一种农业有机废弃物的处理方法
阅读说明：本技术 一种农业有机废弃物的处理方法 (Treatment method of agricultural organic waste ) 是由 张晓亮 王爱萍 方维 刘杰 廖友辉 施银 于 2020-08-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种农业有机废弃物的处理方法,包括以下步骤：秸秆类废弃物粉碎后进行黄贮,同时添加白腐菌进行预发酵；将处理后秸秆类废弃物与畜禽粪便类废弃物作为底物搅拌接种细菌后,送入发酵罐体进行干式厌氧发酵,获得沼气及沼液沼渣；沼液沼渣经压滤后得到一级沼液和一级沼渣；向一级沼液添加有益菌,进一步分离出沼气后得到二级沼液,二级沼液进行好氧发酵制得生物叶面肥；一级沼渣与有益菌混合后送入发酵槽,经好氧发酵后得到二级沼渣,二级沼渣过筛,筛下物为生物有机肥,筛上物送回发酵罐体进行干式厌氧发酵；沼气提纯后制得生物天然气。该处理工艺既解决了农业废弃物不当处理造成的问题,又将农业废弃物的转化为附加值高的肥料、能源等。(The invention discloses a method for treating agricultural organic waste, which comprises the following steps: crushing straw wastes, then performing yellow storage, and simultaneously adding white rot fungi for pre-fermentation; stirring the treated straw wastes and the livestock and poultry manure wastes as substrates, inoculating bacteria, and then sending the substrates into a fermentation tank for dry anaerobic fermentation to obtain biogas and biogas slurry and biogas residues; filter pressing the biogas slurry and the biogas residues to obtain primary biogas slurry and primary biogas residues; adding beneficial bacteria into the first-stage biogas slurry, further separating out biogas to obtain second-stage biogas slurry, and performing aerobic fermentation on the second-stage biogas slurry to obtain a biological foliar fertilizer; mixing the primary biogas residues with beneficial bacteria, feeding the mixture into a fermentation tank, performing aerobic fermentation to obtain secondary biogas residues, sieving the secondary biogas residues, returning sieved biomass to a fermentation tank body for dry anaerobic fermentation; and purifying the biogas to obtain the biogas. The treatment process not only solves the problem caused by improper treatment of the agricultural wastes, but also converts the agricultural wastes into fertilizers, energy and the like with high added values.)
