一種鄉(xiāng)村生產(chǎn)生活綜合循環(huán)利用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鄉(xiāng)村生產(chǎn)生活綜合循環(huán)利用方法，研究出適合沼氣使用的主要農(nóng)業(yè)廢棄物及人畜糞便低溫發(fā)酵促進劑，通過不同的馴化方式擴大沼氣生產(chǎn)菌的溫度適應(yīng)范圍；集多種可再生能源和循環(huán)利用材料建造生態(tài)農(nóng)房。本發(fā)明節(jié)能環(huán)保，變廢為寶，將多種可再生能源的綜合利用方法應(yīng)用于鄉(xiāng)村農(nóng)戶家庭的生產(chǎn)和生活上，提高了可再生能源的綜合利用率，解決了農(nóng)戶用能問題，降低了鄉(xiāng)村污染，提高了農(nóng)戶收益和降低農(nóng)戶生產(chǎn)成本，可以緩解西部地區(qū)環(huán)境的惡化狀況及新疆農(nóng)村地區(qū)用能緊張的局面，對于國家高新技術(shù)應(yīng)用，農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，西北環(huán)境改善，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟建設(shè)都具有十分重要的意義。
【專利說明】一種鄉(xiāng)村生產(chǎn)生活綜合循環(huán)利用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于可再生能源綜合利用領(lǐng)域，尤其涉及一種鄉(xiāng)村生產(chǎn)生活綜合循環(huán)利用 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 能源是支撐現(xiàn)代文明社會發(fā)展的主要基礎(chǔ)物質(zhì)之一，隨著傳統(tǒng)礦物能源，如石油、 煤等的日益消耗，能源問題成為人類社會普遍關(guān)注的焦點和必須解決的重大課題。
[0003] 為解決目前能源短缺問題，世界各國為開發(fā)和利用新能源投入了大量的人力、物 力進行研究。1982年聯(lián)合國召開了世界新能源和可再生能源國際會議，提出以新技術(shù)和新 材料為基礎(chǔ)，開發(fā)新的可再生能源來取代資源有限、環(huán)境污染的化石能源，保持可持續(xù)發(fā)展 和保護生態(tài)環(huán)境。新能源和可再生能源在我國社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展中同樣具有重要作用， 是我國能源發(fā)展的重要內(nèi)容和組成部分。
[0004] 其中沼氣技術(shù)的綜合利用將是促進設(shè)施農(nóng)業(yè)向著綠色生態(tài)方式發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。 沼氣工程技術(shù)的發(fā)展，不僅可以解決農(nóng)村能源短缺的問題，保護生態(tài)環(huán)境，也可以通過專用 設(shè)備用于日光溫室的增溫、補光和增加 co2氣肥等，同時，沼渣沼液是設(shè)施蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品生 產(chǎn)的綠色、優(yōu)質(zhì)有機肥料，其中沼渣是養(yǎng)分比較齊全的遲性肥料，質(zhì)地細(xì)，安全性好，沼液是 速效氮肥，可作追肥或葉面噴肥，既可以用作有機肥又可以作為優(yōu)質(zhì)無土栽培基質(zhì)，是解決 設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展技術(shù)瓶頸，引領(lǐng)我區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)向無公害、生態(tài)型和綠色農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。再者說，新疆巨大的能源需求量為可再生能源的開發(fā)提供了必 要的市場條件。
[0005] 可再生能源綜合利用的對象是鄉(xiāng)村農(nóng)戶家庭，采用風(fēng)能，太陽能及農(nóng)戶養(yǎng)殖中產(chǎn) 生的禽畜糞便，生活垃圾，生活污水生產(chǎn)的沼氣多種可再生能源綜合利用的模式，建立復(fù)合 能源系統(tǒng)，既能提供能源也能保護環(huán)境，還能達到節(jié)能減排的目的。鄉(xiāng)村通過太陽能熱水 器，太陽能光伏電源，太陽能灶等可再生能源的利用推動了鄉(xiāng)村傳統(tǒng)生活用能方式向清潔， 綠色用能方式的轉(zhuǎn)變，使農(nóng)民生活質(zhì)量得到改善。
