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一种促进玉米秸秆好氧发酵产热的菌液及制备方法与应用与流程

时间:2022-02-20 阅读: 作者:专利查询

一种促进玉米秸秆好氧发酵产热的菌液及制备方法与应用与流程

1.本发明涉及秸秆发酵菌液技术领域,更具体地说是涉及一种促进玉米秸秆好氧发酵产热的菌液及其制备方法与应用。


背景技术:

2.利用秸秆好氧发酵(堆肥)产生的热量对农村地区进行供暖则可以同时解决散煤和秸秆燃烧造成的空气污染及资源浪费问题。秸秆好氧发酵不同于直接燃烧生物质成型燃料,此过程不需要挤压、烘干等多种工艺,使用方便。相较于厌氧发酵,好氧发酵过程中无异味和蚊虫滋生等问题。通过相关工艺,回收秸秆等生物质好氧发酵过程中产生的热量可以替代散煤燃烧给农村地区居民房、蔬菜大棚、养殖场和加工厂等多种场所进行供暖。发酵剩余产物为有机肥,可以进行还田,促进农作物生长。这是一种适用于农村地区的热-肥联产生态模式。
3.目前关于好氧发酵菌剂的研究多以获得高效有机肥为目的的传统菌剂为主,如沼渣腐熟菌剂(专利cn109516873a)和蘑菇栽培基质腐熟菌剂(专利cn101974436a)等。该种菌剂将原料中的化学能主要转变为腐殖质存储下来,在发酵过程中释放的热量较少,且对木质纤维素的降解较为缓慢,产热速率较慢。因此,传统菌剂不适用于以产热为目的的好氧发酵过程中,有必要筛选出一种使秸秆快速氧化放热的菌剂用于此研究中。为保证发酵热能顺利应用于农村地区,依据冬季气候寒冷的特点,因此还需筛选快速启动菌保证低温环境下生物质好氧发酵顺利进行。目前,一种适用于寒冷地区秸秆好氧发酵快速启动且使其持续产热的菌剂的制备方法和应用尚未报道。
4.因此,如何提供一种促进玉米秸秆好氧发酵产热的菌液并对其进行应用是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素:

5.有鉴于此,本发明提供了一种促进秸秆好氧发酵产热的菌液及其制备方法与应用,以该菌液对秸秆进行耗氧发酵,可使秸秆快速发酵产热。
6.为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
7.一种促进秸秆好氧发酵产热的菌液,所述菌剂包括:低温启动菌和高温纤维素降解菌,且两者的体积比为1:1。
8.作为对上述技术方案的进一步限定和补充,所述低温启动菌包括:芽孢杆菌lt501、芽孢杆菌lt792、芽孢杆菌lt895;所述高温纤维素降解菌包括:芽孢杆菌ht301和芽孢杆菌ht633。
9.作为与上述主题相同的发明构思,本发明还请求保护促进秸秆好氧发酵产热的菌液的制备方法:分别将低温启动菌和高温纤维素降解菌培养至对数生长期,得到低温启动菌液和高温纤维素降解菌液;然后取低温启动菌液和高温纤维素降解菌液混合至发酵培养基中,混合培养,得到发酵菌液。
10.作为对上述制备方法的进一步限定和补充,所述低温启动菌液的制备方法为:将芽孢杆菌lt501、lt792、lt895以1:1:1的体积比在lb培养基中混合培养12h,得低温启动菌液;所述高温纤维素降解菌液的制备方法为:将芽孢杆菌ht301和ht633以1:1的体积比在lb培养基中混合培养12h,得高温纤维素降解菌液。
11.作为对上述制备方法的进一步限定和补充,所述混合培养为30℃、120rpm下培养12h。
12.作为与上述主题相同的发明构思,本发明还请求保护上述制备方法下制备得到的菌液在制备促进秸秆好氧发酵产热溶液中的应用。
13.作为与上述主题相同的发明构思,本发明还请求保护一种促进秸秆好氧发酵产热的溶液,包括:上述所述菌液和堆肥调节剂;其中,所述菌液与堆肥比例为0.3%(v/m);所述堆肥调节剂为尿素和磷酸二氢钾的水溶液,其中秸秆:尿素:磷酸二氢钾的质量比为100:3:1。
14.作为与上述主题相同的发明构思,本发明还请求保护一种促进秸秆好氧发酵产热的方法,具体操作为:
15.1)将秸秆粉碎,得粉碎秸秆;
16.2)在反应器底部先铺上一层粉碎秸秆,再均匀地在粉碎秸秆上方喷洒促进秸秆耗氧发酵产热的溶液,其中粉碎秸秆与溶液的质量比为3:2,然后继续覆盖一层粉碎秸秆并喷洒溶液;重复该操作,直至粉碎秸秆填满反应器,封闭反应器,秸秆发酵开始进行,每七天打开反应器进行翻堆操作。
17.作为对上述产热方法的进一步限定和补充,步骤1)中,所述粉碎秸秆的粒径为l=3.5cm
±
1.5cm,w=0.5cm。
18.作为对上述产热方法的进一步限定和补充,步骤2)中,每层粉碎秸秆的厚度为10cm。
19.经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本发明公开提供了一种促进秸秆好氧发酵产热的菌剂及其制备方法和应用,用于解决目前好氧发酵过程中产热量不足的问题。本发明菌剂可在快速在低温和高温环境中分解原料中有机质,使发酵系统在寒冷条件下迅速启动并延长高温期时间,并且发酵产物完全符合国家最新标准ny525-2021中的有机肥各项指标,可施用到农田中进行还田。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
21.图1附图为实验室1l规模的菌液与市场化商品fs菌剂的堆肥温度对比图;
22.图2附图为实验室30l规模的菌液的堆肥温度变化曲线图;
23.图3附图为好氧发酵后物料的sem图像图;
24.图4附图为好氧发酵过程中的ph值的变化图;
25.图5附图为好氧发酵过程中的ec值的变化图;
26.图6附图为好氧发酵过程中的含水率的变化图。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
28.实施例中涉及的微生物材料均为市售。
29.芽孢杆菌lt501购自埃尔文生物公司,产品编号为cmcc(b)63501;
30.芽孢杆菌lt792购自埃尔文生物公司,产品编号为vip(h)115055;
31.芽孢杆菌lt895购自埃尔文生物公司,产品编号为vip(h)1460;
32.芽孢杆菌ht301购自埃尔文生物公司,产品编号为vip(h)115001;
33.芽孢杆菌ht633购自埃尔文生物公司,产品编号为vip(h)115037;
34.查询官网为
35.atcc菌种购买_菌种保藏中心

