專利名稱：一種全自動(dòng)沼氣生產(chǎn)凈化裝置及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于微生態(tài)循環(huán)裝置的高效有機(jī)廢物處理方法。特別涉及一種全自動(dòng)沼氣生產(chǎn)凈化裝置及其在沼氣凈化和生物堆肥方面的應(yīng)用。本發(fā)明中的裝置可以完成沼氣的凈化，同時(shí)產(chǎn)生大量的有益微生物，加快沼氣發(fā)酵過(guò)程和有機(jī)堆肥過(guò)程，本方法適用于有機(jī)廢物、有機(jī)廢水處理和有機(jī)肥料的生產(chǎn)過(guò)程。
背景技術(shù)：
我國(guó)是世界上最大的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)國(guó)，每年產(chǎn)生各類作物秸稈6-7億噸，其利用率約為30%，這其中經(jīng)過(guò)技術(shù)處理利用的僅占2. 6%。由于無(wú)法利用，占用了大量的土地，為此每年農(nóng)村都對(duì)秸稈進(jìn)行焚燒，造成了嚴(yán)重的大氣污染，并引發(fā)火災(zāi)和影響高速公路和民航的運(yùn)行安全。另一方面，中國(guó)存欄牲畜近1億頭，產(chǎn)生大量的糞便在未獲得妥善處理的情況下直接排放到外界環(huán)境中，造成環(huán)境污染。目前處理秸稈和糞便的方法主要有堆肥和產(chǎn)生沼氣。但目前的堆肥和沼氣生產(chǎn)方方存在局限性。一、秸稈降解緩慢
秸稈分解的緩慢影響了沼氣發(fā)酵和生物堆肥中對(duì)大量秸稈的及時(shí)處理。限制秸稈分解的主要因素是秸稈中的纖維素很難分解。但纖維素分解后的葡萄糖卻可以為發(fā)酵過(guò)程中的微生物提供能量。因此在沼氣原料中加入纖維素酶來(lái)提高沼氣生產(chǎn)的效率(張全國(guó)《沼氣技術(shù)及其應(yīng)用》，化學(xué)工業(yè)出版社)?；谕瑯拥脑?，添加纖維素酶也可以加快秸稈生物堆肥的過(guò)程，如專利200810304360. 5 “一種制造有機(jī)肥的方法”提到加入酸性纖維素酶可以加快堆肥過(guò)程。但由于上述方法所提到的纖維素酶均需外購(gòu)，且成本較高，因此這種方法雖然效果較好，但不適合大規(guī)模普及使用。二、沼氣的生產(chǎn)不穩(wěn)定
研究表明，沼氣的生產(chǎn)是一項(xiàng)復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)，其產(chǎn)生需要經(jīng)過(guò)多種微生物進(jìn)行復(fù)雜的共同作用。沼氣反應(yīng)時(shí)的溫度和有益于沼氣發(fā)酵的微生物數(shù)量決定了沼氣生產(chǎn)的產(chǎn)量和穩(wěn)定性。如實(shí)用新型專利201020185590. 7 “循環(huán)式沼氣發(fā)生器”即通過(guò)聯(lián)合利用太陽(yáng)能產(chǎn)生的熱量維持沼氣發(fā)酵的最適溫度和將發(fā)酵后的沼渣再次加入沼氣反應(yīng)增加沼氣發(fā)酵的有益微生物數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)沼氣的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。沼氣的產(chǎn)生存在好氧與厭氧兩個(gè)發(fā)酵過(guò)程。 通過(guò)好氧微生物發(fā)酵將大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物同時(shí)創(chuàng)造一個(gè)嚴(yán)格厭氧的環(huán)境， 甲烷菌才能在這個(gè)嚴(yán)格厭氧的環(huán)境內(nèi)利用小分子有機(jī)物合成沼氣。因此，簡(jiǎn)單的將沼渣回收以提高沼氣發(fā)酵微生物數(shù)量的方法雖一定程度上可以增加沼氣產(chǎn)量，但仍存在局限，且在縮短沼氣初次產(chǎn)氣時(shí)間方面作用不大。三、沼液存在二次污染
發(fā)酵后的沼液內(nèi)依然殘留大量的尚未完全分解的有機(jī)物，這些沼液未經(jīng)處理直接排放會(huì)造成環(huán)境的二次污染。目前處理沼液的方法主要是通過(guò)建立氧化還原塘，先將沼液排放入氧化還原塘，待沼液內(nèi)的有機(jī)物充分分解后再排放到外部環(huán)境中。這種方法需要為沼氣設(shè)施配套建設(shè)一個(gè)占地面積較大的氧化還原塘，在土地資源緊張地區(qū)無(wú)法應(yīng)用。此外也有發(fā)明將沼液用于制作肥料，培養(yǎng)食用菌的培養(yǎng)基等。如發(fā)明專利200710123079. 7高效沼肥和發(fā)明專利200710014827. 8 一種利用沼液栽培雞腿菇的方法均是利用沼液進(jìn)行加工后轉(zhuǎn)化為可以利用的有益產(chǎn)品。這種方法的局限在于，沼液內(nèi)依舊存在一定數(shù)量的有害細(xì)菌， 會(huì)影響到所制作培養(yǎng)基的品質(zhì)。同時(shí)，這種方法也無(wú)法處理大量的沼液，不適合以環(huán)境保護(hù)和廢物處理為目標(biāo)的項(xiàng)目使用。四、沼氣生產(chǎn)和生物堆肥不能同時(shí)進(jìn)行
生物堆肥和沼氣都是微生物進(jìn)行的有機(jī)物的分解過(guò)程。所不同的是生物堆肥是耗氧發(fā)酵，具有處理污物能力強(qiáng)，速度快的優(yōu)勢(shì)。但容易產(chǎn)生二次污染，且肥料中的營(yíng)養(yǎng)成分流失嚴(yán)重。沼氣生產(chǎn)是厭氧發(fā)酵，沼渣內(nèi)營(yíng)養(yǎng)成分保存較好，產(chǎn)生沼氣可作燃料。但反應(yīng)速度較慢，污染物處理能力低。目前尚未見(jiàn)報(bào)道將將兩者結(jié)合應(yīng)用，建立起自然的將生物堆肥和沼氣發(fā)酵有機(jī)整合為一體的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是為了綜合解決上述問(wèn)題，提供一種全自動(dòng)沼氣生產(chǎn)凈化裝置，該裝置可利用沼液內(nèi)殘余的有機(jī)物和秸稈生產(chǎn)大量益于沼氣生產(chǎn)和生物堆肥的微生物，同時(shí)降低沼氣內(nèi)二氧化碳?xì)怏w含量和降低沼液內(nèi)的有機(jī)污染物含量。產(chǎn)生的微生物用于沼氣發(fā)酵原料的處理時(shí)，可縮短沼氣初次產(chǎn)氣時(shí)間，提高沼氣生產(chǎn)的穩(wěn)定程度；用于生物堆肥時(shí)，可以加快堆肥過(guò)程，減少堆肥營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流失。本發(fā)明的目的之二是提供一種上述裝置在進(jìn)行沼氣凈化同時(shí)、可降低沼液BOD含量，并同時(shí)增殖大量有益于加快堆肥的微生物的方法。本發(fā)明的目的之三是提供一種利用本發(fā)明裝置在進(jìn)行沼氣同時(shí)產(chǎn)生大量的有益微生物作為生物堆肥的應(yīng)用。本發(fā)明的技術(shù)原理
