本發明屬于生物質能技術領域，具體涉及一種聯合微貯農業秸稈和水熱處理污泥以生產沼氣的方法。
背景技術：
中國是農業大國，是世界上秸稈資源最為豐富的國家之一。近年來，秸稈沼氣工程越來越受到人們的關注。利用農作物秸稈進行厭氧發酵產沼氣，是一條清潔高效的秸稈能源化利用途徑。
隨著我國經濟發展和城市化進程加快，城市生活污水和工業污水排放快速增加。據不完全統計，我國城市污水日排放量已達133.7億噸。污水經過生物處理后，其體積的0.5%~1%將轉化為固態凝聚體沉降下來，形成剩余污泥。城市污水處理的剩余污泥已經成為嚴重的環境問題。國際上污泥處理處置技術工藝，主要緊扣四化：穩定化、減量化、無害化、資源化。我國在污泥減量化方面做了大量的工作，但離真正的減量化還有一定的距離。從技術層面上說，我國污泥處理處置主要考慮的是穩定化的范疇，而資源化利用方面，則沒有太多考慮。隨著能源和資源危機的到來，污泥所含有機質和營養物質正是現代社會可持續發展的重要資源，通過合理的技術實現污泥的減量化、無害化和資源化才是最合理的方向。厭氧發酵產生的沼氣是一種優質清潔能源，剩余污泥厭氧發酵支取能源已經成為非常看好的途徑，國內外都進行了大量的研究。傳統厭氧處理剩余污泥濃度為3~5%，效率較低，本發明將污泥濃度提高到8~10%進行厭氧發酵產沼氣，體積減少一半、單位容積產氣率提高一倍，加熱能耗降低一倍。
農作物秸稈和剩余污泥是我國產量巨大的兩類固體廢棄物。厭氧消化作為廢棄物減量化和資源化處理的有效方法之一，已成為研究的熱點。由于秸稈中C/N位40~60，厭氧消化效率較低；而剩余污泥C/N為5~20，秸稈與剩余污泥混合消化能調節厭氧消化C/N至合理水平25~35，增加厭氧微生物的營養平衡和協同效應。
技術實現要素：
本發明目的在于提供一種聯合微貯農業秸稈和水熱處理污泥以生產沼氣的方法，該方法中沼氣發酵料的組分選定可因地制宜，根據當地農作物種植情況，選擇大宗農業廢棄物稻草、玉米秸稈、小麥秸稈等作為主要原料，原料無需烘干和粉碎，切成小段即可。本發明的技術方案是將經微生物處理后的秸稈和水熱處理后的剩余污泥混合作為混合底物，接種產甲烷污泥，在厭氧環境中混合消化產沼氣。
所述微生物處理秸稈為加入青貯用微生物菌劑對秸稈在厭氧條件下進行堆漚處理，青貯用微生物菌劑主要為活菌數比例為糞鏈球菌：凝結芽孢桿菌：戊糖乳桿菌=1:1:1的微生物組合。
所述水熱處理過程為將剩余污泥在高溫高壓條件下進行水解穩定化處理，解決污泥的流動性、衛生性問題，改善其脫水性，提高消化產氣率和容積利用率，降低沼氣含硫量和浮渣產生量。
所述秸稈和剩余污泥混合比例1:1~5:1（按照絕干重量計算）。
所述產甲烷污泥是含有能夠利用污泥中的物質轉化生產甲烷的微生物的污泥。
為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：
1） 農業秸稈原料切成2~5cm片段，按相同重量加入自來水，接入青貯用微生物菌劑（其中活菌數比例為糞鏈球菌：凝結芽孢桿菌：戊糖乳桿菌=1:1:1，添加量105個微生物/克秸稈），在厭氧條件下進行堆漚處理20~40天；
2） 將來自污水處理廠的剩余污泥（固形物為18~20%）稀釋至8~10%后，加入到水熱處理反應器中，升溫到130~180度水熱反應30~60分鐘；
3） 預處理好的秸稈原料和水解污泥按照比例（按照絕干重量計算比例1:1~5:1）加入酸化罐中進行酸化，用回用沼液調節酸化罐中固形物含量為4~8%，過程中通入空氣，在攪拌條件下進行微好氧酸化；
4） 將酸化罐中原料連續泵入沼氣發酵罐中，發酵產生沼氣；
5） 過程中每隔1~2d不斷從發酵罐放出10%~15%沼液進行固液分離，液體部分循環回用到酸化罐中配料。
具體實施方式
以下以稻草和污水處理廠剩余污泥為原料進行發酵沼氣為例對本發明方法作進一步詳細說明，但本發明的保護范圍并不局限于此。
實施例一
1）稱取粉碎至長度20mm的稻草秸稈，堆漚30d后取料400g（絕干物料為120g），加入水熱處理后的污泥240g（固形物10%），然后補水至2000g（控制固形物含量為8%），控制溫度35-40℃、攪拌轉速100rpm，通氣量為0.2 V/V﹒min，在酸化罐中酸解48h；
2）酸解結束后將物料全部泵入發酵罐進行發酵，控制發酵溫度在38-45℃，攪拌速率控制在150-300rpm，發酵30d后1kg絕干物料平均產沼氣量為0.405m3；
3）每48h從發酵罐放料1/15進行固液分離，沼液回用到酸化罐中。
實施例二
1）稱取粉碎至長度20mm的稻草秸稈，堆漚30d后取料400g（絕干物料為120g），加入水熱處理后的污泥1200g（固形物10%），然后補水至3000g（控制固形物含量為8%），控制溫度35-40℃、攪拌轉速100rpm，通氣量為0.2 V/V﹒min，在酸化罐中酸解48h；
2）酸解結束后將物料全部泵入發酵罐進行發酵，控制發酵溫度在38-45℃，攪拌速率控制在150-300rpm，發酵30d后1kg絕干物料平均產沼氣量為0.436m3；
3）每48h從發酵罐放料1/15進行固液分離，沼液回用到酸化罐中。