利用秸秆补充碳源的鸡粪快速厌氧发酵方法

摘要

利用秸秆补充碳源的鸡粪快速厌氧发酵方法，秸秆先堆沤再与鸡粪混合的发酵方法如下：将收割后的秸秆用人工或者机械方法粉碎，长度在1-2cm；将粉碎后的秸秆按料水重量比1:2加接种物润湿，搅拌后密封堆沤3-7天；将堆沤好的秸秆和接种物混合物投入发酵罐中，加入适量新鲜鸡粪，加水调配成含水率91%-95%左右的混合物，进行湿式厌氧发酵产沼气；厌氧发酵温度在35±5℃进行，发酵过程中对发酵进行搅拌，发酵12h内产生沼气，发酵时间12h至5天。本发明可以提高鸡粪沼气产量，提高产气速率，不易酸化，而且可以进一步降低秸秆和鸡粪的固含量。本方法具有速效、成本低、使用方法简单、易于普及等优点，可以推广使用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用秸秆补充碳源的鸡粪快速厌氧发酵方法，属于畜禽粪便的厌氧发酵技术。

背景技术

目前规模化、集约化养殖场正在蓬勃发展，所产生的畜禽粪便也越来越多地影响到人们的日常生活。鸡粪是规模化养鸡场产生的污染物之一，因鸡粪常含有大量病原菌和害虫卵，不经过高无害化处理直接施入土壤，易导致害虫卵、病原菌传播，并且其所含挥发性氮含量较高，对周边的空气等环境造成了很大影响，因此迫切需求对鸡粪进行无害无味化处理。目前畜禽动物粪便的处理主要采用厌氧消化技术，也称厌氧发酵。

厌氧消化技术(Anaerobic digestion technique)是指在厌氧环境下，利用厌氧微生物的生命活动，将各种有机物转化为甲烷和二氧化碳等的过程。与好氧处理相比，厌氧消化技术用于处理高浓度有机粪污时去除效果理想，BOD去除率可达到90%以上，COD去除率70%-90%；可同时回收污染物中储存的能量产生沼气，回收率可达80%以上。此外对于某些难降解物质和有毒有机物还具有独特的降解能力，可转化去除低浓度有毒物质，并有效杀灭病原菌和害虫卵，是解除畜禽粪尿污染源的有效途径。因此厌氧发酵是禽畜粪便处理上采用最为广泛的一种方法。

在以鸡粪为底物的厌氧发酵过程中，由于鸡粪中氮含量较高而碳含量水平相对较低，造成发酵物的碳氮比值较低，不利于鸡粪厌氧发酵，若能补充一定的碳源提高碳氮比，则有利于厌氧发酵的顺利进行。农田作物秸秆是一种理想的碳源补充物。我国农村每年约生产7×10⁸t左右的农作物秸秆，作物秸秆含有丰富的有机碳源、氮磷钾和微量元素成分。如能将秸秆与鸡粪混合进行厌氧发酵，可通过调节发酵物的碳氮比，为厌氧发酵微生物提供良好生长环境，提高厌氧系统的缓冲能力，使发酵过程中系统pH值相对稳定，避免鸡粪单独发酵时因碳源较少水解酸化阶段产物累积而出现的酸化现象，促进发酵过程，提高整体产气效率。目前除少量秸秆被作为牲畜饲料、农家肥和农村燃料外，大多数秸秆被堆放或直接焚烧，不但生物质资源浪费，而且造成了严重的环境污染问题。秸秆和鸡粪混合发酵可同时解决秸秆焚烧引起的环境污染以及鸡粪单独发酵易酸化产气量不高等问题，为鸡粪类畜禽粪便的厌氧发酵提供了一种可行的解决方案。

目前，对于粪便作物混合发酵的研究中涉及到鸡粪秸秆混合厌氧发酵的为数不多，且有关鸡粪秸秆发酵混合多用来制作复合有机肥料，对于鸡粪秸秆混合厌氧发酵提高沼气产量鲜有报道。如专利号为CN 101413015A（200810235526.2）的专利公开了一种利用互花米草和牛粪发酵产沼气的方法。该发明将互花米草和牛粪按适当比例混合，接种进行厌氧发酵；厌氧发酵温度控制在35±2℃，发酵过程中对发酵物进行搅拌，发酵24h内即可产生沼气。又如专利号为CN 1900025A（200510085401.2）公开了一种用农作物秸秆厌氧发酵生产有机复合肥药的方法，该方法利用农作物及秸秆和动物粪便的混合物以及残次烟叶粉、茶籽饼粕粉、百部粉组成的发酵物进行厌氧发酵，由发酵后的沼渣配入尿素、磷酸二氢钾、硫酸钾、硫酸亚铁、硼酸、硫酸锰、硫酸铜、硫酸锌、钼酸铵组成有机复合药肥。二者均未涉及鸡粪秸秆厌氧发酵产沼气的领域，尤其是未有连续产生沼气且对秸秆和鸡粪固含量高效减量的方法。

