[發明專利]一種能源草和禽畜糞便的資源化利用方法

有效

• 申請號: 201510065687.1
• 申請日: 2015-02-09
• 公開（公告）號: CN104690067A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 劉斌;肖正;趙超;呂旭聰;劉曉艷;趙立娜;李鑫
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00;B09B5/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于生物質資源利用領域，涉及一種能源草和禽畜糞便的資源化利用方法。

背景技術

生物天然氣系指利用生物質厭氧發酵產生沼氣經過純化得到的高純度甲烷，用以替代天然氣。在工業燃料、城市燃氣、車用燃料、發電等方面有廣泛的用途。

干冰指是固態的二氧化碳。氣體二氧化碳在高壓條件下，冷凝成無色的液體，再在低壓下迅速蒸發而得到。可以廣泛應用于模具行業清洗、石油化工電力、食品制藥行業、印刷工業、汽車船舶行業、食品行業、冷藏運輸領域、娛樂領域、消防領域等。

有機肥主要來源于植物和（或）動物的含有機碳的植物營養物料，施于土壤中可以提供植物生長所需的無機和有機的營養。在有機綠色食品的生產過程中有著廣泛而重要的用途。

能源草系指一類高光合效率、高生物質產量、高木質纖維素含量的草本植物，經過物理、化學或生物的方法可以高效地轉化成生物質能源。

目前國內外的研究中已有用能源草或禽畜糞便生產沼氣的報道，但未見聯合利用能源草和禽畜糞便生產生物天然氣、干冰和有機肥的報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能源草和禽畜糞便的資源化利用方法，以能源草和禽畜糞便為原料，可以生產出生物天然氣、干冰和有機肥。全工藝無廢棄物排出，實現了能源草和禽畜糞便的高附加值利用。

本發明采用如下技術方案：

一種利用能源草和禽畜糞便的方法，包括以下步驟：

（1）將初發酵能源草和禽畜糞便混合，并加入沼氣發酵罐中，厭氧發酵產沼氣；（2）從沼氣中分離出甲烷和二氧化碳；（3）?分離出的甲烷進一步提純到98%以上，即為生物天然氣，用于制備壓縮生物天然氣，或生產液化生物天然氣；（4）分離出的二氧化碳制備干冰；（5）?原料經過厭氧發酵后剩余的殘渣制備有機肥。

所述能源草為狼尾草屬植物、擬高粱、甜高粱、蘆竹、蘆葦、類蘆、甘蔗、斑茅、彼特草、蘇丹草、五節芒、荻、芒、芒萁、大芒萁、野古草、石芒草、青貯玉米、香茅、互花米草、大米草、柳枝稷中的一種或幾種。

所述的禽畜糞便來自牛、?羊、雞、鴨、鵝、兔、豬中的一種或幾種。

步驟（1）先測定初發酵能源草和禽畜糞便的碳氮含量，按照其碳氮含量將二者混合，使混合后原料總碳氮比為20-30：1。

所述初發酵能源草的生產方法如下：

能源草采收后，切割粉碎成0.5-10?cm，添加菌劑后，進行常溫密閉發酵30天以上，其中發酵菌劑中至少包含厭氧乳酸菌、厭氧纖維素降解菌和厭氧半纖維素降解菌三種菌。

步驟（2）厭氧發酵的具體過程為：發酵溫度35-58℃，每隔3-5天加料一次，使料液總干物質濃度每次增加0.5%-3%，當料液總干物質濃度為5-25%時，每隔5-10天排出20%-40%發酵后的沼渣后再添加相同干物質重量的原料。每隔6-12個月排出50%-80%的沼液和沼渣，再添加新料開始新的發酵過程。

分離出的二氧化碳制備干冰的方法為：

(1)凈化：在300-500?kPa壓力下采用物理和化學的方法除去雜質，先用高錳酸鉀、碳酸氫鈉水溶液洗滌，冷卻至3-6℃，除去氣體中60％-80%的水分，最后經活性炭和硅膠吸收塔組除去殘留水分及臭味，使二氧化碳的純度大于99%，水分含量小于0.1%。；(2)冷凝：經壓縮機以3-5?MPa的壓力，控制溫度在0～2℃下冷凝為液體二氧化碳，再用活塞泵加壓至7MPa壓力以上，然后裝入鋼瓶，即為液體二氧化碳產品；（3）干冰的制備：液體二氧化碳進入膨脹箱，壓力降至1-1.5?MPa表壓，溫度降為-35--25℃，然后噴進壓冰機的固化室再度膨脹，在三相點條件下液體二氧化碳變成雪花狀固體二氧化碳即干冰，最后在壓冰機中用15-25?MPa壓力壓成大的冰塊。

原料經過厭氧發酵后剩余的殘渣制備有機肥的方法為：

將殘渣干燥至水分含量10%-20%，進而破碎，添加輔料，混合均勻，造粒機造粒、整形、過篩、包裝、檢驗、成品。

本發明的顯著優點：

1.?完全利用了能源草和禽畜糞便，無廢棄物排出。

2.?產出生物天然氣、干冰和有機肥三種商品，大大提高了原料的商品化價值。

具體實施方法

下面用10噸巨菌草（干物質含量24.5%）和5噸牛糞（干物質含量45.8%）為實例進一步闡述本發明的具體實施方式，本發明包括但不限于以下實例。

實施例1