CN107574187A - 一种利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,其包括如下步骤:1).原料处理:将刚收获的青秸秆破碎,形成秸秆碎料;2).青贮添加剂浸泡:将秸秆碎料放入青贮添加剂溶液中浸泡30‑120分钟,青贮添加剂采用质量百分比浓度为0.5%‑20%金属盐溶液,金属盐溶液的溶质添加质量比例为秸秆质量的1/10~1/500;3).真空青贮:将浸泡后的秸秆碎料与青贮添加剂混合料放入密封容器中,密封容器用真空泵抽成真空,形成厌氧环境,真空密闭保存30‑120天,得到青贮秸秆;4).厌氧发酵产沼气:将所得青贮秸秆进行厌氧发酵,厌氧发酵接种物与青贮秸秆的干物质的质量比为1:1‑50。本发明可有效提高秸秆生产沼气量,从而最终实现秸秆高效、低成本资源化利用。
Description
技术领域
本发明属于农业固体废弃物处理与资源化技术领域,主要应用于秸秆保质保鲜以及青贮秸秆厌氧发酵产沼气的一种利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法。
背景技术
在我国,农作物秸秆是生物质能的重要来源,除一部分作为饲料或直接燃烧用于农户炊事外,大多被就地焚烧,不仅浪费资源,而且污染环境。秸秆发酵生产沼气是 一种有效的资源化利用方法。但是,目前秸秆发酵效率低,主要是因为秸秆内部可生 物利用的组分(纤维素、半纤维素)结构复杂,加上木质素对纤维素和半纤维素的屏 障束缚作用,使得厌氧微生物难以在短时间内将其降解,造成发酵效率低。研究发现, 刚收获的新鲜秸秆中含有很多可溶性糖,这部分可溶性化合物很容易被微生物直接利 用,且刚收获的新鲜秸秆中结构复杂、难被微生物利用的高聚糖(纤维素、半纤维素) 及木质素含量较干秸秆低,因此,利用刚收获的新鲜秸秆发酵生产沼气是更为高效的 秸秆资源化利用方法。然而,新鲜秸秆中的可溶性物质如果不加以保存会被环境微生 物利用或因为本身的生理活动而转化为结构复杂的纤维素和木质素。因此,开发适宜 于厌氧发酵产沼气的秸秆青贮方法是秸秆高效资源化利用的关键。
目前,秸秆青贮方面的研究主要集中在饲料青贮添加剂的研发。主要包括发酵促进剂(如乳酸菌、纤维素酶等)和发酵抑制剂(如盐酸等无机酸、硝酸盐等)。其中, 发酵促进剂会在厌氧发酵的过程中消耗新鲜秸秆中的可溶性糖、可溶性蛋白质、脂肪 等,使易于利用的基质成分减少,这不符合利用青贮秸秆产沼气时应该尽可能多的保 持厌氧发酵可利用基质含量的目标。因此,与发酵促进剂相比,发酵抑制剂更适合作 为厌氧发酵产沼气的秸秆青贮添加剂。发酵抑制剂可以降低青贮饲料pH值,抑制有 害菌的生长繁殖,防止霉变和腐烂,减少营养物质损失,然而,现有的发酵抑制剂如 盐酸、硝酸盐等对后续厌氧发酵微生物有抑制作用,因此,寻找适用于后续厌氧发酵 产沼气的青贮发酵抑制剂,提高秸秆生产沼气的效率,从而最终实现秸秆的高效、低 成本地资源化利用是关键解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供的一种利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,其可有效提高秸秆生产沼气量,从而最终实现秸秆高效、低成 本地资源化利用。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的:
一种利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:
1).原料处理:将刚收获的青秸秆破碎到5-20mm之间的长度,形成秸秆碎料;