技术领域
本发明涉及农业废弃物领域，尤其涉及一种农业有机废弃物的处理方法。
背景技术
我国农业有机废弃物产量较大，主要涉及农业生产、农业加工、畜禽养殖业等行业产生的废弃物，主要包括秸秆类和畜禽粪便类废弃物；目前农业废弃物综合利用产业化程度低、经济效益差等，比如附加值以及转化率低的农业废弃物直接还田、低质燃料、饲料等，还有一部分农业废弃物直接弃置或焚烧，不仅对生态环境造成严重危害，还是一种巨大的资源浪费；
鉴于上述情况，亟待研发一种农业有机物废弃物的处理工艺，既能解决农业废弃物不当处理造成的资源浪费以及对环境造成危害的问题，又能将农业废弃物的转化为附加值、利用率以及转化效率高的生物有机肥料、能源等，实现农业废弃物的资源化利用。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明目的是提供一种农业有机废弃物的处理方法，以农作物秸秆为主要原料，采用预发酵及干式厌氧发酵，大大减少了发酵过程用水量，保证了产酸菌和产甲烷菌在各自反应区内适宜生长，提高了产气效率，再将沼气提纯用于发电，将沼液、沼渣分别通过好氧发酵制成生物有机肥及生物叶面肥，既解决了农业废弃物不当处理造成的资源浪费以及对环境造成危害的问题，又将农业废弃物的转化为附加值、利用率以及转化效率高的生物有机肥料、能源等，实现农业废弃物的资源化利用。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种农业有机废弃物的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1,预处理，将秸秆类废弃物经粉碎后，进行黄贮，同时添加白腐菌进行预发酵；
S2，干式厌氧发酵，将经步骤S1处理后秸秆类废弃物与畜禽粪便类废弃物作为底物经搅拌接种细菌后，送入发酵罐体进行干式厌氧发酵，获得沼气及沼液沼渣；
S3，干湿分离，将沼液沼渣经压滤后得到一级沼液和一级沼渣；
S4，制备生物叶面肥，将步骤S3获得的一级沼液送入储存罐，添加有益菌，进行发酵消解，进一步分离出沼气后得到二级沼液，将二级沼液进行好氧发酵，制得生物叶面肥；
S5，制备生物有机肥，将步骤S3获得的一级沼渣与有益菌混合后送入发酵槽进行好氧发酵后得到二级沼渣，将二级沼渣过筛，筛下物为生物有机肥，筛上物返回步骤S2进行下一轮的干式厌氧发酵；
S6，制备天然气，将步骤S2和步骤S4中获得的沼液经提纯后制得生物天然气。
优选地，所述步骤S1中，所述白腐菌的加入量为所述秸秆类废弃物质量的2～3‰。
优选地，所述步骤S2中，所述畜禽粪便类废弃物与经步骤S1处理后的秸秆类废弃物的质量比1:4。
优选地，所述步骤S2中，所述细菌采用甲烷菌。
优选地，所述步骤S2中，所述干式厌氧发酵的温度为40～45℃，pH为6.8～7.2，TS的浓度为25～30％，所述底物中C/N为20～25：1。
优选地，所述步骤S3中，所述一级沼渣的固含量为18％～22％。
优选地，所述步骤S4中，所述有益菌包括绿色木霉、米曲霉、枯草芽孢杆菌，所述有益菌的加入量为所述一级沼液质量的2～2.5‰。
优选地，所述步骤S4中，
所述发酵消解的温度为55～65℃；
所述好氧发酵的温度为35～45℃，pH为6.8～7.8，氧气的浓度为15～25％。
优选地，所述步骤S5中，
所述有益菌包括圆褐固氮菌、解磷细菌、解钾细菌，所述有益菌的加入量为所述一级沼渣质量的2～3‰；
所述好氧发酵的温度为50～55℃，pH为7.0～7.5，氧气的浓度为20～28％，发酵的时间为24～48h；
所述二级沼渣过孔径为1.0mm的过滚筛。
优选地，所述步骤S6中，所述生物天然气中甲烷的含量≥98％。
本发明的有益效果为：
1.本发明的农业有机废弃物的处理方法，以农作物秸秆为主要原料，采用预发酵及干式厌氧发酵，大大减少了发酵过程用水量，保证了产酸菌和产甲烷菌在各自反应区内适宜生长，提高了产气效率，再将沼气提纯用于发电，将沼液、沼渣分别通过好氧发酵制成生物有机肥及生物叶面肥；
