所谓干式发酵工艺,通常是指发酵液总固体浓度超过20%的发酵方法,由于固体浓度太高难以采用连续投料或半连续的投料方式,绝大多数均采用批量投料。下面介绍以秸秆为原料的干式发酵方法(同时也适合粪草混合发酵)要点的关键是:添加足够的优质接种物;秸秆要切碎并用石灰水预处理,并进行池内外堆沤;添加适量氮源,发酵浓度为20%——30%。
1.配料和预处理
(1)秸秆用量和预处理
风干秸秆(TS=85%)切成150毫米左右的小段,加石灰水泼湿,再将接种物总用量的1/3混入,进行池外堆沤,堆沤时间为2——3天。堆沤的目的是初步破坏秸秆的纤维——木质结构,并增加秸秆容重,以提高单位池容的秸秆处理量。堆沤结束后加入其余接种物和氮肥,入池再堆沤24小时,用以增加启动的料温。
通常,每立方米池容处理风干秸秆约为100千克,加入粪便一般不影响秸秆的处理量。如果发酵周期为90天,那么平均有机负荷率(每立方米池容平均每天处理的总固体量)为:
100*85%/90=0.94[千克TS(立方米·天)]
这时平均体积产气率可超过0.2立方米/(立方米·天)。如果增加粪便,则由于平均体积有机负荷率增加,可以提高平均体积产气率,例如,按秸秆质量的2倍加入猪粪(TS=20%)则平均体积有机负荷率为:
[(100*85%)+(200*20%)]/90=1.4[千克TS(立方米·天)]
这样就可以保证平均体积产期率超过0.28立方米/(立方米·天)。
(2)接种物
对接种物的要求与其他发酵工艺相同,接种物的数量应为应为秸秆质量的1.5倍以上。它是保证干式发酵正常进行的关键。池外堆沤时先用1/3的量,其余的入池时再加入。
(3)添加氮源
由于采用的时批量投料方法,平时没有含氮丰富的粪尿流入,而秸秆本身含氮量不足,因此必须在入池时补充氮源。但由于干式发酵的水分含量较少,太多的氮易造成发酵抑制。所以加碳酸氢铵时用量为秸秆用量的2%,加尿素时为秸秆用量的1%。
(4)用石灰水预处理
石灰的用量应为秸秆质量的5%,此项措施的目的在于破坏秸秆的木质纤维结构,并中和发酵过程中产生的酸,以防止pH值下降。
2.浓度控制
用加水量来控制料液的浓度,石灰5千克加水100千克配成石灰水用于预处理平;接种物(TS=10%)按1:1加水稀释;氮肥每千克加水50千克溶解后使用。由于堆沤过程中水分会损失,按上述比例加水,一般可将浓度控制在20%——30%。
3.发酵周期
为了充分利用沼气池和积造有机肥,南方地区在冬春季可以采用一个发酵周期,越150——200天;夏秋季(5——10月)可采取两个发酵周期,每个周期约为90——100天。个地区应该把发酵周期和农事用肥密切结合起来考虑。
4.贮气问题
干式发酵必须附有贮气设施,如塑料贮气袋,分离浮罩或水压式贮气池。不过采用每户一个干式发酵池和一个水压式池最简便。
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