em菌種預(yù)處理秸稈產(chǎn)沼氣實用新技術(shù)
加快農(nóng)村沼氣建設(shè)和大力發(fā)展沼氣生態(tài)農(nóng)業(yè)，是新時期農(nóng)業(yè)發(fā)展的主題，也是農(nóng)村全面建設(shè)小康社會的有效途徑。農(nóng)村發(fā)展沼氣，是一項投資少，見效快，一項投資長期受益的好項目，是多層次有效綜合利用農(nóng)業(yè)有機物質(zhì)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一項有效技術(shù)；是解決農(nóng)村沼氣原料短缺，提高用能品質(zhì)，促進農(nóng)民增收節(jié)支的有效途經(jīng)，是生態(tài)保護，改善農(nóng)村衛(wèi)生環(huán)境的有效措施。下面介紹em復(fù)合菌劑預(yù)處理秸稈產(chǎn)沼氣實用新技術(shù)。
1.在了解em菌種預(yù)處理秸稈產(chǎn)沼氣這項新技術(shù)之前，先簡要的介紹一下什么是沼氣？
沼氣是人畜糞便、生活污水和植物莖葉等有機物在一定濕度、溫度和厭氧條件下，經(jīng)過種類繁多、數(shù)量巨大、功能不同的各類厭氧微生物的分解代謝而產(chǎn)生的一種方便、清潔、優(yōu)質(zhì)的氣體，因為人們最早是在沼澤地中發(fā)現(xiàn)的，因此俗稱沼氣。沼氣可直接用于炊事和照明，也可用于取暖、烘干、燈光誘蛾、儲存糧食、水果保鮮等。
2.沼氣有哪些物理性質(zhì)？
沼氣是一種無色的混合氣體，里面既有能燃燒的成分，比如甲烷、硫化氫、氫氣、一氧化碳等，其中主要成分是甲烷，占總體積的50%～70%，主要是利用這部分氣體燃燒來獲得能量。也有不能燃燒的成分，比如二氧化碳、氮氣、氨氣等。甲烷由于它常含有微量的硫化氫氣體，所以，脫除硫化氫之前，沼氣有一種輕微的臭雞蛋氣味。沼氣比空氣輕，在空氣中極易擴散，擴散速度比空氣快三倍。
3.我們了解了什么是沼氣以及沼氣的物理性質(zhì)。那么沼氣的產(chǎn)生應(yīng)具備哪些基本條件呢？
沼氣發(fā)酵的機理極其復(fù)雜，是多種微生物協(xié)同完成的微生物學(xué)過程，需具備以下條件：
（1）碳氮比適宜的發(fā)酵原料。主要是人畜糞便、農(nóng)作物秸稈等適宜微生物生長的原料。各種原料需要有合適的碳氮比，氮素是構(gòu)成沼氣微生物生長作用的重要原料，碳素不僅構(gòu)成微生物細胞質(zhì)，而且是提供生命活動的能量。從營養(yǎng)學(xué)和代謝作用角度看，沼氣發(fā)酵細菌消耗碳的速度比消耗氮的速度要快25～30倍，所以一般發(fā)酵原料的碳氮比為25～30∶1。另外一些微量元素也是促進沼氣產(chǎn)生的重要因素，比如鐵、鋅、鈷、銅等。
（2）質(zhì)優(yōu)量足的接種物。接種物，也就是參與沼氣發(fā)酵每個環(huán)節(jié)的種類繁多、數(shù)量巨大的微生物菌群。接種物的質(zhì)量、數(shù)量是產(chǎn)沼氣的關(guān)鍵，一般選擇陰溝、池塘、泥塘的冒泡黑色污泥；老沼氣池的沼液、牛糞等，接種物的酸堿度一般保證pH值在6.5～8.0之間，用量應(yīng)保證在總投料量的10%～30%。在換料時沼氣池底部的沼渣是好的接種物，應(yīng)注意適當(dāng)保留。