[0006] 將節(jié)能環(huán)保，變廢為寶，多種可再生能源的綜合利用方法應(yīng)用于鄉(xiāng)村農(nóng)戶家庭的 生產(chǎn)和生活上，符合國家村鎮(zhèn)建設(shè)政策，并且可以緩解西部地區(qū)環(huán)境的惡化狀況及新疆農(nóng) 村地區(qū)用能緊張的局面。對于國家高新技術(shù)應(yīng)用，農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，西北環(huán)境改善，農(nóng)業(yè)現(xiàn) 代化發(fā)展和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟建設(shè)都具有十分重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種鄉(xiāng)村生產(chǎn)生活綜合循環(huán)利用方法，旨在將多種可再生 能源的綜合利用方法應(yīng)用于鄉(xiāng)村農(nóng)戶家庭的生產(chǎn)和生活，提高可再生能源的綜合利用率， 解決農(nóng)戶用能問題，降低鄉(xiāng)村污染，提高農(nóng)戶收益和降低農(nóng)戶生產(chǎn)成本。
[0008] 本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種鄉(xiāng)村生產(chǎn)生活綜合循環(huán)利用方法包括：（1)研究出適 合新疆沼氣使用的主要農(nóng)業(yè)廢棄物及人畜糞便低溫發(fā)酵促進劑；（2)集多種可再生能源和 循環(huán)利用材料建造生態(tài)農(nóng)房，實現(xiàn)綜合循環(huán)利用。
[0009] 所述低溫發(fā)酵促進劑包括馴化的產(chǎn)甲烷菌種、水解微生物的優(yōu)勢菌群及添加劑。 該低溫發(fā)酵促進劑可以在不低于10°c條件下提高產(chǎn)甲烷菌活性，還可以改善不產(chǎn)甲烷菌的 代謝功能，提高有機物分解利用率和沼氣產(chǎn)量。沼氣低溫發(fā)酵促進劑中經(jīng)過馴化的產(chǎn)甲烷 菌種對低溫起到一定的抵抗作用。沼氣低溫發(fā)酵促進劑中水解微生物的優(yōu)勢菌群是厭氧水 解細(xì)菌混合菌，其主要作用是增加沼氣發(fā)酵過程中水解階段的代謝速率，從而有效提高沼 氣發(fā)酵的原料利用率、產(chǎn)氣速率和沼氣產(chǎn)量。沼氣低溫發(fā)酵促進劑中添加劑的組份為Fe3+、 Ni2+、木炭，且Fe3+ :Ni2+ :木炭配比為2:1:5,投加絕對量為0. 61 % (相對于原料干重），在 厭氧發(fā)酵過程中添加劑能夠增強產(chǎn)甲烷菌活性，提高產(chǎn)氣量，并對低溫有一定的抵抗作用， 從而使其能夠在較寬的溫度范圍內(nèi)大幅度提高北方寒冷地區(qū)冬季沼氣產(chǎn)氣水平。
[0010] 所述生態(tài)農(nóng)房包括豬圈、雞圈⑴，風(fēng)力發(fā)電機⑵、光伏列陣（3)、太陽能（電）熱 水器（4)、廁所（5)、配電柜（6)、沼氣池（7)。豬圈、雞圈⑴連接廁所（5)和沼氣池（7)， 風(fēng)力發(fā)電機⑵和光伏列陣⑶連接配電柜（6)，光伏列陣⑶和配電柜（6)連接太陽能 (電）熱水器（4)。豬圈、雞圈和廁所、農(nóng)田產(chǎn)生的廢物集中排入沼氣池，沼氣池產(chǎn)生的沼氣 用于住房取暖、燃?xì)猓釉右嚎勺鳛橛袡C肥用于農(nóng)田，風(fēng)力發(fā)電機與光伏陣列構(gòu)成的風(fēng)光 互補發(fā)電產(chǎn)生的電能配送給配電柜，配電柜的電用于照明、住房取暖等生產(chǎn)生活用電。
[0011] 所述太陽能（電）熱水器與配電柜和沼氣池相連，用于在冬季低溫條件下對沼氣 池進行溫度控制。
[0012] 所述風(fēng)力發(fā)電機與光伏陣列構(gòu)成風(fēng)光互補發(fā)電裝置，主要包括風(fēng)力發(fā)電機、太陽 能光伏電池、蓄電池、風(fēng)光互補控制器、逆變器。其中，風(fēng)光互補控制器分別與風(fēng)力發(fā)電機以 及太陽能光伏電池相連，用于控制風(fēng)力發(fā)電機以及太陽能光伏電池對蓄電池充電，逆變器 與蓄電池相連，將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)變成交流電供給用戶使用。
[0013] 效果：r總
