[發明專利]一種利用畜禽糞便及農作物秸稈獲得電能和沼肥的裝置及方法

在審

• 申請號: 201410391830.1
• 申請日: 2014-08-11
• 公開（公告）號: CN104150994A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 辛言君;王成顯;張藝臻;張小梅;陳清華;潘月慶
• 申請（專利權）人: 青島農業大學
• 主分類號: C05F17/02
• 分類號: C05F17/02;H01M8/16
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

1.一種利用畜禽糞便及農作物秸稈獲得電能和沼肥的裝置，其特征在于：包括槽體(3)，槽體(3)通過隔板(7)分割成陽極室(1)和陰極室(2)，在陰極室(2)內設置陰極材料(6)，在陽極室(1)內設置陽極材料(5)，陰極材料(6)和陽極材料(5)通過導線(10)和外電路負載(9)連接，在隔板(7)上靠近槽底位置設置聚乙烯異相陽離子交換膜(4)；將從沼液中馴化得到的產電微生物菌群、處理后的畜禽糞便和農作物秸稈攪拌均勻后以間歇或連續的方式加入陽極室(1)作為陽極室液，將水加入陰極室(2)作為陰極室液；在溫度25～37℃的條件下，恒溫培養12～36小時后，發生產電效應。

2.根據權利要求1所述的利用畜禽糞便及農作物秸稈獲得電能和沼肥的裝置，其特征在于：所述農作物秸稈的含碳量、含氮率、含磷率、含鉀率分別為41.2％～56.0％、0.1％～4.6％、0.2％～1.1％、0.3％～5.0％；所述畜禽糞便的含碳量、含氮率、含磷率、含鉀率分別為8.1％～13.5％、0.3％～2.3％、0.5％～4.0％、0.6％～2.4％。

3.根據權利要求1所述的利用畜禽糞便及農作物秸稈獲得電能和沼肥的裝置，其特征在于：所述陽極室1內添加的畜禽糞便與農作物秸稈的質量比為：20∶1～3∶1。

4.根據權利要求1所述的利用畜禽糞便及農作物秸稈獲得電能和沼肥的裝置，其特征在于：所述聚乙烯異相陽離子交換膜(4)干態厚度為0.16～0.53mm，含水率為35％～50％，交換容量干≥2.0mol/kg，膜面電阻≤11Ω·cm²，選擇透過率≥90％，一次脫鹽率≥18％。

5.根據權利要求1所述的利用畜禽糞便及農作物秸稈獲得電能和沼肥的裝置，其特征在于：所述陽極室(1)的pH值范圍為6.0～7.0，陰極室的pH值范圍為6.0～8.5。

6.根據權利要求1所述的利用畜禽糞便及農作物秸稈獲得電能和沼肥的裝置，其特征在于：所述陽極室(1)與陰極室(2)的氧化還原電勢差為0.1～0.9V。

7.根據權利要求1所述的利用畜禽糞便及農作物秸稈獲得電能和沼肥的裝置，其特征在于：所述槽體(3)位于陽極室(1)的槽體壁上還設置有取樣口(8)。

8.如權利要求1所述的利用畜禽糞便及農作物秸稈獲得電能和沼肥的裝置，其使用方法，步驟包括：

一、將農作物秸稈粉碎后過篩，粒徑＜2mm，然后加入蒸餾水浸泡12～20h；離子交換膜裁剪成適當尺寸，并于蒸餾水中浸泡不小于24h；

二、將畜禽糞便、農作物秸稈、沼液按照重量百分比35％～70％、1.5％～10％和30％～60％進行混合后置于陽極室，調整含固率為2％～10％，原料投加完畢后，陽極室通入氮氣3min后，將陽極室密封，將陰陽極電極通過外電路和負載連接構成閉合回路；陰極室加入自來水；

三、裝置運行后，在12h后電壓和電流不斷增加，在4～10d后時達最大值，最高可達0.81V，持續35d以上；電流在3d后超過20mA，持續5～21d；

四、運行結束后，測定分析沼液和沼渣成分，分析pH值，有機碳、有機質含量、氮磷鉀含量，與有機肥料標準中各指標進行對比，一部分沼液留作后續裝置運行的接種液，其余部分作為生產有機肥、葉面肥和控釋肥的原料。

9.根據權利要求8所述的利用畜禽糞便及農作物秸稈獲得電能和沼肥的裝置的使用方法，其特征在于：所述畜禽糞便為牛糞。