專利名稱：沼氣發(fā)酵生物活性添加劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及沼氣發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域。
沼氣發(fā)酵過程可分為三個(gè)階段第一階段為水解過程，在各種水解性細(xì)菌產(chǎn)生的胞外水解酶的作用下，將纖維素、脂肪、蛋白質(zhì)、淀粉和核酸等高分子聚合作物水解成較小的可溶性分子；第二階段為產(chǎn)氫產(chǎn)酸過程，即在專性產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌的作用下，將第一階段的水解產(chǎn)物進(jìn)一步代謝為更小分子的揮發(fā)性有機(jī)酸，同時(shí)產(chǎn)生氫和二氧化碳；第三階段為產(chǎn)甲烷階段，即在產(chǎn)甲烷菌的作用下，利用氫還原二氧化碳產(chǎn)生甲烷，利用乙酸、甲酸、甲醇、甲醛、甲胺等1碳或2碳有機(jī)物分解代謝形成甲烷。在沼氣發(fā)酵過程中，水解階段非常關(guān)鍵，該步驟控制著甲烷形成的速率和產(chǎn)量，是整個(gè)沼氣發(fā)酵的關(guān)鍵步驟。
多年來(lái)，各國(guó)沼氣微生物學(xué)家，在這方面做了大量的工作。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，尤其是國(guó)外學(xué)者，利用許多高產(chǎn)水解酶的菌株加入到沼氣發(fā)酵系統(tǒng)中，目的想提高沼氣發(fā)酵的水解速率，但收效甚微，究其原因，是因?yàn)檎託獍l(fā)酵體系中的微生物種群十分復(fù)雜，外源加入水解性細(xì)菌在該體系中很難起到應(yīng)有的作用。申請(qǐng)人先后研究了豬糞、牛糞、雞糞等原料在沼氣發(fā)酵過程中的各種水解變化規(guī)律與沼氣產(chǎn)量間的關(guān)系，結(jié)果表明，許多水解酶的酶活變化與沼氣產(chǎn)量有良好的相關(guān)性。由此提示，維持沼氣發(fā)酵料液中的一定水解酶活力，有利于提高產(chǎn)氣速率、沼氣產(chǎn)量和原料利用率。
本發(fā)明提出一種沼氣發(fā)酵生物活性添加劑，能應(yīng)用水解酶有效提高沼氣發(fā)酵的產(chǎn)氣速率、沼氣產(chǎn)量和原料利用率。
本發(fā)明利用外源導(dǎo)入一定酶活水平、一定配方的水解酶于沼氣發(fā)酵體系中，獲得了良好的產(chǎn)氣速率、沼氣產(chǎn)量和原料利用率。
沼氣發(fā)酵生物活性添加劑的配方以每立方米料液加入活性添加劑100g進(jìn)行配沼氣發(fā)酵生物活性添加劑的配方以每立方米料液加入活性添加劑100g進(jìn)行配制，即100g沼氣發(fā)酵生物活性添加劑配方為糖化酶40～60g、淀粉酶20～45g、纖維素酶5～15g、蛋白酶3～10g。
本發(fā)明的配方中，涉及的水解酶種類有糖化酶、淀粉酶、纖維素酶、蛋白酶；各種酶的酶活力為糖化酶100000單位(mg葡萄糖/g·h)淀粉酶2000單位(g可溶性淀粉/g·h)纖維素酶15000單位(μg葡萄糖/g·min)蛋白酶50000單位(μg酪氨酸/g·min)其中，單獨(dú)使用糖化酶、淀粉酶和纖維素酶時(shí)，能夠適當(dāng)提高沼氣發(fā)酵的產(chǎn)氣率、沼氣產(chǎn)量和原料的利用率；而單獨(dú)使用蛋白酶時(shí)，不但不改善沼氣發(fā)酵，相反還會(huì)降低沼氣的產(chǎn)量。采用適合的酶制劑配方的混合水解酶，提較好地提高沼氣發(fā)酵的產(chǎn)氣率、沼氣產(chǎn)量和原料的利用率。
①應(yīng)用水解酶提高沼氣發(fā)酵的產(chǎn)氣速率、沼氣產(chǎn)量和原料利用率，其中，糖化酶、淀粉酶和纖維素有利于改善沼氣發(fā)酵，提高產(chǎn)氣量，蛋白酶效果相反；②水解酶配方，以糖化酶為主，蛋白酶用量宜少，酶活宜低；③蛋白酶過高，效果不好，且不如不加酶的效果，因?yàn)檫^高的蛋白酶同時(shí)會(huì)降解糖化酶等其它水解酶，使加入的水解酶失活。
本發(fā)明的性能特點(diǎn)提高產(chǎn)氣產(chǎn)量15％左右，縮短啟動(dòng)時(shí)間；使用方便，從進(jìn)料口加入即可。
