CN102153261A

CN102153261A - 以玉米芯菌渣为原料厌氧发酵产沼气的方法

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Publication number: CN102153261A
Application number: CN2010105812360A
Authority: CN
Inventors: 姚利; 袁长波; 张昌爱; 王艳芹; 刘�英; 曹德宾; 边文范; 李国生
Original assignee: Soil and Fertilizer Institute of Shandong Academy of Agricultural Sciences
Current assignee: Soil and Fertilizer Institute of Shandong Academy of Agricultural Sciences
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2030-12-09
Also published as: CN102153261B

Abstract

一种以玉米芯菌渣为原料厌氧发酵产沼气的方法。利用以玉米芯为主要原料栽培食用菌后废弃的菌渣，与猪粪或牛粪的混合，加入沼气菌剂堆沤发酵；将发酵原料投入户用沼气池或厌氧反应器中，原料投量为80～130公斤/立方米池容。本发明通过发酵原料的合理配比、预处理、池外堆沤、启动发酵等步骤实现厌氧发酵产沼气，有效解决菌渣随意丢弃造成污染的问题，同时变废为宝。采用该方法后户用沼气池可利用菌渣正常产气，并且方法简便，无需特殊设备，易于在食用菌养殖户中推广应用。

Description

以玉米芯菌渣为原料厌氧发酵产沼气的方法

技术领域

本发明涉及一种以玉米芯菌渣为原料厌氧发酵产沼气的方法，属于农业废弃物综合利用技术领域。

背景技术

食用菌生产栽培料主要以棉子壳、锯木屑、稻草、玉米芯、酒糟及农作物秸秆等农副产品为主要原料。在食用菌的生产栽培过程中，伴随着大量的废弃栽培料即菌渣的产生，若按70％生物效率计算我国每年约有多600万吨食用菌废料产生。由于菌渣pH值偏低，不能直接肥田，这些废料在环境中自然堆弃会滋生多种食用菌的有害生物，如各种霉菌、蚊类、螨类等，成为食用菌生产的污染源和虫源滋生地，危害食用菌生产。大量菌渣被随意堆放在田间、公路两旁或河流两岸，造成交通堵塞和空气、土壤、河水污染，成了新的面源污染。另一方面，这些废料还含有大量可再利用的有机物，弃之于环境是生物资源的极大浪费。因此，如何有效地综合利用菌渣并解决其对农村的面源污染，同时突破制约食用菌产业可持续发展的瓶颈，是亟待解决的问题。

食用菌废菌渣含有大量的菌丝体蛋白，多糖以及氮，磷，钾，维生素等多种微量元素，可以作为不同用途重复利用。目前，菌渣的回收利用主要集中于制作有机肥、饲料添加剂，或用于其它食用菌的再次种植等。如CN1676496(申请号为200410030726.6)公开了一种有机肥的制作技术，它由菌渣、畜禽粪、草炭、除臭剂、米糠、钙镁磷肥、微量元素组成，可用于农作物施肥，经对100株南丰蜜桔树施肥验证，增产率达100％。CN101323862(申请号为200810140861.4)公开了一种林可霉素废菌渣的处理工艺，本发明公开了一种林可霉素废菌渣的处理工艺，该工艺为：将洁霉素废菌渣、EM菌液、酒精酵母培养液按100∶(0.5-1.5)∶(3-5)的比例混合搅拌均匀，固态厌氧发酵96小时以上，以革除菌渣中抗生素残留；将上述发酵料用水配成10-30％的混悬液搅拌均匀，经机械高速剪切破碎，在显微镜下观察，将网状菌丝剪切为“杆菌”状，经化学检测：化学需氧量COD5000以上；将剪切液和林可霉素高浓度有机废水按10-40∶100的比例混合放入罐中进行厌氧发酵，产生沼气。本发明切实可行，产气率提高30％以上，而不影响厌氧系统COD去除率、PH、降解率、污泥排放等指标，设施运行正常。

而对于食用菌菌渣厌氧发酵产沼气技术相关的内容未见报道。培养食用菌的原料很多，除了木屑还有棉籽壳，玉米芯，稻草等多种农副产品下脚料。不同原料的菌渣其营养成分、碳氮比等指标均有所差别。本发明针对玉米芯为主要原料栽培食用菌后废弃的菌渣，提供一种厌氧发酵产沼气的方法。

