菌剂培养方法及应用该菌剂进行秸秆发酵预处理的工艺技术

本发明专利技术涉及一种复合菌剂的培养方法，包括如下步骤，从当地朽木、腐烂秸秆及腐熟堆肥中筛选得到具有木质素降解能力的单个或多个木质素降解菌种；筛选菌种：通过菌种兼容性试验定向筛选出单个或多个木质素降解菌种；本发明专利技术还涉及一种秸秆沼气发酵预处理工艺，包括如下步骤，将秸秆进行堆垛处理；秸秆晒干后进行破碎；将破碎后的秸秆碎料进行堆垛；在堆垛过程中对秸秆进行分次累积堆层，且堆积过程中按层投加复合菌剂；进行堆沤处理并得到堆沤产物。本发明专利技术利用好氧微生物复合菌剂对秸秆木质纤维素的联合降解作用，具有能耗小，专一性强，处理成本低，无二次污染等优点，缓解秸秆露天直焚环境污染，实现资源再利用。

【技术实现步骤摘要】
菌剂培养方法及应用该菌剂进行秸秆发酵预处理的工艺
本专利技术涉及微生物培养领域，更具体的说是涉及一种培养用于对秸秆进行预处理的复合菌剂，本专利技术还涉及一种秸秆预处理工艺，更具体的说是涉及一种采用木质素降解复合菌剂并配合预处理激活剂，有效解决对秸秆木质纤维素的联合降解作用的预处理工艺。
技术介绍
我国农作物秸秆产量巨大，分布广泛，是一种富含有机质的生物质资源。报告显示，每年约有2亿吨秸秆和谷壳直接被露天焚烧，造成严重空气污染和资源浪费。厌氧沼气发酵技术作为秸秆资源化利用的最重要途径之一，可在较低单位投入下实现作物秸秆等有机质废弃物高品质利用，产生清洁能源，改善生态环境。一般而言，秸秆中木质素、纤维素和半纤维素含量(统称木质纤维素)分别为10％～15％，38％～44％和32％～36％，三类成分占原料总质量的80％～95％。目前秸秆沼气厌氧发酵实际过程中，容易出现漂浮和结壳情况，其主要原因是由于秸秆中含有大量木质纤维素，尤其木质素成分是由不易水解的非重复单元结构组成，可抵抗一般酶类的水解作用，几乎不能在厌氧状态下进行降解，是目前公认的微生物难降解芳香族化合物之一，因而运行过程中出现进出料困难，固态发酵传质效果差，搅拌阻力大，易酸化，气体释放困难等一系列难题。为提高秸秆厌氧沼气发酵效率，必须加强预处理破坏木质素的缠绕作用和纤维素的复杂结晶结构。公开号为CN102399825A的专利，提供了一种小麦秸秆混合尿素溶液进行预处理的方法，小麦秸秆质量与尿素质量比为1:0.12～0.2，尿素用量巨大，运营经济性较低。公开号为CN104826855A的专利，秸秆需要通过80℃高温进行预处理，处理过程需增设加热保温装置。公开号为CN104073445A的专利，分离获得灰绿青霉、米根霉、黄孢原毛平革菌、黄曲霉和螺孢菌，组成复合干粉状菌剂用于秸秆预处理。公开号为CN102453676A的专利，报道了一种包含粪鬼伞、青霉、木霉和墨汁鬼伞以及其他辅助激活剂的秸秆发酵剂。但是在现有技术中，并没有公开一种采用定向选取并培养利于破坏秸秆结构的秸秆预处理用菌剂，该菌剂能够对秸秆中的木质纤维素进行破坏，且没有公开一种工艺能够将菌剂的使用和预处理发酵相结合共同有效提高秸秆在进行沼气发酵处理过程中的沼气产量。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是针对现有技术的不足之处，提供一种复合菌剂的培养方法，通过该培养方法可以获得一种复合菌剂，该复合菌剂能够对秸秆进行预处理。一种菌剂的培养方法，包括如下步骤，步骤一、从当地朽木、腐烂秸秆及腐熟堆肥中筛选得到具有木质素降解能力的单个或多个木质素降解菌种；步骤二、筛选菌种，将步骤一获得的多个木质素降解菌种进行筛选：通过菌种兼容性试验筛选出单个或多个木质素降解菌种，该降解菌种与黄孢原毛平革菌、糙皮侧耳组合之间无拮抗作用；步骤三：将经过筛选后的干粉状木质素降解菌种、干粉状的黄孢原毛平革菌和干粉状的糙皮侧耳按照质量比为1:1:1进行混合成复合菌剂，且各干粉状菌种保证在2×108cfu/g以上。