[發明專利]利用能源草濕干聯合發酵制備沼氣和生產有機肥的方法

有效

• 申請號: 201310035972.X
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103060388A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 劉斌;肖正;趙超;劉曉艷;黃一帆
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;C05F5/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及生物能源資源領域，特別涉及一種利用能源草濕干聯合發酵制備沼氣和生產有機肥的方法。

背景技術

能源草系指一類野生或經專門種植，碳氫化合物含量高，用于提供能源原料的草本植物。這類草大多屬于多年生的高大禾本科草本植物，如巨菌草（即皇竹草）、雜交狼尾草、象草、類蘆、蘆竹、荻、芒等，具有生長旺盛、光合作用能力強、營養物質豐富、木質纖維素含量高等特點，在生物能源領域具有廣泛而重要的作用。

利用能源草厭氧發酵產沼氣已有一定研究。林冬梅等公開了一種巨菌草發酵產沼氣的方法（CN?101617599A），采用中溫（35℃）濕發酵（干物質TS濃度8%～10%）的方法，產氣率為440?m³/t?TS。鄭正等公開了一種利用皇竹草發酵產沼氣的方法（CN?101519669A），產氣率為0.2～0.3?m³/t?TS。李連華等公開了一種雜交狼尾草發酵產沼氣的方法（CN?102388741A）。對比目前利用能源草生產沼氣的方法，其工藝方法大多與一般原料的沼氣生產工藝區別不大，并沒有針對能源草本身的特點開發新的沼氣發酵工藝。

發明內容

本發明針對能源草營養物質豐富，木質纖維素含量高，碳氮比接近最佳沼氣發酵碳氮比范圍等特點，開發出了一種利用能源草濕干聯合發酵制備沼氣和生產有機肥的方法。

本發明采取的技術方案如下：

一種利用能源草濕干聯合發酵制備沼氣和生產有機肥的方法，包括以下步驟：

（1）原料粉碎；

（2）短期濕發酵：用正常發酵產氣的沼液接種，采用高溫濕發酵或中溫濕發酵，高溫濕發酵5～8天，發酵料液中干物質濃度5%～15%，發酵溫度50～60℃，中溫濕發酵10～15天，發酵料液中干物質濃度5%～12%，發酵溫度30℃～40℃；

（3）中間處理：分離沼液和沼渣，沼液做下次發酵的接種物，向分離出的沼渣添加用于降解生物質的微生物制劑，混合均勻，上面潑灑澄清石灰水堆漚5～10天；

（4）干發酵：采用高溫干發酵或中溫干發酵，高溫干發酵10～15天，發酵料液中干物質濃度18%～25%，發酵溫度50℃～60℃；中溫干發酵15～25天，發酵料液中干物質濃度18%～28%，發酵溫度30℃～40℃；

（5）有機肥生產。

其中的原料粉碎是將剛收割的新鮮或青貯的能源草原料粉碎至1～5厘米。

短期濕發酵采用完全的沼液接種，不外加水或為了保證料液總體積不變只添加少量水。

短期濕發酵采取批式發酵，即一次加料后，中間不再加料，直到短期濕發酵結束后渣液分離，沼液用于下次短期濕發酵。

短期濕發酵具體發酵參數為：高溫濕發酵5～8天,發酵溫度53℃～57℃；中溫濕發酵10～15天，發酵溫度33℃～37℃。

干發酵的具體方法：以正常干發酵后的沼渣做接種物，接種量1/5～1/3，與步驟（3）處理得到的沼渣混合均勻，用水調節發酵物干物質濃度，然后加入厭氧干發酵罐，用沼氣或氮氣排除發酵罐內氧氣，密閉恒溫發酵。

干發酵階段不外加氮肥，若碳氮比大于30，可用禽畜糞尿調節至30以下。

干發酵的具體參數：高溫干發酵10～15天，發酵溫度53℃～57℃；中溫干發酵15～25天，發酵溫度33℃～37℃。

有機肥生產的方法如下：將干發酵得到的沼渣進一步干燥到水分含量低于20%的干沼渣，進而破碎到適合造粒的粒度，添加輔料混合均勻，造粒機造粒、整形、過篩、包裝。

本發明的產業化顯著優勢在于：

（1）節約用水。本發明含有濕發酵過程，但由于沼液是完全反復循環利用的，因而無需外加水或僅需少量水。因而整個工藝需水量近似于干發酵，節約了大量水資源。

（2）節約能源。沼液的完全反復循環利用使本發明的工藝無需加熱濕發酵所需的水，僅需維護發酵容器的溫度。另外，本發明由濕干兩種發酵工藝組合而成，發酵周期接近單純濕發酵，與單純干發酵相比縮短了發酵時間，因而節省了維護發酵罐溫度所需的的熱能。

（3）充分利用能源草的優勢。本發明是針對能源草營養物質豐富，木質纖維素含量高，碳氮比接近最佳沼氣發酵碳氮比范圍等特點而開發出來的，具有明顯的針對性，因而得到了非常好的效果。