一种生物质转化为沼气和沼肥的快速方法技术

本发明专利技术公开了一种生物质转化为沼气和沼肥的快速方法，涉及生物质转化清洁能源技术领域，包括以下步骤：生物质通过恒温厌氧发酵过程转化为沼气和固液混合底物；所述固液混合底物通过恒温好氧发酵过程腐熟成沼肥；所述固液混合底物进行恒温好氧发酵的过程中，回收固液混合底物恒温好氧发酵产生的热量用来维持厌氧发酵过程的恒温；此方法可广泛应用于果蔬、秸秆和禽畜粪便等有机废物向沼气和沼肥的快速转化，实现有机废弃物高效低成本处理和循环利用，具有极大的经济和社会价值。具有极大的经济和社会价值。具有极大的经济和社会价值。

【技术实现步骤摘要】
一种生物质转化为沼气和沼肥的快速方法


[0001]本专利技术涉及生物质转化清洁能源
，更具体的是涉及生物质转化为沼气和沼肥的快速方法。

技术介绍

[0002]城乡厨余垃圾、农业秸秆、蔬菜尾菜、庭院垃圾、各类粪污和各类食品加工剩余物等城乡复杂生物质垃圾可以通过厌氧发酵处理制备生物天然气和有机肥，实现负碳利用，具有突出的生态效益、能源效益、农业发展效益和社会发展效益。以恒温厌氧发酵为主的生物质处理系统因可以实现生物质废弃物的规模化处理与循环利用而被普遍采用，但目前运行的生物质规模化处理系统普遍存在易失稳、损耗高、效率低等问题。对系统持久稳定的供能、降低损耗、提高效率成为解决此类问题的首要途径。好氧发酵过程产生余热回收是生物质转化为沼气和沼肥实用化的关键，也是该技术的难点。经文献检索发现，Saurabh Mishra等人2023年2月在Journal of Environmental Management发表的“Anaerobic
–
aerobic treatment of wastewater and leachate: A review of process integration, system design, performance and associated energy revenue”一文中指出厌氧
‑
好氧工艺系统处理性能、氨氮去除效果、混合渗滤液的影响、能耗、耦合生物能源生产和经济方面的影响，结果为厌氧
‑
微好氧工艺可以降低能耗，提供高质量的处理和出水，但是这个工艺并没有实现恒温，也没有将好氧过程中产生的热量回收。Jinping Li,Dandan Wan等人2023年5月在Science of The Total Environment发表的“Fast treatment and recycling method of large
‑
scale vegetable wastes”一文中指出恒温厌氧和恒温好氧处理可以有效实现废弃蔬菜垃圾快速处理，做了大量实验证明该方法可以实现快速处理并且没有产生其他有毒物质，但好氧发酵过程中产生的余热没有进行回收，造成了能量的浪费。另外程达等人2022年8月在《农业工程学报》第38卷15期259
‑
268页发表的“尿素和草木灰对生物质恒温厌氧发酵兼好氧处理过程的影响”一文中指出恒温厌氧发酵兼好氧处理过程可以有效实现生物质向沼气和沼肥的快速转化，好氧处理过程可有效降低沼液的生物毒性，沼液在处理第1h可达完全腐熟，用时很短，可以实现快速处理。但同样存在上述余热没有回收的缺点，导致能源的浪费，阻碍他们在实际发展中的应用。
[0003]因此，实现有机废弃物高效低成本处理和循环利用的生物质处理方法成为主要的研究课题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种生物质转化为沼气和沼肥的快速方法，从而实现生物质的高效低成本快速处理及循环利用。
[0005]本专利技术为了实现上述目的具体采用以下技术方案：一种生物质转化为沼气和沼肥的快速方法，包括以下步骤：（1）生物质通过恒温厌氧发酵过程转化为沼气和固液混合底物；
（2）所述固液混合底物通过恒温好氧发酵过程腐熟成沼肥；（3）所述固液混合底物进行恒温好氧发酵的过程中，回收固液混合底物恒温好氧发酵产生的热量用来维持厌氧发酵过程的恒温。
[0006]优选的，所述生物质恒温厌氧发酵采用常温厌氧发酵、中温厌氧发酵、高温厌氧发酵。
[0007]优选的，所述固液混合底物恒温好氧发酵采用常温好氧发酵、中温好氧发酵、高温好氧发酵。