本發(fā)明所提供的沼氣凈化的方法，即通過(guò)選定幾種有益于堆肥和沼氣發(fā)酵的微生物組合，利用這些微生物對(duì)于生長(zhǎng)和發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)需求不同構(gòu)建微生態(tài)系統(tǒng)。利用沼液內(nèi)的殘余有機(jī)物質(zhì)和分解后的無(wú)機(jī)物質(zhì)，促進(jìn)微生物的增殖，并將增殖后的微生物用于沼氣發(fā)酵和生物堆肥，加快其反應(yīng)過(guò)程，提高其反應(yīng)效果。所述的微生物組合包括由螺旋藻為鈍頂螺旋藻分ρlatensis SP_3株、 黑曲霉Asper^iV^As niger ACCC30132、孢囊放線菌 Actinosporangium Sp ACCC41443、
Saccharomyces cerevisiae ACCC20064、巨大芽孢桿菌 Bacillus megaterium ACCC10010、蠟狀芽孢桿菌 feciW^As cereus ACCC11109、枯草芽孢桿菌 Bacillus subtil is ACCCl1060；
本發(fā)明的原理簡(jiǎn)述如下
螺旋藻在光合作用下，吸收二氧化碳，釋放氧氣，滿足本發(fā)明所用的幾種微生物耗氧生長(zhǎng)需要。黑曲霉和孢囊放線菌在有氧的環(huán)境和適宜的溫度下，進(jìn)行生長(zhǎng)并分泌多種纖維素酶。這些纖維素酶可以裂解秸稈內(nèi)的纖維素，產(chǎn)生葡萄糖。這些葡萄糖被酵母菌吸收利用合成酵母蛋白，酵母蛋白是微生物生長(zhǎng)所需的重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。纖維素分解后的葡萄糖和酵母死亡后形成的酵母蛋白滿足了芽孢桿菌、黑曲霉、放線菌生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)。
釀酒酵母、巨大芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌等可以利用產(chǎn)生的葡萄糖和沼液剩余的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行生長(zhǎng)。并在有氧的環(huán)境下，將沼液內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)分解成為無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽，這些無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽又反過(guò)來(lái)可以為螺旋藻進(jìn)行光合作用吸收二氧化碳提供基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。在沼氣氣提作用下，反應(yīng)器內(nèi)部液體不斷流動(dòng)，將螺旋藻和酵母菌等微生物帶到秸稈填充材料中，在更換新的秸稈濾材時(shí)一并將其帶出。由于螺旋藻具有很高的蛋白質(zhì)含量，可以有效地改善秸稈堆肥過(guò)程中的碳氮比。同時(shí)其上吸附的大量微生物有利于加快生物堆肥和沼氣發(fā)酵好氧過(guò)程中有機(jī)物的分解過(guò)程。本發(fā)明的技術(shù)方案
一種全自動(dòng)沼氣生產(chǎn)凈化裝置
一種全自動(dòng)沼氣生產(chǎn)凈化裝置，即可以去除沼氣內(nèi)有害氣體，降低沼液BOD含量并產(chǎn)生大量有益沼氣發(fā)酵的微生物的裝置，其包括糞便過(guò)濾器13、耗氧消化桶14、沼氣池15， 還包括一微生態(tài)反應(yīng)器；
所述的糞便過(guò)濾器13、耗氧消化桶14、沼氣池15 ；其中糞便過(guò)濾器13中放置有由處理過(guò)的秸稈組成的糞便過(guò)濾層16、糞便過(guò)濾器13和耗氧消化桶14位于沼氣池15前，糞便過(guò)濾器13側(cè)壁有管道與耗氧消化桶14連接，耗氧消化桶14和沼氣池15之間通過(guò)連有泵M 的管道連接；
所述的微生態(tài)反應(yīng)器包括進(jìn)液管道1及其上的控制泵19;出液管道2;進(jìn)氣管道3及其上的控制泵18;出氣管道4;營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)充管道5及其上的控制泵20;菌種補(bǔ)充管道6及其上的控制泵21 ； 1組以上的垂直并間隔排列的不透明管道11與透明管道12組成；每個(gè)不透明管道11內(nèi)設(shè)有加熱裝置17 ；所述的微生態(tài)反應(yīng)器的出液管道2設(shè)有一旁路并通過(guò)泵 23與耗氧消化桶14底部連接；
所述的沼氣池15上設(shè)有沼氣出氣口及沼液出液口 ；沼氣池15的沼氣出氣口與上述微生態(tài)反應(yīng)器的進(jìn)氣管道3及其上的控制泵18連接；沼氣池15的出液口與上述微生態(tài)反應(yīng)器的進(jìn)液管道1及其上的控制泵19相連接；
營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)充管道5及其上的控制泵20、菌種補(bǔ)充管道6及其上的控制泵21設(shè)在沼氣池15的沼氣出液口與上述微生態(tài)反應(yīng)器的進(jìn)液管道1上的控制泵19之間，并與進(jìn)液管道 1相連；
所述微生態(tài)反應(yīng)器由平行的進(jìn)液管道1與出液管道2之間通過(guò)1組以上垂直并間隔排列的不透明管道11和透明管道12連接而成，優(yōu)選為2 6組；不透明管道11與水平的進(jìn)液管道1和出液管道2之間通過(guò)可拆卸的密封接環(huán)7連接；垂直透明的管道12與水平的進(jìn)液管道1和出液管道2之間直接連接，管道結(jié)合處使用防水膠密封連接縫隙；
以上所提透明管道12優(yōu)選玻璃材質(zhì)，次優(yōu)選透明塑料材質(zhì)，以及其他可以在自然環(huán)境和日光直射條件下物理性質(zhì)穩(wěn)定的透明材質(zhì)；
所述的進(jìn)液管道1和出氣管道4平行位于微生態(tài)反應(yīng)器的上方，出液管道2和進(jìn)氣管道3平行位于微生態(tài)反應(yīng)器的下方；
進(jìn)一步，所述的水平的進(jìn)液管道1與出氣管道4之間通過(guò)1條以上垂直管道相通，優(yōu)選 2-6條，且其位置對(duì)應(yīng)于不透明垂直管道11的上方；
進(jìn)一步，所述的水平的出液管道2與進(jìn)氣管道3之間通過(guò)1條以上垂直管道相通，優(yōu)選2-6條，且其位置對(duì)應(yīng)于透明垂直管道12的下方；
與微生態(tài)反應(yīng)器連接的進(jìn)液管道1連接有控制泵19 ；進(jìn)液管道1上還連接有營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)充管道5及其上的控制泵20 ；菌種補(bǔ)充管道6及其上的控制泵21 ；
