[发明专利]一种结合添加剂促进秸秆厌氧发酵产生物甲烷的方法

说明书

本发明属于生物质新能源技术领域，公开了一种结合添加剂促进秸秆厌氧发酵产生物甲烷的方法，将干重为70g经粉碎后的秸秆与等量干重的猪粪混合形成混合发酵基质；将干重为100g水稻土和140g混合发酵基质填充进厌氧反应器并摇匀；取1L蒸馏水，分别加入0.2g的吐温20和0.84g的NaHCO₃，摇匀后形成复配型添加剂；将添加剂加入到反应器中，将反应器密封并连接；定期观察气体收集状态，并进行气体体积和甲烷含量的测定。本发明加快了反应进程，能高效低成本地将秸秆和养殖废弃物转化为生物甲烷，提高生产效益；本发明解决了农家肥的无害化处置问题，改良了农田土壤，减少了病虫害的发生，值得推广使用。

技术领域

本发明生物质新能源技术领域，尤其涉及一种结合添加剂促进秸秆厌氧发酵产生物甲烷的方法，是一种在田间通过添加剂对反应条件的改善和催化作用将秸秆和农家肥的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。但是目前该方法由于反应过程复杂，包括秸秆的降解和甲烷的转化等过程，存在生产周期长、转化率低的问题。因此，亟需一种新的促进秸秆厌氧发酵产生物甲烷的添加剂，以提高转化效率。

综上所述，现有技术存在的问题是：

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，不便于将各阶段分开调控，对一个反应阶段的调控常常会影响到另外一个反应阶段。

解决上述技术问题的意义：通过添加适宜的外源添加剂能缓解整个反应过程发酵基质酸碱性的变化幅度，减少对后期产甲烷的影响，同时能缓解各微生物类群之间的相互作用于影响，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。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种结合添加剂促进秸秆厌氧发酵产生物甲烷的方法。

本发明是这样实现的，一种结合添加剂促进秸秆厌氧发酵产生物甲烷的方法包括以下步骤：

步骤一，混合发酵基质的配置：将干重为70g经粉碎后的秸秆与等量干重的猪粪混合，形成混合发酵基质。

步骤二，发酵基质与水稻土在厌氧反应器的混合填充：将干重为100g水稻土和140g混合发酵基质填充进厌氧反应器，并摇匀。

步骤三，添加剂的配置与添加：取1L蒸馏水，分别加入0.2g的吐温20和0.84g的NaHCO₃，摇匀后形成复配型添加剂；并将添加剂加入到反应器中，与反应基质均匀混合。

步骤四，反应器的密封与连接：并将反应器密封；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。

进一步，步骤一中，所述粉碎后的秸秆长3-5cm。