技术领域
本发明属于微生物发酵技术领域，具体涉及一种猪粪沼气发酵剂配方及其制备方法。
背景技术
随着养猪规模化、集约化程度的不断提高，单位面积内猪粪的排放量大，对周边环境造成污染，因此，以猪粪为原料，通过沼气发酵细菌进行发酵产生沼气是目前常用的一种粪便无害化处理方法之一。在适宜的温度、PH环境中，沼气发酵细菌消耗碳元素的速度是利用氮元素的速度的25～30倍，因此入池原料碳氮比达到25～30：1，可使沼气发酵正常进行。如果碳氮比例失调，就会使沼气发酵细菌的生命活动和沼气池产气量受到影响，发酵原料得不到充分利用而造成浪费。猪粪中的碳氮比大约为13:1，因此单纯的以猪粪为原料进行沼气发酵，会使发酵不正常，产气量低，猪粪得不到充分发酵，产生恶臭味，对周边环境造成污染。目前已有的解决沼气发酵不正常的方法是通过加入秸秆，调节发酵原料的碳氮比，使沼气发酵正常进行，并取得一定的改善效果，但仍有较大提升空间。
沼气发酵细菌的生长不仅需要适宜的碳氮比，还需要一些微量元素和其他的营养因子。微量元素钴(Co)、镍(Ni)能够促进产甲烷菌的生长和激活酶的活性，进而加快甲烷的生物合成；辣蓼草含有丰富的黄酮类及萜类物质，可以显著促进众多微生物的生长，从古到今在酿 酒制曲工艺中应用广泛，但尚未见到上述技术内容在沼气发酵方面应用研究的相关报道。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种提高沼气产气量的猪粪沼气发酵剂配方及其制备方法，
为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：
一种猪粪沼气发酵剂配方，包括如下以重量份计的成分：
农作物秸秆：15～25kg；
沼液：1L；
糖蜜：200mL；
米糠：1.5kg；
鲜辣蓼草：2.5kg；
清水：15L；
20％硫酸锰溶液：20～40mL
1mg/ml的CoCl2·6H2O溶液：2～3滴；
2mg/ml NiCl2·6H2O溶液：2～3滴；
微生物菌剂：40～80g。
作为一种优选方案，所述微生物菌剂为芽孢杆菌、乳酸菌、沼气发酵细菌、纤维素水解菌。
本发明还公开了一种猪粪沼气发酵剂的制备方法，包括如下步骤：
S1农作物秸秆预处理：
S1.1以每立方沼气池有效发酵体积计，取15～25份的农作物秸秆，剪切成5～8cm长度；
S1.2向秸秆中加入饱和石灰水，常温10～35℃浸泡3-5天，得到碱化的秸秆；
S2制备扩大培养基：
S2.1以每立方沼气池有效发酵体积计，取沼液、糖蜜充分混匀后，加入米糠和剪切成5～8cm长度的鲜辣蓼草，最后再加入清水，混匀得到培养基础物；
S2.2向培养基础物中加入20％硫酸锰溶液，CoCl2·6H2O溶液，NiCl2·6H2O溶液，混匀得到扩大培养基；
S3加入微生物菌剂：
按照沼气发酵液体积计，加入微生物菌剂，微生物菌剂的使用量为40～80g/m3；微生物菌剂包含芽孢杆菌、乳酸菌、霉菌、酵母菌、沼气发酵菌群、纤维素水解菌、硝酸菌中的至少四种，有效菌含量≥1010cfu/g。
进一步的，所述步骤S2.2中，鲜辣蓼草切成4～6cm的长度。
进一步的，所述步骤S2.2中，20％硫酸锰溶液中，硫酸锰：去离子水＝2:8。
进一步的，所述步骤S2.2中，CoCl2·6H2O溶液制备方法：取0.1gCoCl2·6H2O溶于100mL去离子水中，摇匀，于密封容器中保存。
进一步的，所述步骤S2.2中，NiCl2·6H2O溶液制备方法：取 0.2gNiCl2·6H2O溶于100mL去离子水中，摇匀，于密封容器中保存。