上述的控制泵18、19、20、21開(kāi)啟信號(hào)線及加熱裝置17的起停信號(hào)均連接在中央控制電腦22上，通過(guò)中央控制電腦22發(fā)出信號(hào)，控制所述的相應(yīng)的泵或加熱棒的開(kāi)啟或關(guān)閉； 進(jìn)一步，所述反應(yīng)器內(nèi)不同位置上安裝有不同的傳感器，包括安裝垂直透明管道12內(nèi)的PH傳感器8 ；安裝在垂直不透明管道內(nèi)的溫度傳感器10，安裝在出氣口 4附近的二氧化碳分壓傳感器9，中央控制電腦22根據(jù)傳感器8、9、10獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制泵18、泵19、泵 20、泵21及加熱裝置17的工作，不斷調(diào)整輸入微生態(tài)反應(yīng)器內(nèi)的沼氣，沼液，菌種含量。以利用微生態(tài)反應(yīng)器內(nèi)微生物之間的相互作用，完成利用沼液內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行沼氣凈化并產(chǎn)生大量有益微生物。全自動(dòng)沼氣生產(chǎn)凈化裝置的工作原理示意圖見(jiàn)圖2所示，其可同時(shí)進(jìn)行沼氣凈化，降低沼液B0D，增殖有益細(xì)菌的工作。具體說(shuō)明如下
(一)、秸稈過(guò)濾器及秸稈濾材的制作 用于糞便過(guò)濾器13的秸稈濾材制作
將秸稈粉碎成10厘米左右的小段后，浸泡入洲生石灰配制的石灰水內(nèi)，24小時(shí)至軟化后，撈出浙干水分，鋪成5-10厘米厚，這個(gè)過(guò)濾層即為糞便過(guò)濾器13內(nèi)的秸稈過(guò)濾層16。用于不透明管道11內(nèi)的秸稈濾材制作
將秸稈粉碎成0. 5-1厘米左右的小段后，浸泡入1生石灰配制的石灰水內(nèi)，M小時(shí)至軟化后，撈出浙干水分，填充在不透明管道11，約占其總體積的2/3，即形成不透明管道11 內(nèi)的秸稈濾材；
上述使用m生石灰配制的石灰水浸泡秸稈，可以去除秸稈外壁蠟質(zhì)，更好地暴露秸稈內(nèi)的纖維素分子；同時(shí)充分吸水膨脹的秸稈比重較大，可以保持較好的過(guò)濾效果； 上述所述的秸稈包括但不限于水稻、小麥或玉米秸稈； (二 )、微生物菌種的制作 1、微生物混合菌種的制作
所述混合菌種微生物是由黑曲霉Aspergillus niger ACCC30132 ；孢囊放線菌 Actinosporangium Sp. ACCC41443;Saccharomyces cerevisiae ACCC20064;
巨大芽孢桿菌 Bacillus megaterium ACCC10010;蠟狀芽孢桿菌 Bacillus cereus ACCCll 109 ；枯草芽孢桿菌Bacillus subtilis ACCC11060按下列的質(zhì)量比組成的即黑曲霉孢囊放線菌釀酒酵母巨大芽孢桿菌蠟狀芽孢桿菌枯草芽孢桿菌的為=10 :8 :1 :1 1:1。且上述的各菌種均來(lái)自中國(guó)農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏中心(ACCC)；將上述菌種單獨(dú)培養(yǎng)后，再在混合培養(yǎng)基內(nèi)培養(yǎng)，制成混合微生物菌種；
上述的微生物混合菌種中各微生物的獲取方法如下
①、黑曲霉Aspergillusniger ACCC30132的菌種培養(yǎng)
蔗糖 30 克，MgSO4 ·7Η20 0.5 克，F(xiàn)eSO4 ·4Η20 0. 01 克，NaNO3 3 克，KCl 0. 5 克， K2HPO4 1克，蒸餾水1000毫升，裝入三角瓶121°C滅菌30分鐘后，搖勻，用接種環(huán)挖塊 2 3環(huán)或調(diào)取2 3個(gè)單菌落接種后，上搖床30°C，100轉(zhuǎn)/分，培養(yǎng)M小時(shí)；
②、孢囊放線菌ActinosporangiumSp. ACCC41443的菌種培養(yǎng)可溶性淀粉 20g, KNO3 lg, K2HPO4 0. 5g, MgSO4 · 7H20 0. 5g, NaCl 0. 05g, FeSO4 · 4H20 O.Olg，用IM濃度的NaOH溶液調(diào)pH為7. 4-7. 6，蒸餾水1000毫升，裝入三角瓶121°C滅菌 30分鐘后，搖勻，用接種環(huán)挖塊2 3環(huán)或調(diào)取2 3個(gè)單菌落接種后，上搖床30°C，100 轉(zhuǎn)/分培養(yǎng)48小時(shí)；
③、釀酒酵母SaccAarofflj^e1S cerevisiae ACCC20064 的菌種培養(yǎng)
馬鈴薯200克，葡萄糖20克，NaCl 2g,蛋白胨lg，自來(lái)水1000毫升；調(diào)pH=7. 2，裝入三角瓶121°C滅菌30分鐘后，搖勻，用接種環(huán)挖塊2 3環(huán)或調(diào)取2 3個(gè)單菌落接種后，上搖床30°C，100轉(zhuǎn)/分培養(yǎng)18小時(shí)；
④、巨大芽孢桿菌feci/^Asmegaterium ACCC10010的菌種培養(yǎng)；
培養(yǎng)基的配置玉米面50g，NaCl 2g,蛋白胨lg，蔗糖10g，溶解于1000ml水中，調(diào) pH=7. 2，裝入三角瓶121°C滅菌30分鐘后，搖勻，用接種環(huán)挖塊2 3環(huán)或調(diào)取2 3個(gè)單菌落接種后，上搖床30°C，100轉(zhuǎn)/分培養(yǎng)18小時(shí)，檢驗(yàn)備用；
⑤、蠟狀芽孢桿菌Bacilluscereus ACCCl 1109的菌種培養(yǎng)
培養(yǎng)基的配置蛋白胨5克，NaCl 5克，肉膏3克，瓊脂15克，pH7.0，蒸餾水1000 毫升裝入三角瓶121°C滅菌30分鐘后，搖勻，用接種環(huán)挖塊2 3環(huán)或調(diào)取2 3個(gè)單菌落接種后，上搖床30°C，100轉(zhuǎn)/分培養(yǎng)18小時(shí)；
⑥、枯草芽孢桿菌Bacillussubtil is ACCCl 1060的菌種培養(yǎng)
培養(yǎng)基的配置蔗糖8g，NaCl 3g,蛋白胨3g，牛肉膏l(xiāng)g，溶解于1000ml水中，調(diào) pH=7. 2，裝入三角瓶121°C滅菌30分鐘后，搖勻，用接種環(huán)挖塊2 3環(huán)或調(diào)取2 3個(gè)單菌落接種后，上搖床30°C，100轉(zhuǎn)/分培養(yǎng)18小時(shí)；
2、微生態(tài)反應(yīng)器內(nèi)螺旋藻的獲得
所述的螺旋藻為鈍頂螺旋藻分ρlatensis SP-3株，購(gòu)自浙江大學(xué)原子核農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所生物資源與分子工程實(shí)驗(yàn)室，所述的鈍頂螺旋藻Spirulina platensis的菌種培養(yǎng)方法如下
NaHCO316. 8g, K2HPO4O. 5g, K2N032. 5g, K2SO4L 0g, NaCl 1. 0g, MgSO4 · 7H20 0. 2g, CaCl2 0. 04g, FeSO4 ·7Η20 O.Olg, EDTA 0. 08g,蒸餾水 1000 毫升·裝入三角瓶 121°C 滅菌30分鐘后，搖勻接種，按1000ml培養(yǎng)液接種2ml所購(gòu)螺旋藻藻種；室溫條件下，光照 60001ux培養(yǎng)48小時(shí)，其間定時(shí)搖晃三角瓶，檢驗(yàn)備用；
(三)、微生態(tài)反應(yīng)器的啟動(dòng)
當(dāng)微生態(tài)反應(yīng)器初次啟動(dòng)時(shí)，先將從沼氣池15內(nèi)直接排出的沼液用水稀釋5倍后，從進(jìn)液管道1灌入微生態(tài)反應(yīng)器內(nèi)；然后按營(yíng)養(yǎng)液與稀釋后的沼液的體積比為1 :10000加入
營(yíng)養(yǎng)液；