2).青贮添加剂浸泡:将秸秆碎料放入青贮添加剂溶液中浸泡,浸泡时间为30-120分钟,青贮添加剂采用质量百分比浓度为0.5%-20%金属盐溶液,金属盐溶液的溶质 添加质量比例为秸秆质量的1/10~1/500;
3).真空青贮:将浸泡后的秸秆碎料与青贮添加剂混合料放入密封容器中,密封容器用真空泵抽成真空,形成厌氧环境,真空密闭保存30-120天,得到青贮秸秆;
4).厌氧发酵产沼气:将步骤3)中所得的青贮秸秆进行厌氧发酵,发酵时,厌 氧发酵接种物与青贮秸秆的干物质的质量比为1:1-50,厌氧发酵温度为35-40℃, 厌氧发酵时间为10-60天,厌氧发酵过程中加入微量元素营养液。
而且,所述的刚收获的青秸秆为蜡熟末期或完熟初期秸秆,秸秆含水率 60%-70%。
而且,所述的步骤2)中还包括采用超声强化处理步骤:在浸泡过程中采用超声 发生装置对秸秆碎料与青贮添加剂混合料进行超声处理,超声波频率25kHz,功率 50w。
而且,所述步骤2)金属盐溶液的溶质采用Fe2(SO4)3、FeCl3、Fe(NO3)3、FeSO4、FeCl2、CuSO4、CuCl2、ZnSO4、ZnCl2、Al2(SO4)3、AlCl3中的任意一种,或者任意两 种及两种以上组成的溶液或复合溶液。
而且,所述复合溶液中各溶质比例均为1:1。
而且,所述步骤4)中厌氧发酵接种物为含有厌氧发酵微生物的污泥。
而且,所述步骤4)中所述微量元素营养液为以下溶质NH4Cl、KH2PO4、CaCl2、 MgSO4、FeSO4、ZnCl2、CuCl2、AlCl3、CoCl2、MnSO4、(NH4)6MoO24组成的复合盐 溶液,所述微量元素营养液的浓度为0.05-1g/L,盐溶液添加体积量与厌氧发酵接种 物的体积比为3:80。
而且,所述复合盐溶液中各溶质比例均为1:1。
本发明的优点和有益效果为:
1、本发明的利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,提出在秸秆青贮过程中利用金属盐作为发酵抑制剂,金属盐溶液不仅可以提供酸性环境,抑制有害菌 生长,而且金属离子可以作为后续厌氧发酵微生物生长所需的营养物质,不但没有抑 制作用,反而可以降低营养元素的添加量;因此,利用金属盐作为青贮添加剂将大大 提高秸秆生产沼气的效率,从而最终实现秸秆的高效、低成本地资源化利用。
2、本发明的利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,所针对的原料为刚收获的青秸秆,即蜡熟末期或完熟初期秸秆,秸秆含水率60%-70%,因此,青秸 秆中的可溶性糖、可溶性蛋白质、脂肪越能有效保留,则后期的发酵产沼气效果越佳。
3、本发明的利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,步骤2)中还包 括采用超声强化处理步骤:采用超声发生装置对秸秆碎料与青贮添加剂混合料进行超 声处理,超声波频率25kHz,功率50w;利用超声波的空化作用及直进流作用促进金 属离子充分渗透进入秸秆内部,增强保鲜效果;与传统的秸秆青贮相比,超声波的辅 助作用可以使添加剂中金属离子迅速达到秸秆的深层组织,使金属离子能够与秸秆中 的有害菌充分接触作用,抑制其活性,提高青贮效果。
4、本发明的利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,其步骤2)中的 金属盐溶液浸泡过程中的金属盐溶液不仅可以在后续的水解中做催化剂,也是后续发 酵产沼中厌氧发酵微生物生长所需的微量元素,从而减少了厌氧发酵步骤中水解催化 剂的投加量和微量元素的投加量,因此,从全工艺的角度,使用金属盐作为青贮添加 剂可以降低发酵产沼气成本;同时,使用金属盐溶液青贮添加剂在后续的厌氧发酵过 程中能够被利用,不会产生二次污染,减少对环境造成的压力。
