[发明专利]一种猪粪和稻秆协同高效厌氧消化的方法

说明书

本发明涉及一种猪粪和稻秆协同高效厌氧消化的方法，包括如下步骤：S101：将稻秆、猪粪和水按照一定比例混合均匀，然后接种纤维素降解混菌，静置培养；S102：在S101得到的产物中加入厌氧污泥，然后调节pH值至7.2～‑7.5，在密闭无氧条件下进行厌氧发酵培养。本发明提供的一种猪粪和稻秆协同高效厌氧消化的方法，通过在猪粪和稻杆的混合物中添加特定的纤维素降解混菌进行生物预处理，使猪粪和稻杆进行协同降解后再进行厌氧发酵，以提高猪粪和稻秆的协同厌氧消化效率和沼气产量，从而实现农业废弃物资源的高效利用。

技术领域

本发明涉及农牧业废弃物处理技术领域，具体涉及一种猪粪和稻秆协同高效厌氧消化的方法。

背景技术

农业废弃物是指畜禽养殖业、农产品加工、农村居民生活和农业生产排放的有机物的总称，主要分为纤维性废弃物和畜禽粪便两大类。我国是一个农业大国，每年产生的农作物秸秆有7.0亿吨，而畜禽粪便则高达27.0亿吨，这些废弃物蕴含着大量的生物质能，其总能量可折合成7亿吨的标准煤。我国现在已经成为世界上农业废弃物年产出量最大的国家，然而大多数农业废弃物未被作为一种资源进行合理的利用，随意丢弃或排放到环境中，使大部分“资源”变成“污染源”，对生态环境造成了极大的影响。畜禽废弃物中一些含氮化合物会导致空气质量下降，造成空气污染，严重影响人体健康。同时粪便的堆积造成蚊蝇、病原菌和寄生虫大量的繁殖，使环境中病原种类增多，加快了人畜传染病和寄生虫病的传播蔓延，影响畜禽产品的质量。农作物秸秆则大多被堆放或者直接焚烧，造成大气污染，引发火灾和交通事故，同时也会破坏土壤结构，造成耕地质量下降。随着能源危机、粮食短缺、环境污染等问题越来越严重。如何使农业废弃物无害化、资源化已成为世界性亟待解决的关键问题。

近年来，世界各国越来越重视农业废弃物的资源化利用，对各种农业废弃物的利用技术进行了大量的研究并取得了丰富的成果。其中，在纤维质类废弃物方面，主要利用技术有肥料化、饲料化和能源化等；养殖业畜禽粪便的资源化利用，主要集中在加工肥料、饲料和用作沼气发酵原料等方面。在上述资源化技术中，将农业废弃物进行厌氧沼气发酵具有较强的应用前景，该技术的应用在避免废弃物造成污染的同时，还可以产生高品质的生物质能源-沼气，目前已成为了农业废弃物资源化的一个重大研究方向。

纤维质类农业废弃物包含大量的粗纤维素、木质素、半纤维素和可溶性碳水化合物等成分，由于其中的纤维素、半纤维素与木质素高度缠绕、结构复杂，很难被纯培养微生物和酶分解。然而，纤维类物质是农业废弃物厌氧消化过程中水解阶段的主要产物，它的不溶性和异质性使其很难被降解，成为整个发酵过程的限速步骤。研究表明，通过预处理方式可以破坏纤维质的物理化学结构，降解得到易于消化的产物，从而提高厌氧消化效率和产气量。常见的预处理方式主要有化学、机械、生物预处理等，Zhang(Biogasification ofrice straw with an anaerobic-phased solids digester system.BioresourceTechnology，1999)研究研磨和切碎对稻草厌氧发酵产沼气的影响，发现经过切碎和碾磨的秸秆产气速率和产气潜力明显提高，在相同粒径大小下(25mm)，研磨比切碎预处理稻杆的产气量提高了12.5％。He(Physicochemical characterization of rice strawpretreated with sodium hydroxide in the solid state for enhancing biogasproduction.Energy and Fuel，2008)用6％的NaOH对稻杆进行固相处理，其厌氧发酵累计产气量提高了27.3％～64.5％。这些预处理方式在纤维质类农业废弃物的厌氧资源化方面起到了一定的效果，但是普遍存在能耗高、需额外的化学试剂、易产生抑制物，甚至造成二次化学污染等问题，限制了其大规模的开发应用。