營(yíng)養(yǎng)液是指 Ca(OH)2 50g, MgSO4, 20g, MnSO4 10g, ZnSO4 10g，溶于 1000ml 水所得的混合液；使最終含有營(yíng)養(yǎng)液的沼液內(nèi)無(wú)機(jī)鹽終濃度達(dá)到Ca(OH) 2 0. 5%o，MgS04, 0. 2%。，MnS04 0. 1%ο，ZnS04 0. 1%。，并調(diào)節(jié)稀釋后的沼液pH值維持在7. 5-8. 5 ；
然后按照螺旋藻藻種與含營(yíng)養(yǎng)液的沼液的體積比，即螺旋藻藻種含營(yíng)養(yǎng)液的沼液為 1 :10000從反應(yīng)器的菌種補(bǔ)充管道6通過(guò)控制泵21接入螺旋藻藻種，對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行光照， 控制光強(qiáng)度大于30001UX，溫度為22 36°C，待可見(jiàn)微生態(tài)反應(yīng)器垂直透明管道內(nèi)沼液呈現(xiàn)翠綠色，檢驗(yàn)螺旋藻濃度大于IX IO5時(shí)，通過(guò)菌種補(bǔ)充管道6及其上的控制泵21再接種入微生物混合菌種，微生物混合菌種的接種量按照質(zhì)量體積比，即混合菌種微生物含營(yíng)養(yǎng)液的沼液為lg: 10000L進(jìn)行接種；
接種微生物混合菌種后的微生態(tài)反應(yīng)器，控制光照大于30001UX，溫度為22 36°C，pH 值7. 5-8. 5，接種M小時(shí)后，通過(guò)進(jìn)氣管道3上的控制泵18啟動(dòng)對(duì)微生態(tài)反應(yīng)器的沼氣供應(yīng)，完成反應(yīng)器的啟動(dòng)；
(四)、系統(tǒng)的運(yùn)行控制
接種微生物混合物菌種液后的微生態(tài)反應(yīng)器在光照大于30001UX，溫度為22 36°C的條件下螺旋藻迅速生長(zhǎng)，迅速消耗溶液內(nèi)的二氧化碳，改變微態(tài)反應(yīng)器內(nèi)溶液PH，通過(guò)監(jiān)控二氧化碳分壓的變化和溶液PH值的變化可以分析反應(yīng)器的工作狀態(tài)并給與干預(yù)和調(diào)整， 當(dāng)位于出氣管道4附近的二氧化碳分壓傳感器9檢測(cè)到二氧化碳的分壓高于設(shè)定值8%，且溶液PH傳感器檢測(cè)到pH值高于設(shè)定值pH8. 5時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)器內(nèi)沼液吸附二氧化碳能力降低，這時(shí)應(yīng)并關(guān)閉進(jìn)氣泵18，減少進(jìn)氣量，同時(shí)開(kāi)動(dòng)泵19補(bǔ)充沼液；當(dāng)二氧化碳分壓傳感器 9檢測(cè)到二氧化碳的分壓低于設(shè)定值8%，且溶液pH傳感器檢測(cè)到pH值高于設(shè)定值pH8. 5 時(shí)，說(shuō)明說(shuō)明通入的沼氣數(shù)量低于系統(tǒng)凈化能力，計(jì)算機(jī)控制氣泵18增加對(duì)凈化器的供氣，關(guān)閉泵19，停止供應(yīng)沼液；當(dāng)二氧化碳分壓傳感器9檢測(cè)到二氧化碳的分壓高于設(shè)定值 8%，且溶液pH傳感器檢測(cè)到pH值低于設(shè)定值pH6. 5時(shí)，說(shuō)明說(shuō)明通入的沼氣數(shù)量高于系統(tǒng)凈化能力，計(jì)算機(jī)控制氣泵18減少對(duì)凈化器的供氣，同時(shí)啟動(dòng)泵21補(bǔ)充螺旋藻藻種和復(fù)合微生物菌種；當(dāng)二氧化碳傳感器檢測(cè)到二氧化碳的分壓低于設(shè)定值8%，且溶液pH傳感器檢測(cè)到PH值低于設(shè)定值pH6. 5，且持續(xù)一段時(shí)間如10小時(shí)以上時(shí)，說(shuō)明系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)故障，計(jì)算機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，通知技術(shù)專家具體查找原因。如上述文字所描述的方式，通過(guò)傳感器的獲得的信號(hào)不斷重復(fù)上述過(guò)程，沼氣池15產(chǎn)生的沼氣經(jīng)由進(jìn)氣管道3及其上開(kāi)啟的控制泵 18泵入微生態(tài)反應(yīng)器內(nèi)，沼氣內(nèi)的二氧化碳、硫化氫、氨氣等氣體被微生態(tài)反應(yīng)器內(nèi)的混合菌種的微生物吸收，完成沼氣凈化，凈化后的沼氣經(jīng)出氣管道4排出到沼氣儲(chǔ)氣罐或直接使用；
(五)、加快沼氣發(fā)酵及生物堆肥方法
1、加快沼氣發(fā)酵的方法
禽畜糞便連同沖洗糞便的污水一同排放進(jìn)糞便過(guò)濾器13內(nèi)，經(jīng)過(guò)秸稈糞便過(guò)濾層16 過(guò)濾后，大塊糞便截流在秸稈過(guò)濾層16上，過(guò)濾產(chǎn)生的糞便濾液和污水被搜集進(jìn)入耗氧消化桶14內(nèi)；
通過(guò)與微生態(tài)反應(yīng)器出液管道2連接的旁路將微生態(tài)反應(yīng)器的內(nèi)產(chǎn)生的含有大量增殖產(chǎn)生的混合菌種微生物的沼液通過(guò)泵23泵入耗氧消化桶14內(nèi)，與來(lái)源于糞便過(guò)濾器13 的糞便濾液和污水混合，其混合體積比，即按含有大量增殖產(chǎn)生的混合菌種微生物的沼液 過(guò)濾產(chǎn)生的糞便濾液和污水的體積比為1 10 20加入到耗氧消化桶14內(nèi)，混合反應(yīng)6 8小時(shí)，在有氧條件下，微生態(tài)反應(yīng)器內(nèi)增殖的大量有益微生物迅速分解糞便濾液內(nèi)大分子有機(jī)物，并消耗掉濾液內(nèi)溶解的氧氣，創(chuàng)造一個(gè)有益于甲烷菌進(jìn)行沼氣發(fā)酵的環(huán)境，經(jīng)過(guò)耗氧消化桶14的微生物處理過(guò)程后的糞便濾液被泵M泵入沼氣池15內(nèi)，進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣；
2、生物堆肥的方法
反應(yīng)器內(nèi)的不透明管道11內(nèi)預(yù)先填充2/3體積的粉碎成0. 5-1厘米的秸稈顆粒構(gòu)成過(guò)濾材料上可以吸附和滋生大量反應(yīng)器內(nèi)的混合微生物，將反應(yīng)器內(nèi)替換下的秸稈過(guò)濾材料直接與截留在糞便過(guò)濾器13內(nèi)的糞便過(guò)濾層16上的糞便和秸稈混合物按照1:1000 的比例混合均勻，控制溫度為^TC 36°C進(jìn)行生物堆肥。這種堆肥的過(guò)程相當(dāng)于為這些原料接種了大量有利于生物堆肥的混合微生物，加快堆肥的進(jìn)程；