5、本发明的利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,作为青贮添加剂的金属盐溶液的溶质采用Fe2(SO4)3、FeCl3、Fe(NO3)3、FeSO4、FeCl2、CuSO4、CuCl2、 ZnSO4、ZnCl2、Al2(SO4)3、AlCl3中的任意一种,优选可以为任意两种及两种以上组 成的复合溶液,其目的为:一种金属离子对有害菌的抑制作用是有限的、单一的,如 果是两种或多种金属盐组合可以同时抑制多种有害菌,达到多重抑制的作用,从而实 现高效保质、保鲜。
6、本发明的利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,作为发酵营养液的微量元素营养液为以下溶质NH4Cl、KH2PO4、CaCl2、MgSO4、FeSO4、ZnCl2、CuCl2、 AlCl3、CoCl2、MnSO4、(NH4)6MoO24组成的复合盐溶液,微量元素营养液的浓度为 0.05-1g/L,盐溶液添加体积量与厌氧发酵接种物的体积比为3:80,由于秸秆青贮过 程中加入了金属盐作为青贮添加剂,所以在青贮秸秆厌氧发酵时可以减少该种微量元 素的加入量,从而降低成本。
7、本发明的利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,其可有效提高秸秆生产沼气量,从而最终实现秸秆 高效、低成本地资源化利用。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述,以下实施例只是描述性的,不是限定性的,不能以此限定本发明的保护范围。
实施例1
一种利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,其方法包括如下步骤:
1).原料处理:将收割带穗的蜡熟期全株玉米秸秆,将其破碎至15mm长度,形 成秸秆碎料,秸秆含水率60%-70%;
2).青贮添加剂浸泡:将秸秆碎料放入5%的Fe2(SO4)3溶液混合,Fe2(SO4)3溶质与青秸秆的质量比为1:20,置于超声清洗器进行浸泡,浸泡时间为40分钟;浸泡 同时采用超声清洗器施加超声;超声波频率25kHz,功率50w。
3).真空青贮:将浸泡后的秸秆碎料与青贮添加剂混合料放入密封袋中,密封袋用真空泵抽成真空,形成厌氧环境,真空密闭保存30天,得到青贮秸秆。青贮后秸 秆成份见表1,检测结果显示,5%的Fe2(SO4)3溶液青贮秸秆与干黄秸秆相比可溶性 糖含量较高,难降解的高聚物含量较低,利于后续的厌氧发酵产沼气;
4)厌氧发酵产沼气:将步骤3)中所得的青贮秸秆进行厌氧发酵,发酵时,厌 氧发酵接种物与青贮秸秆的干物质的质量比为1:50,厌氧发酵温度为35℃,厌氧发 酵时间为10天,厌氧发酵过程中加入微量元素营养液。厌氧发酵接种物为含有厌氧 发酵微生物的污泥。采用包含产酸菌、产氢产酸菌、产甲烷菌的厌氧发酵微生物。
微量元素营养液为NH4Cl、KH2PO4、CaCl2、MgSO4、FeSO4、ZnCl2、CuCl2、 AlCl3、CoCl2、MnSO4、(NH4)6MoO24组成的复合盐溶液,微量元素营养液的浓度为 0.05-1g/L,盐溶液添加体积量与厌氧发酵接种物的体积比为3:80,复合盐溶液中各 溶质比例均为1:1。
应用效果:采用两组实验比较相同干物质量的5%的Fe2(SO4)3溶液青贮秸秆和干黄秸秆在厌氧发酵罐进行厌氧发酵的效果。(5%的Fe2(SO4)3溶液青秸秆和干黄秸秆 的干物质量分别为8g,厌氧发酵的接种物为250g,厌氧发酵温度为35℃)结果表明: 5%的Fe2(SO4)3溶液青贮秸秆、干黄秸秆经中温发酵后,产气量分别为2150mL,1428 mL,说明利用5%的Fe2(SO4)3溶液青贮可提高生产沼气的效果。
