一种畜禽粪污生产乙醇和生物油的方法技术

本发明专利技术公开了一种畜禽粪污生产乙醇和生物油的方法，涉及畜牧业废弃资源再利用技术领域。本发明专利技术的一种畜禽粪污生产乙醇和生物油的方法，所述方法包括预发酵、发酵、微藻培养和提油步骤，通过预发酵步骤对禽畜粪便进行处理得到预发酵气体、初级液体产物和固体混合物，固体混合物经过发酵步骤得到发酵气体和乙醇，同时利用得到的初级液体产物、预发酵气体和发酵气体经微藻培养步骤培养微藻，将微藻收集经提油步骤提取得到生物油。本发明专利技术公开了一种畜禽粪污生产乙醇和生物油的方法，对禽畜粪污的资源进行了综合、充分利用，整个过程仅产生较少的甚至不产生废气和废水，有效解决了现有技术中禽畜粪污发酵会产生大量有毒有害气体和污水处理的难题。水处理的难题。水处理的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种畜禽粪污生产乙醇和生物油的方法


[0001]本专利技术涉及畜牧业废弃资源再利用
，尤其涉及一种畜禽粪污生产乙醇和生物油的方法。

技术介绍

[0002]这些年，随养殖利好政策的颁布，禽畜养殖规模呈产业化、规模化发展。但是，随着而来的环境污染问题，却备受世人关注。由于在饲喂禽畜的饲料中，含有丰富的微量元素，经禽畜消化吸收后，多余的营养物质，将随排泄物排出体外，而成为重要的污染源，禽畜排泄物同样富营养化，如果未经处理直接播撒土壤中，很可能会导致土壤中的磷、铜、锌等等有害物质超标，而喂养所用的谷物饲料、谷物副产品、油饼中，都含有丰富的植酸磷成分，但是，在禽畜体内，往往缺乏有效利用磷的植酸磷，导致机体对蛋白的有效利用率极低，导致饲料中大部分的氮元素和磷元素，都将以粪尿的成分而排出体外。未经处理的粪尿一部分氮挥发到大气中增加了大气中的氮含量，严重的构成酸雨，危害农作物；其余的大部分被氧化成硝酸盐渗入地下，或随地表水流入河道，造成更为广泛的污染，致使公共水系中的硝酸盐含量严重超标。
[0003]目前畜禽粪便的处理方向比较单一，一般以生产沼气和制备有机肥为主。如现有的公开号为“CN104690067B”的中国专利技术专利，一种能源草和禽畜粪便的资源化利用方法。先将能源草和禽畜粪便经过厌氧发酵，产生沼气，沼气中分离出甲烷和二氧化碳，公开号为“CN109775949A”的中国专利技术专利公开了一种以粪污制备沼气的工艺方法，粪污首先进入入调节池搅拌稀释，充分混均后提升至升流式固体厌氧反应罐进行厌氧处理，公开号为“CN105669256A”的中国专利技术专利，公开了一种粪污生物降解转化方法，将对粪污进行压力脱水得到的污水进行液体发酵并制作成液态菌肥，这些禽畜粪便的处理方法，得到的产物经济附加值低，而且会产生有毒有害气体和温室气体，并且粪污处理后污水的处理难题并没有得到解决。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的在于公开一种畜禽粪污生产乙醇和生物油的方法，对禽畜粪污的资源进行了综合、充分利用，整个过程仅产生较少的甚至不产生废气和废水，有效解决了现有技术中禽畜粪污发酵会产生大量有毒有害气体和污水处理的难题。
[0005]具体的，本专利技术的一种畜禽粪污生产乙醇和生物油的方法，所述方法包括预发酵、发酵、微藻培养和提油步骤，通过预发酵步骤对禽畜粪便进行处理得到预发酵气体、初级液体产物和固体混合物，固体混合物经过发酵步骤处理得到发酵气体和乙醇，同时利用得到的初级液体产物、预发酵气体和发酵气体经微藻培养步骤培养微藻，将微藻收集经提油步骤提取得到生物油。
[0006]本专利技术的畜禽粪污生产乙醇和生物油，以禽畜粪便为原料，预发酵和发酵产生的预发酵气体、发酵气体主要成分为二氧化碳，循环利用至微藻培养中，作为微藻光合作用的
碳源，实现了CO2减排的同时，将碳元素通过生物手段引入至微藻细胞中，进而生产生物油，实现了能量的增值，具有环保，节能可再生的优势，相较于现有的单纯的畜禽粪污制备沼气，具有更高的能量利用率。
[0007]进一步，所述方法具体包括以下步骤：
[0008]预发酵：将禽畜粪便和食用菌基质混合均匀，加入反应釜中，加入蛋白酶和纤维素酶，混合均匀后，保温发酵，发酵产生预发酵气体收集至储气罐，发酵完成固液分离得到初级液体产物和固体混合物；
[0009]发酵：将固体混合物加入草木灰调节pH，加入木腐菌种和发酵菌种，混合均匀后，控制体系温度，前2
‑
3d，间隔通入空气，然后密闭体系，通过泄压阀释放发酵产生发酵气体，控制体系内压力至0.12
‑
0.15MPa，保温保压持续发酵20d，发酵完成，发酵产物经固液分离，收集液体经常压蒸馏得到乙醇溶液；
[0010]微藻培养：将初级液体产物打入微藻反应器中，加入营养添加剂，加水稀释至原体积2
‑
3倍后，得到微藻培养液，向微藻培养液中接种微藻，同时投入复合菌种，开启微藻反应器，通入空气，并间歇通入预发酵气体，维持pH值在 7.2
‑
7.5，培养微藻18
‑
25d；
[0011]提油：收集培养得到的微藻，加入提油反应釜，排除空气，在温度为 200
‑
300℃，压力0.5
‑
1.5MPa的条件下进行提油2
‑
4h，提油完成后提油反应釜冷却至室温，气相产物通入微藻反应器中，液相产物加入有机溶剂提取，收集有机相，有机相经过闪蒸除去溶剂得到原油粗油，水相送入微藻反应器循环利用。
[0012]进一步，所述有机溶剂为醋酸戊酯、甲酸戊酯、己烷中的任意一种。
