[发明专利]一种通过生化预处理玉米秸秆提高秸秆与粪便混合厌氧消化产气性能的方法

说明书

一种通过生化预处理玉米秸秆提高秸秆与粪便混合厌氧消化产气性能的方法属于有机固体废弃物厌氧消化领域。本发明包含以下步骤下：从沼液池中提取沼液，过筛网；将秸秆粉碎，与沼液混合均匀，将混合物置于密闭容器内在35℃恒温箱预处理1‑3天；将所得物料与粪便混匀，接种厌氧消化污泥，调节pH，加水稀释后进行中温厌氧发酵过程。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果(1)预处理时间明显缩短5‑14天；(2)厌氧发酵周期T₈₀明显缩短23.08％‑43.59％；(3)甲烷产量明显提高25.72％‑36.55％(4)工艺简单，成本低廉，易于操作。

技术领域

本发明属于有机固体废弃物厌氧消化领域，具体涉及一种通过生化预处理玉米秸秆提高秸秆与粪便混合厌氧消化产气性能的方法。

背景技术

我国是传统的农业大国，年产农作物秸秆量达8亿多吨，其中玉米秸秆产量达2.84亿吨。因不能及时有效利用，绝大多数玉米秸秆被露天焚烧或野外堆放，严重污染大气环境，同时浪费了资源。厌氧消化技术已被证明为有效获取生物质能源的重要方法，具有低能耗、高产能等优点，目前已在我国广泛的工业化应用和规模化示范。

以秸秆为原料进行厌氧发酵，产量低、周期长。其主要原因为：(1)秸秆的主要组成成分(纤维素、半纤维素和木质素)结构复杂，难以被微生物直接利用；(2)营养不均衡，C/N比过高。

一般通过对秸秆进行预处理的来提高微生物对秸秆的利用率。物理法以剪切、粉碎为主，简易快捷，但没从根本上改变木质纤维素的晶体结构。化学法以酸碱处理为主，投入产出比较高，但存在废液处理、设备要求高、碱液抑制产甲烷杆菌生长风险等问题。生物法具有非化学、低能耗、环境友好等优势成为研究热点，但现有白腐真菌或复合菌剂预处理法成本高、技术难度大。

沼液一般为高浓度有机废水，不仅含有大量的氮、磷、钾及有机物，而且富含酶和木质纤维素降解菌。文献：楚莉莉等.沼液预处理小麦秸秆厌氧发酵产气特性的影响(干旱地区农业研究,2011,29(1):247-251.)的研究发现：使用沼液预处理麦秸8-15天后进行厌氧发酵的VS累积产气量增加15.42％-31.53％，甲烷平均含量为64％-71％。其不足之处是沼液预处理时间太长，原料损失太多，甲烷总产量较低。

中国专利CN 101899474A采用沼液作为促进剂，对秸秆进行预处理，然而预处理时间长。专利CN 102586333A通过回用部分沼液预处理麦秸，但氨氮的积累抑制厌氧菌的生长，但是指标多、操作难度大。

发明内容

针对厌氧发酵过程中难降解和营养不均衡的缺陷，提出本发明。本发明的目的在于提供一种通过生化预处理玉米秸秆提高秸秆与粪便混合厌氧产气性能的方法，具有操作简单、降解速率快、预处理时间短及发酵底物C/N比均衡的特点。

本发明技术方案包含如下内容：

(1)秸秆原料准备

取风干的玉米秸秆，先切成3～4厘米，再用带20目筛网的粉碎机粉碎干燥保存备用。

(2)沼液制备方法

沼液取自正常运转一年以上发酵稳定的厌氧发酵沼气池出料(沼液pH在6.9-7.2，氨氮在200-1500mg/L，碱度在2000-6000mg/L)，静置沉降2-7天，滤掉一部分水后，保证沼液干重TS在2％-4％，然后分别将沼液过5-40目筛网，制备好的沼液放入4℃冰箱备用。

(3)预处理方法

称取玉米秸秆若干份分别置于密封容器中，加入玉米秸秆干重TS1-6倍的不同浓度的沼液(过5-40目筛网)混合，同时控制每份玉米秸秆预处理后的总固体浓度范围为10％-25％，搅拌均匀后密封置于35℃恒温箱预处理1-6天。

(4)预处理时间确定方法