（3）嚴格的厭氧環(huán)境。產(chǎn)甲烷菌是一種嚴格的厭氧細菌，對氧特別敏感，它們不能在有氧的環(huán)境中生存，即使有微量的氧存在，生命活動也會受到抑制。故原料入池后應(yīng)該是嚴格的厭氧環(huán)境。這就要求沼氣池本身及其外界管路要經(jīng)過嚴格的試壓、試漏，以保證產(chǎn)甲烷菌生存活動的厭氧環(huán)境。
（4）適宜的發(fā)酵溫度。根據(jù)溫度的不同可將沼氣發(fā)酵分為高溫發(fā)酵（50～55℃）、中溫發(fā)酵（30～35℃）、常溫發(fā)酵（20～30℃），低溫發(fā)酵（20℃以下）。溫度不同，其產(chǎn)氣量也不同，特別是當(dāng)溫度一次性下降5℃時，會停止產(chǎn)氣。一般在中溫環(huán)境較有利于產(chǎn)氣。一般戶用沼氣池都采用常溫發(fā)酵，，也就是在發(fā)酵過程中基本上不進行溫度控制，發(fā)酵料液的溫度隨自然溫度有規(guī)律的進行變化。其優(yōu)點是設(shè)備簡單，無需加溫，缺點是產(chǎn)期率低，尤其是冬季，經(jīng)常由于溫度過低影響產(chǎn)氣，或停止產(chǎn)氣。高溫和中溫發(fā)酵，產(chǎn)氣量大，原料利用率高，但設(shè)備比較復(fù)雜，需要消耗大量的能量用于加溫和保溫。
冬季溫度低，對產(chǎn)氣影響較大，特別是北方沼氣池，應(yīng)采取相應(yīng)的保溫措施以利于產(chǎn)氣?？梢栽谡託獬厣细采w一些未處理的干秸稈和搭建簡易塑料棚，為了能連續(xù)用氣，現(xiàn)在很多沼氣池也已經(jīng)建在了豬舍、大棚內(nèi)。
（5）適宜的酸堿度。在發(fā)酵過程中，由于初期產(chǎn)酸菌的活動，池內(nèi)產(chǎn)生大量有機酸，導(dǎo)致pH值下降，若由于配料管理不當(dāng)，使pH值不能恢復(fù)正常水平，即出現(xiàn)產(chǎn)酸現(xiàn)象。此時應(yīng)抽出一部分沼液同時補充等量高質(zhì)量的接種物，也可用草木灰或澄清的石灰水中和，如果沼液出現(xiàn)偏堿現(xiàn)象，一般是由于原料基本耗盡，補充原料即可。
（6）適宜的料液濃度。料液中干物質(zhì)含量的百分比就是料液濃度。根據(jù)料液濃度的大小，可將沼氣發(fā)酵分為濕發(fā)酵和干發(fā)酵：濕發(fā)酵的干物質(zhì)含量4%～10%，干發(fā)酵的干物質(zhì)含量≥20%。沼氣池內(nèi)發(fā)酵料液的濃度隨季節(jié)的變化應(yīng)有所調(diào)整，一般在夏季，料液濃度可以低一些，6%左右即可，冬季可稍高一些，8%左右。
（7）適當(dāng)?shù)臄嚢?。適當(dāng)?shù)臄嚢杩墒乖虾臀⑸锓植季鶆?，增強微生物與發(fā)酵原料的接觸，使之獲取營養(yǎng)物質(zhì)的機會增加，活性增強，生長繁殖旺盛。
4.沼氣產(chǎn)生需具備的7個條件。沼氣的傳統(tǒng)原料是禽畜糞便，那么把農(nóng)作物的秸稈用作產(chǎn)沼氣的原料有什么必要性呢？
沼氣的傳統(tǒng)原料是禽畜糞便，但由于現(xiàn)在養(yǎng)殖業(yè)也都采取規(guī)?；B(yǎng)殖的方式，糧食漲價等各種原因?qū)е罗r(nóng)戶散養(yǎng)畜禽的積極性受到影響。因原料不足或沼氣池缺乏原料，影響了沼氣的產(chǎn)量，有的因無發(fā)酵原料，沼氣池常年不產(chǎn)氣，甚至出現(xiàn)棄池現(xiàn)象。