2.本发明的农业有机废弃物的处理方法，既解决了农业废弃物不当处理造成的资源浪费以及对环境造成危害的问题，又将农业废弃物的转化为附加值、利用率以及转化效率高的生物有机肥料、能源等，实现农业废弃物的资源化利用；
3.本发明的农业有机废弃物的处理方法，只产生少量沼液，经添加有益菌及好氧发酵后得到生物叶面肥，有效解决了发酵过程中大量沼液难以处理的问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本实施例的农业有机废弃物的处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。
如图1所示，本实施例所提供的农业有机废弃物的处理方法，包括以下步骤：
S1,预处理
将秸秆类废弃物过粉碎机粉碎至10mm以下的碎料后，直接进行黄贮，在黄贮的同时添加白腐菌进行预发酵，常温状态下实现黄贮与预发酵同时进行；保证了秸秆类废弃物的充足供应，同时节省了秸秆类废弃物木质素分解所需要的时间，保障了沼气工程长期运行的可行性；其中白腐菌的加入量为秸秆类废弃物质量的2～3‰。
此过程中采用秸秆类废弃物粉碎后在黄贮的方式处理并贮存，粉碎后的秸秆类废弃物通过加菌类压实，内部形成厌氧状态，秸秆类废弃物在黄贮过程中自行发酵分解产酸。
S2，干式厌氧发酵
将经步骤S1处理后的秸秆类废弃物与畜禽粪便类废弃物作为底物，经搅拌接种细菌后，送入发酵罐体，在温度为40～45℃(冬季需在反应器结构中安装封闭热水循环系统，以保证温度在40～45℃)，pH为6.8～7.2，TS的浓度为25～30％，底物中C/N为20～25：1的条件下进行干式厌氧发酵，获得沼气及沼液沼渣；
其中畜禽粪便类废弃物与经步骤S1处理后的秸秆类废弃物的质量比1:4；细菌采用甲烷菌；
此过程中采用干式沼气厌氧发酵设备，秸秆类废弃物与畜禽粪便类废弃物进行发酵处理，能较好的控制TS的浓度、发酵温度、沼液PH值，产酸相和产甲烷相分别在不同的反应区段中进行，保证了产酸菌和产甲烷菌在各自的反应区内的适宜生长环境，增强二者之间的互补、协同作用，提高了产气效率；此过程中以秸秆类废弃物为原料，采用干式沼气厌氧发酵设备，大大减少了发酵过程的用水量，有利于节约水资源，因而此过程中只产生(相对)少量沼液，后经好氧发酵后沼液变成了生物叶面肥，有效解决了大量沼液难以处理的问题；
S3，干湿分离，
将沼液沼渣经压滤机压滤后得到一级沼液和一级沼渣；其中一级沼渣的固含量为18％～22％。
S4，制备生物叶面肥
将步骤S3获得的一级沼液送入储存罐，添加有益菌，在温度为55～65℃的条件下进行发酵消解，进一步分离出沼气后得到二级沼液，沼气进入储存罐上部的沼气储存室；二级沼液留在储存罐下部的沼液储存池；将二级沼液送入液面肥车间，在温度为35～45℃，pH为6.8～7.8，氧气的浓度为18～25％的条件下进行好氧发酵，制得生物叶面肥；
其中有益菌包括绿色木霉、米曲霉、枯草芽孢杆菌，有益菌的加入量为一级沼液质量的2～2.5‰；发酵消解的温度为55～65℃；
S5，制备生物有机肥
将步骤S3获得的一级沼渣与有益菌混合后送入发酵槽进行好氧发酵，在温度为50～55℃，pH为7.0～7.5，氧气的浓度为20～28％的条件下，发酵24～48h，释放出水蒸气、降低料温、补充氧气、进一步混合后，得到二级沼渣，将二级沼渣过孔径为1.0mm的过滚筛，筛下物为生物有机肥，筛上物返回步骤S2进行下一轮的干式厌氧发酵；
其中有益菌包括圆褐固氮菌、解磷细菌、解钾细菌，有益菌的加入量为一级沼渣质量的2～3‰。
S6，制备生物天然气
将步骤S2和步骤S4中获得的沼液经提纯后制得生物天然气，该生物天然气中甲烷的含量≥98％，可为城市新能源提供动力。
上述方法中，得到的生物叶面肥各项测定指标符合含有机质叶面肥料(GB/T17419-2018)标准；
上述方法中，得到的生物有机肥各项指标符合有机肥料国家行业标准(NY 525-2012)和中华人民共和国农业行业标准(NY 884-2004，生物有机肥)。
实施例1
S1,预处理
