CN116200432A - 一种牛粪秸秆混合高浓度厌氧发酵产沼气方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种牛粪秸秆混合高浓度厌氧发酵产沼气方法，属于厌氧发酵技术领域。本发明将牛粪与秸秆按重量比1:0.5‑3的比例混合均匀，加水调节固含量为20‑34％，添加瘤胃接种物后调节pH至6.5‑7.2获得发酵混合物，进行牛粪秸秆厌氧发酵，所述秸秆经碱化处理。本发明将牛粪与碱化处理的秸秆按特定的比例混合共同进行厌氧发酵，能够有效的提高厌氧发酵效率及产甲烷量。
Description
技术领域
本发明属于厌氧发酵技术领域，尤其涉及一种牛粪秸秆混合高浓度厌氧发酵产沼气方法。
背景技术
在农业和畜牧业生产中会产生大量的农作物秸秆和畜禽粪便。秸秆作为富含纤维素的生物资源，大部分被焚烧，而得不到充分的利用，不仅造成秸秆资源的浪费，还会污染环境。而畜禽粪便的不当排放会对周围的大气、水体造成严重污染，进而危害人类健康及畜禽养殖业的生产安全。目前多采用厌氧消化技术对秸秆和畜禽粪便进行转化生产沼气等能源物质。厌氧发酵是将有机固体废物转化为能源的有效途径，然而以动物粪便，尤其是有机碳和氮含量都较低的牛粪作为底物时，厌氧发酵效率低，发酵周期长。因此，提供一种能够高效率消化分解牛粪和秸秆的厌氧发酵方法，有助于实现秸秆和牛粪的资源化利用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种牛粪秸秆混合高浓度厌氧发酵产沼气方法，能够充分实现牛粪和秸秆的资源化利用，提高厌氧发酵效率和甲烷产量。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种牛粪秸秆混合高浓度厌氧发酵产沼气方法，将牛粪与秸秆按重量比1:0.5-3的比例混合均匀，加水调节固含量为20-34％，添加瘤胃接种物后调节pH至6.5-7.2获得发酵混合物，进行牛粪秸秆厌氧发酵；所述秸秆经碱化处理。
优选的，所述瘤胃接种物为将新鲜牛瘤胃内容物过滤后离心获得。
优选的，所述瘤胃接种物的接种量为牛粪与秸秆混合物总质量的5-12％。
优选的，所述秸秆包括玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆、苜蓿秸秆中的任意一种。
优选的，所述秸秆粉碎至2-5cm。
优选的，所述秸秆使用4％NaOH溶液浸泡14-20h。
优选的，所述发酵温度为25-30℃。
优选的，所述发酵混合物中添加FeSO4、NiSO4中任意一种。
优选的，所述FeSO4添加浓度为0.5-2mg/L，NiSO4添加浓度为0.1-0.4mg/L。
优选的，调节C/N为20:1-27:1。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明提供了一种牛粪秸秆混合高浓度厌氧发酵产沼气方法，本发明将秸秆进行碱化处理，使得秸秆更容易被水解微生物利用，再将碱化处理的秸秆与牛粪进行共发酵，有效的提高了厌氧发酵效率，提高了产沼气量。
具体实施方式
本发明提供了一种牛粪秸秆混合高浓度厌氧发酵产沼气方法，将牛粪与秸秆按重量比1:0.5-3的比例混合均匀，加水调节固含量为20-34％，添加瘤胃接种物后调节pH至6.5-7.2获得发酵混合物，进行牛粪秸秆厌氧发酵；所述秸秆经碱化处理。优选的，本发明将牛粪与秸秆按重量比1:1-2的比例混合均匀，加水调节固含量为26-30％。
本发明中，将秸秆进行碱化处理，增强了原料的抗酸化处理，有效的缩短了发酵时间，提高了发酵效率。
本发明中，所述瘤胃接种物为将新鲜牛瘤胃内容物过滤后离心获得。作为一种可实施的方式，本发明先使用纱布将新鲜瘤胃内容中的固体物质过滤，再使用离心机12000rmp离心15min，获得瘤胃接种物。
本发明中，所述瘤胃接种物的接种量为牛粪与秸秆混合物总质量的5-12％，优选为8-10％。反刍动物瘤胃中含有高效的水解菌群，能够利用秸秆中的纤维素和半纤维素成分进而提高秸秆的水解效率。
本发明中，所述秸秆包括玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆、苜蓿秸秆中的任意一种。
本发明中，将所述秸秆粉碎至2-5cm，优选为3-4cm。本发明在研究中发现，不同长度的秸秆与牛粪混合后对沼气发酵产气量有不同影响，秸秆长度过小在一定程度上抑制了沼气发酵，总产气量低于牛粪单独发酵，秸秆长度过大则发酵周期长。本发明提供的秸秆长度能够有效的提高发酵效率并提高沼气产气量。
本发明中，所述秸秆使用4％NaOH溶液浸泡14-20h，优选为16-18h。
本发明中，所述发酵温度为25-30℃。
本发明中，所述发酵混合物中添加FeSO4、NiSO4中任意一种，通过添加产甲烷金属离子，能够影响甲烷菌的类型和活性，进而影响牛粪与秸秆的产甲烷潜力，本发明添加FeSO4、NiSO4提高了产甲烷量。
本发明中，所述FeSO4添加浓度为0.5-2mg/L，优选为1.2-1.6mg/L，NiSO4添加浓度为0.1-0.4mg/L，优选为0.2-0.3mg/L。