实施例2
一种利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,其方法包括如下步骤:
1).原料处理:将收割带穗的蜡熟期全株玉米秸秆,将其破碎至10mm,形成秸 秆碎料,秸秆含水率60%-70%;
2).青贮添加剂浸泡:将秸秆碎料放入与质量浓度为10%的FeSO4溶液混合, FeSO4溶质与青秸秆的质量比为1:100,置于超声清洗器进行浸泡,浸泡时间为90分 钟;浸泡同时采用超声清洗器施加超声;超声波频率25kHz,功率50w。
3).真空青贮:将浸泡后的秸秆碎料与青贮添加剂混合料放入密封容器中,密封容器用真空泵抽成真空,形成厌氧环境,真空密闭保存60天,得到青贮秸秆。青贮 后秸秆成份见表1,检测结果显示,10%的FeSO4溶液青贮秸秆与干黄秸秆相比可溶 性糖含量较高,难降解的高聚物含量较低,利于后续的厌氧发酵产沼气。
4)厌氧发酵产沼气:将步骤3)中所得的青贮秸秆进行厌氧发酵,发酵时,厌 氧发酵接种物与青贮秸秆的干物质的质量比为1:30,厌氧发酵温度为37℃,厌氧发 酵时间为20天,厌氧发酵过程中加入微量元素营养液。厌氧发酵接种物为含有厌氧 发酵微生物的污泥。采用包含产酸菌、产氢产酸菌、产甲烷菌的厌氧发酵微生物。
微量元素营养液为NH4Cl、KH2PO4、CaCl2、MgSO4、FeSO4、ZnCl2、CuCl2、 AlCl3、CoCl2、MnSO4、(NH4)6MoO24组成的复合盐溶液,所述微量元素营养液的浓 度为0.05-1g/L,盐溶液添加体积量与厌氧发酵接种物的体积比为3:80,复合盐溶液 中各溶质比例均为1:1。
应用效果:采用两组实验比较相同干物质量的10%的FeSO4溶液青贮秸秆和干黄秸秆在厌氧发酵罐进行厌氧发酵的效果。(10%的FeSO4溶液青秸秆和干黄秸秆的干 物质量分别为8g,厌氧发酵的接种物为250g,厌氧发酵温度为35℃)结果表明:10% 的FeSO4溶液青贮秸秆、干黄秸秆经中温发酵后,产气量分别为2080mL,1428mL, 说明利用10%的FeSO4溶液青贮可提高生产沼气的效果。
实施例3
一种利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,其方法包括如下步骤:
1).原料处理:将收割带穗的蜡熟期全株玉米秸秆,将其破碎至5mm,形成秸秆 碎料,秸秆含水率60%-70%;
2).青贮添加剂浸泡:将秸秆碎料放入15%的ZnSO4溶液混合,ZnSO4溶质与青 秸秆的质量比为1:200,置于超声清洗器进行浸泡,浸泡时间为120分钟;浸泡同时 采用超声清洗器施加超声;超声波频率25kHz,功率50w。
3).真空青贮:将浸泡后的秸秆碎料与青贮添加剂混合料放入密封容器中,密封容器用真空泵抽成真空,形成厌氧环境,真空密闭保存90天,得到青贮秸秆。青贮 后秸秆成份见表1,检测结果显示,15%的ZnSO4溶液青贮秸秆与干黄秸秆相比可溶 性糖含量较高,难降解的高聚物含量较低,利于后续的厌氧发酵产沼气。
4).厌氧发酵产沼气:将步骤3)中所得的青贮秸秆进行厌氧发酵,发酵时,厌 氧发酵接种物与青贮秸秆的干物质的质量比为1:20,厌氧发酵温度为37℃,厌氧发 酵时间为30天,厌氧发酵过程中加入微量元素营养液。厌氧发酵接种物为含有厌氧 发酵微生物的污泥。采用包含产酸菌、产氢产酸菌、产甲烷菌的厌氧发酵微生物。