[0008]优选的，所述回收固液混合底物恒温好氧发酵产生的热量采用盘管换热方式、热泵换热方式。
[0009]优选的，所述厌氧发酵工艺采用批式发酵工艺、连续式发酵工艺、湿法发酵工艺、干法发酵工艺。
[0010]优选的，所述生物质恒温厌氧发酵温度为24
‑
54℃，发酵时间为15
‑
30天。
[0011]优选的，所述固液混合底物恒温好氧发酵的恒定温度为29
‑
31℃，发酵时间为24
‑
48小时。
[0012]本专利技术的有益效果如下：1、同传统的处理生物质方法相比，本专利技术保持了厌氧发酵
‑
好氧发酵联合处理的所有优点；同单独厌氧发酵、单独好氧发酵相比，本生物质转化为沼气和沼肥的快速方法，不但减少了生物质处理的时间，节约了能源，节省了初投资和运行费用，而且应用此方法后，好氧发酵过程中的余热可以有效回收，一方面保证好氧发酵过程恒温，另一方面，保证厌氧发酵过程和水解过程恒温，有助于工艺运行的稳定，多余热量的回收利用。总之，此专利技术有巨大的应用潜力，将对生物质转化为沼气和沼肥的快速处理技术的节能化起到巨大推动作用；2、本专利技术方法可广泛应用于生物质处理，实现有机废弃物高效低成本处理和循环利用，具有极大的经济和社会价值。
附图说明
[0013]图1是一种生物质转化为沼气和沼肥的快速方法工艺流程示意图。
具体实施方式
[0014]下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。
[0015]实施例1请参阅图1，一种生物质转化为沼气和沼肥的快速方法，包括以下步骤：生物质首先经过20天37
±
2℃的中温厌氧发酵转化成了沼气和37
±
2℃的固液混合底物，处理后的固液混合底物中重金属和有害物质浓度均达到GB/T 40750
‑
2021标准，37
±
2℃的固液混合底物经热泵回收热量，降温至30℃，使用热泵换热方式维持固液混合底物24小时30
±
1℃的恒温好氧发酵腐熟成沼肥，沼肥在种子发芽率试验中种子发芽率超过了80%，固液混合底物恒温好氧发酵过程产生的热量通过热泵间接换热方式回收，用于维持中温厌氧发酵恒温。
[0016]实施例2
请参阅图1，一种生物质转化为沼气和沼肥的快速方法，包括以下步骤：生物质首先经过15天52
±
2℃的高温厌氧发酵转化成了沼气和52
±
2℃的固液混合底物，处理后的固液混合底物中重金属和有害物质浓度均达到GB/T 40750
‑
2021标准，52
±
2℃的固液混合底物经热泵回收热量，降温至30℃，使用热泵换热方式维持固液混合底物24小时30
±
1℃的恒温好氧发酵腐熟成沼肥，沼肥在种子发芽率试验中种子发芽率超过了80%，固液混合底物恒温好氧发酵过程产生的热量通过热泵间接换热方式回收，用于维持中温厌氧发酵恒温。
[0017]实施例3请参阅图1，一种生物质转化为沼气和沼肥的快速方法，包括以下步骤：生物质首先经过30天26
±
2℃的常温厌氧发酵转化成了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质转化为沼气和沼肥的快速方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）生物质通过恒温厌氧发酵过程转化为沼气和固液混合底物；（2）所述固液混合底物通过恒温好氧发酵过程腐熟成沼肥；（3）所述固液混合底物进行恒温好氧发酵的过程中，回收固液混合底物恒温好氧发酵产生的热量用来维持厌氧发酵过程的恒温。2.根据权利要求1所述的一种生物质转化为沼气和沼肥的快速方法，其特征在于：所述生物质恒温厌氧发酵采用常温厌氧发酵、中温厌氧发酵、高温厌氧发酵。3.根据权利要求1所述的一种生物质转化为沼气和沼肥的快速方法，其特征在于：所述固液混合底物恒温好氧发酵采用常温好氧发酵、中温好氧发酵、高温好氧发酵。4.根据权利要求1所述的一种生物质转化为沼气和沼肥的快速方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金平，陈熠菲，汪雅茹，黄娟娟，任海伟，郑健，王昱，张学民，孔令轩，郭枭，李晓霞，吕文军，肖朝卿，王健，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：