[0013]进一步，所述食用菌基质用量为畜禽粪便质量的2
‑
6％，蛋白酶用量为禽畜粪便质量的0.5
‑
1％，纤素酶用量为畜禽粪便质量的0.5
‑
1.5％。
[0014]进一步，所述营养添加剂包括NaHCO3、KH2PO4、NH2CONH2，所述微藻培养液中 NaHCO3、KH2PO4、NH2CONH2的添加量分别为1000mg/L
‑
2000mg/L、800mg/L
‑
1800 mg/L、800mg/L
‑
1800mg/L。
[0015]进一步，所述微藻种类为栅藻、小球藻、螺旋藻及假细胞单藻其中一种或几种，所述微藻培养液中微藻接种密度为8
×
106～11
×
106个/mL。
[0016]进一步，所述复合菌种为酵母菌、乳酸杆菌和芽孢杆菌复配而成，所述复合菌种的添加量为200mg/L
‑
500mg/L，所述酵母菌、乳酸杆菌和芽孢杆菌的比例为(1.1
‑
1.3):1:(0.5
‑
0.8)。
[0017]进一步，所述微藻反应器培养温度为25
‑
30℃，空气通气量为2.5
‑
3.5L/min，每隔6h通入CO2，通气量为4.5
‑
5.5L/min，通气时间30min
‑
60min。
[0018]进一步，所述微藻培养步骤中，在培养微藻16
‑
22d后，加入少量曲霉或木霉，添加量为100mg/L
‑
200mg/L。
[0019]在微藻培养后期，曲霉或木霉等真菌属的加入，优化培养条件，使微藻与真菌形成大颗粒菌藻共生的球体，提高生物油产率。
[0020]进一步，所述微藻反应器包括串联连接的三条管式反应器和混合槽，三条所述管式反应器的中心设置有白色荧光光源。
[0021]微藻反应器的结构设置，能够更好的能培养微藻和养殖微藻，并提供了发酵和提油后的尾气全利用途径。
[0022]进一步，所述微藻培养的光源采用荧光光源和太阳光源联用的方式，按 12:12h
‑
14:10h明暗循环，白色荧光光源和太阳光源用时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种畜禽粪污生产乙醇和生物油的方法，其特征在于，所述方法包括预发酵、发酵、微藻培养和提油步骤，通过预发酵步骤对禽畜粪便进行处理得到预发酵气体、初级液体产物和固体混合物，固体混合物经过发酵步骤处理得到发酵气体和乙醇，同时利用得到的初级液体产物、预发酵气体和发酵气体经微藻培养步骤培养微藻，将微藻收集经提油步骤提取得到生物油。2.根据权利要求1所述的一种畜禽粪污生产乙醇和生物油的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：预发酵：将禽畜粪便和食用菌基质混合均匀，加入反应釜中，加入蛋白酶和纤维素酶，混合均匀后，保温发酵，发酵产生预发酵气体收集至储气罐，发酵完成固液分离得到初级液体产物和固体混合物；发酵：将固体混合物加入草木灰调节pH，加入木腐菌种和发酵菌种，混合均匀后，控制体系温度，前2
‑
3d，间隔通入空气，然后密闭体系，通过泄压阀释放发酵产生发酵气体，控制体系内压力至0.12
‑
0.15MPa，保温保压持续发酵20d，发酵完成，发酵产物经固液分离，收集液体经常压蒸馏得到乙醇溶液；微藻培养：将初级液体产物打入微藻反应器中，加入营养添加剂，加水稀释至原体积2
‑
3倍后，得到微藻培养液，向微藻培养液中接种微藻，同时投入复合菌种，开启微藻反应器，通入空气，并间歇通入预发酵气体，维持pH值在7.2
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7.5，培养微藻18
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25d；提油：收集培养得到的微藻，加入提油反应釜，排除空气，在温度为200
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300℃，压力0.5
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1.5MPa的条件下进行提油2
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4h，提油完成后提油反应釜冷却至室温，气相产物通入微藻反应器中，液相产物加入有机溶剂提取，收集有机相，有机相经过闪蒸除去溶剂得到原油粗油，水相送入微藻反应器循环利用。3.根据权利要求2所述的一种畜禽粪污生产乙醇和生物油的方法，其特征在于，所述食用菌基质用量为畜禽粪便质量的2
‑
6％，蛋白酶用量为禽畜粪便质量的0.5
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1％，纤素酶用量为畜禽粪便质量的0.5
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1.5％。4.根据权利要求3所述的一种畜禽粪污生产乙醇和生物油的方法，其特征在于，所述营养添加剂包括NaHCO3、KH2PO4、NH2CONH2，所述微藻...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴佳亮，许生军，李洁，
申请(专利权)人：兴源环境科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：