进一步的，所述步骤S2.2中，所需的硫酸锰为工业级；CoCl2·6H2O、NiCl2·6H2O均为分析纯规格。
进一步的，所述步骤S3中，微生物菌剂为芽孢杆菌、乳酸菌、沼气发酵细菌、纤维素水解菌，质量比例依次为：1～2：0.5～2：1～2：0.5～1。
本发明公开的一种猪粪沼气发酵剂配方及其制备方法，可在沼气内加入本发酵剂配方，使发酵系统的碳氮源及微量元素达到沼气池内微生物菌群生长的适宜值，促进沼气池内的沼气发酵细菌的生长，使沼气发酵系统运行稳定，通过添加外源微生物协同发酵，提高微生物对原料的利用率，达到提高沼气产气量的效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
一种猪粪沼气发酵剂配方，包括如下以重量份计的成分：
农作物秸秆：15～25kg；
沼液：1L；
糖蜜：200mL；
米糠：1.5kg；
鲜辣蓼草：2.5kg；
清水：15L；
20％硫酸锰溶液：20～40mL
1mg/ml的CoCl2·6H2O溶液：2～3滴；
2mg/ml NiCl2·6H2O溶液：2～3滴；
微生物菌剂：40～80g。优选芽孢杆菌、乳酸菌、沼气发酵细菌、纤维素水解菌，质量比例依次为1～2：0.5～2：1～2：0.5～1。
一种猪粪沼气发酵剂的制备方法，包括如下步骤：
S1农作物秸秆预处理：
S1.1以每立方沼气池有效发酵体积计，取15～25份的农作物秸秆，剪切成5～8cm长度；
S1.2向秸秆中加入饱和石灰水，常温10～35℃浸泡3-5天，得到碱化的秸秆；
S2制备扩大培养基：
S2.1以每立方沼气池有效发酵体积计，取沼液、糖蜜充分混匀后，加入米糠和剪切成5～8cm长度的鲜辣蓼草(优选鲜辣蓼草切成4～6cm的长度)，最后再加入清水，混匀得到培养基础物；
S2.2向培养基础物中加入20％硫酸锰溶液(硫酸锰：去离子水＝2:8)，CoCl2·6H2O溶液，NiCl2·6H2O溶液，混匀得到扩大培养基；
S3加入微生物菌剂：
按照沼气发酵液体积计，加入微生物菌剂，微生物菌剂的使用量为40～80g/m3；微生物菌剂包含芽孢杆菌、乳酸菌、霉菌、酵母菌、沼气发酵菌群、纤维素水解菌、硝酸菌中的至少四种，有效菌含量≥1010cfu/g。
优选的，所述步骤S2.2中，CoCl2·6H2O溶液制备方法：取0.1gCoCl2·6H2O溶于100mL去离子水中，摇匀，于密封容器中保存。
优选的，所述步骤S2.2中，NiCl2·6H2O溶液制备方法：取0.2gNiCl2·6H2O溶于100mL去离子水中，摇匀，于密封容器中保存。
优选的，所述步骤S2.2中，所需的硫酸锰为工业级；CoCl2·6H2O、NiCl2·6H2O均为分析纯规格。
优选的，所述步骤S3中，微生物菌剂为芽孢杆菌、乳酸菌、沼气发酵细菌、纤维素水解菌，质量比例依次为：1～2：0.5～2：1～2：0.5～1。
实施例1
一种猪粪沼气发酵剂配方，包括如下以重量份计的成分：
农作物秸秆：15kg；
沼液：1L；
糖蜜：200mL；
米糠：1.5kg；
鲜辣蓼草：2.5kg；
清水：15L；
20％硫酸锰溶液：20mL
1mg/ml的CoCl2·6H2O溶液：2滴；
2mg/ml NiCl2·6H2O溶液：2滴；
微生物菌剂：40g。优选芽孢杆菌、乳酸菌、沼气发酵细菌、纤 维素水解菌，质量比例依次为1：0.5：1：0.5。
一种猪粪沼气发酵剂的制备方法，包括如下步骤：
S1农作物秸秆预处理：
S1.1以每立方沼气池有效发酵体积计，取15份的农作物秸秆，剪切成5～8cm长度；
S1.2向秸秆中加入饱和石灰水，常温10～35℃浸泡3天，得到碱化的秸秆；
