一種用于厭氧發(fā)酵能源植物的青貯方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及屬于生物技術(shù)能源領(lǐng)域，具體涉及一種用于厭氧發(fā)酵能源植物的青貯方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]能源草是可直接作燃料以及用于生產(chǎn)生物質(zhì)能源的草本植物的總稱，具有生長周期短、產(chǎn)量高、適應(yīng)性強(qiáng)、能量回報率(輸入/輸出)高等顯著優(yōu)勢，近年來逐漸成為生物質(zhì)能領(lǐng)域的研究熱點。利用能源草厭氧發(fā)酵制備生物燃?xì)猓饶軌蛏a(chǎn)清潔燃料，發(fā)酵后產(chǎn)生的沼液、沼渣又是優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料。由于能源草的生長具有較強(qiáng)的季節(jié)性，當(dāng)其作為生物燃?xì)夤こ痰闹饕蠒r，很難保證全年的均衡供應(yīng)。通過在生長旺盛時期對過剩的能源草進(jìn)行貯藏，可以平衡原料年際供應(yīng)，提高生物燃?xì)夤こ痰姆€(wěn)定性。由于含有非結(jié)構(gòu)性碳水化合物，能源草在貯藏過程中極易損失，如雨淋可造成5% -10%的損失，呼吸作用可造成10% -15%的損失等。據(jù)統(tǒng)計，鮮草在收獲和干燥之后營養(yǎng)價值可降低30% -50%。
[0003]青貯是在厭氧條件下，使鮮草經(jīng)乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生有機(jī)酸，迅速降低貯藏環(huán)境的pH值，從而抑制微生物的生長和繁殖，使得鮮草的營養(yǎng)成分得到較大限度的保存。由于青貯過程中保證厭氧環(huán)境，氧化分解作用十分微弱，鮮草的營養(yǎng)成分損失僅為3% _10%，尤其是蛋白質(zhì)和微生物的保存遠(yuǎn)優(yōu)于其他貯藏方式，因此青貯常成為首選的能源草貯藏方法。青貯發(fā)酵是一個非常復(fù)雜的生物過程，受到多種因素的影響。為了優(yōu)化發(fā)酵過程和提高保存品質(zhì)，現(xiàn)代青貯技術(shù)中重要的一環(huán)就是采用青貯添加劑。青貯添加劑主要分為三類，包括發(fā)酵促進(jìn)劑、發(fā)酵抑制劑和營養(yǎng)性添加劑。發(fā)酵促進(jìn)劑包括乳酸菌菌種、葡萄糖、糖蜜等，其作用為加快乳酸發(fā)酵過程，使環(huán)境pH迅速下降，從而抑制有害微生物的生長繁殖；發(fā)酵抑制劑主要包括無機(jī)酸、甲酸、苯甲酸、山梨酸等，其作用為降低青貯環(huán)境pH值，形成乳酸菌適宜的酸性生長環(huán)境的，抑制有害微生物的生長繁殖；營養(yǎng)性添加劑主要用于提高提高青貯物料的營養(yǎng)價值，如尿素作為添加劑不僅可以補(bǔ)充物料氮元素含量的不足，提物料高粗蛋白含量，而且在脲酶的作用下可以分解為二氧化碳和氨氣，有利于營造青貯發(fā)酵所需的厭氧環(huán)境，抑制有害微生物的生長繁殖。
[0004]現(xiàn)有的青貯添加劑中不乏效果出眾者，但是在以能源草為原料制備生物燃?xì)獾倪^程中采用這些添加劑會增加燃?xì)夤こ痰倪\(yùn)營成本。雖然當(dāng)今常規(guī)化石能源由于資源漸漸枯竭，價格總體趨勢走高，但是與生物質(zhì)能相比，化石能源在市場上的仍然占據(jù)相當(dāng)?shù)牡匚唬哂械蛢r競爭的優(yōu)勢。而生物質(zhì)能要提高市場競爭力，首先就要具有相當(dāng)?shù)膬r格優(yōu)勢。使用現(xiàn)有的添加劑無益于生物質(zhì)能源生產(chǎn)成本的下降，因此開發(fā)新型青貯添加劑勢在必行。