另一種辦法是，將微生態(tài)反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的帶有大量微生物的沼液噴灑在秸稈過(guò)濾層替換下來(lái)的秸稈和糞便混合物內(nèi)，調(diào)節(jié)秸稈和糞便混合物的相對(duì)濕度到60%-70%，控制溫度為 36°C進(jìn)行生物堆肥。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的一種全自動(dòng)沼氣凈化生產(chǎn)裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，制造簡(jiǎn)便，適于推廣普及。裝置中的微生態(tài)反應(yīng)器內(nèi)的液體運(yùn)動(dòng)僅依靠氣提作用即可完成，不需要額外動(dòng)力在局部推動(dòng)透明管道內(nèi)的液體和不透明管道內(nèi)的液體進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)；整體上推動(dòng)管道內(nèi)的液體從進(jìn)液口向出液口端移動(dòng)。本發(fā)明由于利用糞便及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的秸稈作為主要原料，通過(guò)全自動(dòng)沼氣凈化生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的沼液和沼氣，再利用沼液和沼氣培養(yǎng)大量生物堆肥和沼氣發(fā)酵所需要的有益微生物，同時(shí)降低沼液內(nèi)BOD含量和沼氣內(nèi)二氧化碳和其他有害氣體的含量，從而實(shí)現(xiàn)沼氣的凈化。即建立一種高效處理機(jī)廢物方法，變廢為寶，實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢棄物的資源化，將極大地有利于開(kāi)展循環(huán)農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，本發(fā)明的裝置在進(jìn)行沼氣凈化及有機(jī)廢物處理時(shí)，所用原料均來(lái)自農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和沼氣發(fā)酵產(chǎn)生的副產(chǎn)品，生產(chǎn)成本低。另外，由于本發(fā)明的裝置在進(jìn)行沼氣凈化過(guò)程中和有機(jī)廢物處理過(guò)程中產(chǎn)生大量的有益微生物。這些有益微生物被補(bǔ)充進(jìn)沼氣反應(yīng)過(guò)程中，可以提高沼氣生產(chǎn)的效率；接種到用于秸稈和禽畜糞便的混合物中，可以加快有機(jī)堆肥過(guò)程。


圖1、微生態(tài)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖
圖2、全自動(dòng)沼氣生產(chǎn)凈化裝置工作原理示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步闡述，但并不限制本發(fā)明。本發(fā)明的全自動(dòng)沼氣生產(chǎn)凈化裝置的應(yīng)用過(guò)程中所用的微生物混合物菌種液中的各菌種均來(lái)自中國(guó)農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏中心(ACCC)。所用的螺旋藻為鈍頂螺旋藻 Spirulina ρlatensis SP-3株，購(gòu)自浙江大學(xué)原子核農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所生物資源與分子工程
實(shí)驗(yàn)室。實(shí)施例1
一種全自動(dòng)沼氣凈化生產(chǎn)裝置，其具體結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖2。如圖2所示，一種全自動(dòng)沼氣生產(chǎn)凈化裝置，包括糞便過(guò)濾器13、耗氧消化桶14、 沼氣池15，還包括一微生態(tài)反應(yīng)器；
所述的微生態(tài)反應(yīng)器見(jiàn)圖1所示，包括進(jìn)液管道1及其上的控制泵19、出液管道2、進(jìn)氣管道3及其上的控制泵18、出氣管道4、營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)充管道5及其上的控制泵20、菌種補(bǔ)充
12管道6及其上的控制泵21、4組垂直并間隔排列的不透明管道11及透明管道12組成；所述的不透明管道11內(nèi)設(shè)有加熱裝置17 ；
所述的不透明管道11內(nèi)的加溫裝置17采用在不透明管道內(nèi)部裝有電加熱棒方式實(shí)
現(xiàn)；
所述的微生態(tài)反應(yīng)器的出液管道2有一旁路經(jīng)泵23與耗氧消化桶14的底部通過(guò)管道連接；
上述的沼氣池15的沼氣出氣口與上述微生態(tài)反應(yīng)器的進(jìn)氣管道3上的控制泵18入口相連接，沼氣池15的沼液出液口與上述微生態(tài)反應(yīng)器的進(jìn)液管道1上的控制泵19入口相連接；
進(jìn)一步，所述的微生態(tài)反應(yīng)器的進(jìn)液管道1和出氣管道4平行位于微生態(tài)反應(yīng)器的上方，出液管道2和進(jìn)氣管道3平行位于微生態(tài)反應(yīng)器的下方；
平行的進(jìn)液管道1、出液管道2之間通過(guò)4組垂直并間隔排列的不透明管道11和透明管道12連接而成；
且不透明管道11與水平的進(jìn)液管道1和出液管道2之間通過(guò)可拆卸的密封接環(huán)7連
接；
垂直的透明管道12與水平的進(jìn)液管道1和出液管道2之間直接連接，管道結(jié)合處使用防水膠密封連接縫隙；
所述的水平的進(jìn)液管道1與出氣管道4之間通過(guò)4條垂直管道相通； 進(jìn)氣管道3和出液管道2位于透明管道12的下方，且出液管道2的與進(jìn)氣管道3之間通過(guò)4條垂直管道相通。本實(shí)施例中沼氣池15采用升流式厭氧污泥床(UASB)，微生態(tài)反應(yīng)器出液管道(2) 設(shè)有一旁路并通過(guò)泵23與耗氧消化桶14底部連接，耗氧消化桶14和沼氣池15之間通過(guò)設(shè)有泵M的管道連接。全自動(dòng)沼氣生產(chǎn)凈化裝置的進(jìn)行沼氣凈化，降低沼液B0D，增殖有益細(xì)菌的工作過(guò)程如下
糞便過(guò)濾器(13)的制作
將水稻秸稈粉碎成 ο厘米左右的小段后，浸泡入m生石灰配制的石灰水內(nèi)浸泡Μ小時(shí)使其軟化；然后均勻鋪在糞便過(guò)濾器內(nèi)，厚度為5-lOcm，形成秸稈糞便過(guò)濾層。將清洗禽畜圈舍產(chǎn)生的糞便污水直接排放到秸稈過(guò)濾層上。較大的糞便被截留在秸稈過(guò)濾層上，一定時(shí)間后，連同秸稈一同取出用于堆肥。過(guò)濾后的糞便污水排入耗氧消化器14內(nèi)。此時(shí)， 泵23將微生態(tài)反應(yīng)器出液管道2排出的凈化后的沼液按照1/20 1/10加入到耗氧消化桶14內(nèi)的糞便濾液和污水中，反應(yīng)6 8小時(shí)，讓凈化后沼液內(nèi)攜帶的有益微生物大量增殖生長(zhǎng)，充分分解糞便濾液和污水中的有機(jī)污染物，并消耗掉溶液內(nèi)的氧氣，再將糞便濾液通過(guò)泵M泵入沼氣池15內(nèi)，創(chuàng)造一個(gè)良好的厭氧發(fā)酵環(huán)境；
截留在過(guò)濾層上的糞便連同秸稈混合后，與反應(yīng)器內(nèi)替換下來(lái)的秸稈過(guò)濾材料按照 1000:1混合進(jìn)行堆肥。并噴灑反應(yīng)器凈化產(chǎn)生的沼液，調(diào)節(jié)混合物的相對(duì)濕度到60%-70%， 溫度為26°C 36°C然后將這些混合物用于堆肥；
