一种猪粪生产沼气的方法与流程

本发明属于发酵技术殖领域，尤其是一种猪粪生产沼气的方法。

背景技术：

沼气发酵是一个微生物作用的过程，主要分为液化、产酸和产甲烷3个阶段，液化阶段以农作物秸秆、人畜粪便、垃圾以及其它各种有机废物，通常是以大分子状态存在的碳水化合物，必须通过微生物分泌的胞外酶进行酶解，分解成可溶于水的小分子化合物，即多糖水解成单糖或双糖，蛋白质水解成肽和氨基酸，脂肪分解成甘油和脂肪酸，这样才能使小分子化合物进入到细胞内，进行一系列的生物化学反应；产酸阶段指在不同甲烷微生物群的作用下，将单糖类、肽、氨基酸、甘油、脂肪酸等物质转化成简单的有机酸、醇以及二氧化碳、氢、氨和硫化氢等，其主要产物为挥发性有机酸；产甲烷阶段为有机酸、醇、二氧化碳和氨等物质被甲烷细菌分解成甲烷和二氧化碳为主的混合气体，即沼气。

沼气发酵的厌氧消化过程共分为三个阶段，第一阶段为水解阶段，大分子复杂有机物在水解性细菌分泌出的水解酶的作用下，降解为小分子可溶性有机物，如低分子糖类化合物、脂肪酸、氨基酸等；第二阶段为产氢乙酸阶段，在产氢产乙酸类菌群的作用下，低分子糖类化合物进一步降解为乙酸，并产生氢气和二氧化碳；第三阶段为产甲烷阶段，产甲烷菌利用氢气，二氧化碳，乙酸产生甲烷；大部分发酵原料通产为复杂的大分子有机物，在发酵过程的第一阶段就会出现反应效率低、反应不充分，进而影响沼气产量低等问题。

技术实现要素：

本发明通过以下技术方案得以实现：

为解决上述问题，本发明提供一种生产沼气的原料，由猪粪、榕树叶、淀粉酶剂、木质素降解菌、反应助剂、膨润土、活性炭组成。

所述原料以重量份计为猪粪份40～70份、榕树叶1～10份、木质素降解菌0.01～0.05份、淀粉酶剂0.1～0.5份、反应助剂0.5～1.5份、膨润土5～8份、活性炭1～3份。

所述反应助剂为氯化钾、d-山梨醇、甘油、海藻糖中至少一种。

所述氯化钾浓度为0.5～2mmol/l，d-山梨醇浓度为150～300mmol/l，甘油浓度为20～80mmol/l，海藻糖浓度为150～300mmol/l。

所述木质素降解菌为黄孢原毛平革菌、白腐侧耳菌中至少一种。

本发明另一个目的是提供一种猪粪生产沼气的方法，所述沼气生产步骤为：

(1)混合：将榕树叶干燥粉碎后，过100～200目筛，将榕树叶粉与猪粪按照1：(4.2～5.8)比例混合搅拌，搅拌速度为40～60r/min，温度为55～60℃，搅拌60～120min，调节ph为6.5～7.1，得到发酵料液；

(2)处理：将发酵料液与淀粉酶剂混匀后，放入温度设定为60～70℃的恒温装置中，处理1～2h；

(3)发酵：木质素降解菌、膨润土、活性炭加入到(2)中处理后的发酵料液中，混合搅拌均匀，搅拌速度为60～80r/min，搅拌时间为30～60min，在将其放入发酵池内进行密封发酵，即可。

所述发酵料液调制ts浓度为10％～15％。

所述猪粪和榕树叶在混合搅拌以前，经过超声波处理。

所述超声波处理频率为40～50khz，温度为40～60℃，处理10～20min。

有益效果：

本发明采用猪粪和榕树叶为发酵原料，猪粪中的有机物得到有效的降解，满足发酵前期微生物生长的需要，同时由于猪粪与榕树叶按照1：(4.2～5.8)配比后，榕树叶中的纤维素和半纤维素等成分能够有效的被微生物利用，而木质素降解菌的在发酵过程中能够产生木质素降解酶，降解发酵原料中纤维素成分，降低纤维素阻碍发酵过程的进行，反应助剂的加入，为整个发酵过程提供微量元素，为产甲烷菌提供营养，促进甲烷菌的生长加快、改善发酵池内生物菌种的活性变化，进而提高有机物的降解率，膨润土具有良好的吸附性能，在发酵过程中释放出ca⁺、mg²⁺离子可以促进猪粪的厌氧发酵，活性炭具有的特殊孔装结构，能够将发酵液中的有机物和水分中do大量的吸附，为活性炭表面的微生物提供降解有机物的条件，此外，活性炭的吸附作用还能提高有机物与微生物的接触时间，使得有机物的分解速率加快。

本发明采用猪粪、榕树叶、淀粉酶剂、木质素降解菌、反应助剂、膨润土、活性炭为原料，通过配比之后的组分间存在协同作用，有效的降解原料中的有机物，从而解决大分子有机物在发酵第一阶段，具有效率低、反应不充分的问题，进而沼气产气量得到明显的提高，发酵速率加快。

具体实施方式

实施例1

配方：猪粪70kg、榕树叶14kg、木质素降解菌0.05kg，淀粉酶剂0.4kg、反应助剂0.5kg、膨润土5kg、活性炭1kg；

制备方法：

(1)混合：将榕树叶干燥粉碎后，过100目筛，将榕树叶粉与猪粪按照1：5比例混合搅拌，搅拌速度为40r/min，温度为55～60℃，搅拌60min，调节ph为6.5，得到发酵料液；