[0014] 本發(fā)明節(jié)能環(huán)保，變廢為寶，將多種可再生能源的綜合利用方法應(yīng)用于鄉(xiāng)村農(nóng)戶 家庭的生產(chǎn)和生活上，提高了可再生能源的綜合利用率，解決了農(nóng)戶用能問題，降低了鄉(xiāng)村 污染，提高了農(nóng)戶收益和降低農(nóng)戶生產(chǎn)成本，可以緩解西部地區(qū)環(huán)境的惡化狀況及新疆農(nóng) 村地區(qū)用能緊張的局面，對于國家高新技術(shù)應(yīng)用，農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，西北環(huán)境改善，農(nóng)業(yè)現(xiàn) 代化發(fā)展和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟建設(shè)都具有十分重要的意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明實施例提供的鄉(xiāng)村生產(chǎn)生活綜合循環(huán)利用方法路線圖；
[0016] 圖2是本發(fā)明實施例提供的生態(tài)農(nóng)房單戶結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0017] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0018] 本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種鄉(xiāng)村生產(chǎn)生活綜合循環(huán)利用方法包括：
[0019] (1)研究出適合新疆沼氣使用的主要農(nóng)業(yè)廢棄物及人畜糞便低溫發(fā)酵促進劑； (2)集多種可再生能源和循環(huán)利用材料建造生態(tài)農(nóng)房，實現(xiàn)綜合循環(huán)利用。
[0020] 禽畜糞便、農(nóng)作物廢物（秸桿），廁所、生活垃圾、廢水等集中排入沼氣池進行發(fā)酵 處理。沼氣池發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣可作為生活燃?xì)馐褂谩ｏL(fēng)力發(fā)電機與光伏陣列構(gòu)成風(fēng)光互補 發(fā)電裝置將轉(zhuǎn)化的電能配送給配電柜，配電柜的電可提供給用戶生活用電。太陽能（電） 熱水器連接配電柜和沼氣池，可以在冬季低溫條件下對沼氣池進行溫度控制。
[0021] 實施例一：
[0022] 在溫度低于17°C時，甲烷菌活性幾乎停止產(chǎn)甲烷代謝。而我國農(nóng)村的沼氣池多在 自然溫度下進行厭氧發(fā)酵，即使在重慶這樣的南方地區(qū)，每年的冬春季日平均氣溫也只能 達到17°C左右，嚴(yán)重限制了農(nóng)村沼氣池的厭氧發(fā)酵和產(chǎn)氣，所產(chǎn)沼氣遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足農(nóng)戶的 日常炊事需要。因此，研究利用沼氣發(fā)酵促進劑提高冬季低溫下農(nóng)村戶用沼氣池產(chǎn)氣量具 有重要的現(xiàn)實意義。
[0023] 針對冬季低溫（<10°C )條件下，對如何馴化出優(yōu)良厭氧發(fā)酵菌種和沼氣促進劑提 高農(nóng)村戶用沼氣池產(chǎn)氣量進行了研究。研究中以特制的5L厭氧消化罐作反應(yīng)器。以豬糞為 底物，設(shè)計了 Fe3+，Ni2+，木炭3因素4水平的正交實驗，研究厭氧發(fā)酵過程中產(chǎn)氣量的變化， 以獲得微量元素和木炭的最佳的投加量組合配比，在此基礎(chǔ)上馴化出優(yōu)良的產(chǎn)甲烷茵種。 沼氣促進劑和茵種的實驗室和農(nóng)戶應(yīng)用效果表明，在厭氧發(fā)酵過程中微量元素和木炭都能 夠增強甲烷茵活性，提高產(chǎn)氣量，并對低溫具有一定的抵抗作用。其最佳配比Fe 3+ :Ni2+ :木 炭為2:1 :5,投加絕對量為0.61% (相對于原料干重）。馴化出的茵種微生物生物量較高， 較馴化前提高了 27. 3%，作為接種物在農(nóng)村沼氣實際運用中取得較好效果。
[0024] 本發(fā)明研究出的低溫發(fā)酵促進劑包括馴化的產(chǎn)甲烷菌種、水解微生物的優(yōu)勢菌群 及添加劑。該低溫發(fā)酵促進劑可以在不低于l〇°C條件下提高產(chǎn)甲烷菌活性，還可以改善不 產(chǎn)甲烷菌的代謝功能，提高有機物分解利用率和沼氣產(chǎn)量。沼氣低溫發(fā)酵促進劑中經(jīng)過馴 化的產(chǎn)甲烷菌種對低溫起到一定的抵抗作用。沼氣低溫發(fā)酵促進劑中水解微生物的優(yōu)勢菌 群是厭氧水解細(xì)菌混合菌，其主要作用是增加沼氣發(fā)酵過程中水解階段的代謝速率，從而 有效提高沼氣發(fā)酵的原料利用率、產(chǎn)氣速率和沼氣產(chǎn)量。沼氣低溫發(fā)酵促進劑中添加劑的 組份為Fe3+、Ni2+、木炭，且Fe3+ :Ni2+ :木炭配比為2:1:5,投加絕對量為0. 61 % (相對于 原料干重），在厭氧發(fā)酵過程中添加劑能夠增強產(chǎn)甲烷菌活性，提高產(chǎn)氣量，并對低溫有一 定的抵抗作用，從而使其能夠在較寬的溫度范圍內(nèi)大幅度提高北方寒冷地區(qū)冬季沼氣產(chǎn)氣 水平。
