[发明专利]利用能源草湿干联合发酵制备沼气和生产有机肥的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物能源资源领域，特别涉及一种利用能源草湿干联合发酵制备沼气和生产有机肥的方法。

背景技术

能源草系指一类野生或经专门种植，碳氢化合物含量高，用于提供能源原料的草本植物。这类草大多属于多年生的高大禾本科草本植物，如巨菌草（即皇竹草）、杂交狼尾草、象草、类芦、芦竹、荻、芒等，具有生长旺盛、光合作用能力强、营养物质丰富、木质纤维素含量高等特点，在生物能源领域具有广泛而重要的作用。

利用能源草厌氧发酵产沼气已有一定研究。林冬梅等公开了一种巨菌草发酵产沼气的方法（CN 101617599A），采用中温（35℃）湿发酵（干物质TS浓度8%～10%）的方法，产气率为440 m³/t TS。郑正等公开了一种利用皇竹草发酵产沼气的方法（CN 101519669A），产气率为0.2～0.3 m³/t TS。李连华等公开了一种杂交狼尾草发酵产沼气的方法（CN 102388741A）。对比目前利用能源草生产沼气的方法，其工艺方法大多与一般原料的沼气生产工艺区别不大，并没有针对能源草本身的特点开发新的沼气发酵工艺。

发明内容

本发明针对能源草营养物质丰富，木质纤维素含量高，碳氮比接近最佳沼气发酵碳氮比范围等特点，开发出了一种利用能源草湿干联合发酵制备沼气和生产有机肥的方法。

本发明采取的技术方案如下：

一种利用能源草湿干联合发酵制备沼气和生产有机肥的方法，包括以下步骤：

（1）原料粉碎；

（2）短期湿发酵：用正常发酵产气的沼液接种，采用高温湿发酵或中温湿发酵，高温湿发酵5～8天，发酵料液中干物质浓度5%～15%，发酵温度50～60℃，中温湿发酵10～15天，发酵料液中干物质浓度5%～12%，发酵温度30℃～40℃；

（3）中间处理：分离沼液和沼渣，沼液做下次发酵的接种物，向分离出的沼渣添加用于降解生物质的微生物制剂，混合均匀，上面泼洒澄清石灰水堆沤5～10天；

（4）干发酵：采用高温干发酵或中温干发酵，高温干发酵10～15天，发酵料液中干物质浓度18%～25%，发酵温度50℃～60℃；中温干发酵15～25天，发酵料液中干物质浓度18%～28%，发酵温度30℃～40℃；

（5）有机肥生产。

其中的原料粉碎是将刚收割的新鲜或青贮的能源草原料粉碎至1～5厘米。

短期湿发酵采用完全的沼液接种，不外加水或为了保证料液总体积不变只添加少量水。

短期湿发酵采取批式发酵，即一次加料后，中间不再加料，直到短期湿发酵结束后渣液分离，沼液用于下次短期湿发酵。

短期湿发酵具体发酵参数为：高温湿发酵5～8天,发酵温度53℃～57℃；中温湿发酵10～15天，发酵温度33℃～37℃。

干发酵的具体方法：以正常干发酵后的沼渣做接种物，接种量1/5～1/3，与步骤（3）处理得到的沼渣混合均匀，用水调节发酵物干物质浓度，然后加入厌氧干发酵罐，用沼气或氮气排除发酵罐内氧气，密闭恒温发酵。

干发酵阶段不外加氮肥，若碳氮比大于30，可用禽畜粪尿调节至30以下。

干发酵的具体参数：高温干发酵10～15天，发酵温度53℃～57℃；中温干发酵15～25天，发酵温度33℃～37℃。

有机肥生产的方法如下：将干发酵得到的沼渣进一步干燥到水分含量低于20%的干沼渣，进而破碎到适合造粒的粒度，添加辅料混合均匀，造粒机造粒、整形、过筛、包装。

本发明的产业化显著优势在于：

（1）节约用水。本发明含有湿发酵过程，但由于沼液是完全反复循环利用的，因而无需外加水或仅需少量水。因而整个工艺需水量近似于干发酵，节约了大量水资源。

（2）节约能源。沼液的完全反复循环利用使本发明的工艺无需加热湿发酵所需的水，仅需维护发酵容器的温度。另外，本发明由湿干两种发酵工艺组合而成，发酵周期接近单纯湿发酵，与单纯干发酵相比缩短了发酵时间，因而节省了维护发酵罐温度所需的的热能。

（3）充分利用能源草的优势。本发明是针对能源草营养物质丰富，木质纤维素含量高，碳氮比接近最佳沼气发酵碳氮比范围等特点而开发出来的，具有明显的针对性，因而得到了非常好的效果。