S2制备扩大培养基：
S2.1以每立方沼气池有效发酵体积计，取沼液、糖蜜充分混匀后，加入米糠和剪切成5～8cm长度的鲜辣蓼草，最后再加入清水，混匀得到培养基础物；
S2.2向培养基础物中加入20％硫酸锰溶液(硫酸锰：去离子水＝2:8)，CoCl2·6H2O溶液，NiCl2·6H2O溶液，混匀得到扩大培养基；
S3加入微生物菌剂：
按照沼气发酵液体积计，加入微生物菌剂，微生物菌剂的使用量为40g/m3；微生物菌剂包含芽孢杆菌、乳酸菌、霉菌、酵母菌、沼气发酵菌群、纤维素水解菌、硝酸菌中的至少四种，有效菌含量≥1010cfu/g。
步骤S2.2中，CoCl2·6H2O溶液制备方法：取0.1gCoCl2·6H2O溶于100mL去离子水中，摇匀，于密封容器中保存。
步骤S2.2中，NiCl2·6H2O溶液制备方法：取0.2gNiCl2·6H2O 溶于100mL去离子水中，摇匀，于密封容器中保存。
步骤S2.2中，所需的硫酸锰为工业级；CoCl2·6H2O、NiCl2·6H2O均为分析纯规格。
步骤S3中，微生物菌剂为芽孢杆菌、乳酸菌、沼气发酵细菌、纤维素水解菌，质量比例依次为：1：0.5：1：0.5。
实施例2
一种猪粪沼气发酵剂配方，包括如下以重量份计的成分：
农作物秸秆：25kg；
沼液：1L；
糖蜜：200mL；
米糠：1.5kg；
鲜辣蓼草：2.5kg；
清水：15L；
20％硫酸锰溶液：40mL
1mg/ml的CoCl2·6H2O溶液：3滴；
2mg/ml NiCl2·6H2O溶液：3滴；
微生物菌剂：80g。优选芽孢杆菌、乳酸菌、沼气发酵细菌、纤维素水解菌，质量比例依次为2：2：2：1。
一种猪粪沼气发酵剂的制备方法，包括如下步骤：
S1农作物秸秆预处理：
S1.1以每立方沼气池有效发酵体积计，取25份的农作物秸秆，剪切成5～8cm长度；
S1.2向秸秆中加入饱和石灰水，常温10～35℃浸泡5天，得到碱化的秸秆；
S2制备扩大培养基：
S2.1以每立方沼气池有效发酵体积计，取沼液、糖蜜充分混匀后，加入米糠和剪切成4～6cm长度的鲜辣蓼草，最后再加入清水，混匀得到培养基础物；
S2.2向培养基础物中加入20％硫酸锰溶液(硫酸锰：去离子水＝2:8)，CoCl2·6H2O溶液，NiCl2·6H2O溶液，混匀得到扩大培养基；
S3加入微生物菌剂：
按照沼气发酵液体积计，加入微生物菌剂，微生物菌剂的使用量为80g/m3；微生物菌剂包含芽孢杆菌、乳酸菌、霉菌、酵母菌、沼气发酵菌群、纤维素水解菌、硝酸菌中的至少四种，有效菌含量≥1010cfu/g。
步骤S2.2中，CoCl2·6H2O溶液制备方法：取0.1gCoCl2·6H2O溶于100mL去离子水中，摇匀，于密封容器中保存。
步骤S2.2中，NiCl2·6H2O溶液制备方法：取0.2gNiCl2·6H2O溶于100mL去离子水中，摇匀，于密封容器中保存。
步骤S2.2中，所需的硫酸锰为工业级；CoCl2·6H2O、NiCl2·6H2O均为分析纯规格。
步骤S3中，微生物菌剂为芽孢杆菌、乳酸菌、沼气发酵细菌、纤维素水解菌，质量比例依次为：2：2：2：1。
实施例3
一种猪粪沼气发酵剂配方，包括如下以重量份计的成分：
农作物秸秆：20kg；
沼液：1L；
糖蜜：200mL；
米糠：1.5kg；
鲜辣蓼草：2.5kg；
清水：15L；
20％硫酸锰溶液：30mL
1mg/ml的CoCl2·6H2O溶液：3滴；
2mg/ml NiCl2·6H2O溶液：3滴；
微生物菌剂：50g。优选芽孢杆菌、乳酸菌、沼气发酵细菌、纤维素水解菌，质量比例依次为2：1：1：1。
