农业废弃物厌氧发酵制取沼气技术及发酵残余物肥料化利用技术

发布时间:2020-10-27     阅读次数:2360    

技术特色

       农业废弃物厌氧发酵制取沼气技术及发酵残余物肥料化技术由上海交通大学刘荣厚教授团队研发。沼气发酵已成为一种成熟的生物质能源利用技术,是实现循环农业良性循环的核心技术,在循环农业和废弃物的处理中起到回收能量和物质的作用。沼气发酵最大的优点是在有机物降解过程中,将可作燃料的C、H两元素和作肥料的N、P、K以及微量元素相分离,既是一个生产清洁能源的过程,也是一个生产优质有机肥料的过程。沼气技术使生物质资源得到高效、合理的利用,而且对改善生态环境有重要意义。在国家自然科学基金及上海市科委科技攻关课题等资助下,刘荣厚教授团队研发了农业废弃物厌氧发酵制取沼气技术及发酵残余物肥料化技术,解决农业废弃物资源化利用、化肥使用导致的环境污染的技术难题。

       主要技术内容:

       1. 农业废弃物厌氧发酵制取沼气技术

       以粪便、秸秆、垃圾等为原料,在厌氧发酵装置中对不同底物浓度的单一原料或混合原料进行厌氧发酵。对于秸秆类原料,需进行原料预处理。厌氧发酵过程中需控制发酵温度、总固体浓度、pH值、接种量等沼气发酵工艺条件,以增加沼气产量及甲烷含量。升高底物浓度导致甲烷产量、生物降解率以及甲烷产量占沼气总产气量的百分比下降。此外,高底物浓度降解产生大量氨氮等可溶性抑制物,抑制产甲烷菌活性,且因降低接种比,导致产气延滞期增长。因此,应在优化的工艺条件下,通过厌氧发酵技术将农业废弃物转化为沼气及沼肥;

       2. 沼气发酵残余物肥料化利用技术

       沼肥对土壤中速效钾、速效磷、碱解氮的含量差异有显著影响,可降低土壤的pH值,使其接近中性有积极作用。

应用情况

       该技术在上海市、辽宁省、吉林省、黑龙江省进行了应用示范与推广,取得较大的经济、环境、生态效益。

 

 

应用成效

       底物浓度为8 g VS L-1时,猪粪、牛粪、鸡粪、兔粪的比甲烷产量最高,分别为409.6、269.8、377.1和323.2mL CH4 g-1VSadded。

沼肥对小白菜的维生素C和可溶性糖含量的提高以及硝酸盐含量的降低有显著影响。从维生素C来看,小白菜施沼肥以高量最好,维生素C含量达35.621mg/(100g),比对照增加了31.009%,极显著于其他处理;从可溶性糖含量来看,以沼肥低量处理最高,可溶性糖含量为219.307mg/kg,比对照增加24.032%;从硝酸盐含量来看,以沼肥中量处理最低,硝酸盐含量为0.634 mg/kg,与对照相比降幅为93.459%。

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