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一体式全闭环生态循环农业系统及其运行工艺

阅读：0发布：2021-07-05

专利汇可以提供一体式全闭环生态循环农业系统及其运行工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供了一种一体式全闭环生态循环农业系统，包括：在地面上建造的立体种植设施；设置在地下的厌氧发酵子系统；固液分离装置与沼气发电装置，所述沼气发电装置与所述立体种植设施连接，用于向所述立体种植设施供电；余热回收装置，回收所述沼气发电装置产生的余热，所述余热回收装置的热输出部件分别与所述水解酸化池和厌氧发酵池连接。本发明所述的农业系统所产生的沼气全部用于发电，电能、余热、CO2也完全自用，成功实现了能源的多级利用。且采用地下式厌氧发酵子系统，大大降低了投资成本、缩短建设周期，同时有利于减少项目冬季运行过程中热量的散失，降低了系统的运行能耗。，下面是一体式全闭环生态循环农业系统及其运行工艺专利的具体信息内容。

权利要求

1.一体式全闭环生态循环农业系统，其特征在于，包括：
在地面上建造的立体种植设施；
设置在地下的厌氧发酵子系统，所述厌氧发酵子系统进一步包括串联设置的水解酸化池和厌氧发酵池；
固液分离装置，与所述厌氧发酵池连接设置，将完成厌氧发酵后的底物分离为沼渣与沼液；
沼气发电装置，与所述厌氧发酵池的沼气出口连通设置，所述沼气发电装置与所述立体种植设施连接，用于向所述立体种植设施供电；
余热回收装置，回收所述沼气发电装置产生的余热，所述余热回收装置的热输出部件分别与所述水解酸化池和厌氧发酵池连接。
2.根据权利要求1所述的一体式全闭环生态循环农业系统，其特征在于，所述厌氧发酵子系统还包括设置在所述水解酸化池上游的预处理池，所述固液分离装置的沼液出口与所述预处理池连通设置。
3.根据权利要求2所述的一体式全闭环生态循环农业系统，其特征在于，与所述厌氧发酵池的沼气出口连通设置有脱硫脱水装置，所述脱硫脱水装置的气体出口与独立柔性气柜连通设置，所述独立柔性气柜与所述沼气发电装置连通，用于向所述沼气发电装置供气。
4.根据权利要求3所述的一体式全闭环生态循环农业系统，其特征在于，与所述余热回收装置连接设置有余热制冷装置，用于对所述立体种植设施进行控温；所述沼气发电装置的二氧化碳排气出口与所述立体种植设施连通设置。
5.根据权利要求2或3或4所述的一体式全闭环生态循环农业系统，其特征在于，在所述固液分离装置的沼液出口与所述预处理池之间设置有沼液储池，所述沼液储池设置在地下。
6.根据权利要求5所述的一体式全闭环生态循环农业系统，其特征在于，在所述厌氧发酵池内设置有横向桨式机械搅拌装置。
7.权利要求1所述的一体式全闭环生态循环农业系统的运行工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将农业废弃物的混合物料依次送入所述水解酸化池和厌氧发酵池，完成水解酸化和厌氧发酵，所述混合物料在所述水解酸化池中的停留时间为1-3天，在所述厌氧发酵池中的停留时间为25-35天；
(2)将完成厌氧发酵后的底物送入固液分离装置，在所述固液分离装置中被分离为沼渣与沼液，将所述沼渣中的一部分送入所述立体种植设施用作植物生产的有机肥；所述沼气发电装置利用厌氧发酵产生的沼气进行发电，用于向所述立体种植设施供电；所述余热回收装置回收所述沼气发电装置的余热，利用所述余热对所述水解酸化池和厌氧发酵池进行保温。
8.根据权利要求7所述的一体式全闭环生态循环农业系统的运行工艺，其特征在于，所述农业废弃物的混合物料包括畜禽粪便、秸秆和尾菜，其中所述畜禽粪便先进入预处理池进行沉沙处理，完成沉沙处理后的畜禽粪便与破碎后的所述秸秆和尾菜共同进入水解酸化池进行水解酸化；将所述固液分离装置分离出的沼液中的一部分回流至所述预处理池用作调配水。
9.根据权利要求8所述的一体式全闭环生态循环农业系统的运行工艺，其特征在于，厌氧发酵产生的沼气在进入所述沼气发电装置前先经过脱水脱硫处理。
10.根据权利要求9所述的一体式全闭环生态循环农业系统的运行工艺，其特征在于，还包括利用所述余热回收装置回收的余热进行制冷，对所述立体种植设施进行控温；将所述沼气发电装置发电时产生的二氧化碳气体送入所述立体种植设施用作碳肥。

