玉米秸秆不同预处理产沼气对比试验

摘要：玉米秸秆直接经过预处理A(对照)，玉米秸秆用复合菌剂绿秸灵预处理B，玉米秸秆用纤维素酶A和纤维素酶B混合预处理c，玉米秸秆和牛粪尿混合预处理D，4种不同预处理方式的玉米秸秆产沼气对比试验。结果表明：用复合菌剂处理过的玉米秸秆试验B，用纤维素酶处理过的玉米秸秆试验c和玉米秸秆与牛粪尿混合试验D，平均产气量均高于直接经过顸处理的玉米秸秆对照试验A，分别提高了33.47％，35.76％，36.65％；处理D的秸秆产沼气比处理B和处理C的秸秆产沼气早2天，比处理A(对照)的纯秸秆产沼气早5天。

关键词：秸秆、菌剂、预处理、沼气、发酵

近年来随着能源事业的发展，　沼气作为一种重要的生物质能，是可再生能源的重要组成部分。在我国，沼气已成为农村能源的重要组成部分.是发展生态农业，改善农村卫生环境必不可少的部分。但随着农村劳动力的转移和城镇化的快速发展.搞养殖业的农户大量减少，作为沼气的发酵原料，粪便不足，已成为沼气事业发展的重大障碍，不少农户的沼气池因缺乏粪便等发酵原料而闲置，甚至成为废池。

我国每年产生农作物秸秆约7亿吨，玉米秸秆占的比例最大，而除了部分用于燃料、造纸、做饲料和秸秆还田外，其余大部分被农民在野外焚烧，这样即污染环境又造成能源浪费。利用玉米秸秆制取沼气，会很好的解决沼气原料短缺和环境污染问题。但是因为玉米秸秆含有大量难降解的纤维素、木质素等，导致沼气发酵启动慢，产气率低。如何加快玉米秸秆发酵速度，提高产气量和产气效率，是沼气生产中亟待解决的问题。将玉米秸秆预处理后再入池发酵，可提高产气率，缩短启动时间。本文进行了四种不同预处理方式，玉米秸秆发酵产沼气对比试验，寻求一种使玉米秸秆快速发酵产沼气的预处理方法。以便在农村沼气生产中推广应用，解决沼气生产中的问题。

1　试验方法和步骤

1.1材料和方法

(1)试验地点：吉林省农安县谷家村农户水压式沼气池，容积8m3。

(2)试验原料：玉米秸秆.含水率20％；牛粪尿；复合菌剂绿秸灵；纤维素酶A和纤维素酶B。

(3)实验设计：试验共设4个预处理，每个预处理重复三次，即每个预处理用3个沼气池。试验方式见表1。

1.2试验步骤

1.2.1玉米秸秆处理：

(1)秸秆粉碎

利用铡草(揉搓)机将秸秆铡碎揉搓.秸秆铡的越短越好。

(2)秸秆浸泡

按1：1的比例加水将铡碎的玉米秸秆润湿(加水量以料堆下部不出水为宜)，边加水边翻秸秆。以保证润湿均匀，润湿完成后将秸秆放置一天，以利秸秆充分吸水。

(3)原料的拌制

预处理A：将润湿后的秸秆加入玉米秸秆质量1.25％的碳酸氢铵，碳酸氢铵可以用尿素替代，加入量为秸秆质量的1％。

预处理B：加入绿秸灵复合菌剂，加入量为秸秆质量的0.3％。

预处理C：加入纤维素酶A和纤维素酶B，加入量为秸秆质量的005％，

预处理D：将秸秆和牛粪尿边翻动边拌匀。同时加水。

加水量一般控制在秸秆重量的1.8～2倍，以保证秸秆含水率在65％～70％，即用手握秸秆刚好有水滴下即可。

(4)秸秆堆沤

堆沤时，堆成1.2―15米宽、1.5米高的长条垛，盖塑料薄膜，地面留缝、垛上扎通风孔；观察菌丝生长，当秸秆上普遍长有白色菌丝为沤好。一般气温在15℃左右时堆沤5～7天。气温在20℃以上时堆沤4―5天。

