[发明专利]一种沼液在水稻秸秆厌氧发酵产生物甲烷的应用方法

说明书

本发明属于生物质新能源技术领域，公开了一种沼液在水稻秸秆厌氧发酵产生物甲烷的应用方法。进行厌氧发酵基质的配置；发酵基质与水稻田土壤浸出液在厌氧反应器的充分混合；菌剂的配置与添加；反应器的密封与连接：将反应器密封；然后将气体收集装置的进气管与反应器的出气管连接，定期观察集气装置的气体收集状态，并及时进行气体体积和甲烷含量的测定。本发明使用该菌剂可以加快水稻秸秆厌氧发酵的进程，显著提高生物甲烷的产率；解决目前相关技术所存在的生产期长，产率低的问题。

技术领域

本发明属于生物质新能源技术领域，尤其涉及一种沼液在水稻秸秆厌氧发酵产生物甲烷的应用方法。具体为一种在田间通过微生物菌剂对反应条件的改善和催化作用将秸秆有机物转化为生物甲烷的新技术。

背景技术

目前，最接近的现有技术：

中国是水稻的主产国，水稻年秸秆产量达1.752×10⁸t。水稻秸秆与养殖废弃物的无害化处理是我国农村生态环境保护的核心问题。由于秸秆的运输成本高、营养成分含量较低和温室气体的产生，水稻秸秆在生物质发电、生物饲料和秸秆还田等方面的应用上受到了限制。将秸秆和养殖废弃物在大田通过厌氧发酵产生物甲烷的方法能有效解决上述问题。该方法是在水稻收割后，将稻草秸秆切碎，与农田土壤分层堆积成垄，然后用覆盖膜覆盖堆积垄，并通过水淹创造无氧环境来进行发酵分解有机物产生物甲烷。该技术既能把秸秆转换为无害的生物燃料，减少温室气体排放，又能改善土壤结构，增强土壤肥力。此外，通过厌氧发酵可杀死秸秆中的病源虫卵，避免秸秆直接还田引起的作物病虫害问题。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有秸秆利用方法不具有秸秆田间厌氧发酵生产甲烷的技术特点，不能实现水稻秸秆的无害化处置，造成农田土壤改良效果差，不能有效防治病虫害的发生。而且不能高效地在田间利用水稻秸秆发酵生产生物甲烷提高生产效益。

(2)由于秸秆厌氧发酵产甲烷反应过程复杂，包括秸秆水解酸化、产氢产乙酸和产甲烷等阶段，每个阶段都有特有的微生物群落参与，不同阶段需要有不同的酸碱条件，微生物群落之间存在着相互作用，使得现有技术存在生产周期长、转化率低的问题。

解决上述技术问题的难度：

秸秆厌氧发酵产甲烷过程往往是多个反应阶段同步进行，需要有多种微生物，特别是产甲烷微生物的参与，而现有反应系统仅水稻土含有部分相关微生物种类，不能满足反应过程的需要，使得整个反应进程较长，产率较低。

解决上述技术问题的意义：

通过添加沼液，能丰富水稻秸秆厌氧发酵产生物甲烷的菌剂的微生物多样性，补充秸秆厌氧发酵产生物甲烷中与秸秆降解和产甲烷行管的微生物种类，保证各反应阶段的正常进行，提高秸秆的转化率和产甲烷率。

本发明以高效地将水稻秸秆分解转化为生物甲烷，并改良土壤，减少病虫害的发生，具有推广意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种沼液在水稻秸秆厌氧发酵产生物甲烷的应用方法。

本发明是这样实现的，一种沼液在水稻秸秆厌氧发酵产生物甲烷的应用方法包括以下步骤：

步骤1)：厌氧发酵基质的配置：将干重为80g经粉碎后的秸秆(长约3-5cm)与300mL尿素溶液混合(质量分数为0.9％)，进行5-6d的氨化预处理，形成厌氧发酵基质。

步骤2)发酵基质与水稻田土壤浸出液在厌氧反应器的混合填充：将体积为500mL的水稻田土壤浸出液和上述经氨化预处理的厌氧发酵基质填充进厌氧反应器(2L)，并摇匀。

步骤3)菌剂的配置与添加：取500mL沼气池厌氧发酵后的沼气废液，加入到反应器中，与反应基质均匀混合。