[0025] 沼氣低溫發(fā)酵促進劑使用方法：在沼氣池投料前將低溫發(fā)酵促進劑和沼氣原料一 起混合拌勻或投料后加入沼氣池中混合均勻即可（沼氣池溫度不低于l〇°C)。使用周期 3-6個月。
[0026] 實施例二：
[0027] 沼氣是一種混合氣體，其中含CH65%左右（體積），此外還含有C0，H2S，N2，H2，C0 等。沼氣池是利用有機物在一定溫度、濕度、酸堿度和隔絕空氣的條件下，經(jīng)微生物（細(xì)菌、 酶）發(fā)酵而產(chǎn)生沼氣的設(shè)施。農(nóng)村修建沼氣池不但條件得天獨厚，而且還具有很多益處：通 過發(fā)酵，能殺滅原料中的蟲卵、病菌，改善環(huán)境衛(wèi)生，降低發(fā)病率；發(fā)酵可使原料中的氮、磷、 鉀轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)作物易吸收的營養(yǎng)物質(zhì)，提高農(nóng)家肥的肥效；開辟一種新型生物能源，解決農(nóng)村 取暖、燒飯等用熱問題；木柴、農(nóng)作物秸桿等固體燃料直接燃燒時，燃燒不充分，冒煙，而轉(zhuǎn) 化成沼氣后再燃燒，則燃燒充分，無煙，既減少了對環(huán)境的污染，又節(jié)約了燃料。由此看來， 農(nóng)村進行沼氣池建設(shè)，具有綜合的經(jīng)濟效益。
[0028] 戶用沼氣池一般由進料池、發(fā)酵池、貯氣室、出料池、使用池、導(dǎo)氣管六個主要部分 組成。池身位于地下，用磚、混凝土、鋼筋等砌成，其形狀如圖2。
[0029] 沼氣池的原料是農(nóng)作物秸桿、雜草、樹葉、人畜糞便、垃圾、污泥、水等。將原料置于 進料池，原料便由此滑入發(fā)酵池。發(fā)酵池中的原料在微生物的催化作用下發(fā)生復(fù)雜的生物 化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生沼氣，這就是發(fā)酵。發(fā)酵大致分為兩個階段：第一階段是在微生物的催化作 用下，把原料中的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)降解為低級脂肪酸、醇、醛及C02, NH3, H2, H2S 等。這一階段所需要的微生物有多種，一種微生物只能分解一種類型的物質(zhì)。如纖維素分 解菌只分解纖維素，蛋白質(zhì)分解菌只分解蛋白質(zhì)等。第二階段是甲烷菌將第一階段產(chǎn)生的 簡單有機物轉(zhuǎn)化成 CH4。發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣聚集在貯氣室中，使用時打開導(dǎo)氣管上的開關(guān)，沼 氣即沿導(dǎo)管導(dǎo)出。
[0030] 沼氣池正常產(chǎn)生沼氣的關(guān)鍵是存在較多的具有催化活性的細(xì)菌。加料后的沼氣池 中天然存在這些細(xì)菌勿需人工接種。然而，這些細(xì)菌的生存是需要一定條件的，為使沼氣 池中含有豐富的催化細(xì)菌，沼氣池必須滿足下列要求：（1)密封良好。沼氣池中的微生物屬 厭氧性細(xì)菌，只有在缺氧條件下才能生長良好，因此，沼氣池要做到不漏氣、不漏水，形成一 個缺氧的環(huán)境。（2)溫度適宜。沼氣池中的細(xì)菌生命活動最適宜的溫度為20?40°C，溫 度過高、過低都不利于細(xì)菌的生長、發(fā)育、繁殖、代謝。因此，發(fā)酵池中的溫度應(yīng)控制在20? 40°C。（3)營養(yǎng)充足。細(xì)菌正常生長需從發(fā)酵原料中吸收足夠的養(yǎng)分，主要是碳、氮、無機 鹽。氮主要來源于人畜糞便，碳主要來源于植物體中的碳水化合物，無機鹽來源于泥土。為 保證細(xì)菌生長具有足夠的營養(yǎng)，就要及時地出料和進料。（當(dāng)其他條件正常而產(chǎn)氣速率很 慢時，說明營養(yǎng)缺乏，就應(yīng)進料，進料量和出料量應(yīng)大致保持平衡。先從出料池的小門處將 發(fā)酵廢料挖出，置于使用池中，這是優(yōu)質(zhì)農(nóng)家肥，待用，然后由進料池進料）。（4)水量適宜。 細(xì)菌吸收養(yǎng)分、排除廢物和進行其他生命活動都需要水分。一般要求發(fā)酵原料的含水量占 總質(zhì)量的80%左右，過多、過少都對細(xì)菌活動不利，影響產(chǎn)氣。（5)酸堿度適宜。細(xì)菌的生 命活動需要中性或微堿性環(huán)境，酸堿度過小、過大均會帶來不利影響。一般應(yīng)將發(fā)酵原料的 pH值控制在7-8. 5。