作为优选，所述复合菌剂进行联合培养产生分解木质素的酶类为木质素过氧化氢酶LiP、漆酶Lac或锰过氧化物酶MnP。本专利技术的另一目的之一是针对现有技术的不足之处，提供一种利用复合菌剂对秸秆预处理的工艺，通过设置秸秆堆垛场地，采用木质素降解复合菌剂并配合预处理激活剂，有效解决对秸秆木质纤维素的联合降解作用，提高原料厌氧生物发酵效率，具有能耗小，专一性强，处理成本低，无二次污染等优点，缓解秸秆露天直焚环境污染，实现资源再利用。本专利技术的技术解决措施如下：一种秸秆沼气发酵预处理的工艺，其特征在于：包括如下步骤，步骤一、堆垛步骤：将秸秆进行堆垛处理；步骤二、破碎步骤：秸秆晒干后进行破碎；步骤三、将经步骤二破碎后的秸秆碎料送入步骤一中进行堆垛；步骤四、在堆垛过程中对秸秆进行分次累积堆层，且堆积过程中按层投加权利要求1或2所述的复合菌剂；步骤五、堆沤处理：秸秆经步骤四后进行堆沤处理并得到堆沤产物。其中，堆沤的时间一般为10～15天。作为优选，还包括预处理激活剂，所述预处理激活剂与复合菌剂联合加入至所述步骤四中的秸秆堆层中。作为优选，所述预处理激活剂包括尿素或磷酸氢二铵和矿物质微量元素；所述尿素或磷酸氢二铵的添加量为：0.25％-1％的尿素或0.5％～2％的磷酸氢二铵；所述矿物质微量元素包括Fe2+或Fe3+，Co2+，Ni+，Fe2+或Fe3+的添加量为秸秆总含水量的0.5～2mg/L，Co2+的添加量为秸秆总含水量的0.005～0.02mg/L，Ni+的添加量为秸秆总含水量的0.005～0.02mg/L。作为优选，所述复合菌剂投加前需要用活化溶液进行活化处理，且活化后的菌液添加量为秸秆总质量的1～2％，预处理激活剂添加量为秸秆总质量的3～5％。作为进一步地优选，所述活化溶液为溶液浓度为2g/L的蔗糖溶液，固态粉状菌与活化溶液按照质量比：粉状菌剂：蔗糖溶液＝1:10～20的比例进行混合，充分搅拌、稀释后均匀投加。作为更进一步地优选，还包括步骤六：将所述步骤五堆沤处理后获得的堆沤产物进行厌氧发酵处理。作为更进一步地优选，所述堆垛步骤包括：(a)设置堆垛场地；(b)堆垛中央设置有通气塑料管道通过风机进行鼓气或抽气，通风管道进行卡扣固定；通风管道埋入堆垛另一端，超出堆垛处的通风管道连接风机；(c)堆垛长度方向的地势较低一端设置集水沟用于收集堆垛渗滤水，收集后通入沼气发酵池。作为更进一步地优选，所述风机的通风量为0.4～1m3/(kg-秸秆·d)，多个堆垛可共用一个风机，多个堆垛之间通过通风管道连接支管道实现共用风机，且支管道处设置阀门控制风量，且风机额定风量为并联垛堆所需总风量的1.2倍；所述堆垛开始前在通风管道上部区域覆盖一层填充剂，填充剂为木屑或生物质堆肥成品。本专利技术的有益效果在于：(1)、本专利技术利用好氧微生物复合菌剂对秸秆木质纤维素的联合降解作用，具有能耗小，专一性强，处理成本低，无二次污染等优点，缓解秸秆露天直焚环境污染，实现资源再利用。(2)、本专利技术从环境中筛选的木质纤维素降解菌也可以达到与工业菌株相同的木质纤维素降解率，木质素强降解真菌种一般同时具备较高的纤维素、半纤维素降解能力，因此从周围环境中筛选木质素降解活性菌具有重要意义。本专利技术中预处理过程目的；①通过改良堆垛预处理环境，实现木质纤维素降解最优环境，为秸秆发酵预处理过程中人工或机械操作提供良好的作业环境；②选用已知木质纤维素强降解能力菌种，筛选本地木质素强降解活性菌种进行混合复筛，制备高效复合菌剂应用于秸秆发酵预处理中。