[发明专利]一种利用秸秆青贮提高沼气产量的高效秸秆发酵方法

说明书

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。

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。