[0031] 據(jù)統(tǒng)計，如果把全國的農(nóng)作物秸桿、人畜糞便有效地利用起來，可年產(chǎn)沼氣1300 億m，其熱值大約相當(dāng)于3. 6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，這是一個驚人的數(shù)字。近年來，我國的沼氣池建設(shè) 發(fā)展很快，廣大農(nóng)村已建戶用沼氣池 700多萬個，約有3千萬農(nóng)民使用上了沼氣；建成600 多處小型沼氣發(fā)電站和700多處沼氣動力站。沼氣能源的發(fā)展前景是極為廣闊的。
[0032] 實施例三：
[0033] 進入二十一世紀(jì)，人類面臨著實現(xiàn)經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，而能源問 題日益嚴(yán)重，一方面是常規(guī)能源的匱乏，另一方面石油等常規(guī)能源的開發(fā)帶來一系列的問 題，如環(huán)境污染、溫室效應(yīng)等。人類需要解決能源問題，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，只能依靠科技進 步，大規(guī)模開發(fā)利用可再生能源和新能源。而太陽能和風(fēng)能被看做是最具有代表性的新能 源和可再生能源。作為這兩種能源的高級利用太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電技術(shù)受到世界各國的 高度重視。由于風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電系統(tǒng)均受到外部條件的影響，光靠獨立的風(fēng)力或太 陽能發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)常會難以保證系統(tǒng)供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性，因此，在采用風(fēng)光互補的混合 發(fā)電系統(tǒng)來進行相互補充，實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定地供電。
[0034] 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要由風(fēng)力機、發(fā)電機、齒輪箱、變頻器、調(diào)向機構(gòu)、制動機構(gòu)和塔架 等組成。風(fēng)力機把風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機械能，發(fā)電機把機械能轉(zhuǎn)換為電能。目前，世界上大中型 風(fēng)力發(fā)電機組主要有兩種類型：一類是恒速恒頻，這類風(fēng)電機組并網(wǎng)后捕獲風(fēng)能的效率低； 另一類就是變速恒頻，相比之下，變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機具有不可比擬的優(yōu)勢。
[0035] 太陽能光伏電池（簡稱光伏電池）用于把太陽的光能直接轉(zhuǎn)化為電能。目前世界 各國正在研究的太陽電池主要有單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽電池。在能量轉(zhuǎn)換效率和使用 壽命等綜合性能方面，單晶娃和多晶娃電池優(yōu)于非晶娃電池。多晶娃比單晶娃轉(zhuǎn)換效率略 低，但價格更便宜。
[0036] 風(fēng)光互補發(fā)電裝置包括風(fēng)力發(fā)電機、太陽能光伏電池、蓄電池、風(fēng)光互補控制器、 逆變器。其中，風(fēng)光互補控制器分別與風(fēng)力發(fā)電機以及太陽能光伏電池相連，用于控制風(fēng)力 發(fā)電機以及太陽能光伏電池對蓄電池充電，逆變器與蓄電池相連，將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)變 成交流電供給用戶使用。
[0037] 實施例四：
[0038] 目前市場上熱水器主要有以下兩種類型：一種是儲水式電熱水器，它是通過消耗 電量來使水溫升高；另一種是儲水式太陽能熱水器，它是通過吸收太陽能，并將太陽能轉(zhuǎn)化 為熱能來使水溫升高。上述兩種儲水式熱水器各有優(yōu)點，也各有缺點，而使用儲水式太陽能 電熱水器是將電熱水器與太陽能熱水器結(jié)合起來，具有持續(xù)穩(wěn)定的加熱的功效。