為了使原建和新建的沼氣池能常年產(chǎn)氣，必須解決沼氣發(fā)酵原料不足的問題。能夠代替畜禽糞便產(chǎn)沼氣的原料在農(nóng)村比較普遍，如農(nóng)作物秸稈、青草、生活污水、有機垃圾、污泥等都可以作沼氣發(fā)酵原料。不同種類的發(fā)酵原料，其組成的化學(xué)成分不同，產(chǎn)氣的潛力和消化速度也有很大的差異。農(nóng)作物秸稈是我國農(nóng)村主要沼氣發(fā)酵原料，秸稈來源充足，不受季節(jié)影響，解決了種植戶在完全沒有糞便的條件下產(chǎn)沼氣，使用方便，清潔衛(wèi)生，不污染環(huán)境，發(fā)酵時可以產(chǎn)沼氣，發(fā)酵后的殘渣、沼液又是很好的有機肥，而且，秸稈經(jīng)堆漚和產(chǎn)沼氣后，病蟲菌源明顯下降。使農(nóng)戶庭院經(jīng)濟得到良性循環(huán)。
農(nóng)作物秸稈通常由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、果膠、蠟質(zhì)化合物組成，其產(chǎn)氣特點是分解速度較慢，產(chǎn)氣周期長，有時還會出現(xiàn)發(fā)酵物料偏酸等現(xiàn)象，所以利用秸稈產(chǎn)沼氣一直得不到廣泛的推廣。但是，秸稈單位總產(chǎn)氣量較高。為了克服分解速度較慢的弊病，原料在入池之前要進行預(yù)處理，以提高產(chǎn)氣效果。秸稈預(yù)處理之后，產(chǎn)氣持續(xù)時間長，產(chǎn)氣率高。同等固體濃度下，以糞便為原料的沼氣池產(chǎn)氣時間僅為60天，而秸稈為原料的沼氣池產(chǎn)氣時間至少120天，產(chǎn)氣率較傳統(tǒng)沼氣提高30%。而且，沼氣池啟動易成功，不易酸化，從入池前秸稈的準備到堆漚后入池用氣，只需十天左右，大大提高了沼氣生產(chǎn)效率，更方便廣大農(nóng)民朋友用氣。
5.秸稈原料在入池之前要進行預(yù)處理，以提高產(chǎn)氣效果。那么如何對秸稈進行預(yù)處理呢？
秸稈近幾年被廣泛利用在青貯飼料、氣化等方面，但如果想用來作為產(chǎn)沼氣的原料，還必須經(jīng)過復(fù)合菌劑的預(yù)處理這一環(huán)節(jié)，否則很難被產(chǎn)甲烷菌利用，而且還存在著出料、換料難等問題。
當(dāng)前預(yù)處理秸稈的方法主要有物理法、化學(xué)法、生物法。用物理法預(yù)處理秸稈成本較高并需耗能，且只能固定在一個地方處理；化學(xué)法預(yù)處理存在二次污染；生物法預(yù)處理成本較低，農(nóng)家院、沼氣池旁或池內(nèi)都可以處理。生物法可分為自然預(yù)處理和人為加入微生物處理。自然法靠環(huán)境中的微生物對產(chǎn)沼氣的秸稈進行作用，靠自然環(huán)境中起主要功能的微生物數(shù)量少，預(yù)處理時間較長，效果較差。
秸稈預(yù)處理復(fù)合菌劑利用生物發(fā)酵技術(shù)和現(xiàn)代化生產(chǎn)設(shè)備研制開發(fā)的新型利用秸稈產(chǎn)沼氣的實用技術(shù)。人為加入分解纖維素、木質(zhì)素等多種微生物組成的復(fù)合菌劑預(yù)處理秸稈，增加了處理秸稈的主要功能菌的數(shù)量，其處理時間短，效果好，預(yù)處理后的秸稈作為產(chǎn)沼氣的原料，沼氣池啟動快、產(chǎn)氣量高。