说明书全文

一体式全闭环生态循环农业系统及其运行工艺

技术领域

[0001] 本发明属于现代农业技术领域，具体涉及一种可实现粪污、秸秆等农业废弃物资源化、生态化、无害化、产业化治理的全闭环生态循环农业系统。

背景技术

[0002] 目前，我国每年产生畜禽粪污的总量达到近40亿吨，畜禽养殖业排放物化学需氧量达到1268万吨，占农业源排放总量的96％，是造成农业面源污染的重要原因。这类畜禽粪污如果能够有效处置、合理利用，就会变成宝贵的资源，同时也可以为加快畜牧产业转型升级带来契机。除了畜禽粪污外，我国每年产生农作物秸秆的量约为7亿吨，这些秸秆的利用率仅有30％左右，这导致大量的秸秆没有得到好的处置而最终只能被焚烧掉，在给农业生产造成障碍的同时也给大气带来了严重的污染。

[0003] 在这种背景下，如何对畜禽粪污、秸秆等农业废弃物进行资源化利用，是本领域关注的一个重点问题。现有技术中，对于粪便、秸秆等农业废弃物进行处理时，通常会采用厌氧发酵工艺，如中国专利文献CN101337838A公开了一种联合厌氧发酵方法，其对包括生活垃圾、剩余污泥、粪便、餐厨垃圾、秸秆等在内的有机固体废弃物进行预处理，获得粒度小于5mm的有机物料，再经过切割泵、碳氮比调节、水分调节等手段获得固含率为2-10％的均质均浆发酵底物。该发酵底物在水解酶作用下水解酸化，然后进入在35±3℃的中温搅拌条件下进行15-25天周期的发酵，产出沼气能源用于系统能量供应或输出，沼液则经过陈化脱盐后制成腐殖酸液态肥，沼渣制成腐殖质颗粒肥。

[0004] 上述厌氧发酵方法将沼液制成液态肥，将沼渣制成颗粒肥，从而实现了发酵产物的利用。除了上述联合厌氧发酵方法外，现有技术中中国专利文献 CN102260019A也公开了一种分离式两相厌氧发酵装置，其包括水解酸化反应装置、厌氧发酵装置、沼气处理装置和沼液氧化装置，所述水解酸化反应装置包括至少两个并联的水解酸化基本单元的水解酸化反应池和水解液收集池。该装置设置有沼液氧化装置，对沼液进行曝气氧化后杀死其中的产甲烷菌，再将沼液回流至水解酸化池，用于弥补水解酸化池中的用水，防止了因回流液中含有甲烷导致甲烷外泄的问题。

[0005] 上述现有技术中通过水解酸化、厌氧发酵工艺的联合应用，可对粪便、秸秆等农业有机废弃物进行有效处理，一定程度上实现了废弃物的资源化利用。但是这一过程中涉及大量机械装置的运行，会耗费大量的能源及原料，其与农业设施相结合使用时会大幅增加运营的成本，降低农业系统的经济性能。

发明内容

[0006] 本发明解决的是现有技术中的农业废弃物资源化处理系统及工艺需要耗费大量的能源与原料，经济性能较低的技术问题，进而提供一种可实现粪污、秸秆等农业废弃物资源化、生态化、无害化、产业化治理的全闭环生态循环农业系统。

[0007] 本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：

[0008] 一体式全闭环生态循环农业系统，包括：在地面上建造的立体种植设施；设置在地下的厌氧发酵子系统，所述厌氧发酵子系统进一步包括串联设置的水解酸化池和厌氧发酵池；固液分离装置，与所述厌氧发酵池连接设置，将完成厌氧发酵后的底物分离为沼渣与沼液；沼气发电装置，与所述厌氧发酵池的沼气出口连通设置，所述沼气发电装置与所述立体种植设施连接，用于向所述立体种植设施供电；余热回收装置，回收所述沼气发电装置产生的余热，所述余热回收装置的热输出部件分别与所述水解酸化池和厌氧发酵池连接。