微量元素营养液为NH4Cl、KH2PO4、CaCl2、MgSO4、FeSO4、ZnCl2、CuCl2、 AlCl3、CoCl2、MnSO4、(NH4)6MoO24组成的复合盐溶液,所述微量元素营养液的浓 度为0.05-1g/L,盐溶液添加体积量与厌氧发酵接种物的体积比为3:80,复合盐溶液 中各溶质比例均为1:1。
应用效果:采用两组实验比较相同干物质量的15%的ZnSO4溶液青贮秸秆和干 黄秸秆在厌氧发酵罐进行厌氧发酵的效果。(15%的ZnSO4溶液青秸秆和干黄秸秆的 干物质量分别为8g,厌氧发酵的接种物为250g,厌氧发酵温度为35℃)结果表明: 15%的ZnSO4溶液青贮秸秆、干黄秸秆经中温发酵后,产气量分别为2007mL,1428 mL,说明利用15%的ZnSO4溶液青贮可提高生产沼气的效果。
实施例4
一种利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,其方法包括如下步骤:
1).原料处理:将收割带穗的完熟初期玉米秸秆,将其破碎至20mm,形成秸秆 碎料,秸秆含水率60%-70%;
2).青贮添加剂浸泡:
将秸秆碎料放入20%的Al2(SO4)3溶液混合,Al2(SO4)3溶质与青秸秆的质量比为1:500,置于超声清洗器进行浸泡,浸泡时间为60分钟;浸泡同时采用超声清洗器施 加超声;超声波频率25kHz,功率50w。
3).真空青贮:将浸泡后的秸秆碎料与青贮添加剂混合料放入密封容器中,密封容器用真空泵抽成真空,形成厌氧环境,真空密闭保存30天,得到青贮秸秆。青贮 后秸秆成份见表1,检测结果显示,20%的Al2(SO4)3溶液青贮秸秆与干黄秸秆相比可 溶性糖含量较高,难降解的高聚物含量较低,利于后续的厌氧发酵产沼气。
4)厌氧发酵产沼气:将步骤3)中所得的青贮秸秆进行厌氧发酵,发酵时,厌 氧发酵接种物与青贮秸秆的干物质的质量比为1:10,厌氧发酵温度为40℃,厌氧发 酵时间为45天,厌氧发酵过程中加入微量元素营养液。厌氧发酵接种物为含有厌氧 发酵微生物的污泥。采用包含产酸菌、产氢产酸菌、产甲烷菌的厌氧发酵微生物。
微量元素营养液为NH4Cl、KH2PO4、CaCl2、MgSO4、FeSO4、ZnCl2、CuCl2、 AlCl3、CoCl2、MnSO4、(NH4)6MoO24组成的复合盐溶液,所述微量元素营养液的浓 度为0.05-1g/L,盐溶液添加体积量与厌氧发酵接种物的体积比为3:80,复合盐溶液 中各溶质比例均为1:1。
应用效果:采用两组实验比较相同干物质量的20%的Al2(SO4)3溶液青贮秸秆和干黄秸秆在厌氧发酵罐进行厌氧发酵的效果。(20%的Al2(SO4)3溶液青秸秆和干黄秸 秆的干物质量分别为8g,厌氧发酵的接种物为250g,厌氧发酵温度为35℃)结果表 明:20%的Al2(SO4)3溶液青贮秸秆、干黄秸秆经中温发酵后,产气量分别为3156mL, 1428mL,说明利用20%的Al2(SO4)3溶液青贮可提高生产沼气的效果。
实施例5
一种利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,其方法包括如下步骤:
1).原料处理:将收割带穗的完熟初期玉米秸秆,将其破碎至10mm,形成秸秆 碎料,秸秆含水率60%-70%;
2).青贮添加剂浸泡:
将秸秆碎料放入5%FeCl3和5%ZnCl2复合溶液混合,5%FeCl3和5%ZnCl2的质 量比为1:1,复合溶质与青秸秆的质量比为1:50,置于超声清洗器进行浸泡,浸泡时 间为30分钟;浸泡同时采用超声清洗器施加超声;超声波频率25kHz,功率50w。
3).真空青贮:将浸泡后的秸秆碎料与青贮添加剂混合料放入密封容器中,密封容器用真空泵抽成真空,形成厌氧环境,真空密闭保存30天,得到青贮秸秆。青贮 后秸秆成份见表1,检测结果显示,5%FeCl3和5%ZnCl2复合溶液青贮秸秆与干黄秸 秆相比可溶性糖含量较高,难降解的高聚物含量较低,利于后续的厌氧发酵产沼气。