6.秸稈預(yù)處理em菌種有哪些特點？
（1）em菌種利用現(xiàn)代生物分離技術(shù)，選育出多株纖維、木質(zhì)素高效分解菌與輔助功能菌，通過優(yōu)化配伍研制出處理秸稈的生物復(fù)合菌劑，可使秸稈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)經(jīng)過預(yù)處理變?nèi)彳?、疏松，以便于厭氧微生物分解利用，并且安全、無毒、無害。
（2）該技術(shù)從根本上解決了沼氣發(fā)酵原料不足，又從源頭上解決了秸稈焚燒的問題，厭氧消化后的秸稈渣還是優(yōu)質(zhì)固體有機肥料。整套技術(shù)具有沼氣發(fā)酵啟動快、產(chǎn)氣量高、進出料容易，使用方便,秸稈降解速率高.成功解決了以前農(nóng)村沼氣池利用秸稈產(chǎn)沼氣所造成的啟動慢、分解率低、結(jié)殼嚴重和出料困難等問題。拓展了沼氣發(fā)酵原料的來源，為農(nóng)村沼氣建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展提供了強有力的科技支持。
（3）適用于多種發(fā)酵工藝：既適用于完全無糞便的全秸稈發(fā)酵，又適用于有部分糞便的補充秸稈發(fā)酵；既適用于傳統(tǒng)的濕發(fā)酵，又適用于純秸稈或秸稈加糞的干發(fā)酵；
（4）適用于多種農(nóng)作物原料：如玉米稈、麥稈、稻稈等。
（5）產(chǎn)氣多、產(chǎn)氣時間長：經(jīng)南北方農(nóng)村的試驗示范：用綠秸靈處理的秸稈和不用綠秸靈處理的秸稈進行對比試驗，綠秸靈處理過的秸稈發(fā)酵，初始產(chǎn)氣時間提前4～8天，沼氣總產(chǎn)氣量提高了40%。以8m3沼氣池為例，原料全部采用秸稈后，每年最多需投料兩次，養(yǎng)豬戶無需補料，無豬戶適當(dāng)補加料，每次產(chǎn)氣時間可持續(xù)6～8個月，完全可以替代糞便產(chǎn)沼氣，滿足了農(nóng)戶“多產(chǎn)氣，用好氣”的基本要求。該復(fù)合菌劑還可用于垃圾等有機廢棄物的快速堆肥處理,應(yīng)用范圍廣，實用性強。
（6）秸稈經(jīng)綠秸靈處理后，秸稈含水量增加，相對密度增加，入池后很快沉底，不容易上浮，另外，秸稈處理后體積縮小，原料中大部分空氣被排出，有利于厭氧發(fā)酵。
（7）綠秸靈預(yù)處理秸稈可以產(chǎn)生70℃以上的高溫，可以殺死原料中的大部分病菌及蟲卵。
7.用em菌預(yù)處理秸稈分為幾個階段？不同階段有哪些具體要求？
第一步：原料的選擇：
秸稈：應(yīng)選用本色、未腐黑的秸稈，剛收割和風(fēng)干的秸稈均可，一般選擇玉米桿、麥稈、稻桿。農(nóng)作物秸稈收獲后，應(yīng)及時收集、堆存起來，防止霉變，一口8m3沼氣池，每年至少應(yīng)留出500kg以上的秸稈作為發(fā)酵原料。
水：酸堿度在6.0～8.0之間，選用水的順序依次為坑塘水、河水、自來水、井水，pH值6.5～7.5，且未受毒害物質(zhì)污染。過于偏酸或過于偏堿的水應(yīng)調(diào)節(jié)好酸堿度后在使用。調(diào)節(jié)方法：偏酸應(yīng)加入草木灰或澄清的石灰水溶液，偏堿的情況不多見，加醋酸可以調(diào)節(jié)。