[0009] 所述厌氧发酵子系统还包括设置在所述水解酸化池上游的预处理池，所述固液分离装置的沼液出口与所述预处理池连通设置。

[0010] 与所述厌氧发酵池的沼气出口连通设置有脱硫脱水装置，所述脱硫脱水装置的气体出口与独立柔性气柜连通设置，所述独立柔性气柜与所述沼气发电装置连通，用于向所述沼气发电装置供气。

[0011] 与所述余热回收装置连接设置有余热制冷装置，用于对所述立体种植设施进行控温；所述沼气发电装置的二氧化碳排气出口与所述立体种植设施连通设置。

[0012] 在所述固液分离装置的沼液出口与所述预处理池之间设置有沼液储池，所述沼液储池设置在地下。

[0013] 在所述厌氧发酵池内设置有横向桨式机械搅拌装置。

[0014] 所述的一体式全闭环生态循环农业系统的运行工艺，包括如下步骤：(1) 将农业废弃物的混合物料依次送入所述水解酸化池和厌氧发酵池，完成水解酸化和厌氧发酵，所述混合物料在所述水解酸化池中的停留时间为1-3天，在所述厌氧发酵池中的停留时间为25-35天；(2)将完成厌氧发酵后的底物送入固液分离装置，在所述固液分离装置中被分离为沼渣与沼液，将所述沼渣中的一部分送入所述立体种植设施用作植物生产的有机肥；所述沼气发电装置利用厌氧发酵产生的沼气进行发电，用于向所述立体种植设施供电；所述余热回收装置回收所述沼气发电装置的余热，利用所述余热对所述水解酸化池和厌氧发酵池进行保温。

[0015] 所述农业废弃物的混合物料包括畜禽粪便、秸秆和尾菜，其中所述畜禽粪便先进入预处理池进行沉沙处理，完成沉沙处理后的畜禽粪便与破碎后的所述秸秆和尾菜共同进入水解酸化池进行水解酸化；将所述固液分离装置分离出的沼液中的一部分回流至所述预处理池用作调配水。

[0016] 厌氧发酵产生的沼气在进入所述沼气发电装置前先经过脱水脱硫处理。

[0017] 还包括利用所述余热回收装置回收的余热进行制冷，对所述立体种植设施进行控温；将所述沼气发电装置发电时产生的二氧化碳气体送入所述立体种植设施用作碳肥。

[0018] 所述的一体式全闭环生态循环农业系统的运行工艺，优选在所述厌氧发酵池中加入活性炭颗粒，投加的活性炭颗粒的用量占进入所述厌氧发酵池的混合物料中固形物含量的0.1-0.2wt％。

[0019] 所述活性炭颗粒的制备方法为：(1)将秸秆研磨后制得粒径小于100μm 的粉末颗粒；(2)称取一定量的壳聚糖粉末，将所述壳聚糖粉末投入质量浓度为3-8％的醋酸溶液中，制得壳聚糖溶液，所述壳聚糖粉末的用量以壳聚糖的含量计与所述醋酸溶液的用量之比以质量比计为1:(20-25)；(3)利用等体积浸渍法将壳聚糖溶液浸渍在步骤(1)中制备得到的粉末颗粒上；(4)对完成步骤 (3)中浸渍的粉末颗粒进行干燥，将干燥后的粉末颗粒浸泡于溶质浓度为 0.5-1.5mol/L的NaOH溶液中，浸泡时间为15-30min；(5)完成浸泡后，过滤出粉末颗粒，在氮气氛围下进行焙烧活化。

[0020] 步骤(5)中的焙烧活化采用分阶段焙烧：先升温至200-220℃并保温1-2 小时；再升温至500-600℃，保温1-2小时，完成焙烧。

[0021] 本发明所述的一体式全闭环生态循环农业系统及其运行工艺，优点在于：

[0022] (1)本发明所述的一体式全闭环生态循环农业系统及其运行工艺，采用地下式厌氧发酵子系统(UHCAF)，大大降低了投资成本、缩短建设周期，同时有利于减少项目冬季运行过程中热量的散失，降低系统运行能耗；本发明将水解酸化过程与产气过程分开，防止酸在厌氧发酵池中积累导致发酵原料酸化，保证产气率与全年稳定运行。