【莱耀标准品网】(gjbzwz.com)
36.搜索芽孢杆菌可得。
37.本发明实施例公开了一种促进秸秆好氧发酵产热的菌液及其制备方法与应用。
38.实施例1
39.本实施例记载了一种促进秸秆好氧发酵产热的菌液,包括:低温启动菌和高温纤维素降解菌,两者的体积比为1:1;低温启动菌包括:芽孢杆菌lt501、芽孢杆菌lt792和芽孢杆菌lt895;高温纤维素降解菌包括:芽孢杆菌ht301和芽孢杆菌ht633。
40.制备方法为:分别将低温启动菌和高温纤维素降解菌在lb培养基中混合培养12h,培养至对数生长期,得到低温启动菌液和高温纤维素降解菌液;然后将取低温启动菌液和高温纤维素降解菌液混合至lb培养基中30℃、120rpm下培养混合12h得到菌液。
41.实施例2
42.一种促进秸秆好氧发酵产热的溶液,包括:菌液和堆肥调节剂;其中,所述菌液与堆肥比例为0.3%(v/m);所述堆肥调节剂为尿素和磷酸二氢钾的水溶液,其中秸秆:尿素:磷酸二氢钾的质量比为100:3:1。
43.实施例3
44.一种促进秸秆好氧发酵产热的方法,具体操作为:
45.1)将秸秆粉碎至粒径为l=3.5cm
±
1.5cm,w=0.5cm,得粉碎秸秆;
46.2)在反应器底部先铺上一层粉碎秸秆,再均匀地在粉碎秸秆上方喷洒促进秸秆耗氧发酵产热的溶液,然后继续覆盖一层粉碎秸秆并喷洒溶液;重复该操作,直至粉碎秸秆填满反应器,密封发酵,每七天打开反应器进行翻堆操作;每层粉碎秸秆的厚度为10cm;其中,反应器使用聚乙烯圆柱形反应器,外部采用90mm厚的橡塑板保温;在1l的圆柱形反应器内分别使用秸秆好氧发酵产热菌液(本菌液)与市场化商品fs菌剂进行的堆肥,它们的温度对比如图1所示;在30l的圆柱形反应器中使用秸秆好氧发酵产热菌液(本菌液)和不使用菌液的堆肥温度变化曲线如图2所示;好氧发酵后物料的sem图像如图3所示;好氧发酵过程中的ph值的变化如图4所示;好氧发酵过程中的ec值的变化如图5所示;好氧发酵过程中秸秆的
含水率的变化如图6所示;
47.使用包含该菌剂的溶液后,通常可实现短时间内温度的启动,并维持长时间的高温期。整个堆肥过程30天左右,且无异味,运行稳定。
48.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
49.对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。