[发明专利]利用水稻秸秆与农家肥田间混合发酵产生物甲烷的方法

说明书

本发明属于水稻秸秆无害化利用技术领域，公开了一种利用水稻秸秆与农家肥田间混合发酵产生物甲烷的方法。选择渗漏性较低的水稻田，并将土壤取出；将秸秆粉碎并与农家肥混合配成发酵基质；将混合物与水稻土相间分6层堆置在土坑内成垄，并在垄四周挖出宽5cm、深25cm的深沟，用覆盖膜将发酵基质垄全面覆盖；往稻田灌水形成无氧发酵环境；将生物甲烷收集袋的集气阀门与覆盖膜出气阀门对接，并定期观察集气袋的气体收集状态。本发明降低了生产设备和运输成本，解决了农家肥的无害化处置问题，提高生物甲烷的产率；改良土壤肥力和减少农田病虫害，达到无害化处理农田秸秆的目的，值得推广使用。

技术领域

本发明属于水稻秸秆无害化利用技术领域，尤其涉及一种利用水稻秸秆与农家肥田间混合发酵产生物甲烷的方法。

背景技术

目前，最接近的现有技术：

水稻是中国主要粮食作物，水稻年秸秆产量达1.752×108t。生物饲料、生物质发电、秸秆还田和厌氧发酵是水稻秸秆四种主要利用方式。由于秸秆的营养成分含量较低、运输成本高和温室气体的产生，水稻秸秆在生物饲料、生物质发电和秸秆还田的应用上受到了限制。将秸秆通过厌氧发酵产生物甲烷的方法无疑能解决上述问题。秸秆的厌氧发酵又分罐(池)体发酵和田间发酵。前者是利用罐(池)体将秸秆运回粉碎后单独或与其它有机体混合发酵，这种技术的甲烷产率较高，但设施生产和运输成本高，且容易在渣液处理过程中产生污染。另外一种是由日本名城大学田村广人教授研发出一种利用水田在农闲季节直接生产生物甲烷的技术(简称“GET系统”)。该技术是在水稻收割后，将稻草秸秆切碎，夹杂农田土壤分层堆积，然后用薄膜覆盖并通过水淹创造无氧发酵环境来进行分解产甲烷。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。通过厌氧发酵还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。因此该技术被认为是一种水稻秸秆的无害化生态利用方式。但该技术因发酵基质的成分单一，含碳量过高，而影响了秸秆的转化率。此外，我国每年还因家畜养殖产生大量有机废弃物，有机物的不当处置常产生环境污染和农田病虫害传染。因此，亟需一种新的利用水稻秸秆与农家肥田间混合厌氧发酵产生物甲烷(BMF)的技术以解决现有技术中存在的问题以及养殖有机废弃物的环境污染问题。

综上所述，现有技术存在的问题是：

秸秆的厌氧发酵利用方式分为设施发酵和田间发酵，设施发酵存在运输成本高和废渣废液处理困难的问题。目前的田间发酵均采用秸秆单一基质发酵，由于发酵成分单一，含碳量过高，使得秸秆的转化率和产甲烷率较低。。

解决上述技术问题的难度：

秸秆厌氧发酵产生物甲烷的过程包括秸秆酸解、中间体的产生和生物甲烷的产生等多个阶段，每个阶段都需要相应的微生物群落参与。而发酵基质微生物的繁殖需要适当的碳氮比，由于秸秆的碳含量高，微生物的繁殖常常受到限制，由此而影响到秸秆的厌氧发酵进程，使得秸秆的降解和甲烷的生产受到影响。

解决上述技术问题的意义：

通过适当添加养殖有机废弃物，可以把发酵基质的碳氮比调整到适宜于微生物繁殖的范围，促进厌氧发酵微生物菌群的繁殖与增长，从而促进厌氧发酵产生物甲烷进程。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种利用水稻秸秆与农家肥田间混合发酵产生物甲烷的方法(BMF)。

本发明是这样实现的，一种利用水稻秸秆与农家肥田间混合发酵产生物甲烷的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一，选择渗漏性较低的水稻田，在水稻收获后，将水稻田划分为14m²(7m(长)×2m(宽))的地块，地块之间间距0.5m。将地块中的土壤挖出，形成深约20cm的土坑。

步骤二，将秸秆粉碎(长5-10cm)，称取100kg的秸秆粉末，与一定量的农家肥混合配成发酵基质。