[0023] (2)本发明所述的一体式全闭环生态循环农业系统及其运行工艺，在厌氧发酵池内采用横向浆式搅拌方式保证发酵原料流动性，避免发酵过程中混合物料的下沉和结壳现象的发生。

[0024] (3)本发明所述的一体式全闭环生态循环农业系统及其运行工艺，所产生的沼气全部用于发电，电能、余热、CO2也完全自用，成功实现了能源的多级利用。

[0025] (4)本发明所述的一体式全闭环生态循环农业系统及其运行工艺，进一步优选农业秸秆制备活性炭颗粒，将所述活性炭颗粒投加至厌氧发酵池中促进沼气的产气量，实现了秸秆资源的再利用。

[0026] 为了使本发明所述的一体式全闭环生态循环农业系统及其运行工艺的技术方案更加清楚明白，下面结合具体实施方式和附图对本发明中的技术方案进行进一步的描述。

附图说明

[0027] 如图1所示为本发明所述的一体式全闭环生态循环农业系统的流程示意图；

[0028] 如图2所示为本发明所述的厌氧发酵子系统的俯视示意图；

[0029] 其中，附图标记为：

[0030] 1-畜禽粪便；2-预处理池；3-水解酸化池；4-厌氧发酵池；41-厌氧发酵区； 42-管道和走廊；5-沼气；6-脱硫脱水装置；7-沼气发电装置；8-立体种植设施； 9-秸秆、尾菜；10-渣液；11-固液分离装置；12-沼液；13-沼渣。

具体实施方式

[0031] 在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

[0032] 实施例1

[0033] 本实施方式提供了一种一体式全闭环生态循环农业系统，如图1所示，所述一体式全闭环生态循环农业系统包括在地面上建造的立体种植设施8，本实施方式中所述立体种植设施8可选用现有技术中任意的立体农业设施，如建筑在地面上的大棚，在大棚内设置有立体架用于农作物的立体种植。

[0034] 本实施方式中的农业系统还包括设置在地下的厌氧发酵子系统，如图2所示，所述厌氧发酵子系统进一步包括串联设置的水解酸化池3和厌氧发酵池4，所述厌氧发酵池4的厌氧发酵区41以及管道和走廊42均设置在地下；所述厌氧发酵池4设置有两个厌氧发酵区41，每一个厌氧发酵区41配置一套横向桨式机械搅拌装置，所述横向桨式机械搅拌装置的一端为连接端，所述连接端贯穿所述厌氧发酵区41的壁面延伸至走廊，与所述连接端连接设置有电机，电机放置于走廊上，便于巡检及维修；所述横向桨式机械搅拌装置的另一端为固定端，在所述固定端设置有转动轴，所述转动轴旋转固定在所述厌氧发酵区41 的一侧壁面上，在所述固定端与连接端之间设置有浆片，所述电机可带动所述浆片进行转动从而实现搅拌，在保证物料流动性的同时避免结壳现象的发生。

[0035] 与所述厌氧发酵池4连接设置有固液分离装置11，所述固液分离装置11 适宜于将完成厌氧发酵后的底物分离为沼渣13与沼液12。

[0036] 与所述厌氧发酵池4的沼气出口连通设置有沼气发电装置7，所述沼气发电装置7与所述立体种植设施8连接，用于向所述立体种植设施8供电；作为优选的实施方式，与所述厌氧发酵池4的沼气出口连通设置有脱硫脱水装置6，所述脱硫脱水装置6包括串联设置的第一脱水器、脱硫器和除雾器，所述第一脱水器优选采用气水分离器，用于去除沼气中的水分；所述脱硫器内设置有氧化铁脱硫剂，用于脱除沼气5中的硫化氢气体，所述除雾器用于脱除脱硫器在脱硫过程中产生的水汽。