1.2.2原料入池

(1)投料　将预处理的原料和准备好的碳氨和接种物混合在一起投入池内，碳氨一般为发酵原料的2.5％.接种物可按料液总量的20％准备。

(2)加水封池原料和接种物入池后，要及时加水封池。现有水压式沼气池以料液量约占沼气池总容积的90％为宜，然后将池盖密封。

(3J放气试火沼气发酵启动初期，通常不能点燃。因此，当沼气压力表压力达到4kpa以上时，应进行放气试火。所产沼气可正常点燃使用时，沼气发酵启动阶段即告完成。

1.3产气量的测定

产气量用气体流量计测定，沼气中甲烷的含量采用sp-2100色谱仪测定。

2.试验结果与分析

2.1各处理的试火情况

封池3天后试火，只有D处理中的2个池能点燃；6天后又分别试火，D处理3个池全部能点燃，B处理和C处理有2个池能点燃，A处理不能点燃；在第15天，除A处理有1个池不能点燃外，其余全部能点燃。A处理与B处理和C处理相比，A处理中产气最快15天能点燃，B处理和C处理中产气最快6天能点燃，D处理中产气最快2天能点燃是因为牛粪发酵产气的结果。而A处理中产气最慢的需要20天.B处理中产气最慢的需要10天，C处理中产气最慢的也只需12天，所以经过复合菌剂绿结灵预处理的玉米秸秆(B处理)和纤维素A纤维素B预处理的玉米秸秆(C处理)，入池后的启动时间比不加菌剂预处理的玉米秸秆(A处理)入池后的启动时间缩短约9天。

2.2产气情况比较

各处理试验池的记录从2008年6月1日开始.到7月10日止，共计40天，各处理试验池的累计平均产气量见表2。

(1)各处理的平均产气量比较

各处理产气量从能正常点燃开始记录，每个处理3个池的平均产气量分别为A处理24.5m。，B处理32.7m。.C处理33.26m3，D处理33.48m2，各处理按产气量高低顺序排列为：D处理>C处理>B处理>A处理.加菌剂的B处理和C处理与加牛粪的D处理平均产气量相差不大。比不加菌剂的A处理分别提高33.47％，35.76％.36.65％。

(2)产甲烷量比较

各处理产甲烷量是用平均产气量乘以各处理的甲烷平均含量得来的。从表2可以看出，各处理产甲烷量从大到小顺序为：D处理>C处理>B处理>A处理，其顺序与沼气平均产气量相同，D处理、C处理和B处理分别比A处理提高45.25％、42.89％和42.67％；两种菌剂(C处理和B处理)之间产甲烷量相差比较小，C处理比B处理仅高0.22％。

(3)各处理的甲烷含量比较

从表3可以看出，随着发酵时间的延长，甲烷含量逐渐增加，各处理从高到低排列顺序为：B处理>D处理>C处理>A处理。

3　讨论和结论

3.1讨论

(1)在同一处理中累积产气量相差较大，其原因是多方面的：一是各处理中试验池接种物的量有差别，二是农户家试验池产气多.压力大使用不及时有气体从出料口溢出。

(2)封池后，各处理间、同一处理间试火有早晚，是因为接种物的质量和数量有差别。

3.2结论

(1)通过试验结果说明，玉米秸秆可以替代畜禽粪便制取沼气，同时产生的沼渣、沼液也是很好的优质有机肥。不但回收了秸秆中的能源，而且还解决了农民焚烧玉米秸秆污染环境的问题。

(2)加复合菌剂和纤维素酶预处理的玉米秸秆比不加菌剂预处理的玉米秸秆制取沼气起动时间早，而且产气量大。

(3)结果说明，通过菌剂预处理后纯秸秆制取沼气是完全可以的，可彻底解决制取沼气粪便原料短缺的难题。