[發明專利]一種利用秸稈青貯提高沼氣產量的高效秸稈發酵方法

有效

• 申請號: 201710981737.X
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107574187B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 張蕊;劉鳳國;張殿新
• 申請（專利權）人: 天津城建大學
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;C02F11/04;A23K30/15;A23K30/18
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 劉玲

本發明涉及一種利用秸稈青貯提高沼氣產量的高效秸稈發酵方法，其包括如下步驟：1).原料處理：將剛收獲的青秸稈破碎，形成秸稈碎料；2).青貯添加劑浸泡：將秸稈碎料放入青貯添加劑溶液中浸泡30?120分鐘，青貯添加劑采用質量百分比濃度為0.5％?20％金屬鹽溶液，金屬鹽溶液的溶質添加質量比例為秸稈質量的1/10～1/500；3).真空青貯：將浸泡后的秸稈碎料與青貯添加劑混合料放入密封容器中，密封容器用真空泵抽成真空，形成厭氧環境，真空密閉保存30?120天，得到青貯秸稈；4).厭氧發酵產沼氣：將所得青貯秸稈進行厭氧發酵，厭氧發酵接種物與青貯秸稈的干物質的質量比為1：1?50。本發明可有效提高秸稈生產沼氣量，從而最終實現秸稈高效、低成本資源化利用。

技術領域

本發明屬于農業固體廢棄物處理與資源化技術領域，主要應用于秸稈保質保鮮以及青貯秸稈厭氧發酵產沼氣的一種利用秸稈青貯提高沼氣產量的高效秸稈發酵方法。

背景技術

在我國，農作物秸稈是生物質能的重要來源，除一部分作為飼料或直接燃燒用于農戶炊事外，大多被就地焚燒，不僅浪費資源，而且污染環境。秸稈發酵生產沼氣是一種有效的資源化利用方法。但是，目前秸稈發酵效率低，主要是因為秸稈內部可生物利用的組分(纖維素、半纖維素)結構復雜，加上木質素對纖維素和半纖維素的屏障束縛作用，使得厭氧微生物難以在短時間內將其降解，造成發酵效率低。研究發現，剛收獲的新鮮秸稈中含有很多可溶性糖，這部分可溶性化合物很容易被微生物直接利用，且剛收獲的新鮮秸稈中結構復雜、難被微生物利用的高聚糖(纖維素、半纖維素)及木質素含量較干秸稈低，因此，利用剛收獲的新鮮秸稈發酵生產沼氣是更為高效的秸稈資源化利用方法。然而，新鮮秸稈中的可溶性物質如果不加以保存會被環境微生物利用或因為本身的生理活動而轉化為結構復雜的纖維素和木質素。因此，開發適宜于厭氧發酵產沼氣的秸稈青貯方法是秸稈高效資源化利用的關鍵。

目前，秸稈青貯方面的研究主要集中在飼料青貯添加劑的研發。主要包括發酵促進劑(如乳酸菌、纖維素酶等)和發酵抑制劑(如鹽酸等無機酸、硝酸鹽等)。其中，發酵促進劑會在厭氧發酵的過程中消耗新鮮秸稈中的可溶性糖、可溶性蛋白質、脂肪等，使易于利用的基質成分減少，這不符合利用青貯秸稈產沼氣時應該盡可能多的保持厭氧發酵可利用基質含量的目標。因此，與發酵促進劑相比，發酵抑制劑更適合作為厭氧發酵產沼氣的秸稈青貯添加劑。發酵抑制劑可以降低青貯飼料pH值，抑制有害菌的生長繁殖，防止霉變和腐爛，減少營養物質損失，然而，現有的發酵抑制劑如鹽酸、硝酸鹽等對后續厭氧發酵微生物有抑制作用，因此，尋找適用于后續厭氧發酵產沼氣的青貯發酵抑制劑，提高秸稈生產沼氣的效率，從而最終實現秸稈的高效、低成本地資源化利用是關鍵解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供的一種利用秸稈青貯提高沼氣產量的高效秸稈發酵方法，其可有效提高秸稈生產沼氣量，從而最終實現秸稈高效、低成本地資源化利用。

本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的：

一種利用秸稈青貯提高沼氣產量的高效秸稈發酵方法，其特征在于：所述方法包括如下步驟：

1).原料處理：將剛收獲的青秸稈破碎到5-20mm之間的長度，形成秸稈碎料；

2).青貯添加劑浸泡：將秸稈碎料放入青貯添加劑溶液中浸泡，浸泡時間為30-120分鐘，青貯添加劑采用質量百分比濃度為0.5％-20％金屬鹽溶液，金屬鹽溶液的溶質添加質量比例為秸稈質量的1/10～1/500；

3).真空青貯：將浸泡后的秸稈碎料與青貯添加劑混合料放入密封容器中，密封容器用真空泵抽成真空，形成厭氧環境，真空密閉保存30-120天，得到青貯秸稈；

4).厭氧發酵產沼氣：將步驟3)中所得的青貯秸稈進行厭氧發酵，發酵時，厭氧發酵接種物與青貯秸稈的干物質的質量比為1：1-50，厭氧發酵溫度為35-40℃，厭氧發酵時間為10-60天，厭氧發酵過程中加入微量元素營養液。