[0037] 所述脱硫脱水装置6的气体出口与独立柔性气柜连通设置，所述独立柔性气柜与所述沼气发电装置7连通，用于向所述沼气发电装置7供气。本实施方式中所述的沼气发电装置7的二氧化碳排气出口与所述立体种植设施8连通设置。

[0038] 本实施方式中的农业系统还设置有余热回收装置，本实施例中所述的余热回收装置包括热源管网，所述热源管网包括两个管网支路，其中一个所述管网支路连接设置有热水型热回收机组，用于回收所述沼气发电装置7产生的余热并加热热水，所述热回收机组将加热后的热水通过热输出部件与所述水解酸化池3和厌氧发酵池4连接，可用于对所述水解酸化池3和厌氧发酵池4进行保温，所述热输出部件为加热管道。

[0039] 所述余热回收装置的另一个管网支路与吸收式制冷装置连接设置，可利用回收的余热进行制冷，用于对所述立体种植设施8进行控温。所述余热回收装置的两个管网支路独立设置，可各自实现独立开启和关闭。

[0040] 作为优选的实施方式，本实施方式中的所述厌氧发酵子系统还包括设置在所述水解酸化池3上游的预处理池2，所述固液分离装置11的沼液出口与所述预处理池2连通设置，用于沼液12的回流，在所述固液分离装置11的沼液出口与所述预处理池2之间设置有沼液储池，用于对回流的沼液12进行缓冲，所述沼液储池设置在地下。

[0041] 本实施方式中所述的一体式全闭环生态循环农业系统的运行工艺，包括如下步骤：

[0042] (1)将畜禽粪便1经计量后进入预处理池2，与调节水混合后进行沉沙去杂处理，所述预处理池2中的畜禽粪便1加入调节水后的TS(total solid，总固形物含量)含量为5wt％，畜禽粪便1与水混合后，其pH值通常是在弱碱性至弱酸性之间波动，在此进行水解酸化前可不进行pH调节，但作为优选的实施方式，本实施例将预处理池2中的液体的pH值调节至6.5-7.5；

[0043] 将沉沙去杂后的畜禽粪便1与经破碎至3-5cm长的秸秆、尾菜9共同送入水解酸化池3，混合物料在水解酸化池3的停留时间为2天；完成酸化过程的混合物料的TS含量为12wt％-15wt％，将混合物料泵送至厌氧发酵池4进入产气阶段，混合物料在厌氧发酵池4的停留时间30天，作为优选的实施方式，将所述厌氧发酵池4内的液体的pH值控制在7-7.5。

[0044] (2)将完成厌氧发酵后的底物渣液10送入固液分离装置11，在所述固液分离装置11中被分离为沼渣13与沼液12，将所述沼渣13中的一部分送入所述立体种植设施8用作植物生产的有机肥；沼液12的一部分则经沼液储池缓冲后回流至所述预处理池2用作调节水；
本实施方式中所述沼渣13的TS含量为 35wt％，沼液12的TS含量为2.5wt％。

[0045] 厌氧发酵所产生的沼气5经脱硫脱水后在独立柔性气柜缓存供沼气发电装置7使用，全部沼气用于发电，所产生的电能供所述立体种植设施8的生产用电；本实施方式中所述的沼气发电装置7设置有燃气发电机，利用沼气燃烧发电。

[0046] 所述余热回收装置回收所述沼气发电装置7的余热，利用所述余热对所述水解酸化池3和厌氧发酵池4进行保温，同时所述余热回收装置与所述余热制冷装置连接，当夏季厌氧发酵子系统的热需求减少时可通过余热制冷方式对立体种植设施8进行恒温控制；作为优选，所述厌氧发酵子系统与所述立体种植设施8的冷热需求及余热利用方式可由智能控制系统实时控制，沼气燃烧发电所产生的CO2可通入立体种植设施8，用作碳肥。

[0047] 实施例2

[0048] 本实施例中的一体式全闭环生态循环农业系统同实施例1，本实施例提供一种优化的一体式全闭环生态循环农业系统的运行工艺中。本实施例中的运行工艺包括：

[0049] (1)将畜禽粪便1经计量后进入预处理池2，与调节水混合后进行沉沙去杂处理，所述预处理池2中的畜禽粪便1加入调节水后的TS含量为6wt％，将预处理池2中的液体的pH值调节至6.5-7.5；