4)厌氧发酵产沼气:将步骤3)中所得的青贮秸秆进行厌氧发酵,发酵时,厌 氧发酵接种物与青贮秸秆的干物质的质量比为1:5,厌氧发酵温度为37℃,厌氧发 酵时间为50天,厌氧发酵过程中加入微量元素营养液。厌氧发酵接种物为含有厌氧 发酵微生物的污泥。采用包含产酸菌、产氢产酸菌、产甲烷菌的厌氧发酵微生物。
4)微量元素营养液为NH4Cl、KH2PO4、CaCl2、MgSO4、FeSO4、ZnCl2、CuCl2、 AlCl3、CoCl2、MnSO4、(NH4)6MoO24组成的复合盐溶液,所述微量元素营养液的浓 度为0.05-1g/L,盐溶液添加体积量与厌氧发酵接种物的体积比为3:80,复合盐溶液 中各溶质比例均为1:1。
应用效果:采用两组实验比较相同干物质量的5%FeCl3和5%ZnCl2复合溶液青 贮秸秆和干黄秸秆在厌氧发酵罐进行厌氧发酵的效果。(5%FeCl3和5%ZnCl2复合溶 液青秸秆和干黄秸秆的干物质量分别为8g,厌氧发酵的接种物为250g,厌氧发酵温 度为35℃)结果表明:5%FeCl3和5%ZnCl2复合溶液青贮秸秆、干黄秸秆经中温发 酵后,产气量分别为3289mL,1428mL,说明利用5%FeCl3和5%ZnCl2复合溶液青 贮可提高生产沼气的效果。
实施例6
一种利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,其方法包括如下步骤:
1).原料处理:将收割带穗的完熟初期玉米秸秆,将其破碎至5mm,形成秸秆碎 料,秸秆含水率60%-70%。
2).青贮添加剂浸泡:
将秸秆碎料放入10%Fe(NO3)3和5%AlCl3复合溶液混合,10%Fe(NO3)3和5%AlCl3的质量比为1:1,复合溶质与青秸秆的质量比为1:100,置于超声清洗器进行浸 泡,浸泡时间为60分钟;浸泡同时采用超声清洗器施加超声;超声波频率25kHz, 功率50w。
3).真空青贮:将浸泡后的秸秆碎料与青贮添加剂混合料放入密封容器中,密封容器用真空泵抽成真空,形成厌氧环境,真空密闭保存30天,得到青贮秸秆。青贮 后秸秆成份见表1,检测结果显示,5%FeCl3和5%ZnCl2复合溶液青贮秸秆与干黄秸 秆相比可溶性糖含量较高,难降解的高聚物含量较低,利于后续的厌氧发酵产沼气。
4)厌氧发酵产沼气:将步骤3)中所得的青贮秸秆进行厌氧发酵,发酵时,厌 氧发酵接种物与青贮秸秆的干物质的质量比为1:1,厌氧发酵温度为37℃,厌氧发 酵时间为60天,厌氧发酵过程中加入微量元素营养液。厌氧发酵接种物为含有厌氧 发酵微生物的污泥。采用包含产酸菌、产氢产酸菌、产甲烷菌的厌氧发酵微生物。
4)微量元素营养液为NH4Cl、KH2PO4、CaCl2、MgSO4、FeSO4、ZnCl2、CuCl2、 AlCl3、CoCl2、MnSO4、(NH4)6MoO24组成的复合盐溶液,所述微量元素营养液的浓 度为0.05-1g/L,盐溶液添加体积量与厌氧发酵接种物的体积比为3:80,复合盐溶液 中各溶质比例均为1:1。
应用效果:采用两组实验比较相同干物质量的10%Fe(NO3)3和5%AlCl3复合溶 液青贮秸秆和干黄秸秆在厌氧发酵罐进行厌氧发酵的效果。(10%Fe(NO3)3和5%AlCl3复合溶液青秸秆和干黄秸秆的干物质量分别为8g,厌氧发酵的接种物为250g, 厌氧发酵温度为35℃)结果表明:10%Fe(NO3)3和5%AlCl3复合溶液青贮秸秆、干 黄秸秆经中温发酵后,产气量分别为3316mL,1428mL,说明利用10%Fe(NO3)3和 5%AlCl3复合溶液青贮可提高生产沼气的效果。
