[發(fā)明專利]一種利用煙梗發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)沼氣和栽培基質(zhì)的資源化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110190553.4
• 申請日: 2011-06-29
• 公開（公告）號: CN102851318A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設計）人: 朱大恒;席宇;朱潤琪
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;C05F5/00;C05F7/00;C05G3/00;F02B43/08;F02B63/04
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技術領域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢料綜合利用技術領域，尤其是利用生物質(zhì)廢料生產(chǎn)沼氣和栽培基質(zhì)的技術。更詳細地說涉及一種利用煙梗廢料發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)沼氣和栽培基質(zhì)的資源化方法。

背景技術

進入二十一世紀的世界，能源緊張問題日益加劇，能源開發(fā)已成為各國的重要發(fā)展戰(zhàn)略。生物質(zhì)發(fā)酵可產(chǎn)生生物氣體(沼氣)。沼氣發(fā)酵是生物質(zhì)能轉化最重要的技術之一，它能有效處理有機廢物，產(chǎn)生燃料沼氣和肥料，在解決農(nóng)村生活用能問題，改善農(nóng)村環(huán)境衛(wèi)生，清理工業(yè)污染物方面發(fā)揮著重要作用。能轉化成沼氣的生物質(zhì)可包括畜禽業(yè)污物(牛糞、豬糞、雞糞等)；工廠廢物廢水(豆制品廠廢水、酒廠廢物、肉品加工廠廢水等)；植物廢料(青草、水葫蘆、作物秸稈等)；以及生活垃圾、廢水處理廠污泥等。沼氣發(fā)酵工藝研究與應用日趨成熟。

另一方面隨著栽培基質(zhì)(如天然草炭)在作物、蔬菜、苗木、花卉、食用菌栽培等領域的廣泛應用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對于栽培基質(zhì)的需求量越來越大，但天然草炭是有限的自然資源，不可再生。因此，開發(fā)天然草炭的替代物栽培基質(zhì)具有重要意義。

但從現(xiàn)有技術來看，無論是沼氣發(fā)酵還是栽培基質(zhì)(包括有機肥)生產(chǎn)，主要存在以下不足之處：

1、生產(chǎn)原料不穩(wěn)定：目前常規(guī)生產(chǎn)原料主要包括作物秸稈、動物糞便、人糞尿、生活垃圾等，存在生產(chǎn)粗放、營養(yǎng)成分不易控制、原料來源不穩(wěn)定、產(chǎn)品性質(zhì)各異、易傳播病原菌、寄生蟲和病蟲害等問題。

2、生產(chǎn)原料分散：目前常規(guī)生產(chǎn)原料多分散在田間、農(nóng)戶、各生活群體等，難以集中，不利于規(guī)模化生產(chǎn)。

3、原料成本較高：將分散的原料統(tǒng)一集中、收購、運輸將投入大量人力、物力，增加生產(chǎn)成本。

4、原料物理、化學特性不適宜：現(xiàn)有原料的粒度大小不一、長短、干濕各異，碳氮比差異極大。如作物秸稈類原料，通常需要機械切碎至適宜粒度，才能滿足沼氣和栽培基質(zhì)的發(fā)酵生產(chǎn)；同時秸稈類原料碳氮比一般在50∶1以上，不符合沼氣發(fā)酵原料適宜碳氮比25∶1的條件，需混入動物糞便、尿素等調(diào)節(jié)劑，因此，增加了生產(chǎn)成本、能耗與勞動力消耗。而牛糞、豬糞、雞糞、生活垃圾等原料的粒度難以達到栽培基質(zhì)的要求。

綜上所述，尋找來源穩(wěn)定、化學成分協(xié)調(diào)、粒度大小適宜且均勻的原料，是實現(xiàn)沼氣發(fā)酵和栽培基質(zhì)發(fā)酵生產(chǎn)高效低耗、產(chǎn)品穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的關鍵。

我國是世界上煙葉和卷煙生產(chǎn)的大國，在煙草生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物量非常大。這些廢棄物主要包括廢煙梗、廢煙葉、煙渣和煙秸稈等，為有機肥生產(chǎn)提供了生物資源。

但由于煙草秸稈、煙草殘渣、廢次煙葉廣泛分布于大田、卷煙廠、加工廠，集中收購難度大，運輸成本高，另外發(fā)酵前需切碎、粉碎，生產(chǎn)成本高，原料來源不穩(wěn)定，難以集約化推廣應用。

目前，利用煙草廢料發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的研究國外僅有個別報道，主要以卷煙廠的煙草碎片、煙末、煙塵、煙粉為原料，且僅限沼氣發(fā)酵方面，未涉及培養(yǎng)基質(zhì)的生產(chǎn)。至今，利用打葉復烤廠產(chǎn)生的粒度為0.5～5cm的廢煙梗作為發(fā)酵原料生產(chǎn)沼氣和培養(yǎng)基質(zhì)的方法與技術應用尚未見報道。

煙梗是煙葉的粗硬葉脈，約占葉重的20～30％。2005年以來，隨著國際煙草打葉復烤工藝全面推廣，煙梗廢料在打葉復烤廠集中大量產(chǎn)生。我國煙草加工中每年產(chǎn)生的煙梗廢料達數(shù)十萬噸，由于不能有效利用，大量庫存積壓，或是焚燒、填埋銷毀，造成資源浪費。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種利用煙梗廢料聯(lián)產(chǎn)沼氣和栽培基質(zhì)的方法。本發(fā)明的另一目的在于提供一種由煙梗沼渣栽培基質(zhì)為原料配制的煙草漂浮育苗基質(zhì)。本發(fā)明的目的還在于提供一種打葉復烤廠廢煙梗資源化循環(huán)利用的集成技術方法。

本發(fā)明實現(xiàn)上述目的所采取的技術方案是：一種利用煙梗發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)沼氣和栽培基質(zhì)的資源化方法，以煙梗為主要原料，經(jīng)厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣和煙梗沼渣。沼氣經(jīng)凈化制為清潔燃料或用于發(fā)電；煙梗沼渣制為栽培基質(zhì)。該方法包括以下步驟：

(1)將打葉復烤廠產(chǎn)生的廢煙梗送入?yún)捬醢l(fā)酵裝置進行沼氣發(fā)酵，得到沼氣、沼液和煙梗沼渣；

(2)沼氣經(jīng)凈化制為清潔燃料，或用于發(fā)電；

(3)對沼液和煙梗沼渣進行固液分離，得到煙梗沼渣；

(4)煙梗沼渣經(jīng)干燥成型工藝制為栽培基質(zhì)；

(5)沼液作為液體有機肥使用，或送到第(1)步驟中循環(huán)利用。