本发明属于生物技术领域，具体涉及一种兼具沼气产量增效作用的沼渣分解剂及其应用。
背景技术：
面对能源减少的现状，沼气发酵是开发生物质能源的重要方法，沼气发酵是效率高、技术成熟的方法，对改变能源结构，减少对矿物燃料的依赖将会有重要意义。例如，江苏太仓上海星火农场把2700头奶牛的粪便进行沼气发酵产生近3000m3沼气可解决2700户居民炊事用气。同时，沼气发酵也是高浓度有机废水及废物的重要处理手段，沼气发酵能够处理禽畜业粪污，减少污物的堆积，对环境的净化有重要作用。
沼气发酵的原料常采用农村畜禽养殖场处理动物粪尿液污水，而动物粪尿液污水普遍采用厌氧沼气池进行前置发酵处理，主要存在问题是在厌氧沼气池的日常使用过程中，畜禽动物粪便中普遍存在各类未消化利用饲料残渣，不能被沼气池中的厌氧菌进行分解消化，从而在沼气池中进行沉积，降低沼气池厌氧发酵效率和使用年限。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种兼具沼气产量增效作用的沼渣分解剂及其应用，所述分解剂不仅能有效清除利用发酵原料沉积物，还能提高沼气的产率。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种兼具沼气产量增效作用的沼渣分解剂，包括以下含量组分：纤维素酶、木聚糖酶、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和载体；每克载体中纤维素酶活力为1.8～2.4×105u，木聚糖酶活力为0.8～1.2×105u，枯草芽孢杆菌的活菌数为(180～220)亿cfu，地衣芽孢杆菌的活菌数为(90～120)亿cfu。
优选的，每克载体中纤维素酶活力为2.0×105u，木聚糖酶活力为1.0×105u，枯草芽孢杆菌的活菌数为200亿cfu，地衣芽孢杆菌的活菌数为100亿cfu。
优选的，所述纤维素酶为β-1,4-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶。
优选的，所述木聚糖酶为β-1,4-内切木聚糖酶、β-木糖苷酶和α-l-阿拉伯糖苷酶中的一种或多种。
优选的，所述枯草芽孢杆菌或地衣芽孢杆菌处于对数期生长阶段。
优选的，所述载体为脱脂米糠。
优选的，所述脱脂米糠的粒径为40～60目。
本发明提供了所述兼具沼气产量增效作用的沼渣分解剂在提高沼气发酵中沼气产量和/或沼渣降解效率中的应用。
优选的，所述沼气发酵的原料为畜禽粪尿液。
优选的，每100立方米沼渣使用0.6～1kg兼具沼气产量增效作用的沼渣分解剂。
本发明提供了一种兼具沼气产量增效作用的沼渣分解剂，包括载体和负载在所述载体上的纤维素酶、木聚糖酶、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌。在本发明中，纤维素酶和木聚糖酶会对沼渣中未消化利用饲料残渣进行酶解，将残渣中粗纤维植物长链纤维降解为容易被微生物吸收利用的短链纤维，同时对残渣中植物细胞壁进行酶解，释放出的木聚糖、非淀粉多糖经过水解转化生成易于被微生物吸收利用的葡萄糖等单糖。在酶解过程中形成的短链植物纤维及葡萄糖等单糖在枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的作用下进行消化分解，进一步对残渣、沼渣进行分解，从而达到快速分解沼渣的效果。实验证明，将本发明提供的沼渣分解剂投入到老化沼渣中，沼气池压力恢复使用初期水平，明显提升产气量，产气量恢复到日产沼气180～220立方米。
另一方面，在低温厌氧发酵条件下(25℃以下)，水解发酵菌群、产氢产乙酸菌群、同型产乙酸菌群和产甲烷菌群的生物活性逐步降低，造成低温厌氧发酵效率低下，而且沼液流动性变差，产生大量沼渣。本发明提供的分解剂中枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌均为好氧菌属，在沼气池内分解过程中，会消耗粪尿液中氧气，为池内厌氧菌类的厌氧发酵创造优异厌氧环境，从而提高厌氧菌群的发酵活性。本发明从厌氧微生物菌群生态环节入手，为低温环境下的厌氧发酵菌群创造易于消化，易于分解，易于菌群备增的生态环境，从而达到促进低温环境下厌氧发酵效率，彻底分解沼渣，避免沼渣产生的效果。经过2个冬季实验验证，冬季沼气池产气量可以保持在夏季产气量的60～70％，达到日产沼气120～150立方米，沼气池沼气压力可维持3.5～4kpa，完全解决了低温条件下沼气发酵效率低的问题。
