渣带出，优选地在出液管5的进液端设置有过滤排水组件，秸秆碎料被海绵套筒10阻隔在外，液体穿过海绵套筒以及支撑筒9上的网孔后进入出液管5。附着在海绵套筒10表面的秸秆渣可在随后的曝气装置的曝气作用下从海绵套筒上脱落；或者在排出液体完成后，反向输送一部分液体，从而将附着海绵套筒表面的秸秆渣冲落。

进一步地，所述顶块11为半球形，其平面端与支撑筒9的顶部连接，其轴线与支撑筒9的轴线重合。

实施例3

本实施例是在实施例2的基础上，对分解做出进一步地优化说明。

如图1所示，在所述述分解罐1的顶部设置用于检测分解罐1内腔温度的温度表12以及检测分解罐1内部压力的压力表13。

进一步地，在所述分解罐1外壁包覆有温度调节装置，所述温度调节装置包括缠绕在分解罐1上的螺旋管道14、将螺旋管道14包覆住的保温套筒15、水泵、热流源以及冷流源，水泵将热流源或者冷流源中的流体从螺旋管道14的一端送入螺旋管道14中，并从螺旋管道14的另一端回到存储箱中。

在冬季等情况下，环境温度低，为了尽快达到分解温度，可以通过水泵将将热流源中的流体从螺旋管道14的一端送入螺旋管道14中，以对罐体进行加温。当加热到适合温度后，则停止加温。

当罐内秸秆开始剧烈分解时，罐内产生大量的分解热，此时泵将者冷流源中的流体从螺旋管道14的一端送入螺旋管道14中，将罐体内部多余热量导出，使罐内温度始终保持在微生物生长和产酶所需的范围内。

实施例4

本实施例是在实施例2的基础上，对本发明做出进一步地优化说明。

所述曝气装置包括空压机16，所述空压机通过曝气管给分解罐1内部供给含氧气体。

进一步地，在所述曝气装置的进气端设置有降温装置，空气经过降温装置降温后经由曝气装置通过曝气管给分解罐1内部供给含氧气体。

由于曝气装置可以直接向罐体内部输送物质，因此在罐内产生大量的分解热时，降温装置工作，从而使其给罐体1内部输送低温气体，以对罐体内部进行降温。通过曝气装置来降温，降温更直接，效果更好，能有效地保证罐内温度始终保持在微生物生长和产酶所需的范围内。当不需要降温时，可以将降温装置关闭，或者将降温装置从曝气装置的进气端拆除，亦或者相对降温装置，在曝气装置的进气端并联一个常规的进气端口，需要降温时，则从降温装置进气；无需降温时，则从常规的进气端口进气。

以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。