[0039] 太陽能電熱水器主要由兩個大部分組成：電熱水器水箱與太陽能集熱器。太陽能 電熱水器的水箱是由常規(guī)的電熱水器改裝而成，它只比常規(guī)的電熱水箱多了與太陽能集熱 器相聯(lián)的水管接頭，一個接頭是用來接收太陽能集熱器產(chǎn)生的熱水，另一個接頭是用來向 太陽能集熱器輸送冷水。電熱水器水箱的主要作用是用來存儲太陽能集熱器產(chǎn)生的熱水， 或者是由它本身內(nèi)膽里的電熱管產(chǎn)生的熱水。
[0040] 太陽能集熱器的工作原理是吸熱板吸收太陽輻射并將產(chǎn)生的熱能傳遞給傳熱介 質(zhì)，并由傳熱介質(zhì)對循環(huán)水管中的水進行加熱。它有多種類型，主要有平板集熱器、聚光集 熱器、和平面反射鏡等集中類型。
[0041] 實施例五：
[0042] 本發(fā)明提供了沼氣低溫發(fā)酵促進劑中水解微生物的優(yōu)勢菌群的培養(yǎng)方法，具體如 下：
[0043] 1.菌種來源
[0044] 實驗采用本實驗室分離篩選出的厭氧水解細(xì)菌，菌種分離材料選用以稻草作為主 要飼料的成年牛的排泄物，并進行初篩和復(fù)篩。
[0045] 2.厭氧水解細(xì)菌培養(yǎng)基
[0046] 初篩培養(yǎng)基（g) :PDA培養(yǎng)基。
[0047] 復(fù)篩培養(yǎng)液（g):葡萄糖 0· 5,蛋白胨 1. 0，Κ2ΗΡ04 :0· 4,（NH4)2S04 :1· 0 ;MgCl2 :0· 1 ; MgS04 · 7H20 :0· 05 ;FeCl2 :L 0,酵母膏 L 0 ;蒸餾水 1000mL ;樹脂刃天青（0· 1% ) L OmL ;pH 值 7,121°C滅菌 30min。
[0048] 培養(yǎng)液分裝時，每支試管加入9mL，同時放進5張濾紙條（0. 5cmX 5cm)，包扎滅菌。
[0049] 固體培養(yǎng)基另加羧甲基纖維素鈉和微晶纖維素 5g代替濾紙條，瓊脂20g，加水定 容到 lOOOmL。
[0050] 將優(yōu)選的細(xì)菌，依據(jù)《一般細(xì)菌常用鑒定方法》和《伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊》圈進 行初步鑒定。厭氧水解細(xì)菌混合菌為具有糖、蛋白胨分解能力的桿狀、球桿狀細(xì)菌，G-(革 蘭氏陰性菌，指革蘭氏染色反應(yīng)呈紅色的細(xì)菌），不具運動性。
[0051] 3、菌種活化：
[0052] 保存菌株的活化：取保存菌株，用接種針刮取或挑取少量接于固體LB上，于30°C 下培養(yǎng)24hr-48hr，連續(xù)活化2-3次。
[0053] 4、種子制備
[0054] 將篩選的活化菌株挑取一環(huán)接種于裝有150ml種子培養(yǎng)基的500ml搖瓶中，置于 30°C，200rpm搖床上培養(yǎng)36hr小時，備用。
[0055] 5、固體發(fā)酵
[0056] 以2%的接種量接入滅好的麥麩等固體配料中，攪拌均勻后，置于20_25°C條件 下，密封，發(fā)酵36hr，取樣檢測，涼干。
[0057] 6、活菌數(shù)量檢測
[0058] 活菌數(shù)量>109億個/ml。
[0059] 實施例六：
[0060] 人（四口）畜（豬五頭，雞若干只）糞便加上農(nóng)田中的廢物（秸桿等）一天約可以 產(chǎn)氣1立方米，在新疆，南疆地區(qū)，普通沼氣池年使用9個月，一個15m 3的沼氣池如果中間環(huán) 節(jié)（碳氮比，ph，發(fā)酵溫度，濃度）控制好，年產(chǎn)氣約為500m3氣左右?？梢怨┳鲲垼瑹仁?用。冬季沼氣池可以用太陽能熱水器加熱的熱水進行保溫，沼氣池的年使用時長將會增長， 產(chǎn)氣量也將提高。西北地區(qū)建一個10m 3的沼氣池，通過政府補貼后一般需投資1500-2500 元。壽命一般是15年，每年的維護費大概為100元。因此建一個10m 3的沼氣池的成本大約 是2200元。太陽能熱水器為3000元。小功率沼氣發(fā)電機3kw價格約為3000元。沼氣池 產(chǎn)氣每年收益1000-1500元，還有沼氣池的產(chǎn)物沼液，沼渣也是很好的肥料，每年約有150 元的收益。
[0061] 所述風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)包括：風(fēng)力發(fā)電機、太陽能光伏電池、蓄電池、風(fēng)光互補控 制器、逆變器。其中，風(fēng)光互補控制器分別與風(fēng)力發(fā)電機以及太陽能光伏電池相連，用于控 制風(fēng)力發(fā)電機以及太陽能光伏電池對蓄電池充電，逆變器與蓄電池相連，將蓄電池的直流 電轉(zhuǎn)變成交流電供給用戶使用。