新池啟動(dòng)時(shí)，當(dāng)料投至一半左右，即加入沼氣發(fā)酵生物活性添加劑，具體做法為將活性添加劑用10～20千克水或糞水、沼水均可，溶解后倒入池中，當(dāng)天內(nèi)投料至封池。在以后的運(yùn)行中，每年的冬季加一次活性添加劑，具體做法為把添加劑與10～20千克發(fā)酵原料充分拌勻后，從進(jìn)料口倒入池中即可。
用量100g/m3，宜在冬季和新池啟動(dòng)投料時(shí)使用。
實(shí)施例①實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果單獨(dú)使用糖化酶，提高沼氣產(chǎn)量15～26％；單獨(dú)使用纖維素酶，提高沼氣產(chǎn)量10～15％；單獨(dú)使用淀粉酶，提高沼氣產(chǎn)量10～15％；單獨(dú)使用蛋白酶，減少沼氣產(chǎn)量3～8％。使用水解酶配方，提高沼氣產(chǎn)量26.75％，產(chǎn)氣速率提高12％，原料利用率提高20％以上。以上結(jié)果均是在常溫發(fā)酵條件下進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，溫度在19～24℃之間。
②實(shí)際應(yīng)用效果使用水解酶配方，100g沼氣發(fā)酵生物活性添加劑的配方為糖化酶50g、淀粉酶35g、纖維素酶10g、蛋白酶5g。應(yīng)用于4m3商品化玻璃鋼沼氣池，建池地點(diǎn)設(shè)在海拔2000m以上的山區(qū)，使用一年的試驗(yàn)結(jié)果為，年產(chǎn)沼氣604.3m3，池容產(chǎn)氣率0.414m3/m3·d，平均每天產(chǎn)沼氣1.6m3以上；原料產(chǎn)氣率為0.371m3/KgTS，比對(duì)照的原料產(chǎn)氣率為0.3m3/KgTS提高了23.67％；所產(chǎn)沼氣的甲烷含量高，為65％以上，常規(guī)情況甲烷含量一般在55％左右。
③使用本發(fā)明的水解酶配方對(duì)200多口4m3商品化玻璃鋼沼氣池進(jìn)行了試驗(yàn)示范，結(jié)果表明，能提高產(chǎn)氣速率、沼氣產(chǎn)量和原料利用率；對(duì)于新池啟動(dòng)，能縮短啟動(dòng)時(shí)間，試驗(yàn)示范的200多口4m3商品化玻璃鋼沼氣池，平均啟動(dòng)時(shí)間在24小時(shí)以內(nèi)，而常規(guī)啟動(dòng)一般為3～5天；所產(chǎn)沼氣的甲烷含量高。
權(quán)利要求
1.一種沼氣發(fā)酵生物活性添加劑，其特征在于每立方米料液加入活性添加劑100g進(jìn)行配制，即100g沼氣發(fā)酵生物活性添加劑配方為糖化酶40～60g、淀粉酶20～45g、纖維素酶5～15g、蛋白酶3～10g。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的添加劑，其特征在于100g沼氣發(fā)酵生物活性添加劑的最佳配方為糖化酶50g、淀粉酶35g、纖維素酶10g、蛋白酶5g。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的添加劑，其特征在于單獨(dú)使用糖化酶、淀粉酶和纖維素酶時(shí)，能夠提高沼氣發(fā)酵的產(chǎn)氣率、沼氣產(chǎn)量和原料的利用率；而單獨(dú)使用蛋白酶時(shí)，不但不改善沼氣發(fā)酵，相反還會(huì)降低沼氣的產(chǎn)量。
全文摘要
本發(fā)明涉及沼氣發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域,每立方米料液加入活性添加劑100g進(jìn)行配制,即100g沼氣發(fā)酵生物活性添加劑配方為:糖化酶40～60g、淀粉酶20～45g、纖維素酶5～15g、蛋白酶3～10g,本發(fā)明利用外源導(dǎo)入一定酶活水平、一定配方的水解酶于沼氣發(fā)酵體系中,獲得了良好的產(chǎn)氣速率、沼氣產(chǎn)量和原料利用率。
文檔編號(hào)C12N9/14GK1351170SQ0112907
公開日2002年5月29日 申請(qǐng)日期2001年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月14日
發(fā)明者張無(wú)敵, 宋洪川 申請(qǐng)人:云南師范大學(xué)