[發(fā)明專利]一種豬糞和稻稈協(xié)同高效厭氧消化的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710166563.1
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN106834408B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設計）人: 張慶華;李漢廣;吳曉玉;沈飛
• 申請（專利權(quán)）人: 江西農(nóng)業(yè)大學
• 主分類號: C12P39/00
• 分類號: C12P39/00;C12P5/02;C12N1/20;C02F11/04;C12R1/01;C12R1/145
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11514
• 代理人: 安娜

本發(fā)明涉及一種豬糞和稻稈協(xié)同高效厭氧消化的方法，包括如下步驟：S101：將稻稈、豬糞和水按照一定比例混合均勻，然后接種纖維素降解混菌，靜置培養(yǎng)；S102：在S101得到的產(chǎn)物中加入?yún)捬跷勰啵缓笳{(diào)節(jié)pH值至7.2～?7.5，在密閉無氧條件下進行厭氧發(fā)酵培養(yǎng)。本發(fā)明提供的一種豬糞和稻稈協(xié)同高效厭氧消化的方法，通過在豬糞和稻桿的混合物中添加特定的纖維素降解混菌進行生物預處理，使豬糞和稻桿進行協(xié)同降解后再進行厭氧發(fā)酵，以提高豬糞和稻稈的協(xié)同厭氧消化效率和沼氣產(chǎn)量，從而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物資源的高效利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)牧業(yè)廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種豬糞和稻稈協(xié)同高效厭氧消化的方法。

背景技術(shù)

農(nóng)業(yè)廢棄物是指畜禽養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工、農(nóng)村居民生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)排放的有機物的總稱，主要分為纖維性廢棄物和畜禽糞便兩大類。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，每年產(chǎn)生的農(nóng)作物秸稈有7.0億噸，而畜禽糞便則高達27.0億噸，這些廢棄物蘊含著大量的生物質(zhì)能，其總能量可折合成7億噸的標準煤。我國現(xiàn)在已經(jīng)成為世界上農(nóng)業(yè)廢棄物年產(chǎn)出量最大的國家，然而大多數(shù)農(nóng)業(yè)廢棄物未被作為一種資源進行合理的利用，隨意丟棄或排放到環(huán)境中，使大部分“資源”變成“污染源”，對生態(tài)環(huán)境造成了極大的影響。畜禽廢棄物中一些含氮化合物會導致空氣質(zhì)量下降，造成空氣污染，嚴重影響人體健康。同時糞便的堆積造成蚊蠅、病原菌和寄生蟲大量的繁殖，使環(huán)境中病原種類增多，加快了人畜傳染病和寄生蟲病的傳播蔓延，影響畜禽產(chǎn)品的質(zhì)量。農(nóng)作物秸稈則大多被堆放或者直接焚燒，造成大氣污染，引發(fā)火災和交通事故，同時也會破壞土壤結(jié)構(gòu)，造成耕地質(zhì)量下降。隨著能源危機、糧食短缺、環(huán)境污染等問題越來越嚴重。如何使農(nóng)業(yè)廢棄物無害化、資源化已成為世界性亟待解決的關(guān)鍵問題。

近年來，世界各國越來越重視農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用，對各種農(nóng)業(yè)廢棄物的利用技術(shù)進行了大量的研究并取得了豐富的成果。其中，在纖維質(zhì)類廢棄物方面，主要利用技術(shù)有肥料化、飼料化和能源化等；養(yǎng)殖業(yè)畜禽糞便的資源化利用，主要集中在加工肥料、飼料和用作沼氣發(fā)酵原料等方面。在上述資源化技術(shù)中，將農(nóng)業(yè)廢棄物進行厭氧沼氣發(fā)酵具有較強的應用前景，該技術(shù)的應用在避免廢棄物造成污染的同時，還可以產(chǎn)生高品質(zhì)的生物質(zhì)能源-沼氣，目前已成為了農(nóng)業(yè)廢棄物資源化的一個重大研究方向。

纖維質(zhì)類農(nóng)業(yè)廢棄物包含大量的粗纖維素、木質(zhì)素、半纖維素和可溶性碳水化合物等成分，由于其中的纖維素、半纖維素與木質(zhì)素高度纏繞、結(jié)構(gòu)復雜，很難被純培養(yǎng)微生物和酶分解。然而，纖維類物質(zhì)是農(nóng)業(yè)廢棄物厭氧消化過程中水解階段的主要產(chǎn)物，它的不溶性和異質(zhì)性使其很難被降解，成為整個發(fā)酵過程的限速步驟。研究表明，通過預處理方式可以破壞纖維質(zhì)的物理化學結(jié)構(gòu)，降解得到易于消化的產(chǎn)物，從而提高厭氧消化效率和產(chǎn)氣量。常見的預處理方式主要有化學、機械、生物預處理等，Zhang(Biogasification ofrice straw with an anaerobic-phased solids digester system.BioresourceTechnology，1999)研究研磨和切碎對稻草厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過切碎和碾磨的秸稈產(chǎn)氣速率和產(chǎn)氣潛力明顯提高，在相同粒徑大小下(25mm)，研磨比切碎預處理稻桿的產(chǎn)氣量提高了12.5％。He(Physicochemical characterization of rice strawpretreated with sodium hydroxide in the solid state for enhancing biogasproduction.Energy and Fuel，2008)用6％的NaOH對稻桿進行固相處理，其厭氧發(fā)酵累計產(chǎn)氣量提高了27.3％～64.5％。這些預處理方式在纖維質(zhì)類農(nóng)業(yè)廢棄物的厭氧資源化方面起到了一定的效果，但是普遍存在能耗高、需額外的化學試劑、易產(chǎn)生抑制物，甚至造成二次化學污染等問題，限制了其大規(guī)模的開發(fā)應用。