[发明专利]一种牛粪和活性污泥共接种强化稻草秸秆产甲烷的方法

说明书

本发明公开了一种牛粪和活性污泥共接种强化稻草秸秆产甲烷的方法，取活性污泥和牛粪，驯化；添加双效缓冲液：NaHCO₃缓冲液，K₂HPO₄·3H₂O和KH₂PO₄缓冲液，使体系初始pH值在6.8～7.1之间变动；添加(NH₄)₂SO₄和瘤胃液；体系在最终产甲烷反应过程中以产乙酸为主，pH维持在6.37～8.12之间。本发明利用牛粪和活性污泥共接种维持秸秆水解和产甲烷之间的平衡；接种物经过驯化，获得高效稳定的接种物；本发明选择合适的发酵条件，维持体系适宜的水解和产甲烷环境，解决秸秆厌氧发酵易受到中间产物VFAs抑制的问题；最终固液相不同功能菌群协同作用实现秸秆发酵产甲烷。

技术领域

本发明属于环境工程中农业废弃物厌氧消化领域，涉及到一种用于稻草秸秆产甲烷接种物的制备方法，具体涉及一种牛粪和活性污泥共接种强化稻草秸秆产甲烷的方法。

背景技术

我国每年稻草秸秆产量巨大。但现阶段由于利用水平较低，焚烧成为其主要去路，造成环境污染。厌氧发酵产甲烷是秸秆资源化的重要途径，沼渣沼液可以用于有机肥料还田，综合效益明显。

秸秆产甲烷与体系中微生物活性密切相关。如秸秆结构复杂，木质素与半纤维素基质包裹在结构外侧，阻止了纤维素被微生物吸附和降解，水解菌群的变化，会导致酶活性的差异，影响秸秆生物质结构的降解。因此，接种物中高效的水解菌有利于提高水解效率。稻草秸秆厌氧发酵产甲烷常用的接种物为污水处理厂的活性污泥，所含水解微生物不多，而且易导致体系中挥发性脂肪酸(VFAs)积累，抑制产甲烷过程。

发明内容

针对目前稻草秸秆产甲烷接种物效率不高的问题，本发明提出了一种牛粪和活性污泥共接种强化稻草秸秆产甲烷的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种牛粪和活性污泥共接种强化稻草秸秆产甲烷的方法，其特征在于，所述方法包括如下：

(1)分别取活性污泥和牛粪，活性污泥和牛粪的质量分数比为6:1～3:1；

(2)在上述活性污泥和牛粪接种体系中，进行驯化，在室温条件下静置，待无气体产生为止；

(3)添加所述双效缓冲液：NaHCO₃缓冲液，K₂HPO₄·3H₂O和KH₂PO₄缓冲液，使体系初始pH值在6.8～7.1之间；

(4)添加(NH₄)₂SO₄补充氮源；添加瘤胃液补充水解微生物所需的营养元素，在高压灭菌锅中121℃灭菌15min使用；

(5)所述体系中固液相菌群协同作用在实现秸秆发酵产甲烷反应过程中以产乙酸为主，pH维持在6.37～8.12之间。

进一步地，所述体系中固液相菌群包括：固相上存在瘤胃球菌属(Ruminococcus)、纤维杆菌属(Fibrobacter)嗜乙酸型甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)和甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)；液相中存在氨基杆菌属(Aminobacterium)和互营单胞菌属(Syntrophomonas)。

进一步地，固相上瘤胃球菌属(Ruminococcus)、纤维杆菌属(Fibrobacter)、嗜乙酸型甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)、甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)之间的菌群数量比为(20～25)：(1～2)：(20～25)：(3～6)；液相中氨基杆菌属(Aminobacterium)和互营单胞菌属(Syntrophomonas)之间的菌群数量比为(7～8)：1。