发明内容

针对食用菌生产的菌渣污染环境及沼气池缺少原料的问题，本发明提供一种适于户用沼气池或中小型厌氧反应器的玉米芯菌渣原料厌氧发酵产沼气的方法。

以玉米芯菌渣为主要原料发酵产沼气，操作简便、产气效果好、原料利用率高，主要解决食用菌种植户菌渣随意丢弃污染环境的问题，同时可以回收沼气能源。

术语说明

池容：是指本说明书中涉及的厌氧发酵装置包括沼气池或厌氧反应器的容积的统称，单位为立方米，简称立方。

TS浓度：总固体浓度，单位为质量比。

户用沼气池：农户用于制取沼气的厌氧消化装置。

厌氧发酵罐：用于制取沼气的厌氧反应器。

本发明的技术方案如下：

一种以玉米芯菌渣为原料厌氧发酵产沼气的方法，包括将发酵原料投入户用沼气池或厌氧反应器中，按现有技术厌氧发酵产沼气，其特征在于发酵原料主要成分重量份如下：

玉米芯菌渣80-90份，猪粪5-20份或牛粪10-20份，沼气菌剂0.05-0.1份，发酵原料投量为80～130公斤/立方米池容；

户用沼气池或厌氧反应器初次启动时还有接种物沼液，户用沼气池按每立方米池容加入沼液0.1～0.15立方米；厌氧反应器加入1/3池容的沼液作为接种物。

所述玉米芯菌渣是以玉米芯为原料栽培食用菌后废弃的菌渣，含水率40-50wt％。

所述玉米芯菌渣使用前先用10wt％的氨水浸泡，浸泡后用水清洗菌渣至pH值为7.5～8。所述的食用菌可为金针菇、平菇、香菇或草菇等，种类不限。所述氨水为市售的工业氨水，用时稀释至10％浓度(质量百分比)。

上述的猪粪为干清粪得到的新鲜猪粪便，含水率75-85wt％，C/N比在13～14∶1。

上述的牛粪为干清粪得到的新鲜奶牛或黄牛粪便，含水率80-83wt％，C/N比在25∶1。

上述的沼液取自正常发酵产气的以畜禽粪便为原料的沼气池中的上层沼液。

上述沼气菌剂可为市售沼气微生物菌剂产品，例如北京合百意生态能源科技开发有限公司生产的“绿秸灵”牌沼气菌剂(1kg装)，山东金茂生物制品有限责任公司产售的微生物菌剂(1kg装)。也可以是按现有技术制备的产品，例如200810140400.7一种沼气池用复合微生物菌剂及其制备方法。

根据本发明，以玉米芯菌渣为原料厌氧发酵产沼气的方法，各成分的比例如上述的发酵原料的配方中所述，步骤如下：

(1)将块状的玉米芯菌渣打碎成粒度均匀的颗粒，充分浸湿后用10wt％的氨水浸泡20-24小时，10wt％氨水用量150-200kg/吨菌渣。浸泡期间每隔2-3h搅拌5min。浸泡后用水清洗菌渣至pH值为7.5～8。

此步骤的目的为脱除玉米芯中的木质素，因为木质素不仅本身难以降解，同时木质素的存在将影响纤维素的分解。排出的氨水浸泡液可用于田间施肥。

(2)将步骤(1)处理后的玉米芯菌渣进行堆沤，按一层玉米芯菌渣、一层猪粪或牛粪堆放，沼气菌剂加水溶解后均匀的加入料堆中，料堆上覆盖塑料布。堆沤时间为5～10天。期间每隔1～2天进行一次翻堆。

(3)将步骤(2)处理后的发酵原料投入户用沼气池或厌氧反应器中，发酵原料投量为80～130公斤/立方米池容。

初次使用的户用沼气池按池容的10～15％加入沼液作为接种物，加水至沼气池池容的75～80％，搅拌使之充分混合；或

初次使用的厌氧反应器内加入1/3池容的沼液作为接种物用于启动，并加水调节混合物总固体浓度至10wt％。

装料后厌氧发酵3天产生沼气，7～10天后正常产气。

上述步骤(1)浸泡容器最好为加盖的大桶，底部带有出水口，方便浸泡液的排出。

上述步骤(2)堆沤时间根据气温情况确定，夏季气温高可选5～7天，春秋季可选7～10天。

更优选的方案是，根据本发明的方法操作完成后，将户用沼气池与厕所便池或/和牲畜圈舍相连通，将生活粪便、畜禽粪便冲入沼气池中，可调节发酵原料碳氮比，同时促进原料混合，增加沼气产量。

农户可每年春、秋两季对沼气池进行补充投料，每一年进行一次大出料。冬季不宜大换料。

本发明的方法适应于户用沼气池及中小型厌氧发酵装置，特别适于农村按照“一池三改”标准建造的户用沼气池。

本发明的方法中没有特别限定的，按本领域常规技术选择即可。

本发明方法与现有技术相比优良效果如下：

1、本发明方法菌渣用量大，可大批量处理菌渣，消除污染，适用范围广。

应用本发明方法，每口沼气池(以10立方米池容计)半年可消纳800～1000kg菌渣，将极大的解决食用菌种植户大量菌渣无处存放及难以处理的问题，避免食用菌种植的污染及生态环境的恶化。本方法不仅适用于普通农户家的户用沼气池，也适用于及20～300立方米的中小型沼气工程。

