微藻養殖與木質纖維類廢棄物發酵耦合系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明創造屬于生物資源綜合利用技術，主要涉及微藻養殖與木質纖維類廢棄物發酵循環耦合利用系統。
【背景技術】
[0002]近年來隨著人們對食品安全關注度的提高，使生物有機肥的需求量大增，目前生物有機肥主要是通過好氧堆肥的方式進行生產，在好氧堆肥生產過程中排出的含有大量的氨氣、二氧化碳、熱量和水蒸氣廢氣均直接排到大氣中，不但造成資源的浪費，而且對環境造成嚴重的污染。另外，我國是一個農業大國，每年產生大量以農作物秸桿為代表的木質纖維類廢棄物，目前這些廢氣物大部分都被丟棄或焚燒，不但造成資源的巨大浪費，而且對環境造成嚴重污染，針這些廢棄物作為干式厭氧發酵的原料，在實現木質纖維類廢棄物資源化的同時還可以彌補我國能源的不足，但由于木質纖維類廢棄物主要是由木質素、纖維素和半纖維素構成，特別是木質素很難降解，所以這類廢棄物在進行厭氧發酵前一般都需要進行預處理，破壞或者去除表面的木質素，進而加快厭氧發酵速度并提高降解率，而在眾多的預處理方式中氨化預處理以其簡單高效等特點得到廣泛應用，但現有的氨化處理中需單獨加入氨成份。而沼氣厭氧發酵后產生的沼渣在作為優質生物有機肥之前還需要進行好氧堆肥，沼液富含氮磷等營養元素，直接排放將對環境造成污染。同時微藻養殖過程需要二氧化碳氣體和氮磷等營養源。如果僅將好氧堆肥單元和厭氧發酵單元組合，雖然可以實現好氧堆肥產生廢氣中氨氣的去除和資源化，但廢氣中的二氧化碳卻得不到有效處理而直接排入大氣，如果僅將厭氧發酵單元和微藻養殖單元組合，則必須通過燃燒沼氣來提供二氧化碳，這種模式只適于燃燒發電的沼氣利用模式，而不適于凈化后作為車用燃氣的沼氣利用模式。如何科學合理的將微藻養殖、木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵和好氧堆肥組合成一個發酵耦合系統，各單元之間產生互相支持和利用，克服和解決各單元單獨工作所產生的技術問題，具有重要意義。
【發明內容】
[0003]本發明創造的目的就是針對上述現有技術存在的問題，設計提供一種微藻養殖與木質纖維類廢棄物發酵耦合系統，通過各單元之間的相互支持和配合，實現微藻養殖、好氧堆肥和木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵的優勢互補，達到資源高效利用、加快木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵速度、提高降解率、降低微藻養殖成本、無環境污染的目的。
[0004]本發明創造的目的是這樣實現的:微藻養殖與木質纖維類廢棄物發酵耦合系統包括微藻養殖單元、木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元和好氧堆肥單元，沼渣輸送管路和廢氣輸送管路A的兩端均分別連接安裝在木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元和好氧堆肥單元上，將木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元與好氧堆肥單元連通，進氣管路將氣栗與好氧堆肥單元連通，在所述沼渣輸送管路上依次配裝閥門D和沼渣輸送器，閥門C配裝在廢氣輸送管路A上；廢氣輸送管路B和沼液輸送管路的兩端均分別連接安裝在木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元和微藻養殖單元上，將木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元與微藻養殖單元連通，在所述沼液輸送管路上依次配裝閥門B和沼液輸送器，閥門A安裝在廢氣輸送管路B上，帶有閥門E的沼氣輸出管路安裝在木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元上，配裝閥門F的沼氣輸送管路將沼氣輸出管路與沼氣燃燒換熱器連通，二氧化碳氣體與熱量輸送管路將沼氣燃燒換熱器與廢氣輸送管路B連通。
[0005]本發明創造將微藻養殖單元、好氧堆肥單元和木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元進行耦合，不但實現了好氧堆肥后廢氣的高效資源化利用，加快木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵速度并提高降解率，而且還降低了微藻養殖成本，實現微藻養殖、好氧堆肥和木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵的優勢互補，在降低微藻養殖、好氧堆肥和木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵成本的同時，實現污染物的零排放，進而加快生物有機肥產業和生物質能源產業的發展。本發明創造結構新穎合理，使用可靠，作業效果好，無環境污染，技術效果顯著。
【附圖說明】
[0006]圖1是微藻養殖與木質纖維類廢棄物發酵耦合系統總體結構示意圖。
[0007]圖中件號說明:
[0008]1、微藻養殖單元、2、廢氣輸送管路B、3、沼氣燃燒換熱器、4、二氧化碳氣體與熱量輸送管路、5、閥門A、6、木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元、7、閥門B、8、閥門C、9、廢氣輸送管路A、10、閥門D、11、沼渣輸送管路、12、沼渣輸送器、13、好氧堆肥單元、14、進氣管路、15、氣栗、16、沼液輸送器、17、沼液輸送管路、18、閥門E、19、沼氣輸出管路、20、沼氣輸送管路、21、閥門F。