[0050] 将沉沙去杂后的畜禽粪便1与经破碎至3-5cm长的秸秆、尾菜9共同送入水解酸化池3，混合物料在水解酸化池3的停留时间为3天；完成酸化过程的混合物料的TS含量为11wt％-13w％，将混合物料泵送至厌氧发酵池4进入产气阶段，同步加入活性炭颗粒，投加的活性炭颗粒的用量占所述混合物料中固形物含量的0.1wt％，混合物料在厌氧发酵池4的停留时间30天，作为优选的实施方式，将所述厌氧发酵池4内的液体的pH值控制在7-7.5。

[0051] (2)将完成厌氧发酵后的底物渣液10送入固液分离装置11，在所述固液分离装置11中被分离为沼渣13与沼液12，将所述沼渣13中的一部分送入所述立体种植设施8用作植物生产的有机肥；沼液12的一部分则经沼液储池缓冲后回流至所述预处理池2用作调节水；
本实施方式中所述沼渣13的TS含量为 37wt％，沼液的TS含量为2.3wt％。

[0052] 本实施例中所述改性处理后的活性炭颗粒的制备方法为：(1)将秸秆研磨后过150目筛，得到粒径小于100μm的粉末颗粒，本实施例中使用的秸秆为玉米秸秆，作为可选择的实施方式，也可采用小麦、水稻、棉花等农作物的秸秆；(2)称取一定量的壳聚糖(聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖)粉末，将所述壳聚糖粉末投入质量浓度为5％的醋酸溶液中，使所述壳聚糖粉末完全溶解制得壳聚糖溶液，作为优选的实施方式，在配置所述壳聚糖溶液时，所述壳聚糖粉末的用量以壳聚糖的含量计与所述醋酸溶液的用量之比以质量比计为1:20，所述壳聚糖粉末的纯度为99.9％；(3)利用等体积浸渍法将壳聚糖溶液浸渍在步骤(1)中制备得到的粉末颗粒上；(4)对完成步骤(3)中浸渍的粉末颗粒进行干燥，将干燥后的粉末颗粒浸泡于溶质浓度为1mol/L的NaOH溶液中，浸泡时间为15min；(5)完成浸泡后，过滤出粉末颗粒，将粉末颗粒放置于管式炉中，在氮气氛围下进行焙烧活化，焙烧采用分阶段焙烧：先升温至 200℃并保温2小时；再升温至550℃，保温2小时，完成焙烧。

[0053] 本实施例通过添加所述活性炭颗粒，所述厌氧发酵池4的沼气产气量相比于在同样工艺条件下运行且不添加活性炭颗粒时的产气量可提升27-30％。

[0054] 本实施例中添加的活性炭颗粒，采用秸秆作为原料，实现了对农业废物的进一步利用，相比于工业级活性炭，秸秆焙烧制备得到的活性炭的孔径特性较差，从而会影响活性炭用做厌氧发酵添加剂时的性能。本实施例通过对活性炭颗粒进行优化改性处理，通过负载壳聚糖并进行分段焙烧活化，在第一阶段，壳聚糖发生断链分解，使得活性炭表面产生裂纹，后经过第二阶段的高温焙烧，活性炭进一步在表面产生细小孔径，从而提升了活性炭的表面孔径体积。利用 BET比表面积分析仪进行测定，本实施例制备得到的活性炭的比表面积为 1410m2/g-1512m2/g。本实施例中使用的壳聚糖原料来源广泛、价格低廉，可保证运行工艺的经济性能。本实施例中在完成壳聚糖浸渍后进一步将颗粒浸泡于 NaOH溶液中，使得颗粒表面呈碱性，有利于厌氧发酵菌进行厌氧发酵，可促进发酵过程的产气量。

[0055] 实施例3

[0056] 本实施例中的一体式全闭环生态循环农业系统同实施例2，本实施例中的运行工艺包括：

[0057] (1)将畜禽粪便1经计量后进入预处理池2，与调节水混合后进行沉沙去杂处理，所述预处理池2中的畜禽粪便1加入调节水后的TS含量为5wt％，将预处理池2中的液体的pH值调节至6.5-7.5；

