[发明专利]一种藤蔓类尾菜两段式厌氧发酵产酸的方法及装置

说明书

本发明提供了一种藤蔓类尾菜两段式厌氧发酵产酸的方法和装置，属于农业有机废弃物资源化利用技术领域。本发明对尾菜浆液依次进行臭氧曝气、纤维素酶催化反应和木质素酶催化反应，之后加入第一碳源和厌氧菌剂，进行第一阶段厌氧发酵，分离第一上清液；之后加入水、第二碳源，进行第二阶段厌氧发酵，将两次所得上清液加热混合，即得有机酸混合物。本发明能在较为简单的发酵条件下实现藤蔓类尾菜的快速产酸，且具有较高的干物质转化率；同时，所得发酵产物为有机酸混合液，具有较高的碳氮比，可以直接还田使用，能够活化设施土壤中的养分、提高养分流动性、刺激土壤微生物及植物根系的生长；同时高碳氧比还能避免土壤原有有机碳过快消耗的问题。

技术领域

本发明涉及农业有机废弃物资源化利用技术领域，特别涉及一种藤蔓类尾菜两段式厌氧发酵产酸的方法及装置。

背景技术

我国设施蔬菜产量已达2.5亿吨，占蔬菜总产量的30％，设施蔬菜快速发展的同时也产生了大量尾菜。设施尾菜中藤蔓类尾菜(西红柿藤、瓜类藤等)与叶菜、烂果等相比，纤维素、木质素含量高，不易分解，自然降解周期长，最为难处理。藤蔓类尾菜含水量大，普遍在85％以上，后处理过程中水分调控困难，经济性差，好氧堆肥方式对藤蔓类尾菜不适宜；受品种适口性等影响，藤蔓类尾菜多无法直接作为饲料进行过腹还田；同时，藤蔓类尾菜具周期性持续产生、无法短时间统一收割等特点，收集处理人工成本高，处理产物少有实际应用出口，总体循环效益低。

目前对该类高含水量有机物料的资源化处理，以沼气发酵为主要技术途径。沼气化处理时有机物料先经酸化分解在微生物的作用下产生乙酸、丙酸、丁酸和醇类等，再经甲烷菌的作用产生甲烷，进而形成沼气。但受配套设施、运维水平、气候差异等影响，有机物料的沼气化应用无论从生产段及使用段均有限制性，如产生的大量沼气不能快速消纳，需要较大的存储空间，在农村应用时安全隐患较大；沼气处理的周期较长，物料周转率低，对藤蔓类尾菜所需处理运维场地要求更高。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种藤蔓类尾菜两段式厌氧发酵产酸的方法及装置。本发明提供的方法和装置能够高效、低成本地对藤蔓类尾菜进行资源化处理，具有较高的干物质转化率。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种藤蔓类尾菜两段式厌氧发酵产酸的方法，包括以下步骤：

(1)将粉碎的藤蔓类尾菜与水混合，调节pH值≤6，得到尾菜浆液；

(2)向所述尾菜浆液中曝臭氧，在加热条件下进行曝气反应，得到曝气反应液；

(3)向所述曝气反应液中加入纤维素酶，进行纤维素酶催化反应，得到第一催化反应液；

(4)向所述第一催化反应液中加入木质素酶，进行木质素酶催化反应，得到第二催化反应液；

(5)向所述第二催化反应液中依次加入第一碳源和厌氧菌剂，使所得混合液的碳氮比为30～35，进行第一阶段厌氧发酵，得到第一上清液和第一下层混合物，分离出第一上清液备用；

(6)将所述第一下层混合物与水、第二碳源混合，使所得混合液的碳氮比≥35，进行第二阶段厌氧发酵，得到第二上清液和第二下层混合物；

(7)将所述第一上清液与第二上清液加热混合，得到有机酸混合液。

优选的，所述步骤(2)中加热的温度为60～75℃；所述曝气使尾菜浆液中的臭氧溶解量≥2.5mg/L。

优选的，所述步骤(3)中纤维素酶的加入量的最小值根据式1计算：

式1中，Q_a为纤维素酶加入量的最小值，g；

m为藤蔓类尾菜的干物质重，g；