為了驗(yàn)證本發(fā)明的實(shí)際效果，使用本實(shí)施例1所述的本發(fā)明的全自動(dòng)沼氣生產(chǎn)凈化裝置產(chǎn)生的效果與傳統(tǒng)堆肥方法和沼氣發(fā)酵方法比較。具體如下
13使用50kg秸稈和IOkg豬糞分別建立三個(gè)模擬反應(yīng)堆。為了使反應(yīng)條件一致，在反應(yīng)開(kāi)始之初，3個(gè)反應(yīng)堆中的豬糞均混入Ikg來(lái)自同一穩(wěn)定產(chǎn)氣沼氣池內(nèi)的沼渣和本發(fā)明中提到的IOOml微生物混合物菌種液。所述微生物混合物菌種液是由黑曲霉Asper識(shí)7ΛΛ5 niger ACCC30132 ；孢囊放線黨 Actinosporangium Sp. ACCC41443;Saccharomyces cerevisiae ACCC20064; 巨大芽孢桿菌 Bacillus megaterium ACCC10010;蠟狀芽孢桿菌 feci/A/s cereus ACCCl 1109 ；枯草芽孢桿菌Bacillus subtil is ACCC11060按下列的質(zhì)量比組成的即黑曲霉孢囊放線菌釀酒酵母巨大芽孢桿菌蠟狀芽孢桿菌枯草芽孢桿菌為10 8 1 1 1 1。且上述的各菌種均來(lái)自中國(guó)農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏中心(ACCC)；
反應(yīng)堆1將全部秸稈豬糞混合在一起，并摻入Ikg沼渣和IOOml菌液，直接進(jìn)行生物堆
肥；
反應(yīng)堆2將全部秸稈豬糞混合在一起，并摻入Ikg沼渣和IOOml菌液，直接進(jìn)行沼氣發(fā)
酵；
反應(yīng)堆3按本發(fā)明所述方法處理，產(chǎn)生60kg秸稈豬糞混合物堆肥(濕重)用于堆肥， 同時(shí)獲得約0. 5立方米糞便污水以及5kg秸稈糞便混合物用于沼氣發(fā)酵。在沼氣池內(nèi)接種入Ikg沼渣，在微生態(tài)反應(yīng)器內(nèi)通過(guò)菌種補(bǔ)充口 6及其上的控制泵21先接種密度為1 X IO7 個(gè)/ml螺旋藻10ml，進(jìn)行光照，控制光強(qiáng)度30001UX，溫度為22-36°C待微生態(tài)反應(yīng)器內(nèi)沼液呈現(xiàn)綠色時(shí)，通過(guò)菌種補(bǔ)充口 6及其上的控制泵21接種進(jìn)IOOml微生物混合物菌種液，接種微生物混合物菌種液后的微生態(tài)反應(yīng)器，控制光照大于30001UX，溫度為22-36°C，pH值 7. 5-8. 5，并通過(guò)進(jìn)氣管道3上的控制泵18的開(kāi)啟控制出氣管道4附近的二氧化碳分壓為 8%，如果檢測(cè)二氧化碳含量高于8%，則減小或關(guān)閉進(jìn)氣管道3及控制泵18實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣量的減少，逐步實(shí)現(xiàn)沼氣的凈化，凈化后的沼氣進(jìn)入沼氣儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)存；從反應(yīng)開(kāi)始后第三天，不斷將微生態(tài)反應(yīng)器內(nèi)的液體輸入堆肥和沼氣發(fā)酵過(guò)程，在平均氣溫20°C條件下對(duì)上述的3個(gè)反應(yīng)堆觀察15天。 上述的反應(yīng)堆3中所述的螺旋藻為鈍頂螺旋藻分platens is SP_3株，購(gòu)自浙江大學(xué)原子核農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所生物資源與分子工程實(shí)驗(yàn)室。
觀察結(jié)果如下
權(quán)利要求
1.一種全自動(dòng)沼氣生產(chǎn)凈化裝置，包括糞便過(guò)濾器(13)、耗氧消化桶(14)、沼氣池 (15)，及微生態(tài)反應(yīng)器；所述的微生態(tài)反應(yīng)器包括進(jìn)液管道(1)及其上的控制泵(19)、出液管道O)、進(jìn)氣管道 (3)及其上的控制泵(18)、出氣管道G)、營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)充管道( 及其上的控制泵(20)、菌種補(bǔ)充管道(6)及其上的控制泵、1組以上的垂直并間隔排列的不透明管道(11)與透明管道(12)組成；不透明管道(11)內(nèi)設(shè)有加熱裝置(17)；所述的糞便過(guò)濾器(13)、耗氧消化桶(14)、沼氣池(15)，其中糞便過(guò)濾器(1 和耗氧消化桶(14)位于沼氣池(1 前，糞便過(guò)濾器(1 側(cè)壁通過(guò)管道與耗氧消化桶(14)通過(guò)管道連接，耗氧消化桶(14)和沼氣池(1 之間通過(guò)連有泵04)的管道連接；所述的沼氣池(1 上設(shè)有沼氣出氣口及沼液出液口 ；所述的微生態(tài)反應(yīng)器的出液管道( 有一旁路通過(guò)帶有水泵的管道與耗氧消化桶(14)底部相連；上述的沼氣池(1 的沼氣出氣口與上述微生態(tài)反應(yīng)器的進(jìn)氣管道C3)及其上的控制泵(18)相連接，沼氣池(1 的沼液出液口與上述微生態(tài)反應(yīng)器的進(jìn)液管道(1)及其上的控制泵(18)相連接；營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)充管道(5)及其上的控制泵OO)、菌種補(bǔ)充管道(6)及其上的控制泵(21)設(shè)在沼氣池(15)的沼氣出液口與上述微生態(tài)反應(yīng)器的進(jìn)液管道(1)上的控制泵(19)之間，并與進(jìn)液管道(1)相連；進(jìn)一步，所述的微生態(tài)反應(yīng)器的進(jìn)液管道(1)和出氣管道(4)平行位于微生態(tài)反應(yīng)器的上方，出液管道( 和進(jìn)氣管道C3)平行位于微生態(tài)反應(yīng)器的下方；平行的進(jìn)液管道(1)、出液管道( 之間通過(guò)上述的1組以上的垂直并間隔排列的不透明管道(11)和透明管道(1 連接而成；且不透明管道(11)與水平的進(jìn)液管道(1)和出液管道( 之間通過(guò)可拆卸的密封接環(huán)(7)連接；垂直的透明管道(1 與水平的進(jìn)液管道(1)和出液管道( 之間直接連接，管道結(jié)合處使用防水膠密封連接縫隙；進(jìn)一步，所述的水平的進(jìn)液管道(1)與出氣管道(4)之間通過(guò)1條以上垂直管道相通； 進(jìn)氣管道C3)和出液管道( 位于透明管道(1 的下方，且出液管道O)的與進(jìn)氣管道( 之間通過(guò)1條以上垂直管道相通；進(jìn)一步，所述微生態(tài)反應(yīng)器內(nèi)不同位置上安裝有不同的傳感器探頭，包括裝在微生態(tài)反應(yīng)器透明管道(12)內(nèi)的pH傳感器(8)、溫度傳感器(10)，出氣口(4)附近的二氧化碳分壓傳感器(9)，并將這些傳感器檢測(cè)到的信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)(22)，傳感器獲得的參數(shù)經(jīng)程序處理后，計(jì)算機(jī)(22)再下達(dá)指令控制進(jìn)氣管道C3)上的控制泵(18)、進(jìn)液管道(1)上的控制泵(19)、營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)充管道(5)上的控制泵(20)、菌種補(bǔ)充管道(6)上的控制泵(21)加熱裝置(17)的開(kāi)啟或關(guān)閉。