表1青贮秸秆与干黄秸秆的成分、产气量对比
尽管为说明目的公开的本发明的实施例,但是本领域的技术人员可以理解,在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内,各种替换、变化和修改都是可能的,因 此本发明的范围不局限于实施例所公开的内容。
Claims (8)
1.一种利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:
1).原料处理:将刚收获的青秸秆破碎到5-20mm之间的长度,形成秸秆碎料;
2).青贮添加剂浸泡:将秸秆碎料放入青贮添加剂溶液中浸泡,浸泡时间为30-120分钟,青贮添加剂采用质量百分比浓度为0.5%-20%金属盐溶液,金属盐溶液的溶质添加质量比例为秸秆质量的1/10~1/500;
3).真空青贮:将浸泡后的秸秆碎料与青贮添加剂混合料放入密封容器中,密封容器用真空泵抽成真空,形成厌氧环境,真空密闭保存30-120天,得到青贮秸秆;
4).厌氧发酵产沼气:将步骤3)中所得的青贮秸秆进行厌氧发酵,发酵时,厌氧发酵接种物与青贮秸秆的干物质的质量比为1:1-50,厌氧发酵温度为35-40℃,厌氧发酵时间为10-60天,厌氧发酵过程中加入微量元素营养液。
2.根据权利要求1所述的一种利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,其特征在于:所述的刚收获的青秸秆为蜡熟末期或完熟初期秸秆,秸秆含水率60%-70%。
3.根据权利要求1所述的一种利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,其特征在于:所述的步骤2)中还包括采用超声强化处理步骤:在浸泡过程中采用超声发生装置对秸秆碎料与青贮添加剂混合料进行超声处理,超声波频率25kHz,功率50w。
4.根据权利要求1所述的一种利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,其特征在于:所述的步骤2)中金属盐溶液的溶质采用Fe2(SO4)3、FeCl3、Fe(NO3)3、FeSO4、FeCl2、CuSO4、CuCl2、ZnSO4、ZnCl2、Al2(SO4)3、AlCl3中的任意一种,或者任意两种及两种以上组成的溶液或复合溶液。
5.根据权利要求4所述的一种利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,其特征在于:所述复合溶液中各溶质比例均为1:1。
6.根据权利要求1所述的一种利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,其特征在于:所述步骤4)中厌氧发酵接种物为含有厌氧发酵微生物的污泥。
7.根据权利要求1所述的一种利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,其特征在于:所述步骤4)中所述微量元素营养液为以下溶质NH4Cl、KH2PO4、CaCl2、MgSO4、FeSO4、ZnCl2、CuCl2、AlCl3、CoCl2、MnSO4、(NH4)6MoO24组成的复合盐溶液,所述微量元素营养液的浓度为0.05-1g/L,盐溶液添加体积量与厌氧发酵接种物的体积比为3:80。
8.根据权利要求7所述的一种利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法,其特征在于:所述复合盐溶液中各溶质比例均为1:1。
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