将秸秆类废弃物过粉碎机粉碎至10mm以下的碎料后，直接进行黄贮，在黄贮的同时添加白腐菌进行预发酵，常温状态下实现黄贮与预发酵同时进行；其中白腐菌的加入量为秸秆类废弃物质量的2‰。
S2，干式厌氧发酵
将经步骤S1处理后的秸秆类废弃物与畜禽粪便类废弃物作为底物经搅拌接种细菌后，送入发酵罐体，在温度为40℃，pH为6.8，TS的浓度为25％，底物中C/N为25:1的条件下进行干式厌氧发酵，获得沼气及沼液沼渣；其中畜禽粪便类废弃物与经步骤S1处理后的秸秆类废弃物的质量比1:4；细菌采用甲烷菌；
S3，干湿分离，
将沼液沼渣经压滤机压滤后得到一级沼液和一级沼渣；其中一级沼渣的固含量为18％。
S4，制备生物叶面肥
将步骤S3获得的一级沼液送入储存罐，添加有益菌，在温度为55℃的条件下进行发酵消解，进一步分离出沼气后得到二级沼液，沼气进入储存罐上部的沼气储存室；二级沼液留在储存罐下部的沼液储存池；将二级沼液送入液面肥车间，在温度为35℃，pH为6.8，氧气的浓度为18％的条件下进行好氧发酵，制得生物叶面肥；其中有益菌包括绿色木霉、米曲霉、枯草芽孢杆菌，有益菌的加入量为一级沼液质量的2‰；发酵消解的温度为55℃；
S5，制备生物有机肥
将步骤S3获得的一级沼渣与有益菌混合后送入发酵槽进行好氧发酵，在温度为50℃，pH为7，氧气的浓度为20％的条件下，发酵24h，释放出水蒸气、降低料温、补充氧气、进一步混合后，得到二级沼渣，将二级沼渣过孔径为1.0mm的过滚筛，筛下物为生物有机肥，筛上物返回步骤S2进行下一轮的干式厌氧发酵；其中有益菌包括圆褐固氮菌、解磷细菌、解钾细菌，有益菌的加入量为一级沼渣质量的2‰；
S6，制备天然气
将步骤S2和步骤S4中获得的沼液经提纯后制得生物天然气，该生物天然气中甲烷的含量≥98％。
本实施例中，得到的生物叶面肥各项测定指标如下：有机质含量≥101g/L，总养分(以N+P2O5+K2O计)含量≥81g/L，微量元素含量≥21g/L，pH值为(1+250倍稀释)为3.8，水不溶物≤4.9g/L；符合含有机质叶面肥料(GB/T17419-2018)标准；
本实施例中，得到的生物有机肥各项指标测定如下：有机质(以干基计)≥24％，有效活菌数(cfu)≥0.24；水分≤4.9％；pH值6.8～7.2；腐殖酸≥25％；粪大肠菌群数≤52个/g(mL)；蛔虫卵死亡率≥95％；符合有机肥料国家行业标准(NY 525-2012)和中华人民共和国农业行业标准(NY884-2004，生物有机肥)。
实施例2
S1,预处理
将秸秆类废弃物过粉碎机粉碎至10mm以下的碎料后，直接进行黄贮，在黄贮的同时添加白腐菌进行预发酵，常温状态下实现黄贮与预发酵同时进行；其中白腐菌的加入量为秸秆类废弃物质量的3‰。
S2，干式厌氧发酵
将经步骤S1处理后的秸秆类废弃物与畜禽粪便类废弃物作为底物经搅拌接种细菌后，送入发酵罐体，在温度为45℃，pH为7.2，TS的浓度为30％，底物中C/N为20:1的条件下进行干式厌氧发酵，获得沼气及沼液沼渣；其中畜禽粪便类废弃物与经步骤S1处理后的秸秆类废弃物的质量比1:4；细菌采用甲烷菌；
S3，干湿分离，
将沼液沼渣经压滤机压滤后得到一级沼液和一级沼渣；其中一级沼渣的固含量为22％。
S4，制备生物叶面肥
将步骤S3获得的一级沼液送入储存罐，添加有益菌，在温度为65℃的条件下进行发酵消解，进一步分离出沼气后得到二级沼液，沼气进入储存罐上部的沼气储存室；二级沼液留在储存罐下部的沼液储存池；将二级沼液送入液面肥车间，在温度为45℃，pH为7.8，氧气的浓度为25％的条件下进行好氧发酵，制得生物叶面肥；其中有益菌包括绿色木霉、米曲霉、枯草芽孢杆菌，有益菌的加入量为一级沼液质量的2.5‰；发酵消解的温度为65℃；
S5，制备生物有机肥
将步骤S3获得的一级沼渣与有益菌混合后送入发酵槽进行好氧发酵，在温度为55℃，pH为7.5，氧气的浓度为28％的条件下，发酵48h，释放出水蒸气、降低料温、补充氧气、进一步混合后，得到二级沼渣，将二级沼渣过孔径为1.0mm的过滚筛，筛下物为生物有机肥，筛上物返回步骤S2进行下一轮的干式厌氧发酵；其中有益菌包括圆褐固氮菌、解磷细菌、解钾细菌，有益菌的加入量为一级沼渣质量的3‰；
S6，制备生物天然气