2.如權(quán)利要求1所述的一種全自動(dòng)沼氣生產(chǎn)凈化裝置，其特征在于所述的透明管道材質(zhì)優(yōu)選玻璃或透明塑料材質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種全自動(dòng)沼氣生產(chǎn)凈化裝置，其特征在于所述的垂直并間隔排列的不透明管道(11)和透明管道(12)優(yōu)選為2 6組；所述的水平的進(jìn)液管道(1)與出氣管道(4)之間優(yōu)選通過(guò)2 6條垂直管道相通；出液管道O)的與進(jìn)氣管道⑶之間優(yōu)選通過(guò)2 6條垂直管道相通。
4.如權(quán)利要求3所述的一種全自動(dòng)沼氣生產(chǎn)凈化裝置，其特征在于所述的垂直并間隔排列的不透明管道(11)和透明管道(12)優(yōu)選為4組；所述的水平的進(jìn)液管道⑴與出氣管道⑷之間通過(guò)4條垂直管道相通；出液管道(2) 與進(jìn)氣管道C3)之間通過(guò)4條垂直管道相通。
5.如權(quán)利要求1或2所述的全自動(dòng)沼氣生產(chǎn)凈化裝置進(jìn)行沼氣凈化的方法，其特征在于包括如下步驟(1)、將處理過(guò)的秸稈直接鋪在糞便過(guò)濾器(1 內(nèi)，厚度為5-10厘米，形成秸稈糞便過(guò)濾層(16)，用以過(guò)濾禽畜糞便和清洗污水；所述的處理過(guò)的秸稈即將水稻、小麥秸稈粉碎成10厘米左右的小段后，浸泡入洲生石灰配制的石灰水內(nèi)二4小時(shí)至軟化后，撈出浙干水分即可；O)、禽畜糞便連同沖洗糞便的污水一同排放進(jìn)糞便過(guò)濾器(1 內(nèi)，經(jīng)過(guò)秸稈糞便過(guò)濾層(16)過(guò)濾后，大塊糞便截流在秸稈過(guò)濾層(16)上，過(guò)濾產(chǎn)生的糞便濾液和污水被搜集并通過(guò)管道送進(jìn)入耗氧消化桶(14)內(nèi)，在耗氧消化筒內(nèi)停留6-8小時(shí)后，經(jīng)由泵04)泵入沼氣發(fā)生器(15)內(nèi)；(3)、通過(guò)與微生態(tài)反應(yīng)器出液管道( 連接的旁路及泵將微生態(tài)反應(yīng)器的出液管道( 產(chǎn)生的含有大量增殖產(chǎn)生的混合菌種微生物的沼液通過(guò)泵泵入耗氧消化桶(14)內(nèi)與，與來(lái)源于糞便過(guò)濾器(13)的糞便濾液和污水混合，其混合體積比，即按含有大量增殖產(chǎn)生的混合菌種微生物的沼液過(guò)濾產(chǎn)生的糞便濾液和污水的體積比為1 :10 20 加入到耗氧消化桶(14)內(nèi)，混合反應(yīng)6 8小時(shí)后，將糞便濾液通過(guò)泵(24)泵入沼氣池(15)內(nèi)，進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣；G)、沼氣池(1 產(chǎn)生的沼氣經(jīng)由進(jìn)氣管道C3)及其上開(kāi)啟的控制泵(18)泵入微生態(tài)反應(yīng)器內(nèi)；沼氣內(nèi)的二氧化碳、硫化氫、氨氣等氣體被微生態(tài)反應(yīng)器內(nèi)的混合菌種的微生物吸收，完成沼氣凈化，凈化后的沼氣經(jīng)出氣管道(4)排出到沼氣儲(chǔ)氣罐或直接使用；所述的沼氣凈化，其過(guò)程如下當(dāng)步驟(3)中的全自動(dòng)沼氣生產(chǎn)凈化裝置中的微生態(tài)反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)，通過(guò)沼液進(jìn)液管道(1)及控制泵(19)和營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)充管道( 及控制泵00)分別將來(lái)自沼氣池(1 的沼液和營(yíng)養(yǎng)液送入微生態(tài)反應(yīng)器內(nèi)，菌種補(bǔ)充管道(6)及控制泵用于補(bǔ)充混合菌種微生物；所述的營(yíng)養(yǎng)液是指 Ca (OH) 2 50g, MgSO4, 20g, MnSO4 10g, ZnSO4 IOg,溶于 IOOOml 水所得的混合液；當(dāng)微生態(tài)反應(yīng)器初次啟動(dòng)時(shí)，先將從沼氣池(15)內(nèi)直接排出的沼液用水稀釋5 倍后，從進(jìn)液管道(1)灌入微生態(tài)反應(yīng)器內(nèi)；然后按營(yíng)養(yǎng)液與稀釋后的沼液的體積比為1 :10000加入營(yíng)養(yǎng)液，使最終含有營(yíng)養(yǎng)液的沼液內(nèi)無(wú)機(jī)鹽終濃度達(dá)到Ca(OH) 2 0.5%。，MgS04, 0.2%。，MnS04 0. 1 %。，ZnS04 0. 1 %。，并調(diào)節(jié)稀釋后的沼液 pH 值維持在 7. 5-8. 5 ；然后按照含營(yíng)養(yǎng)液的沼液與螺旋藻藻種的體積比10000 1從反應(yīng)器的菌種補(bǔ)充管道(6)及其上的控制泵接入螺旋藻，再進(jìn)行光照，控制光強(qiáng)度大于30001UX，溫度為22 36°C，待微生態(tài)反應(yīng)器內(nèi)沼液呈現(xiàn)綠色時(shí)，通過(guò)菌種補(bǔ)充管道泵(6)及其上的控制泵接種多種微生物混合組成的混合菌種微生物；其中螺旋藻的接種量，按照體積比，即螺旋藻藻種含營(yíng)養(yǎng)液的沼液為1 :10000進(jìn)行接種；混合菌種微生物的接種量，按照質(zhì)量體積比，即混合菌種微生物含營(yíng)養(yǎng)液的沼液為 lg: 10000L進(jìn)行接種；接種混合菌種微生物后的微生態(tài)反應(yīng)器，控制光照大于30001UX，溫度為22 36°C，pH 值7. 5-8. 5，并通過(guò)進(jìn)氣管道C3)上的控制泵(18)的開(kāi)啟控制出氣管道附近的二氧化碳分壓為5 15%對(duì)沼氣進(jìn)行凈化，凈化后的沼氣經(jīng)出氣管道(4)排出到沼氣儲(chǔ)氣罐或直接使用；微生態(tài)反應(yīng)器啟動(dòng)后，通過(guò)進(jìn)液管道(1)及其上的控制泵(19)補(bǔ)充沼液，經(jīng)過(guò)凈化的含有大量增殖產(chǎn)生的混合菌種微生物的沼液由出液管道( 排出； 所述的螺旋藻為鈍頂螺旋藻分ρ Iat ens is SP-3株；所述混合菌種微生物是由黑曲霉Aspergillus niger ACCC30132 ；孢囊放線菌 Actinosporangium Sp. ACCC41443; SSl# Saccharomyces cerevisiae ACCC20064; 巨大芽孢桿菌 Bacillus megaterium ACCC10010;蠟狀芽孢桿菌 feci/A/s cereus ACCCll 109 ；枯草芽孢桿菌Bacillus subtil is ACCC11060按下列質(zhì)量比組成的混合菌種微生物，即黑曲霉孢囊放線菌釀酒酵母巨大芽孢桿菌蠟狀芽孢桿菌枯草芽孢桿菌為 10 8 1 1 1 1 ；(5)、沼氣池(1 產(chǎn)生的沼液經(jīng)進(jìn)液管道(1)及其上開(kāi)啟的控制泵(19)進(jìn)入微生態(tài)反應(yīng)器內(nèi)，微生態(tài)反應(yīng)器內(nèi)的不透明管道(11)內(nèi)預(yù)先填充2/3體積的粉碎成0.5-1 厘米的秸稈顆粒構(gòu)成的過(guò)濾裝置，過(guò)濾截留下微生態(tài)反應(yīng)器內(nèi)生成的螺旋藻和產(chǎn)生的大量混合菌種微生物，其中的有機(jī)污染物在微生態(tài)反應(yīng)器內(nèi)被微生物分解吸收完成沼液凈化， 凈化后的沼液經(jīng)出液管道( 排出，或如步驟(3)所述的經(jīng)過(guò)泵加入到耗氧消化桶 (14)內(nèi)用于接種混合菌種微生物，從而加快沼氣發(fā)酵原料的分解。