本发明提供了一种秸秆鸡粪混合发酵的方法，通过在鸡粪中引入适当比例的秸秆提高碳氮比进行厌氧发酵，实现鸡粪厌氧发酵的顺利进行。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术鸡粪发酵产气量的不足及发酵过程易酸化等问题，提供一种利用鸡粪和秸秆混合发酵产沼气的方法，该方法可以提高鸡粪厌氧发酵转化率。

本发明的技术方案是：利用秸秆和鸡粪混合厌氧发酵产生沼气的方法，其中秸秆的加入用于提高混合发酵物的碳氮比，以促使厌氧发酵过程顺利完成。采用秸秆先堆沤再与鸡粪混合的发酵方式，或者在鸡粪发酵过程中加入秸秆的方式进行混合厌氧发酵。

加入接种物的秸秆和鸡粪需补充水分；将发酵物料的含水率（质量比，下同）调整到91%-95%，进行湿式厌氧发酵产沼气。

本发明厌氧发酵温度为35±5℃，尤其是35±1℃最佳。调节pH至7.0-7.5；接种物选自粪坑沉渣、沼气池底沼渣和黑色阴沟污泥至少1种或多种。

可加入微生物进行生物强化，微生物可通过复配获得。

秸秆先堆沤再与鸡粪混合的发酵方法如下：将收割后的秸秆用人工或者机械方法粉碎，长度在1-2cm；将粉碎后的秸秆按料水重量比1:2加接种物润湿，搅拌后密封堆沤3-7天；将堆沤好的秸秆和接种物混合物投入发酵罐中，加入适量新鲜鸡粪，加水调配成含水率91%-95%左右的混合物，进行湿式厌氧发酵产沼气；厌氧发酵温度在35±5℃进行，发酵过程中对发酵进行搅拌，发酵12h内产生沼气，发酵时间12h至5天。接种物选自粪坑沉渣、沼气池底沼渣和黑色阴沟污泥至少1种或多种。

可采用秸秆先堆沤再与鸡粪混合的发酵方式，或者鸡粪发酵过程中加入秸秆的方式进行混合厌氧发酵。

秸秆先堆沤再与鸡粪混合的发酵的步骤为：将收割后的秸秆用人工或者机械方法粉碎，长度在1-2cm；将粉碎后的秸秆按料水重量比1:2加接种物润湿，搅拌后密封堆沤3-7天。将堆沤好的秸秆和接种物混合物投入发酵罐中，加入适量新鲜鸡粪，加水调配成含水率91%-95%左右的混合物。进行湿式厌氧发酵产沼气；厌氧发酵温度在35±5℃进行，发酵过程中对发酵进行搅拌，发酵12h内产生沼气，发酵时间12h至5天。

鸡粪发酵过程中加入秸秆的方式进行混合厌氧发酵的步骤为：取鸡场的新鲜鸡粪适量，加水调配成含水率91%-94%左右的混合物，加入发酵罐中；加入占鸡粪与水混合物体积5-10%的接种物，35±5℃厌氧发酵3天后，加入定量秸秆，并加水调节到含水率91-95%，混合均匀；35±5℃厌氧发酵，并定时搅拌，防腐型气体流量计纪录气体产量，并连接气袋或气柜收集沼气。

在两种发酵方式中加入微生物菌剂进行生物强化。微生物菌剂可由厌氧消化过程关键功能菌种复配而成，主要包括大肠杆菌(Escherichia.coli)，木霉（Trichoderma virens），荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）和枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis）等其重量份分别为大肠杆菌发酵液1~12重量份，木霉发酵液2~12重量份，荧光假单胞菌发酵液1~15重量份，枯草芽孢杆菌发酵液4~15重量份；4种发酵液中的有效活菌数分别都在10亿个/毫升以上。