本发明中，调节C/N为20:1-27:1。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将新鲜牛瘤胃内容中的固体物质过滤，再使用离心机12000rmp离心15min，获得瘤胃接种物，备用；
将玉米秸秆粉碎至3cm，使用4％NaOH溶液浸泡16h；
将牛粪与秸秆按重量比1:2的比例混合均匀，加水调节固含量为26％，添加8％瘤胃接种物；调节C/N为23:1；
添加1.0mg/L的FeSO4；
调节pH至6.8获得发酵混合物，于28℃进行牛粪秸秆厌氧发酵。
实施例2
将新鲜牛瘤胃内容中的固体物质过滤，再使用离心机12000rmp离心15min，获得瘤胃接种物，备用；
将水稻秸秆粉碎至2cm，使用4％NaOH溶液浸泡18h；
将牛粪与秸秆按重量比1:1的比例混合均匀，加水调节固含量为22％，添加10％瘤胃接种物；调节C/N为25:1；
添加0.2g/L的NiSO4；
调节pH至7.0获得发酵混合物，于28℃进行牛粪秸秆厌氧发酵。
实施例3
将新鲜牛瘤胃内容中的固体物质过滤，再使用离心机12000rmp离心15min，获得瘤胃接种物，备用；
将水小麦秸秆粉碎至4cm，使用4％NaOH溶液浸泡16h；
将牛粪与秸秆按重量比1:1的比例混合均匀，加水调节固含量为32％，添加10％瘤胃接种物；调节C/N为20:1；
添加1.2mg/L的FeSO4；
调节pH至7.2获得发酵混合物，于28℃进行牛粪秸秆厌氧发酵。
实施例4
将新鲜牛瘤胃内容中的固体物质过滤，再使用离心机12000rmp离心15min，获得瘤胃接种物，备用；
将水玉米秸秆粉碎至2cm，使用4％NaOH溶液浸泡16h；
将牛粪与秸秆按重量比1:0.5的比例混合均匀，加水调节固含量为30％，添加10％瘤胃接种物；调节C/N为27:1；
添加0.3g/L的NiSO4；
调节pH至6.5获得发酵混合物，于25℃进行牛粪秸秆厌氧发酵。
对比例1
与实施例1的区别在于秸秆未进行碱化处理。
对比例2
与实施例1的区别在于秸秆粉碎长度为10cm。
对比例3
与实施例1的区别在于秸秆粉碎长度为1cm。
实施例5
本实施例对比了不同发酵方法对产沼气的影响
分别采取实施例1-4以及对比例1-3记载的方法进行牛粪与秸秆的厌氧发酵，并以单独发酵牛粪为对照，记载发酵周期，产沼气量，结果如表1所示。
表1不同厌氧发酵方法对产沼气的影响
可见，使用本发明提供的有效的缩短了厌氧发酵的周期，提高了沼气的产气量，同时提高了沼气中甲烷含量。能够充分实现牛粪和秸秆的资源化利用
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种牛粪秸秆混合高浓度厌氧发酵产沼气方法，其特征在于，将牛粪与秸秆按重量比1:0.5-3的比例混合均匀，加水调节固含量为20-34％，添加瘤胃接种物后调节pH至6.5-7.2获得发酵混合物，进行牛粪秸秆厌氧发酵；所述秸秆经碱化处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述瘤胃接种物为将新鲜牛瘤胃内容物过滤后离心获得。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述瘤胃接种物的接种量为牛粪与秸秆混合物总质量的5-12％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述秸秆包括玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆、苜蓿秸秆中的任意一种。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述秸秆粉碎至2-5cm。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述秸秆使用4％NaOH溶液浸泡14-20h。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发酵温度为25-30℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发酵混合物中添加FeSO4、NiSO4中任意一种。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述FeSO4添加浓度为0.5-2mg/L，NiSO4添加浓度为0.1-0.4mg/L。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调节C/N为20:1-27:1。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118619773A (zh) * | 2024-05-24 | 2024-09-10 | 天津大学 | 一种农业秸秆还田利用的方法 |
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