6.如權(quán)利要求5所述的全自動(dòng)沼氣生產(chǎn)凈化裝置進(jìn)行沼氣凈化的方法，其特征在于步驟⑷中所述的鈍頂螺旋藻Spirulina platensis SP-3株菌種，通過(guò)如下方法培養(yǎng) 取 NaHCO3 16. 8g, K2HPO4 0. 5g, K2NO3 2. 5g, K2SO4 1. 0g, NaCl 1. 0g, MgSO4 · 7H20 0. 2g, CaCl2 0. 04g, FeSO4 · 7H20 0. Olg, EDTA 0. 08g,蒸餾水 1000 毫升，裝入三角瓶 121 °C 滅菌30分鐘后，搖勻接種，按IOOOml培養(yǎng)液接種0. Ig螺旋藻計(jì)算；室溫條件下，光照 60001UX，培養(yǎng)48小時(shí)，其間定時(shí)搖晃三角瓶；所述的混合菌種微生物中各微生物的培養(yǎng)方法如下①、黑曲霉Aspergillusniger ACCC30132菌種的培養(yǎng)蔗糖 30 克，MgSO4 · 7Η20 0. 5 克，F(xiàn)eSO4 · 4H20 0. 01 克，NaNO3 3 克，KCl 0. 5 克， K2HPO4 1克，蒸餾水1000毫升，裝入三角瓶121°C滅菌30分鐘后，搖勻，用接種環(huán)挖塊2 3環(huán)或調(diào)取2 3個(gè)單菌落接種后，上搖床30°C，100轉(zhuǎn)/分，培養(yǎng)M小時(shí)；②、孢囊放線菌ActinosporangiumSp. ACCC41443菌種的培養(yǎng)可溶性淀粉 20g, KNO3 lg, K2HPO4 0. 5g, MgSO4 · 7H20 0. 5g, NaCl 0. 05g, FeSO4 · 4H20 0. 01g，pH=7. 4-7. 6，蒸餾水1000毫升，裝入三角瓶121°C滅菌30分鐘后，搖勻，用接種環(huán)挖塊2 3環(huán)或調(diào)取2 3個(gè)單菌落接種后，上搖床30°C，100轉(zhuǎn)/分培養(yǎng)48小時(shí)；③、釀酒酵母SaccAarofflj^e1S cerevisiae ACCC20064 菌種的培養(yǎng)馬鈴薯200克，葡萄糖20克，NaCl 2g,蛋白胨lg，自來(lái)水1000毫升；調(diào)pH=7. 2，裝入三角瓶121°C滅菌30分鐘后，搖勻，用接種環(huán)挖塊2 3環(huán)或調(diào)取2 3個(gè)單菌落接種后， 上搖床30°C，100轉(zhuǎn)/分培養(yǎng)18小時(shí)；④、巨大芽孢桿菌feci/^Asmegaterium ACCC10010菌種的培養(yǎng)；培養(yǎng)基的配置玉米面50g，NaCl 2g,蛋白胨lg，蔗糖10g，溶解于1000ml水中，調(diào) pH=7. 2，裝入三角瓶121°C滅菌30分鐘后，搖勻，用接種環(huán)挖塊2 3環(huán)或調(diào)取2 3個(gè)單菌落接種后，上搖床30°C，100轉(zhuǎn)/分培養(yǎng)18小時(shí)；⑤、蠟狀芽孢桿菌Bacilluscereus ACCCl 1109菌種的培養(yǎng)培養(yǎng)基的配置蛋白胨5克，NaC15克，肉膏3克，瓊脂15克，pH7. 0，蒸餾水1000毫升裝入三角瓶121°C滅菌30分鐘后，搖勻，用接種環(huán)挖塊2 3環(huán)或調(diào)取2 3個(gè)單菌落接種后，上搖床30°C，100轉(zhuǎn)/分培養(yǎng)18小時(shí)；⑥、枯草芽孢桿菌Bacillussubtil is ACCCl 1060菌種的培養(yǎng)培養(yǎng)基的配置蔗糖8g，NaCl 3g,蛋白胨3g，牛肉膏l(xiāng)g，溶解于1000ml水中，調(diào) pH=7. 2，裝入三角瓶121°C滅菌30分鐘后，搖勻，用接種環(huán)挖塊2 3環(huán)或調(diào)取2 3個(gè)單菌落接種后，上搖床30°C，100轉(zhuǎn)/分培養(yǎng)18小時(shí)。
7.如權(quán)利要求5所述的全自動(dòng)沼氣生產(chǎn)凈化裝置作為生物堆肥的應(yīng)用，其特征在于步驟(5)中微生態(tài)反應(yīng)器內(nèi)的不透明管道(11)內(nèi)預(yù)先填充的粉碎成0.5-1厘米的秸稈顆粒構(gòu)成的過(guò)濾裝置，過(guò)濾截留下反應(yīng)器內(nèi)生成的螺旋藻和產(chǎn)生的大量微生物，微生態(tài)反應(yīng)器連續(xù)使用一周后，秸稈制成的濾料上截留了大量的螺旋藻和微生物，用于生物堆肥的接種，將這種帶有大量微生物的秸稈濾料，或反應(yīng)器凈化后的沼液接種混合菌種微生物，將反應(yīng)器內(nèi)替換下的秸稈過(guò)濾材料直接與截留在糞便過(guò)濾器(13)內(nèi)的糞便過(guò)濾層 (16)上的糞便和秸稈混合物按照質(zhì)量比1 1000的比例混合均勻，控制溫度為 33°C， 調(diào)節(jié)糞便和秸稈濾料混合物的相對(duì)濕度到60%-70%，進(jìn)行生物堆肥。
8.如權(quán)利要求5所述的全自動(dòng)沼氣生產(chǎn)凈化裝置作為生物堆肥的應(yīng)用，其特征在于將將微生態(tài)反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的帶有大量微生物的沼液噴灑在步驟(1)中糞便過(guò)濾器(1 的秸稈糞便過(guò)濾層(16)上截留的糞便連同秸稈混合物內(nèi)，調(diào)節(jié)秸稈和糞便混合物的相對(duì)濕度到60%-70%，控制溫度 33°C進(jìn)行生物堆肥。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種全自動(dòng)沼氣生產(chǎn)凈化裝置及其應(yīng)用。所述的全自動(dòng)沼氣生產(chǎn)凈化裝置包括糞便過(guò)濾器、耗氧消化桶、沼氣池，還包括一微生態(tài)反應(yīng)器。其工作過(guò)程即利用糞便及秸稈作為主要原料產(chǎn)生沼液和沼氣，再利用沼液和沼氣培養(yǎng)大量生物堆肥和沼氣發(fā)酵所需要的有益微生物，同時(shí)降低沼液內(nèi)BOD含量和沼氣內(nèi)二氧化碳和其他有害氣體的含量，從而實(shí)現(xiàn)沼氣的凈化，產(chǎn)生的微生物用于沼氣發(fā)酵原料的處理，及生物堆肥。本發(fā)明裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，制造簡(jiǎn)便，適用于循環(huán)農(nóng)業(yè)和低碳經(jīng)濟(jì)使用。
文檔編號(hào)C02F11/04GK102206028SQ20111007441
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月28日
發(fā)明者張揚(yáng) 申請(qǐng)人:上海百泉生物技術(shù)有限公司