碳銨：農(nóng)用級碳酸氫氨，含氮量≥17.1%。
1.4接種物：接種物采用含水率82%～85%的牛糞或正常產(chǎn)氣的沼氣池的沼渣或沼液，冒泡的黑色陰溝污泥。如果采集的接種物是正常產(chǎn)氣沼氣池的沼渣或沼液，可不作處理，直接加入沼氣池用于啟動。如果采用的接種物是牛糞，需將牛糞堆漚7天，堆漚時用塑料薄膜覆蓋。接種物的酸堿度一般保證在6.5～8.0之間。
第二步：秸稈鍘短：用鍘草機、揉搓粉碎機將秸稈鍘成3～6厘米的段，麥稈用粉碎機粉碎，較粗的玉米類秸稈最好用秸稈揉搓機處理，稻草可人工鍘短，也可小型鍘草機機械鍘短。
第三步：加水潤濕：將鍘好的秸稈加水進行潤濕，操作時邊加水邊翻料，最好用糞水，潤濕要均勻，潤濕時間為24小時。
第四步：拌料：取碳銨5千克加水適量使溶解，水為地下水，水溫20℃，潑灑在稻草上，將復(fù)合菌劑1千克均勻撒在約400千克已粉碎至6厘米左右的稻草上。翻動稻草，補加水，翻動稻草，使稻草與水、綠秸靈混合均勻，補加水量320～400千克保證秸稈含水率在65%～70%。根據(jù)經(jīng)驗，用手握緊秸稈，指縫有水含著，或有少量的水滴落，就說明含水率比較合適了。
第五步：收堆：將拌勻的秸稈收堆，堆寬1.2～1.5米，按照季節(jié)不同，夏天宜矮，冬天宜高。堆高一般夏季不應(yīng)超過0.6米，并在堆垛的四周及頂部每隔30～50厘米打一個孔，以利通氣。
第六步：覆蓋：用塑料布覆蓋，防止水分蒸發(fā)和下雨淋濕，塑料布和地面接合處要留有空隙，以便透氣、通風(fēng)。
第七步：堆漚：堆漚時間夏季3～4天，春秋季4～5天，冬季6天以上。冬天宜在料堆上加蓋稻草進行保溫，并適當(dāng)踩實。
第八步：加接種物：最適接種物的量為池容的20%～30%，8m3沼氣池的接種物為2000千克，加入9千克的碳銨。
第九步：秸稈入池：一般情況下，秸稈上長有白色菌絲，秸稈變成黑褐色，即可入池。入池后，補加水，使其料液的容積在6m3左右。
第十步：封池蓋并試運行，放氣2～3天，開始試火，若點不著，繼續(xù)放氣，直至點著。
8.利用秸稈產(chǎn)沼氣存在哪些常見的問題？又有哪些好的解決方法呢？
秸稈產(chǎn)沼氣常存在以下問題：
（1）秸稈問題。應(yīng)選擇本色有營養(yǎng)價值的秸稈作為發(fā)酵原料，避免選擇已經(jīng)腐黑變色的秸稈。秸稈未經(jīng)鍘碎處理直接入池，會造成秸稈分解困難，不易產(chǎn)氣。秸稈鍘切或揉搓后，不僅能使秸稈表面積增大，有利于微生物的接觸分解，而且在機械外力的作用下，還可以破壞秸稈表面蠟質(zhì)，有利于微生物發(fā)揮作用，因此，秸稈鍘切或揉搓質(zhì)量差也會影響使用效果，無特殊困難不要手工鍘切。秸稈不能受農(nóng)藥、消毒液等化學(xué)物質(zhì)的污染。秸稈的投池量要達到或略超過批量投料量，一般每立方米沼氣池需秸稈45～50千克，剩余堆漚好的秸稈可攤曬晾干后收藏，今后用于補料。沼氣池運行中產(chǎn)氣量出現(xiàn)較大波動時，應(yīng)進行液體循環(huán)攪拌。產(chǎn)氣量不能維持每天正常用氣又不方便大換料時可采用補料的方式，一般一次從水壓間扒出或抽出150千克料液后，補加150千克已用菌劑堆漚好的秸稈。