一种猪粪沼气发酵剂的制备方法，包括如下步骤：
S1农作物秸秆预处理：
S1.1以每立方沼气池有效发酵体积计，取20份的农作物秸秆，剪切成5～8cm长度；
S1.2向秸秆中加入饱和石灰水，常温10～35℃浸泡4天，得到碱化的秸秆；
S2制备扩大培养基：
S2.1以每立方沼气池有效发酵体积计，取沼液、糖蜜充分混匀后，加入米糠和剪切成4～6cm长度的鲜辣蓼草，最后再加入清水， 混匀得到培养基础物；
S2.2向培养基础物中加入20％硫酸锰溶液(硫酸锰：去离子水＝2:8)，CoCl2·6H2O溶液，NiCl2·6H2O溶液，混匀得到扩大培养基；
S3加入微生物菌剂：
按照沼气发酵液体积计，加入微生物菌剂，微生物菌剂的使用量为50g/m3；微生物菌剂包含芽孢杆菌、乳酸菌、霉菌、酵母菌、沼气发酵菌群、纤维素水解菌、硝酸菌中的至少四种，有效菌含量≥1010cfu/g。
步骤S2.2中，CoCl2·6H2O溶液制备方法：取0.1gCoCl2·6H2O溶于100mL去离子水中，摇匀，于密封容器中保存。
步骤S2.2中，NiCl2·6H2O溶液制备方法：取0.2gNiCl2·6H2O溶于100mL去离子水中，摇匀，于密封容器中保存。
步骤S2.2中，所需的硫酸锰为工业级；CoCl2·6H2O、NiCl2·6H2O均为分析纯规格。
步骤S3中，微生物菌剂为芽孢杆菌、乳酸菌、沼气发酵细菌、纤维素水解菌，质量比例依次为：2：1：1：1。
本发明中的微生物菌剂也可用EM沼气发酵菌剂代替，各个公司生产的EM沼气发酵菌中各种菌的比例虽然不同，但用于沼气发酵的主要菌种的含量相差不大，均可达到本发明的发酵效果。
本发明公开的一种猪粪沼气发酵剂的使用方法如下：
向得到的扩大培养基中加入微生物菌剂，混匀，常温(10～35℃) 培养3～5天，中途每隔12小时搅拌一次，得到微生物混合培养物；将得到的微生物混合培养物与碱化的农作物秸秆投入按正常比例加入了水与猪粪的沼气池中进行沼气发酵。其中，碱化农作物秸秆每隔7天用一次；微生物混合培养物在平均气温≥25℃环境下，每两月用一次，在平均气温＜25℃环境下，每月用一次。
本发明公开的一种猪粪沼气发酵剂可调节发酵原料的碳氮比，使发酵原料碳氮比达到沼气发酵细菌所需的适宜值，通过微生物混合培养物里及沼气池内的微生物协同发酵，芽孢杆菌、乳酸菌、霉菌、酵母菌、沼气发酵细菌、纤维素水解菌、硝酸菌中的至少四种微生物充分利用发酵原料；传统的沼气发酵池原料利用率大约为50％，通过使用本发明配方，可使原料利用率提高到55～65％，发酵原料利用率相比于传统的沼气发酵原料利用率提高5～15％；
传统的沼气发酵池沼气发酵不稳定，池内微生物生长不稳定，影响沼气产气率。常温(10～35℃)下传统的发酵池每天每立方产气量大约为0.22m3；通过使用本发明配方，添加微量元素钴(Co)、镍(Ni)刺激沼气发酵细菌，促使其快速繁殖，使沼气发酵池内微生物菌群稳定，从而维持沼气发酵系统运行稳定性；通过提高原料利用率及维持沼气发酵系统的稳定性，沼气发酵池每天每立方产气量可达到0.24～0.26m3，相比于传统的沼气发酵池产气量提高9～18％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，而非对其限制；应当指出，尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修 改，或对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。