2、本发明方法具有使用方法简单、易于普及等优势，易被广大农户采用或推广。

本发明利用菌渣发酵产沼气，该方法技术简便、易操作，无需特殊装置及设备、操作人员无需进行特别培训。而从菌渣中提取纤维素、制作有机肥等技术需要专业设备工业化生产，普通农户难以采用。本技术所用的原辅材料均为农村常见，适合广大农村及农户，易于大面积推广和应用。使用本方法对菌渣进行预处理后，可不添加或少添加人畜粪便，特别适合无畜禽养殖地区应用。

3、使用本方法后菌渣的发酵效率高，产气量大，应用于户用沼气池可满足农户生活用气需求。

应用本发明技术后，以菌渣为原料的户用沼气池可以确保全年正常使用，产气效率高、产气量稳定，沼气产量不低于以畜禽粪便为原料的沼气池。由于沼气池常年可以使用，为农户节省了开支，方便了生活，提高了广大农户建沼气池和用沼气的积极性，从而促进沼气建设的健康发展。

4、本方法可变废为宝，促进循环经济与新农村建设。

本发明利用菌渣厌氧发酵产沼气，是对废弃物的合理再利用，能够变废为宝，保护环境；同时产生的副产品沼液沼渣可作为有机肥，施用于农田可提高作物品质，促进生态农业，同时适应我国可持续发展、循环经济的国策，推动循环经济与可持续发展。菌渣进入沼气池，产生清洁能源-沼气，可改善村居环境，促进新农村建设。

综上所述，本发明提供的以玉米芯菌渣为原料厌氧发酵产沼气的方法，应用简便、产气效率高、易于普及，利于环境保护与生态农业，适于种植食用菌地区大面积推广。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，实施例中未详加说明的均按本领域现有技术。

实施例1：玉米芯种植金针菇的菌渣，与牛粪混合发酵

菌渣原料为种植金针菇的玉米芯菌渣，主要营养成分为：

一种以玉米芯菌渣为原料厌氧发酵产沼气的方法，发酵原料配比为：玉米芯菌渣800kg，牛粪200kg，沼气菌剂1kg。步骤如下：

(1)对玉米芯菌渣去除塑料袋、进行破碎，使料渣成大小均匀颗粒状。

(2)将步骤(1)处理后的菌渣充分浸湿后用10wt％的氨水150kg浸泡24小时。浸泡期间每隔2-3h搅拌5min。浸泡容器为加盖的大桶，底部带有出水口，浸泡后用水清洗菌渣至pH值为7.5。排出的氨水浸泡液用于田间施肥。

(3)将步骤(2)处理后的菌渣堆放于水泥地面上进行堆沤，一层菌渣、一层牛粪堆放，均匀的加入沼气菌剂，沼气菌剂适当加水溶解后均匀洒到料堆上，上覆塑料布。春、秋季堆沤7d。期间每隔1～2d进行一次翻堆。所用沼气菌剂为北京合百意生态能源科技开发有限公司生产的“绿秸灵”牌沼气菌剂。

(4)将步骤(3)处理后的原料全部投入8m³户用沼气池。

初次使用时还要加入沼液1.2立方米作为接种物，加水至沼气池池容的75～80％，搅拌使之充分混合。所用沼液取自正常发酵产气的以畜禽粪便为原料的沼气池中的上层沼液，下同。

原料投入沼气池后一周可正常产气，产气量0.8～1.5立方米/天(除冬季)。冬季产气量与当地气温及沼气池保温措施有关，沼气池保温措施好的产气量较高。

农户可每隔半年按本法对菌渣进行处理，每年春、秋两季对沼气池进行补充投料，每一年进行一次大出料。

按本方法投入菌渣发酵原料的沼气池与厕所便池相连通，将生活粪便冲入沼气池，可调节发酵原料碳氮比，同时促进原料混合。增加沼气产量。

实施例2：玉米芯种植鸡腿菇的菌渣，与猪粪混合发酵

菌渣原料为种植鸡腿菇的玉米芯菌渣，主要营养成分为：

一种以玉米芯菌渣为原料厌氧发酵产沼气的方法，发酵原料配比：玉米芯菌渣900kg，猪粪200kg，沼气菌剂1kg。步骤如下：

(1)对菌渣料去除塑料布、进行破碎，使料渣成大小均匀颗粒状。

(2)将步骤(1)处理后的菌渣充分浸湿后用10％的氨水180kg浸泡24小时。浸泡期间每隔2-3h搅拌5min。浸泡容器为加盖的大桶，底部带有出水口，浸泡后用水清洗菌渣至pH值为8.0。排出的氨水浸泡液用于田间施肥。