（2）水的問題。選用水的順序為沼液、糞水、坑糖水、河水、自來水、井水，pH6.5～7.5，且未受毒害物質(zhì)污染。秸稈潤濕應(yīng)讓秸稈充分吸水，加水過多或不足都會影響微生物的生長繁殖，不管用什么方式加水應(yīng)堅持少量多次的原則，切忌一次性加入。加水量可根據(jù)情況自主掌握，因為秸稈本身的含水量會因季節(jié)、地域的不同而存在差異，但應(yīng)掌握幾個原則，即手用力握秸稈時指縫有水含著，有少量的水滴落，地面無積水、秸稈顏色鮮艷。
（3）接種物的問題。接種物不足就不會有足夠的產(chǎn)甲烷菌，沼氣池就很難啟動。加大接種量可增加發(fā)酵初期的產(chǎn)氣量和甲烷含量，是避免產(chǎn)酸、發(fā)酵停頓的重要措施，因此，要堅持接種物只可多投不能少投的基本原則。接種物應(yīng)選用正常發(fā)酵的沼氣池中的料液或富含沼氣微生物的坑塘污泥、老糞坑底部的糞便液。如果沒有，也可用鮮牛糞富集培養(yǎng)，方法是：用塑料薄膜覆蓋鮮牛糞，堆漚7天。接種物的酸堿度一般保證在6～8之間。一般新池啟動會出現(xiàn)接種物補足和來源等問題，沼氣池運行一個周期后，換料時，留存池容的1/3的料液作為接種物，問題就迎刃而解了。復(fù)合菌劑和產(chǎn)甲烷菌有著本質(zhì)的區(qū)別。將復(fù)合菌劑綠秸靈當(dāng)作接種物直接入池使用的情況也出現(xiàn)過，但復(fù)合菌劑是在有氧條件下對秸稈預(yù)處理的專用菌劑，也就是在秸稈堆漚的過程中起作用，堆漚結(jié)束復(fù)合菌就完成了歷史使命，更不要說投入沼氣池內(nèi)了。沼氣池內(nèi)是一個嚴格的厭氧環(huán)境，因此不要把復(fù)合菌劑理解成產(chǎn)甲烷菌，也就不會把復(fù)合菌劑綠秸靈直接投入池內(nèi)，企圖讓它起到接種物的作用。
（4）碳銨的問題。通常，沼氣發(fā)酵微生物消耗碳的速度是消耗氮的25～30倍。麥稈、稻草和玉米稈都是富碳原料，預(yù)處理過程中須添加碳銨以補充氮素。碳氮比為25～30∶1比較適宜，發(fā)酵啟動快，反之，不僅啟動慢，還易造成沼氣池酸化。因此加入碳銨十分必要，無碳銨時可用尿素替代。
（5）與糞便共用問題。一池三改農(nóng)戶的沼氣池全部投入復(fù)合菌劑預(yù)處理的秸稈后，廁所和豬圈的糞便仍可正常入池。以復(fù)合菌劑預(yù)處理的秸稈為主，輔以糞便一并投池的方法也可以。
（6）通風(fēng)及保溫的問題。由于復(fù)合菌劑中的微生物屬于好氧微生物，秸稈堆漚時要注意通風(fēng)，堆漚時不要將料堆拍的過實，否則不利于空氣的流通，塑料布覆蓋時四周及頂部要適當(dāng)留有縫隙。復(fù)合菌劑發(fā)揮作用的最佳溫度在50℃左右，一般堆漚時，料溫升至50℃以上，就適當(dāng)增加通風(fēng)，通風(fēng)既可以增加料堆中空氣的含氧量，同時也可以使升溫的速度減慢。氣溫偏低時，可在堆漚拌料的環(huán)節(jié)加入一些禽畜糞便，以縮短升溫的過程，有活動蓋的沼氣池也可在池內(nèi)堆漚，在池口采取保溫措施；池外堆漚的時候，在料堆上加蓋稻草進行保溫。當(dāng)氣溫過低時，無論是em菌復(fù)合菌生物菌群還是產(chǎn)甲烷菌群，生物活性都會降低，代謝減慢，產(chǎn)氣降低，不利于新沼氣池的啟動，因此應(yīng)盡量停止新池的啟動工作。
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