[发明专利]一种全自动沼气生产净化装置及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于微生态循环装置的高效有机废物处理方法。特别涉及一种全自动沼气生产净化装置及其在沼气净化和生物堆肥方面的应用。本发明中的装置可以完成沼气的净化，同时产生大量的有益微生物，加快沼气发酵过程和有机堆肥过程，本方法适用于有机废物、有机废水处理和有机肥料的生产过程。

背景技术

我国是世界上最大的农业生产国，每年产生各类作物秸秆6-7亿吨，其利用率约为30%，这其中经过技术处理利用的仅占2.6%。由于无法利用，占用了大量的土地，为此每年农村都对秸秆进行焚烧，造成了严重的大气污染，并引发火灾和影响高速公路和民航的运行安全。另一方面，中国存栏牲畜近1亿头，产生大量的粪便在未获得妥善处理的情况下直接排放到外界环境中，造成环境污染。目前处理秸秆和粪便的方法主要有堆肥和产生沼气。但目前的堆肥和沼气生产方方存在局限性。

一、秸秆降解缓慢

秸秆分解的缓慢影响了沼气发酵和生物堆肥中对大量秸秆的及时处理。限制秸秆分解的主要因素是秸秆中的纤维素很难分解。但纤维素分解后的葡萄糖却可以为发酵过程中的微生物提供能量。因此在沼气原料中加入纤维素酶来提高沼气生产的效率(张全国《沼气技术及其应用》，化学工业出版社)。基于同样的原因，添加纤维素酶也可以加快秸秆生物堆肥的过程，如专利200810304360.5“一种制造有机肥的方法”提到加入酸性纤维素酶可以加快堆肥过程。但由于上述方法所提到的纤维素酶均需外购，且成本较高，因此这种方法虽然效果较好，但不适合大规模普及使用。

二、沼气的生产不稳定

研究表明，沼气的生产是一项复杂的生物化学反应，其产生需要经过多种微生物进行复杂的共同作用。沼气反应时的温度和有益于沼气发酵的微生物数量决定了沼气生产的产量和稳定性。如实用新型专利201020185590.7“循环式沼气发生器”即通过联合利用太阳能产生的热量维持沼气发酵的最适温度和将发酵后的沼渣再次加入沼气反应增加沼气发酵的有益微生物数量来实现沼气的高产稳产。沼气的产生存在好氧与厌氧两个发酵过程。通过好氧微生物发酵将大分子有机物分解为小分子有机物同时创造一个严格厌氧的环境，甲烷菌才能在这个严格厌氧的环境内利用小分子有机物合成沼气。因此，简单的将沼渣回收以提高沼气发酵微生物数量的方法虽一定程度上可以增加沼气产量，但仍存在局限，且在缩短沼气初次产气时间方面作用不大。

三、沼液存在二次污染

发酵后的沼液内依然残留大量的尚未完全分解的有机物，这些沼液未经处理直接排放会造成环境的二次污染。目前处理沼液的方法主要是通过建立氧化还原塘，先将沼液排放入氧化还原塘，待沼液内的有机物充分分解后再排放到外部环境中。这种方法需要为沼气设施配套建设一个占地面积较大的氧化还原塘，在土地资源紧张地区无法应用。此外也有发明将沼液用于制作肥料，培养食用菌的培养基等。如：发明专利200710123079.7高效沼肥和发明专利200710014827.8 一种利用沼液栽培鸡腿菇的方法均是利用沼液进行加工后转化为可以利用的有益产品。这种方法的局限在于，沼液内依旧存在一定数量的有害细菌，会影响到所制作培养基的品质。同时，这种方法也无法处理大量的沼液，不适合以环境保护和废物处理为目标的项目使用。

四、沼气生产和生物堆肥不能同时进行

生物堆肥和沼气都是微生物进行的有机物的分解过程。所不同的是生物堆肥是耗氧发酵，具有处理污物能力强，速度快的优势。但容易产生二次污染，且肥料中的营养成分流失严重。沼气生产是厌氧发酵，沼渣内营养成分保存较好，产生沼气可作燃料。但反应速度较慢，污染物处理能力低。目前尚未见报道将将两者结合应用，建立起自然的将生物堆肥和沼气发酵有机整合为一体的方法。

发明内容

本发明的目的之一是为了综合解决上述问题，提供一种全自动沼气生产净化装置，该装置可利用沼液内残余的有机物和秸秆生产大量益于沼气生产和生物堆肥的微生物，同时降低沼气内二氧化碳气体含量和降低沼液内的有机污染物含量。产生的微生物用于沼气发酵原料的处理时，可缩短沼气初次产气时间，提高沼气生产的稳定程度；用于生物堆肥时，可以加快堆肥过程，减少堆肥营养物质的流失。

本发明的目的之二是提供一种上述装置在进行沼气净化同时、可降低沼液BOD含量，并同时增殖大量有益于加快堆肥的微生物的方法。

本发明的目的之三是提供一种利用本发明装置在进行沼气同时产生大量的有益微生物作为生物堆肥的应用。

本发明的技术原理