(3)将步骤(2)处理后的菌渣堆放于水泥地面上进行堆沤，一层菌渣、一层牛粪堆放，沼气菌剂适当加水溶解均匀的加入料堆中，上覆塑料布。夏末秋初堆沤6d。期间每隔1～2d进行一次翻堆。沼气菌剂为北京合百意生态能源科技开发有限公司的“绿秸灵”牌沼气菌剂。

(4)将步骤(3)处理后的原料全部投入10m³户用沼气池。

初次使用的沼气池加入沼液1.5立方米作为接种物，加水至沼气池池容的75～80％，搅拌使之充分混合。

按本法投入菌渣后，将沼气池与牲畜圈舍相连通，将畜禽粪便冲入沼气池，则可有利于沼气池提高产气量。

原料投入沼气池后一周可正常产气，产气量0.8～2.0立方米/天(除冬季)。冬季产气量与当地气温及沼气池保温措施有关，当地气温高及沼气池保温措施好的产气量较高。

实施例3：玉米芯种植平菇菌渣，与猪粪、牛粪混合发酵

菌渣原料为种植平菇的玉米芯菌渣，主要营养成分为：

一种以玉米芯菌渣为原料厌氧发酵产沼气的方法，原料配比：玉米芯菌渣4000kg，猪粪500kg，牛粪500kg，沼气菌剂4kg。步骤如下：

(1)对菌渣原料去除塑料布、进行破碎，至原材料大小均匀、无大块为宜。

(2)将步骤(1)处理后的菌渣充分浸湿后用10％的氨水600kg浸泡24小时。浸泡期间每隔2-3h搅拌5min。浸泡后用水清洗菌渣至pH值为7.8。排出的氨水浸泡液用于田间施肥。

(3)将步骤(2)处理后的菌渣堆放于水泥地面上进行堆沤，一层菌渣、一层牛粪堆放，沼气菌剂加水溶解后均匀的加入料堆，上覆塑料布。春季堆沤7d。期间每隔1～2d进行一次翻堆。沼气菌剂为北京合百意生态能源科技开发有限公司的“绿秸灵”牌沼气菌剂。

(4)将步骤(3)处理后的原料全部投入50m³厌氧发酵罐。初次使用时加入沼液15立方米作为接种物，加水至发酵罐池容的75～80％，搅拌使之充分混合。

原料投入发酵罐后10天可正常产气，产气量5～10立方米/天(除冬季)。冬季产气量与当地气温及发酵罐保温措施有关，当地气温高及保温措施好的产气量较高。

Claims

1.一种以玉米芯菌渣为原料厌氧发酵产沼气的方法，包括将发酵原料投入户用沼气池或厌氧反应器中，按现有技术厌氧发酵产沼气，其特征在于发酵原料主要成分重量份如下：

户用沼气池或厌氧反应器初次启动时还有接种物沼液，户用沼气池按每立方米池容加入沼液0.1～0.15立方米；厌氧反应器加入1/3池容的沼液作为接种物；

所用沼气菌剂为市售产品。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述玉米芯菌渣是以玉米芯为原料栽培食用菌后废弃的菌渣，含水率40-50wt％。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述的食用菌为金针菇、平菇、香菇或草菇。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的猪粪含水率75-85wt％，C/N比在13～14∶1，所述的牛粪为水率80-83wt％，C/N比在25∶1。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述沼液取自正常发酵产气的以畜禽粪便为原料的沼气池中的上层沼液。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将块状的玉米芯菌渣打碎成粒度均匀的颗粒，充分浸湿后用10wt％的氨水浸泡20-24小时，10wt％氨水用量150-200kg/吨菌渣，浸泡期间每隔2-3h搅拌5min，浸泡后用水清洗菌渣至pH值为7.5～8；

(2)将步骤(1)处理后的玉米芯菌渣进行堆沤，按一层玉米芯菌渣、一层猪粪或牛粪堆放，沼气菌剂加水溶解后均匀的加入料堆中，料堆上覆盖塑料布；堆沤时间为5～10天，期间每隔1～2天进行一次翻堆；

(3)将步骤(2)处理后的发酵原料投入户用沼气池或厌氧反应器中，原料投量为80～100公斤/立方米池容；

初次使用的户用沼气池池容10-15％的沼液作为接种物，加水至沼气池池容的75～80％，搅拌使之充分混合；或

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于步骤(1)中浸泡容器为加盖的桶，底部带有出液口，排出的氨水浸泡液可用于田间施肥。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于步骤(2)堆沤时间根据气温情况确定，夏季气温高为5～7天，春秋季为7～10天。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于将户用沼气池与厕所便池或/和牲畜圈舍相连通，将生活粪便或/和牲畜粪肥冲入沼气池中。