同时，本发明提供的兼具沼气产量增效作用的沼渣分解剂能有效缩短发酵周期，7天消耗沼气池中的沼渣沉积200立方米，大大提高沼气发酵容器的利用率。
附图说明
图1为本发明实施例3中沼气发酵流程示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种兼具沼气产量增效作用的沼渣分解剂，包括以下含量组分：纤维素酶、木聚糖酶、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和载体；每克载体中纤维素酶活力为1.8～2.4×105u，木聚糖酶活力为0.8～1.2×105u，枯草芽孢杆菌的活菌数为(180～220)亿cfu，地衣芽孢杆菌的活菌数为(90～120)亿cfu。
本发明提供了的沼渣分解剂包括纤维素酶。按每克载体计，纤维素酶的活力优选为2.0×105u。所述纤维素酶优选为β-1,4-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶。本发明对所述纤维素酶的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的纤维素酶的来源即可。本发明实施例中，所述β-1,4-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶购自上海国龙生物科技有限公司。
本发明提供了一种兼具沼气产量增效作用的沼渣分解剂的组分包括木聚糖酶。按每克载体计，木聚糖酶的活力优选为1.0×105u。在本发明中，所述木聚糖酶优选为β-1,4-内切木聚糖酶、β-木糖苷酶和α-l-阿拉伯糖苷酶中的一种或多种。当木聚糖酶由2种组成时，优选为β-1,4-内切木聚糖酶和β-木糖苷酶。所述β-1,4-内切木聚糖酶和β-木糖苷酶的酶活力比优选为1:1。当木聚糖酶由3种组成时，优选为β-1,4-内切木聚糖酶、β-木糖苷酶和α-l-阿拉伯糖苷酶。所述β-1,4-内切木聚糖酶、β-木糖苷酶和α-l-阿拉伯糖苷酶的酶活力比优选为1:1：1。本发明对所述木聚糖酶的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的木聚糖酶的来源即可。本发明实施例中，所述木聚糖酶均购自上海国龙生物科技有限公司。
本发明提供了一种兼具沼气产量增效作用的沼渣分解剂的组分包括枯草芽孢杆菌。按每克载体计，枯草芽孢杆菌的活菌数优选为200亿cfu。所述枯草芽孢杆菌处于对数期生长阶段。本发明对所述枯草芽孢杆菌的菌株没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的枯草芽孢杆菌菌株即可。本发明对所述枯草芽孢杆菌的培养方法没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的枯草芽孢杆菌的培养方法即可。
本发明提供了一种兼具沼气产量增效作用的沼渣分解剂的组分包括枯草芽孢杆菌。按每克载体计，地衣芽孢杆菌的活菌数优选为100亿cfu。所述地衣芽孢杆菌优选处于对数期生长阶段。本发明对所述地衣芽孢杆菌的菌株没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的地衣芽孢杆菌菌株即可。本发明实施例中，所述地衣芽孢杆菌来源于山东高龙生物科技有限公司。本发明对所述枯草芽孢杆菌的培养方法没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的枯草芽孢杆菌的培养方法即可。
本发明提供了一种兼具沼气产量增效作用的沼渣分解剂的组分包括载体。所述载体优选为脱脂米糠。所述脱脂米糠的粒径优选为40～60目。所述脱脂米糠孔隙结构为内部有水沟状的空隙管道，可很好的承载各种活性成分。所述脱脂米糠的比重为0.4-0.5g/cm3。脱脂米糠经过脱脂、高温加热后具备性能更稳定，更耐存储的特点，静止角30～40度之间,使脱脂米糠具有良好流动性，流动性好，表面粗糙具有小孔，能很好地承载各类活性成份，比重与复配活性成份相近，可防止分级现象产生，从而保证充分混合。本发明对所述脱脂米糠的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的脱脂米糠即可。本发明实施例中，所述脱脂米糠来源于江西科瑞尔生物科技有限公司生产。
