[发明专利]一种适用于低温沼气发酵的复合微生物菌剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及农业微生物技术领域，具体说，涉及一种用于低温条件下产沼气并且能提高以牛羊粪及秸秆为原料的复合菌剂及其制备的技术领域。

背景技术

在可持续发展的理念下，我国政府把节能减排作为主攻方向，农村高度关注“三农”及“生态富民工程”建设。农村沼气已成为农村生态家园建设、社会主义新农村建设、实现农业资源循环利用和节能减排的重要纽带，与整个农村社会的经济发展有着密切的联系。

沼气是属于地面生物质能源，一般含甲烷(CH₄)60％-70％，二氧化碳(CO₂)25％-40％，H₂S、N₂、CO、H₂等约占5％，主要是通过细菌发酵使植物秸秆和牲畜粪便的有机物还原成气体。沼气无色、无臭、无味，沼气在完全燃烧时火焰呈蓝色，温度可达1400-2000℃，并放出大量的热。燃烧后的产物是二氧化碳和水蒸气，不会产生严重污染环境的气体。1m³沼气的热值约18017KJ-25140KJ，相当于1kg原煤或0.74kg标准煤，是一种优质的气体燃料。沼气热效率比较稳定，使用方便，其技术经济性仅次于液化石油气。

沼气的制备主要是通过细菌发酵使植物秸秆和牲畜粪便的有机物还原成气体的厌氧发酵过程。在沼气制备过程中，厌氧消化过程是一个多菌群相互交替作用的复杂过程，参与代谢的微生物菌群也相当复杂，有水解性细菌、还原乙酸细菌、产甲烷菌等等。在一个能够正常进行发酵的沼气池中，不产甲烷菌对有机物分解利用的速度决定了产甲烷菌产甲烷的速度，为了进一步提高沼气产量，重要的不是产甲烷菌的继续富集，而是提高不产甲烷菌对有机物的水解速度。在水解细菌所产生的各种水解酶作用下，使大分子的蛋白质、脂肪、纤维素、淀粉水解为水溶性的酸、醇、糖等小分子化合物以及少量H₂和CO₂，然后进一步发酵形成乙酸盐等，为甲烷菌提供充足的营养物质，甲烷菌完成正常代谢后产出甲烷气体。因此，在酸化调节过程中，为了提高底物中有机物的降解效果，更好地为产甲烷菌提供甲烷合成底物，可添加微生物、酶、营养物质、代谢促进物、吸附剂、螯合剂等促进剂以提高沼气产量。

但由于目前我国大面积推广的户用沼气池几乎全部采用的是常温发酵模式，沼气池的产气情况受温度变化的影响很大，而北方地区冬季普遍寒冷漫长，沼气的生产存在产气率低、使用率低、原料分解率低、沼气使用综合效益差等问题，甚至在冬季会出现冻裂沼气池。有些地区冬季基本不产气，沼气池利用率50％，原料分解不到30％，沼气使用每年只有3个月。尤其在农牧区以羊粪为主的沼气发酵存在原料上浮、结壳及产气率低的问题。这种状况在一定程度上限制了北方地区沼气的发展。使北方沼气的普及和应用落后于南方地区，为此，在北方寒冷地区如何合理开发利用沼气是一个亟待解决的问题。

目前国内的户用沼气池一般是采取一些可提高产用沼气池冬季产气率和发挥综合效益的越冬保温增温措施，主要包括：

一是日光温室、养猪暖舍、厕所、沼气池“四位一体”模式；二是北方一般采用挖防寒沟，沟内填发酵物的方式对农村户用沼气池进行保温；三是调节发酵原料配比，改善微生物的食料结构；四是在使用管理方面做到勤出料、勤进料，每次进出料量要少，进料要适当添加一些热性原料，如经过沤制的作物秸秆、牛粪、马粪等，以提高发酵物浓度，采取以料补温的方法对沼气池料液升温。这些措施虽有一些效果，但仍难以满足需要，难以实现户用沼气池冬季正常产气。

今后通过为沼气池提供水解微生物的优势菌群，改善不产甲烷菌的代谢功能，是提高有机物分解利用率和沼气产量的一项重要措施。