[0062] 風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)中，所述太陽能光伏電池為單晶硅或多晶硅，蓄電池為電化學(xué) 蓄電池，風(fēng)光互補控制器為集風(fēng)能、太陽能控制為一體，具備防雷、防蓄電池過充過放、防反 接、太陽能電池防反充、風(fēng)機過轉(zhuǎn)速剎車、過電流剎車、過風(fēng)速剎車等保護功能，太陽能熱水 器與逆變器相連接。
[0063] 風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)，米用的風(fēng)力發(fā)電機規(guī)格為：500w，24v，壽命十五年，價格一般 在1800元左右，太陽能板：150w，18v，壽命25年，價格一般在1400元左右。風(fēng)光互補控制 器：如Fswc-1224,價格一般在400元左右（具有低壓充電功能，過充保護，大風(fēng)保護）。蓄 電池：12￥，10(^!1，3-5年的壽命，價格一般在1400元左右，逆變器 ：500￥，2知，價格在500元 左右。剩余配件價格在1000元以內(nèi)。這種規(guī)格的風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)，在西北這種風(fēng)光充足 的地方平均一天可以發(fā)電3-4度左右?；究梢詽M足農(nóng)戶用電需求，其成本在7000元以 內(nèi)。一年風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的收益約為720元左右。并且太陽能的利用也不只是這么單一 的，家里可以安裝太陽能熱水器，房屋可以設(shè)計太陽能板供取暖使用，在西北這種日光充足 的地方都是可行的。其帶來的收益也是可觀的。
[0064] 本發(fā)明節(jié)能環(huán)保，變廢為寶，將多種可再生能源的綜合利用方法應(yīng)用于鄉(xiāng)村農(nóng)戶 家庭的生產(chǎn)和生活上，提高了可再生能源的綜合利用率，解決了農(nóng)戶用能問題，降低了鄉(xiāng)村 污染，提高了農(nóng)戶收益和降低農(nóng)戶生產(chǎn)成本，可以緩解西部地區(qū)環(huán)境的惡化狀況及新疆農(nóng) 村地區(qū)用能緊張的局面，對于國家高新技術(shù)應(yīng)用，農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，西北環(huán)境改善，農(nóng)業(yè)現(xiàn) 代化發(fā)展和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟建設(shè)都具有十分重要的意義。
[0065] 上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性的勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種鄉(xiāng)村生產(chǎn)生活綜合循環(huán)利用方法，其特征在于，所述的鄉(xiāng)村生產(chǎn)生活綜合循環(huán) 利用方法包括：研究出適合沼氣使用的主要農(nóng)業(yè)廢棄物及人畜糞便低溫發(fā)酵促進劑；集多 種可再生能源和循環(huán)利用材料建造生態(tài)農(nóng)房，實現(xiàn)綜合循環(huán)利用； 所述低溫發(fā)酵促進劑包括馴化的產(chǎn)甲烷菌種、水解微生物的優(yōu)勢菌群及添加劑；該低 溫發(fā)酵促進劑可以在不低于10°c條件下提高產(chǎn)甲烷菌活性，還可以改善不產(chǎn)甲烷菌的代 謝功能，提高有機物分解利用率和沼氣產(chǎn)量；沼氣低溫發(fā)酵促進劑中經(jīng)過馴化的產(chǎn)甲烷菌 種對低溫起到一定的抵抗作用；沼氣低溫發(fā)酵促進劑中水解微生物的優(yōu)勢菌群是厭氧水解 細(xì)菌混合菌，其主要作用是增加沼氣發(fā)酵過程中水解階段的代謝速率，從而有效提高沼氣 發(fā)酵的原料利用率、產(chǎn)氣速率和沼氣產(chǎn)量；沼氣低溫發(fā)酵促進劑中添加劑的組份為Fe3+、 2+、木炭，且？