将步骤S2和步骤S4中获得的沼液经提纯后制得生物天然气，该生物天然气中甲烷的含量≥98％。
本实施例中，得到的生物叶面肥各项测定指标如下：有机质含量≥103g/L，总养分(以N+P2O5+K2O计)含量≥83g/L，微量元素含量≥23g/L，pH值为(1+250倍稀释)为4.4，水不溶物≤4.7g/L；符合含有机质叶面肥料(GB/T17419-2018)标准；
本实施例中，得到的生物有机肥各项指标测定如下：有机质(以干基计)≥28％，有效活菌数(cfu)≥0.25；水分≤4.9％；pH值7.4～7.8；腐殖酸≥23％；粪大肠菌群数≤58个/g(mL)；蛔虫卵死亡率≥94％；符合有机肥料国家行业标准(NY 525-2012)和中华人民共和国农业行业标准(NY884-2004，生物有机肥)。
实施例3
S1,预处理
将秸秆类废弃物过粉碎机粉碎至10mm以下的碎料后，直接进行黄贮，在黄贮的同时添加白腐菌进行预发酵，常温状态下实现黄贮与预发酵同时进行；其中白腐菌的加入量为秸秆类废弃物质量的2.5‰。
S2，干式厌氧发酵
将经步骤S1处理后的秸秆类废弃物与畜禽粪便类废弃物作为底物经搅拌接种细菌后，送入发酵罐体，在温度为43℃，pH为7.0，TS的浓度为27％，底物中C/N为23:1的条件下进行干式厌氧发酵，获得沼气及沼液沼渣；其中畜禽粪便类废弃物与经步骤S1处理后的秸秆类废弃物的质量比1:4；细菌采用甲烷菌；
S3，干湿分离，
将沼液沼渣经压滤机压滤后得到一级沼液和一级沼渣；其中一级沼渣的固含量为20％。
S4，制备生物叶面肥
将步骤S3获得的一级沼液送入储存罐，添加有益菌，在温度为60℃的条件下进行发酵消解，进一步分离出沼气后得到二级沼液，沼气进入储存罐上部的沼气储存室；二级沼液留在储存罐下部的沼液储存池；将二级沼液送入液面肥车间，在温度为40℃，pH为7.3，氧气的浓度为23％的条件下进行好氧发酵，制得生物叶面肥；其中有益菌包括圆褐固氮菌、解磷细菌、解钾细菌，有益菌的加入量为一级沼液质量的2.3‰；发酵消解的温度为60℃；
S5，制备生物有机肥
将步骤S3获得的一级沼渣与有益菌混合后送入发酵槽进行好氧发酵，在温度为53℃，pH为7.3，氧气的浓度为24％的条件下，发酵36h，释放出水蒸气、降低料温、补充氧气、进一步混合后，得到二级沼渣，将二级沼渣过孔径为1.0mm的过滚筛，筛下物为生物有机肥，筛上物返回步骤S2进行下一轮的干式厌氧发酵；其中有益菌包括圆褐固氮菌、解磷细菌、解钾细菌，有益菌的加入量为一级沼渣质量的2.5‰；
S6，制备生物天然气
将步骤S2和步骤S4中获得的沼液经提纯后制得生物天然气，该生物天然气中甲烷的含量≥98％。
本实施例中，得到的生物叶面肥各项测定指标如下：有机质含量≥105g/L，总养分(以N+P2O5+K2O计)含量≥84g/L，微量元素含量≥22g/L，pH值为(1+250倍稀释)为4.1，水不溶物≤4.8g/L；符合含有机质叶面肥料(GB/T17419-2018)标准；
本实施例中，得到的生物有机肥各项指标测定如下：有机质(以干基计)≥26％，有效活菌数(cfu)≥0.26；水分≤4.9％；pH值7.0～7.4；腐殖酸≥25％；粪大肠菌群数≤52个/g(mL)；蛔虫卵死亡率≥96％；符合有机肥料国家行业标准(NY 525-2012)和中华人民共和国农业行业标准(NY 884-2004，生物有机肥)。
综合实施例1～3，本发明的农业有机废弃物的处理方法，以农作物秸秆为主要原料，采用预发酵及干式厌氧发酵，大大减少了发酵过程用水量，保证了产酸菌和产甲烷菌在各自反应区内适宜生长，提高了产气效率，再将沼气提纯用于发电，将沼液、沼渣分别通过好氧发酵制成生物有机肥及生物叶面肥；该处理方法，既解决了农业废弃物不当处理造成的资源浪费以及对环境造成危害的问题，又将农业废弃物的转化为附加值、利用率以及转化效率高的生物有机肥料、能源等，实现农业废弃物的资源化利用；该处理方法，只产生少量沼液，经添加有益菌及好氧发酵后得到生物叶面肥，有效解决了发酵过程中大量沼液难以处理的问题。
综上所述，上述实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。