该方法培养获得的复合菌剂在改良的环境中木质纤维素降解能力更强，菌种间无拮抗作用，又有较强的环境适应能力，同时保证此过程中应适度的微生物降解过程，防止有机质在预处理过程中被过度降解，从而避免直接造成甲烷发酵产气量降低。③选用适当的激活剂，包括尿素或磷酸氢二铵和微量金属元素，确保微生物良好的降解微环境，添加氮源可保证预处理过程中满足木质纤维素降解微生物对氮源的需求；添加尿素或磷酸氢二铵可同时保证N源和P源的供应；Fe2+或Fe3+，Co2+，Ni+是微生物生长必须的微量元素，微量金属离子作为不可替代组成分解木质纤维素胞外酶，堆沤过程中这些随渗滤液流失的微量矿物质，通过堆沤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种菌剂的培养方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤一、从当地朽木、腐烂秸秆及腐熟堆肥中筛选得到具有木质素降解能力的单个或多个木质素降解菌种；步骤二、筛选菌种，将步骤一获得的多个木质素降解菌种进行筛选：通过菌种兼容性试验筛选出单个或多个木质素降解菌种；步骤三：将经过筛选后的干粉状木质素降解菌种、干粉状的黄孢原毛平革菌和干粉状的糙皮侧耳按照质量比为1:1:1进行混合成复合菌剂，且各干粉状菌种保证在2×108cfu/g以上。

【技术特征摘要】
1.一种菌剂的培养方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤一、从当地朽木、腐烂秸秆及腐熟堆肥中筛选得到具有木质素降解能力的单个或多个木质素降解菌种；步骤二、筛选菌种，将步骤一获得的多个木质素降解菌种进行筛选：通过菌种兼容性试验筛选出单个或多个木质素降解菌种；步骤三：将经过筛选后的干粉状木质素降解菌种、干粉状的黄孢原毛平革菌和干粉状的糙皮侧耳按照质量比为1:1:1进行混合成复合菌剂，且各干粉状菌种保证在2×108cfu/g以上。2.如权利要求1所述的一种菌剂的培养方法，其特征在于：所述复合菌剂进行联合培养产生分解木质素的酶类为木质素过氧化氢酶LiP、漆酶Lac或锰过氧化物酶MnP。3.一种秸秆沼气发酵预处理的工艺，其特征在于：包括如下步骤，步骤一、堆垛步骤：将秸秆进行堆垛处理；步骤二、破碎步骤：秸秆晒干后进行破碎；步骤三、将经步骤二破碎后的秸秆碎料送入步骤一中进行堆垛；步骤四、在堆垛过程中对秸秆进行分次累积堆层，且堆积过程中按层投加权利要求1或2所述的复合菌剂；步骤五、堆沤处理：秸秆经步骤四后进行堆沤处理并得到堆沤产物。4.根据权利要求3所述的一种秸秆沼气发酵预处理工艺，其特征在于：还包括预处理激活剂，所述预处理激活剂与复合菌剂联合加入至所述步骤四中的秸秆堆层中。5.根据权利要求4所述的一种秸秆沼气发酵预处理工艺，其特征在于：所述预处理激活剂包括尿素或磷酸氢二铵和矿物质微量元素；所述尿素或磷酸氢二铵的添加量为：0.25％-1％的尿素或0.5％～2％的磷酸氢二铵；所述矿物质微量元素包括Fe2+或Fe3+，Co2+，Ni+，Fe2+或Fe3+的添加量为...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜鸿，崔星星，胡立江，蒋泽，
申请(专利权)人：安吉国千环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33