本发明中，所述兼具沼气产量增效作用的沼渣分解剂的制备方法优选包括以下步骤：
1)将纤维素酶和木聚糖酶混合，得到复配酶；
2)将所述步骤1)中的复配酶与枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌混合，得到酶菌复合物；
3)将所述步骤2)中的酶菌复合物与载体混合，得到兼具沼气产量增效作用的沼渣分解剂。
本发明中，所述混合的方法没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的混合方案即可。
本发明提供了所述兼具沼气产量增效作用的沼渣分解剂在提高沼气发酵中沼气产量和/或沼渣降解效率中的应用。
本发明中，所述沼气发酵的原料优选为畜禽粪尿液。本发明中，每100立方米沼渣优选使用0.6～1kg兼具沼气产量增效作用的沼渣分解剂。本发明中，新建沼气池厌氧发酵启动阶段以实现加快厌氧发酵启动以及沼气池正常生产过程中定时投放以实现本发明所述的沼气产量增效及沼渣分解降解效果)。投放分解剂的间隔时间为水温15℃以上时60～90天一次，水温15℃以下时30-45天一次。
本发明中，沼渣分解剂投放后，沼气发酵的温度优选为15～35℃，更优选为35℃；沼气发酵的时间优选为5～8天，更优选为6～7天。
下面结合实施例对本发明提供的一种兼具沼气产量增效作用的沼渣分解剂及其应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将从山东高龙生物科技有限公司采购的地衣芽孢杆菌原粉和枯草芽孢杆菌原粉与β-1,4-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶、β-1,4-内切木聚糖酶、β-木糖苷酶混合，再添加上脱脂米糠充分混合，使各组分含量为每克脱脂米糠中β-1,4-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶活力为2.0×105u，β-1,4-内切木聚糖酶、β-木糖苷酶为1.0×105u，枯草芽孢杆菌的活菌数为200亿cfu，地衣芽孢杆菌的活菌数为100亿cfu，得到兼具沼气产量增效作用的沼渣分解剂。
实施例2
将从山东高龙生物科技有限公司采购的地衣芽孢杆菌原粉和枯草芽孢杆菌原粉与β-1,4-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶、α-l-阿拉伯糖苷酶混合，再添加上脱脂米糠充分混合，使各组分含量为每克脱脂米糠中β-1,4-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶活力为1.8×105u，α-l-阿拉伯糖苷酶活力为0.9×105u，枯草芽孢杆菌的活菌数为180亿cfu，地衣芽孢杆菌的活菌数为90亿cfu，得到兼具沼气产量增效作用的沼渣分解剂。
实施例3
2014年9月，在浙江省衢州市衢江区宋氏农场(生猪养殖场)进行长期试验，宋氏农场沼气池建筑容积800立方米，自建立至2014年已建设3年，沼气池建设初期可以达到日产沼气200立方米，可维持沼气压力5kpa，使用过程中逐步出现沼渣沉积问题。根据计算，长时间沉积的沼渣导致沼气池的实际有效体积已不足600立方米，且冬季沼气产气严重不足，沼气池压力降至1.5kpa，无法测定该沼气池产气量，至2013年11月已经连农场员工食堂基本生活用气都无法保证，影响该场冬季员工生活用气。
在宋氏农场使用70kg实施例2制备的分解剂后，7天后沼气池排除大量浓黑浓稠老化沼渣，产气量明显提升，沼气池压力恢复使用初期水平，间隔60天投放一次使用所述分解剂，该场目前沼气池污水发酵周期完全达到原有设计水平，沼气池沼气压力恢复至4.5～5kpa，产气量恢复到日产沼气180～220立方米。
同时，经过2个冬季验证，冬季沼气池产气量可以保持在夏季产气量的60～70％，达到日产沼气120～150立方米，沼气池沼气压力可维持3.5～4kpa，完全解决了该场生活用气问题。通过本实际应用，说明本项专利技术完全实现目标效果。根据相关文献及实际调查监测，冬季沼气池水温在10℃时，普通沼气池发酵产气效率一般为夏季的30～45％，低于5℃时，停止厌氧发酵反应，不产沼气。
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。