[发明专利]一种联合处理粪便和秸秆的厌氧发酵工艺

说明书

技术领域

本发明属于可再生能源开发利用与环境保护领域，具体涉及一种联合处理粪便和秸秆的厌氧发酵工艺。

背景技术

目前，在引起水体污染的诸多农业和农村污染源中，养殖粪便和农田径流对水污染负荷的贡献率最大，已成为困扰水环境改善的重要因素。对这两类污染源的治理已经成为提高水环境质量的重要课题。但目前许多治理措施由于没有将与水污染有关的农业和农村问题作为一个整体来看待，而且多偏重于治理，忽略了资源化利用，使得一些治理设施因缺乏经济支撑而不得不停止运行。

农业和农村的发展离不开“三料”，即燃料、肥料和饲料。而这“三料”与水污染问题存在着直接或间接的关系，农田径流污染实质上是肥料污染，而随着农村生活水平的不断提高，燃料利用方式也随之发生着大的改变，即由原来的燃用秸秆等生物质为主转变为燃用煤、液化气等商品能源为主，加之秸秆的饲料化功能淡化，从而导致秸秆的废弃和荒烧。秸秆在田间和沟渠等地的随意堆放势必导致N、P的大量流失。如果通过合理的技术途径将这些废弃物进行资源化开发利用，在解决“三料”问题的同时，水污染问题也会得到根本的解决。

粪便和秸秆都是生物质资源，将其进行能源化开发利用符合目前我国大力发展生物能的战略需求。作为一种影响人类未来发展的重要资源，生物质能源的开发利用已在许多国家，尤其是欧美等国受到前所未有的重视。

在国家政策的支持下，户用沼气技术在我国得到了快速发展，但就目前的发展情况而言，存在的一个主要的问题是所使用原料太过单一，即主要采用畜禽粪便为发酵原料。秸秆类原料在厌氧发酵过程中由于存在原料分层、结壳以及出料难等问题而被认为不适合用作户用沼气池的发酵原料。而在我国许多经济比较发达的农村地区，由于传统的养殖模式，即一家一户散养牲畜的方式已基本被淘汰，这在很大程度上限制了该技术在这些地区的应用，另一方面，由于对清洁燃料需求的不断增加使得这些地区商品能源供应的压力也呈不断增加趋势，而且商品能源价格的不断攀升也加重了农民在这方面的负担。与此同时，这些地区每年都有大量的秸秆资源被白白废弃掉，不但污染了环境，还造成了很大的资源浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用蚯蚓联合处理秸秆和粪便，产生的蚯蚓粪作为发酵原料生产沼气的工艺。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种联合处理粪便和秸秆的厌氧发酵工艺，先将粪便进行堆沤处理，然后与粉碎的秸秆混合后加水并调整含水率到60％～70％后作为蚯蚓养殖的饵料，将蚯蚓采食饵料后产生的蚯蚓粪投加到沼气池厌氧发酵产出沼气。

其中秸秆选自玉米秆、稻草、麦秸、高粱秸、米草中的一种或几种。粪便选自猪粪、牛粪、鸡粪、羊粪、兔粪中的一种或几种。秸秆和粪便混合时，秸秆所占的质量为30％～50％，混合后原料的C/N比为15～25。

沼气池选用圆筒型沼气池、曲流布料沼气池、点盖槽式沼气池、分离浮罩沼气池、以及商品化户用沼气池中的任意一种。

本发明首先将新鲜粪便进行堆沤处理，堆沤时间可根据粪便种类不同控制在20～30天。将秸秆粉碎成1～2cm的颗粒，然后将堆沤好的粪便和秸秆混合均匀(其中秸秆所占的质量为30％～50％，混合后原料的C/N比为15～25)并调整含水率到60％～70％范围后，放入蚯蚓养殖床进行处理。蚯蚓养殖床可选择在大棚内建造，也可选择建在棚外，可建在地面上，也可建成半地下式。蚯蚓养殖床的温度以15℃～25℃为宜，冬季床面可搭架覆盖薄膜防风，上面加盖草席等材料保温。夏季拆除塑料薄膜，可在饵料上盖10～15cm的湿草，并搭简易凉棚遮阴防雨。蚯蚓处理后产生的蚓粪收集后投加到沼气池中厌氧发酵生产沼气。将蚯蚓粪添加接种污泥后投加到沼气池中，然后往沼气池内加水，加水后发酵料液的体积占沼气池容积的比例应不超过85％，添加蚓粪过程要注意根据季节的变化控制发酵液的浓度，冬季以10％～15％TS为宜，夏季以6％～8％TS为宜，加完水后盖上活动盖并做好密封。沼气池在正常运行过程中的进出料采用间歇方式，即每隔3～5天出一次料，然后再加一次蚓粪，进出料量应相等。厌氧发酵产生的沼气经脱硫处理后用作炊事或照明燃料。产生的渣液可直接作为有机肥施用到农田。

本发明所涉及的联合处理粪便和秸秆的厌氧发酵工艺采用一种低成本、无污染、易操作的全生物处理方式，即蚯蚓处理的方式解决了长期困扰秸秆厌氧发酵利用的关键技术难题，与直接采用秸秆或粪便作为沼气发酵原料相比具有以下4方面的特点：