[发明专利]一种水葫芦资源化新工艺

说明书

技术领域

本发明属于可再生能源开发利用与环境保护领域，具体来说涉及一种利用压滤处理提高水葫芦资源化利用率的方法。

背景技术

水葫芦(Eichhornia crassipes Solm.)，学名凤眼莲，雨久花科，俗称布袋莲、水荷花、假水仙，原产地巴西、阿根廷和秘鲁等国。水葫芦喜高温湿润，在25～35℃下生长速度惊人，通常在8个月内就能从10棵增至60万棵，是公认的生长最快的植物之一。20世纪30年代作为饲料从南亚传入我国，为我国养殖业的发展做出了很大的贡献。随着我国经济的迅速发展混合饲料已逐渐取代水葫芦，造成水葫芦的利用率大大降低而逸为野生。同时，水污染的日益加剧为水葫芦的快速繁殖提供了充足的营养。目前，我国南部19个省市都存在严重的水葫芦泛滥问题。由于水葫芦的入侵改变了当地水体的各种理化性质，影响了当地的生物多样性，孽生蚊蝇。由于水葫芦的疯长，堵塞了河道，给航运、发电、灌溉等造成了很大影响，水葫芦被列为世界十大害草之一。

由于水葫芦的快速生长带来了一系列的问题，但是水葫芦毕竟是一种水生植物，更是一种潜在的生物质资源，如何合理有效的利用这种资源是科研工作者嗜待解决的问题。目前，对水葫芦资源化利用主要包括以下几方面：饲料、肥料、水体修复、食品、药用资源的开发、提取有用物质(蛋白质、谷胱甘肽、回收抗氧化体)、厌氧发酵产沼气等。其中，水葫芦饲料化、直接厌氧发酵和压滤后堆肥是目前水葫芦工程化利用最多的3种方式。目前，由于水葫芦生长的水体环境比较复杂，水葫芦饲料化越来越少；水葫芦直接厌氧发酵存在单位质量干物质产气量低，同时水葫芦高达95％左右的含水率降低了厌氧反应器的处理能力，此外，由于水葫芦各部位的成分不同，其厌氧产气差异较大，进而降低了该技术的经济性；将水葫芦压滤后好氧堆肥在技术上没有任何问题，但是由于好氧堆肥的经济性远低于厌氧发酵产沼气，且将富含易分解有机物的水葫芦茎好氧堆肥在经济性上没有优势。如何提高厌氧反应器的处理能力和水葫芦的厌氧生物转化率，最终提高水葫芦资源化的经济效益是目前水葫芦工程化利用急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对目前水葫芦厌氧发酵存在的厌氧反应器处理能力低、水葫芦生物转化率低以及厌氧消化工作量大等问题，提供一种不仅方法简单，而且操作简便，在保证厌氧反应器处理能力大幅提高的前提下提高水葫芦的生物转化率的方法。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种水葫芦资源化新工艺，由水葫芦预处理、滤液的处理和滤渣的处理三部分构成，其步骤如下：

(1)分离收集的水葫芦的根和茎，并分别将根、茎粉碎至浓浆状；

(2)分别将浓浆状物质进行压滤，得到茎滤渣、根滤渣和根茎压滤液；

(3)将根茎压滤液经人工湿地系统处理后排放；

(4)将茎滤渣中加入厌氧发酵接种物后进行厌氧发酵产沼气，其中厌氧反应器TS负荷为2.0～6.0％(质量比)，反应温度为25～55℃；

(5)将根滤渣用秸秆调节含水率至55～70％(质量比)、C/N调至25～35后，进行好氧堆肥。

本发明的一种水葫芦资源化新工艺，详细步骤如下：

(1)将收集的水葫芦用机械或人工方式进行根茎分离，分别将分离所得根、茎粉碎，粉碎后的根和茎均为浓浆状；

(2)将步骤(1)所得浓浆状物质进行压滤，可得茎和根的滤渣以及茎、根的压滤液(即茎滤渣、根滤渣，以及合并茎压滤液和根压滤液的根茎压滤液)；

(3)将步骤(2)所得茎和根的压滤液(根茎压滤液)经沉淀池沉淀后，用人工湿地系统处理后排放；

(4)将步骤(2)所得茎滤渣接种厌氧污泥后进行厌氧发酵产沼气，厌氧反应器TS负荷为2.0～6.0％，反应温度为25～55℃。待产气高峰过后(该阶段通常需20～30天)，将反应器内的发酵物取出，进行下一轮发酵；

(5)将步骤(2)所得根滤渣调节含水率至55～70％后进行好氧堆肥，定期进行通风或人工翻堆；好氧堆肥的处理周期为30天左右(通常需要25～35天)。

堆肥的原料为根压滤后的滤渣，厌氧发酵的原料为茎压滤后的滤渣。

根茎压滤液进入人工湿地系统前先经过沉淀池进行沉淀处理。人工湿地的进水为根茎压滤液经沉淀后的出水，避免了滤液中的颗粒物对人工湿地的堵塞，也降低了人工湿地的处理负荷。本发明对于沉淀池具体采用何种沉淀处理方法并无要求，只要能够减少压滤液 中的颗粒物即可。