【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖對本發明創造實施方案進行詳細描述。一種微藻養殖與木質纖維類廢棄物發酵耦合系統包括微藻養殖單元1、木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元6和好氧堆肥單元13，沼渣輸送管路11和廢氣輸送管路A9的兩端均分別連接安裝在木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元6和好氧堆肥單元13上，將木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元6與好氧堆肥單元13連通，進氣管路14將氣栗15與好氧堆肥單元13連通，在所述沼渣輸送管路11上依次配裝閥門DlO和沼渣輸送器12，閥門CS配裝在廢氣輸送管路A9上；廢氣輸送管路B2和沼液輸送管路17的兩端均分別連接安裝在木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元6和微藻養殖單元I上，將木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元6與微藻養殖單元I連通，在所述沼液輸送管路17上依次配裝閥門B7和沼液輸送器16，閥門A5安裝在廢氣輸送管路B2上，帶有閥門E18的沼氣輸出管路19安裝在木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元6上，配裝閥門F21的沼氣輸送管路20將沼氣輸出管路19與沼氣燃燒換熱器3連通，二氧化碳氣體與熱量輸送管路4將沼氣燃燒換熱器3與廢氣輸送管路B2連通。
[0010]作業時，好氧堆肥單元13產生的富含氨氣、二氧化碳、熱量和水蒸氣的廢氣通過廢氣輸送管路A9通入木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元6內，這些廢氣中的氨氣和水蒸氣吸附在木質纖維類廢棄物表面，廢氣中的熱量使木質纖維類廢棄物溫度升高，進而實現對進行干式厭氧發酵木質纖維類廢棄物的氨化預處理，加快木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵速度及提高木質纖維類廢棄物降解率，同時降低廢氣中的氨氣含量，之后從木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元6排出的含有二氧化碳和少量氨氣的廢氣進入到微藻養殖單元I內，作為微藻養殖的二氧化碳和部分氮素的來源。木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元6內經預處理和厭氧發酵后產生的剩余物沼渣輸送到好氧堆肥單元13內作為好氧堆肥的原料，富含氮磷的沼液則輸送到微藻養殖單元I作為微藻養殖的營養液，此外木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元6內產生的沼氣可以通過沼氣燃燒換熱器3向微藻養殖單元I供應二氧化碳，燃燒產生的熱量則可以對木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元6和微藻養殖單元I進行加熱。
[0011]本發明創造的技術效果顯著。在科研實驗中，經氨化處理后的秸桿總固體去除率可以達到未處理組的1.8倍，揮發性固體去除率可以達到未處理組的1.6倍，沼氣產量達到未處理組的1.5倍。每生產I噸螺旋藻可以節省碳資源成本I萬元，節約氮源和磷源成本各3千元。
【主權項】
1.一種微藻養殖與木質纖維類廢棄物發酵耦合系統，包括微藻養殖單元(I)、木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元(6)和好氧堆肥單元(13)，其特征在于:沼渣輸送管路(11)和廢氣輸送管路A(9)的兩端均分別連接安裝在木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元(6)和好氧堆肥單元(13)上，將木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元(6)與好氧堆肥單元(13)連通，進氣管路(14)將氣栗(15)與好氧堆肥單元(13)連通，在所述沼渣輸送管路(11)上依次配裝閥門D(1)和沼渣輸送器(12)，閥門C(S)配裝在廢氣輸送管路A(9)上；廢氣輸送管路B(2)和沼液輸送管路(17)的兩端均分別連接安裝在木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元(6)和微藻養殖單元(I)上，將木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元(6)與微藻養殖單元(I)連通，在所述沼液輸送管路(17)上依次配裝閥門B(7)和沼液輸送器(16)，閥門A(5)安裝在廢氣輸送管路B(2)上，帶有閥門E(18)的沼氣輸出管路(19)安裝在木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元(6)上，配裝閥門F(21)的沼氣輸送管路(20)將沼氣輸出管路(19)與沼氣燃燒換熱器(3)連通，二氧化碳氣體與熱量輸送管路(4)將沼氣燃燒換熱器(3)與廢氣輸送管路B (2)連通。
【專利摘要】微藻養殖與木質纖維類廢棄物發酵耦合系統屬于生物資源綜合利用技術；所述系統包括微藻養殖單元、木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元和好氧堆肥單元，帶有閥門C的廢氣輸送管路A和帶有閥門D、沼渣輸送器的沼渣輸送管路分別將好氧堆肥單元與木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元連通，帶有閥門A的廢氣輸送管路B和帶有閥門B、沼液輸送器的沼液輸送管路分別將木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元與微藻養殖單元連通，帶有閥門E的沼氣輸出管路安裝在木質纖維類廢棄物干式厭氧發酵單元上，沼氣輸送管路、閥門F、沼氣燃燒換熱器、二氧化碳氣體與熱量輸送管路將沼氣輸出管路與廢棄輸送管路B連通；本系統作業效果好，作業成本低，無環境污染。
【IPC分類】C12M1/00, C05F17/02, C12R1/89, C12M1/107
【公開號】CN105175045
【申請號】
【發明人】王忠江, 王麗麗, 隋超, 吳婧, 王澤宇, 李文哲, 李翯
【申請人】東北農業大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月2日