[0058] 将沉沙去杂后的畜禽粪便1与经破碎至3-5cm长的秸秆、尾菜9共同送入水解酸化池3，混合物料在水解酸化池3的停留时间为3天；将混合物料泵送至厌氧发酵池4进入产气阶段，同步加入活性炭颗粒，投加的活性炭颗粒的用量占所述混合物料中固形物含量的0.2wt％，混合物料在厌氧发酵池4的停留时间35天，作为优选的实施方式，将所述厌氧发酵池4内的液体的pH值控制在7-7.5。

[0059] (2)将完成厌氧发酵后的底物渣液10送入固液分离装置11，在所述固液分离装置11中被分离为沼渣13与沼液12，将所述沼渣13中的一部分送入所述立体种植设施8用作植物生产的有机肥；沼液12的一部分则经沼液储池缓冲后回流至所述预处理池2用作调节水。

[0060] 本实施例中投加的活性炭颗粒的制备方法为：(1)将秸秆研磨后过150目筛，得到粒径小于100μm的粉末颗粒，本实施例中使用的秸秆为玉米秸秆，作为可选择的实施方式，也可采用小麦、水稻、棉花等农作物的秸秆；(2)将粉末颗粒放置于管式炉中，在氮气氛围下进行焙烧活化，焙烧温度为550℃，焙烧时间4小时，完成焙烧后得到活性炭颗粒。

[0061] 本实施例通过添加所述活性炭颗粒，所述厌氧发酵池4的沼气产气量相比于在同样工艺条件下运行且不添加活性炭颗粒时的产气量可提升7-11％。

[0062] 实施例4

[0063] 本实施例中的一体式全闭环生态循环农业系统同实施例2，本实施例中的运行工艺包括：

[0064] (1)将畜禽粪便1经计量后进入预处理池2，与调节水混合后进行沉沙去杂处理，所述预处理池2中的畜禽粪便1加入调节水后的TS含量为7wt％，将预处理池2中的液体的pH值调节至6.5-7.5；

[0065] 将沉沙去杂后的畜禽粪便1与经破碎至3-5cm长的秸秆、尾菜9共同送入水解酸化池3，混合物料在水解酸化池3的停留时间为3天；将混合物料泵送至厌氧发酵池4进入产气阶段，同步加入活性炭颗粒，投加的活性炭颗粒的用量占所述混合物料中固形物含量的0.2wt％，混合物料在厌氧发酵池4的停留时间30天，作为优选的实施方式，将所述厌氧发酵池4内的液体的pH值控制在7-7.5。

[0066] (2)将完成厌氧发酵后的底物渣液10送入固液分离装置11，在所述固液分离装置11中被分离为沼渣13与沼液12，将所述沼渣13中的一部分送入所述立体种植设施8用作植物生产的有机肥；沼液12的一部分则经沼液储池缓冲后回流至所述预处理池2用作调节水。

[0067] 本实施例中投加的活性炭颗粒的制备方法为：(1)将秸秆研磨后过150目筛，得到粒径小于100μm的粉末颗粒，本实施例中使用的秸秆为玉米秸秆，作为可选择的实施方式，也可采用小麦、水稻、棉花等农作物的秸秆；(2)称取一定量的壳聚糖(聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖)粉末，将所述壳聚糖粉末投入质量浓度为5％的醋酸溶液中，使所述壳聚糖粉末完全溶解制得壳聚糖溶液，作为优选的实施方式，在配置所述壳聚糖溶液时，所述壳聚糖粉末的用量以壳聚糖的含量计与所述醋酸溶液的用量之比以质量比计为1:20，所述壳聚糖粉末的纯度为99％；(3)利用等体积浸渍法将壳聚糖溶液浸渍在步骤(1)中制备得到的粉末颗粒上；(4)对完成步骤(3)中浸渍的粉末颗粒进行干燥和焙烧活化，焙烧采用分阶段焙烧：先升温至200℃并保温2小时；再升温至550℃，保温2小时，完成焙烧。

[0068] 本实施例通过添加所述活性炭颗粒，所述厌氧发酵池4的沼气产气量相比于在同样工艺条件下运行且不添加活性炭颗粒时的产气量可提升16-19％。

[0069] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

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