[0005]目前，利用非常規(guī)青貯添加劑進(jìn)行能源草類物料青貯的方法主要有袁振宏，李連華等人公開的201410379844.1 “一種厭氧發(fā)酵制備生物燃?xì)庥玫牟荼灸茉粗参锏那噘A方法”，采用微藻作為青貯添加劑。雖然該種添加劑能夠提高青貯性能和原料產(chǎn)氣率，但是實際上微藻在發(fā)展高值化技術(shù)上潛力較大，前景廣闊，可用于生產(chǎn)化妝品、健康食品、功能食品、動物飼料、高值生物活性產(chǎn)品(多不飽和脂肪酸、微藻多糖、微藻蛋白、抗生素、生物毒素)等。將微藻用作生物燃?xì)庠锨噘A添加劑，實際上是對微藻的高值成分的浪費(fèi)，無法實現(xiàn)高品位的利用。另一個公開的專利201410324075.5“一種厭氧發(fā)酵用的能源草本植物的青貯方法及青貯物料混合裝置”則是利用糖蜜酒精廢水作為青貯添加劑，作為發(fā)酵促進(jìn)劑，加快乳酸發(fā)酵過程以提高青貯品質(zhì)。糖蜜酒精廢水作為廉價的添加劑，相較傳統(tǒng)的青貯添加劑有一定的價格優(yōu)勢，但是該廢水中含有很多難以被微生物降解的、抑制厭氧發(fā)酵的物質(zhì)，包括高濃度色素、硫酸根離子以及甲醛等，對后續(xù)的厭氧發(fā)酵過程有抑制風(fēng)險。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0006]本發(fā)明的目的是提供一種用于厭氧發(fā)酵能源植物的青貯方法，克服現(xiàn)有青貯添加劑的不足的缺陷。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的:
[0008]—種用于厭氧發(fā)酵能源植物的青貯方法，以城市生活垃圾滲濾液為青貯添加劑，包括以下步驟:
[0009](1)將刈割后的能源草粉碎；
[0010](2)將步驟(1)得到的所述能源草與城市生活垃圾滲濾液按鮮重1:30?1:45(W/W)完全混合，得到混合能源草物料；
[0011](3)將步驟(2)得到的所述混合能源草物料進(jìn)行厭氧密封青貯，置于室溫下30?35d后，得到用于厭氧發(fā)酵的青貯的能源植物。
[0012]本發(fā)明中使用垃圾滲濾液氨氮含量較高(最高可達(dá)7400mg/L)，對于青貯過程來說，具有營養(yǎng)性添加劑的作用，可以補(bǔ)充物料氮元素含量的不足，同時還能夠抑制有害微生物的生長繁殖。本發(fā)明得到的青貯的能源植物適用于厭氧發(fā)酵，尤其適用于制備生物燃?xì)狻?br>[0013]本發(fā)明所使用的垃圾滲濾液是垃圾在填埋過程中由于壓實、發(fā)酵和降水滲流的作用產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢水，其主要來源于填埋場的自然降雨和徑流，生活垃圾自身所含水分以及垃圾中的有機(jī)部分在微生物的分解作用下產(chǎn)生的水。其具有高C0D和B0D，高氨氮以及高重金屬濃度的特點。具體參照資料:劉可.城市垃圾滲濾液的特性分析及厭氧處理試驗研究[D].西安建筑科技大學(xué)，2004.
[0014]優(yōu)選地，步驟⑴中所述能源草選自雜交狼尾草、柳枝稷和芒草中的一種。
[0015]優(yōu)選地，步驟(1)中所述能源草粉碎至粒徑lcm?2cm。
[0016]優(yōu)選地，步驟(2)中所述垃圾滲濾液C0D為11000?16000mg/L。
[0017]優(yōu)選地，步驟(2)中所述垃圾滲濾液為生活垃圾在衛(wèi)生填埋處理過程中，由于壓實、發(fā)酵和降水滲流作用產(chǎn)生的有機(jī)廢液。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
[0019](1)垃圾滲濾液氨氮含量較高(最高可達(dá)7400mg/L)，對于青貯過程來說，具有營養(yǎng)性添加劑的作用，可以補(bǔ)充物料氮元素含量的不足，同時還能夠抑制有害微生物的生長繁殖。能源草類物料在厭氧發(fā)酵過程中，常常由于碳氮比過高、營養(yǎng)不平衡(如雜交狼尾草可達(dá)62)的問題導(dǎo)致發(fā)酵過程