(2)处理：将发酵料液与淀粉酶剂混匀后，放入温度设定为60～65℃的恒温装置中，处理1h；

(3)发酵：木质素降解菌、膨润土、活性炭加入到(2)中处理后的发酵料液中，混合搅拌均匀，搅拌速度为80r/min，搅拌时间为50min，在将其放入发酵池内进行密封发酵，即可。

所述反应助剂为氯化钾。

所述氯化钾浓度为0.5mmol/l。

所述木质素降解菌为黄孢原毛平革菌。

所述发酵料液调制ts浓度为10％。

所述猪粪和榕树叶在混合搅拌以前，经过超声波处理。

所述超声波处理频率为40khz，温度为40～60℃，处理10min。

实施例2

配方：猪粪40kg、榕树叶10kg、木质素降解菌0.01kg，淀粉酶剂0.2kg、反应助剂0.5kg、膨润土5kg、活性炭kg；

制备方法：

(1)混合：将榕树叶干燥粉碎后，过200目筛，将榕树叶粉与猪粪按照1：4比例混合搅拌，搅拌速度为40r/min，温度为55～60℃，搅拌100min，调节ph为7.1，得到发酵料液；

(2)处理：将发酵料液与淀粉酶剂混匀后，放入温度设定为65～70℃的恒温装置中，处理1.5h；

(3)发酵：木质素降解菌、膨润土、活性炭加入到(2)中处理后的发酵料液中，混合搅拌均匀，搅拌速度为80r/min，搅拌时间为60min，在将其放入发酵池内进行密封发酵，即可。

所述反应助剂为d-山梨醇。

所述d-山梨醇浓度为300mmol/l。

所述木质素降解菌为白腐侧耳菌。

所述发酵料液调制ts浓度为15％。

所述猪粪和榕树叶在混合搅拌以前，经过超声波处理。

所述超声波处理频率为50khz，温度为40～60℃，处理10min。

实施例3

配方：猪粪60kg、榕树叶10kg、木质素降解菌0.03kg，淀粉酶剂0.3kg、反应助剂1kg、膨润土7kg、活性炭3kg；

制备方法：

(1)混合：将榕树叶干燥粉碎后，过180目筛，将榕树叶粉与猪粪按照1：6比例混合搅拌，搅拌速度为50r/min，温度为55～60℃，搅拌100min，调节ph为6.8，得到发酵料液；

(2)处理：将发酵料液与淀粉酶剂混匀后，放入温度设定为65～70℃的恒温装置中，处理2h；

(3)发酵：木质素降解菌、膨润土、活性炭加入到(2)中处理后的发酵料液中，混合搅拌均匀，搅拌速度为70r/min，搅拌时间为50min，在将其放入发酵池内进行密封发酵，即可。

所述反应助剂为甘油。

所述甘油浓度为60mmol/l。

所述木质素降解菌为黄孢原毛平革菌、白腐侧耳菌的组合。

所述黄孢原毛平革菌、白腐侧耳菌的重量配比为1：1。

所述发酵料液调制ts浓度为13％。

所述猪粪和榕树叶在混合搅拌以前，经过超声波处理。

所述超声波处理频率为45khz，温度为50℃，处理15min。

实施例4

配方：猪粪50kg、榕树叶10kg、木质素降解菌0.04kg，淀粉酶剂0.4kg、反应助剂1.5kg、膨润土6kg、活性炭1kg；

制备方法：

(1)混合：将榕树叶干燥粉碎后，过160目筛，将榕树叶粉与猪粪按照1：5比例混合搅拌，搅拌速度为60r/min，温度为55～60℃，搅拌90min，调节ph为6.7，得到发酵料液；

(2)处理：将发酵料液与淀粉酶剂混匀后，放入温度设定为60～65℃的恒温装置中，处理1h；

(3)发酵：木质素降解菌、膨润土、活性炭加入到(2)中处理后的发酵料液中，混合搅拌均匀，搅拌速度为80r/min，搅拌时间为45min，在将其放入发酵池内进行密封发酵，即可。

所述反应助剂为海藻糖。

所述海藻糖浓度为250mmol/l。

所述木质素降解菌为白腐侧耳菌。

所述发酵料液调制ts浓度为14％。

所述猪粪和榕树叶在混合搅拌以前，经过超声波处理。

所述超声波处理频率为50khz，温度为60℃，处理20min。

实施例5

配方：猪粪60kg、榕树叶10kg、木质素降解菌0.04kg，淀粉酶剂0.3kg、反应助剂0.8kg、膨润土7kg、活性炭2.5kg；

制备方法：

(1)混合：将榕树叶干燥粉碎后，过200目筛，将榕树叶粉与猪粪按照1：6比例混合搅拌，搅拌速度为60r/min，温度为55～60℃，搅拌100min，调节ph为7.0，得到发酵料液；

(2)处理：将发酵料液与淀粉酶剂混匀后，放入温度设定为60～65℃的恒温装置中，处理2h；

(3)发酵：木质素降解菌、膨润土、活性炭加入到(2)中处理后的发酵料液中，混合搅拌均匀，搅拌速度为70r/min，搅拌时间为40min，在将其放入发酵池内进行密封发酵，即可。

所述反应助剂为d-山梨醇。

所述d-山梨醇浓度为300mmol/l。

所述黄孢原毛平革菌、白腐侧耳菌的重量配比为1：2。

所述发酵料液调制ts浓度为11％。

所述猪粪和榕树叶在混合搅拌以前，经过超声波处理。

所述超声波处理频率为40khz，温度为40℃，处理10min。

试验例1

实施例组采用本发明生产沼气的方法；对照组采用传统沼气发酵方法，以人粪、牛粪、鸡粪和风干的玉米杆为原料进行发酵；发酵周期为7d，试验结果如下：

经过试验可知，本发明发酵方法得到的产气量均显著高于传统发酵的产气量。