63+:附2+:木炭配比為2:1:5，投加絕對量為0.61%，在厭氧發(fā)酵過程中添 加劑能夠增強產(chǎn)甲烷菌活性，提高產(chǎn)氣量，并對低溫有抵抗作用，從而使其能夠在較寬的溫 度范圍內(nèi)大幅度提高北方寒冷地區(qū)冬季沼氣產(chǎn)氣水平； 所述生態(tài)農(nóng)房包括豬圈、雞圈（1)，風(fēng)力發(fā)電機（2)、光伏列陣（3)、太陽能（電）熱水 器⑷、廁所（5)、配電柜（6)、沼氣池（7);豬圈、雞圈⑴連接廁所（5)和沼氣池（7)，風(fēng)力 發(fā)電機⑵和光伏列陣⑶連接配電柜（6)，光伏列陣⑶和配電柜（6)連接太陽能（電） 熱水器（4);豬圈、雞圈和廁所、農(nóng)田產(chǎn)生的廢物集中排入沼氣池，沼氣池產(chǎn)生的沼氣用于 住房取暖、燃?xì)?，沼渣沼液可作為有機肥用于農(nóng)田，風(fēng)力發(fā)電機與光伏陣列構(gòu)成的風(fēng)光互補 發(fā)電產(chǎn)生的電能配送給配電柜，配電柜的電用于照明、住房取暖等生產(chǎn)生活用電。
2. 如權(quán)利要求1所述的鄉(xiāng)村生產(chǎn)生活綜合循環(huán)利用方法，其特征在于太陽能（電）熱 水器與配電柜和沼氣池相連，用于在冬季低溫條件下對沼氣池進行溫度控制。
3. 如權(quán)利要求2所述的鄉(xiāng)村生產(chǎn)生活綜合循環(huán)利用方法，其特征在于，所述風(fēng)力發(fā)電 機與光伏陣列構(gòu)成風(fēng)光互補發(fā)電裝置，主要包括風(fēng)力發(fā)電機、太陽能光伏電池、蓄電池、風(fēng) 光互補控制器、逆變器；其中，風(fēng)光互補控制器分別與風(fēng)力發(fā)電機以及太陽能光伏電池相 連，用于控制風(fēng)力發(fā)電機以及太陽能光伏電池對蓄電池充電，逆變器與蓄電池相連，將蓄電 池的直流電轉(zhuǎn)變成交流電供給用戶使用。
4. 如權(quán)利要求1所述的鄉(xiāng)村生產(chǎn)生活綜合循環(huán)利用方法，其特征在于，所述的鄉(xiāng)村生 產(chǎn)生活綜合循環(huán)利用方法還包括沼氣低溫發(fā)酵促進劑中水解微生物的優(yōu)勢菌群的培養(yǎng)方 法，具體如下： 菌種來源： 實驗采用本實驗室分離篩選出的厭氧水解細(xì)菌，菌種分離材料選用以稻草作為主要飼 料的成年牛的排泄物，并進行初篩和復(fù)篩； 厭氧水解細(xì)菌培養(yǎng)基： 初篩培養(yǎng)基（g) :PDA培養(yǎng)基； 復(fù)篩培養(yǎng)液（g):葡萄糖 0.5,蛋白胨 1.0, Κ2ΗΡ04:0·4,（NH4)2S04:1.0 ;MgCl2:0.1 ; MgS04 · 7H20 :0· 05 ;FeCl2 :L 0,酵母膏 L 0 ;蒸餾水 1000mL ;樹脂刃天青（0· 1% ) L OmL ;pH 值 7,121°C滅菌 30min ; 培養(yǎng)液分裝時，每支試管加入9mL，同時放進5張濾紙條（0. 5cmX 5cm)，包扎滅菌； 固體培養(yǎng)基另加羧甲基纖維素鈉和微晶纖維素5g代替濾紙條，瓊脂20g，加水定容到 lOOOmL ； 將優(yōu)選的細(xì)菌，依據(jù)《一般細(xì)菌常用鑒定方法》和《伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊》圈進行初 步鑒定；厭氧水解細(xì)菌混合菌為具有糖、蛋白胨分解能力的桿狀、球桿狀細(xì)菌，革蘭氏陰性 菌不具運動性； 菌種活化： 保存菌株的活化：取保存菌株，用接種針刮取或挑取少量接于固體LB上，于30°C下培 養(yǎng)24hr-48hr，連續(xù)活化2-3次； 種子制備： 將篩選的活化菌株挑取一環(huán)接種于裝有150ml種子培養(yǎng)基的500ml搖瓶中，置于30°C， 200rpm搖床上培養(yǎng)36hr小時，備用； 固體發(fā)酵： 以2%的接種量接入滅好的麥麩固體配料中，攪拌均勻后，置于20-25°C條件下，密封， 發(fā)酵36hr，取樣檢測，涼干； 活菌數(shù)量檢測： 活菌數(shù)量>1〇9億個/ml。
5.如權(quán)利要求1所述的鄉(xiāng)村生產(chǎn)生活綜合循環(huán)利用方法，其特征在于，太陽能電熱水 器主要由兩個大部分組成：電熱水器水箱與太陽能集熱器；太陽能電熱水器的水箱是由常 規(guī)的電熱水器改裝而成，它只比常規(guī)的電熱水箱多了與太陽能集熱器相聯(lián)的水管接頭，一 個接頭是用來接收太陽能集熱器產(chǎn)生的熱水，另一個接頭是用來向太陽能集熱器輸送冷 水；電熱水器水箱的主要作用是用來存儲太陽能集熱器產(chǎn)生的熱水，或者是由它本身內(nèi)膽 里的電熱管產(chǎn)生的熱水。
【文檔編號】C02F11/04GK104120150SQ201410323094
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】王心歌, 張松林, 廖江兵, 梁玉彬 申請人:新疆惠森生物技術(shù)有限公司