本发明与现有技术相比的有益效果：

（1）具有速效、长效、成本低、使用方法简单、易于普及等优点。

（2）采用该方法加入微生物菌剂进行生物强化，鸡粪产气效果良好，在中温35±5℃加秸秆后，鸡粪的产气速率大大提高，产气总量较不加秸秆提高80%-120%。

（3）采用该方法后，发酵罐采用连续运行方式，可保证发酵罐产气长期使用，并且沼气生产的作用不出现明显的衰减，发酵过程不易发生酸化现象。

（4）利用该发明所提供的方法处理鸡粪秸秆混合物，厌氧发酵后含固量减量可提高到40%左右。

总之，本发明是连续产生沼气且对秸秆和鸡粪固含量高效减量的方法。适用于高效厌氧发酵处理秸秆鸡粪，并充分利用农产的各种秸秆物质，避免秸秆的燃烧。

附图说明

图1 是本发明鸡粪秸秆混合发酵的一种方法示意图

图2是本发明鸡粪秸秆混合发酵另一种方法示意图。

具体实施方式：

应用方法一：

采用秸秆先堆沤再和鸡粪混合发酵的过程。本发明应用于以作鸡粪秸秆为原料的厌氧发酵，具体步骤如下：

（1）选用一定量无有毒物质污染的稻草秸秆，用人工或者机械方法粉碎，长度在1-2cm。

（2）将破碎后的秸秆按料水重量比1:2加接种物润湿，搅拌后密封堆沤3-7天。

（3）将堆沤好的秸秆和接种物混合物投入发酵罐中，加入适量新鲜鸡粪，加水调配成含水率91%-95%左右的混合物，调节pH至7.0-7.5。

（4）加入1-5‰（体积）微生物菌剂进行厌氧发酵生物强化，微生物菌剂可由大肠杆菌发酵液1~12重量份，木霉发酵液2~12重量份，荧光假单胞菌发酵液1~15重量份，枯草芽孢杆菌发酵液4~15重量份组合而成。。

（5）搅拌均匀，封盖，35±1℃厌氧发酵，防腐型气体流量计纪录气体产量，并连接气袋或气柜收集沼气。

以上所述的接种物采用粪坑沉渣、沼气池底沼渣、黑色阴沟污泥等。秸秆和鸡粪处理量依实际处理需求而定。

应用方法二：

采用在鸡粪厌氧发酵过程中添加定量秸秆的发酵方法。

（1）取鸡场的新鲜鸡粪适量，加水调配成含水率91%-95%左右的混合物，加入发酵罐中。

（2）加入占鸡粪与水混合物体积5-10%的接种物，调节pH至7.0-7.5。

（3）35±1℃厌氧发酵3天后，加入定量秸秆，并加水调节到含水率91-95%，混合均匀。

（4）加入1-5‰（体积）微生物菌剂，微生物菌剂可由大肠杆菌发酵液1~12重量份，木霉发酵液2~12重量份，荧光假单胞菌发酵液1~15重量份，枯草芽孢杆菌发酵液4~15重量份组合而成。（5）35±1℃厌氧发酵，并定时搅拌，防腐型气体流量计纪录气体产量，并连接气袋或气柜收集沼气。

以上所述的接种物采用粪坑沉渣、沼气池底沼渣、黑色阴沟污泥等。秸秆和鸡粪处理量依实际处理需求而定。

实施例1：

（1）选用无有毒物质污染的稻草秸秆160kg，用人工或者机械方法粉碎，长度在1-2cm。将破碎后的秸秆按料水重量比1:2加接种物润湿，成分搅拌后密封堆沤5-6天。

（2）将堆沤好的秸秆和接种物混合物投入发酵罐中，加入含水率80%的新鲜鸡粪1300 kg，加水调配成含水率94%左右的混合物，调节pH至7.2。

（3）投加复配的高效微生物菌剂2‰（体积），微生物菌剂由大肠杆菌发酵液3重量份，木霉发酵液5重量份，荧光假单胞菌发酵液2重量份，枯草芽孢杆菌发酵液8重量份组合而成。搅拌均匀，封盖，35±1℃厌氧发酵，防腐型气体流量计纪录气体产量，并连接气袋或气柜收集沼气。

以上所述的接种物采用粪坑沉渣、沼气池底沼渣、黑色阴沟污泥等。

实施例2：

（1）取鸡场的新鲜鸡粪1200 kg，加水调配成含水率94%左右的混合物，加入发酵罐中。

（2）加入占鸡粪与水混合物体积10%的接种物，调节pH至7.3。

（3）35±1℃厌氧发酵3天后，加入粉碎后长度为1-2cm的秸秆240 kg，并加水调节到含水率91-92%，混合均匀。

（4）投加复配的高效微生物菌剂3‰（体积），微生物菌剂可由大肠杆菌发酵液5重量份，木霉发酵液8重量份，荧光假单胞菌发酵液9重量份，枯草芽孢杆菌发酵液6重量份组合而成。搅拌均匀，封盖。35±1℃厌氧发酵，并定时搅拌，防腐型气体流量计纪录气体产量，并连接气袋收集沼气。

以上所述的接种物采用粪坑沉渣、沼气池底沼渣、黑色阴沟污泥等。