CN102876727B - 浒苔与秸秆类生物质组合发酵制取沼气的方法 - Google Patents

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Abstract

一种浒苔与秸秆类生物质组合发酵制取沼气的方法,它以鲜浒苔为原料经发酵得浒苔生物质降解液;收集秸秆固态堆肥发酵得秸秆生物质降解基质;二者按比例复配,经酸化发酵得酸化基质;将酸化基质投入沼气发酵装置,水封,恒压发酵沼气;日产气量小于均日气量5%时补料排渣进行新一轮发酵。本发明方法利用浒苔、秸秆两者有机质互补,提高系统缓冲能力。工艺实行两步发酵法,发酵启动快,产气高峰提前,缩短沼气发酵周期,产气量高。同时提高了设备的利用率,降低能耗。本发明同时实现了浒苔和秸秆的能源化利用,改善了海洋环境及降低焚烧秸秆所形成的环境事件,生产出沼气清洁能源。达到变“废”为宝,节能减排的多重目的,具有较好的社会及经济效益。

Description

浒苔与秸秆类生物质组合发酵制取沼气的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及能源领域,是一种沼气制备方法;更具体是一种浒苔与秸杆类生物质 组合发酵制取沼气的方法。
背景技术
[0002] 随着化石能源的大量使用,导致全球生态环境变化和化石能源的急剧减少,生物 质能作为化石能源重要替代品越来越受到世界各国的高度重视。联合国开发计划(UNDP)、 世界能源委员会(WEC)和美国能源(IX)E)都把生物质能当作发展可再生能源的重要选择。 生物质能是可再生的、对环境友好。因此,开发利用生物质能是解决能源与环境问题的一条 最优途径。沼气是生物质能中最重要的组成部分,其主要利用工业、农业和生活产生的各种 废弃物发酵沼气。在获得能源效益同时,也保护和治理了环境。因此,沼气发酵作为一项重 要的可再生能源技术和环境治理技术受到世界各国的重视。
[0003] 我国把发展农村沼气作为实现农村可持续发展,改善农村人居环境和实现农业增 效的一项重要举措,对沼气发展给予了极大关注和强有力的支持。2007年农业部把秸杆沼 气生产技术列为我国农业和农村"十大节能减排技术"之首。2003-2007年,中央累计安排 国债资金80亿元引导带动了沼气发展。"十一五"期间,仅中央财政每年至少拿出25亿元 用于支持农村沼气工程建设。极大推动了我国沼气的发展和优化了我国能源结构。在《可 再生能源中长期发展规划》中要求2010年沼气利用量达190亿立方米,到2020年达到440 亿立方米。2020年仅沼气工程一项年节约煤2530万吨,减排30800万吨二氧化碳,具有巨 大的节能减排的效能。
[0004] 目前,关于沼气发酵设备及工艺发明专利和文章很多。发酵沼气原料主要为人畜 粪便、有机废水、秸杆、垃圾等工农业和生活有机废弃物。但关于利用大型废弃海藻及海藻、 秸杆和人畜粪便组合发酵制沼气的研究报道较少。我国具有很长的海岸线,藻类资源丰富, 海藻作为沼气发酵原料与其它原料相比具有较大优势,其质优、不与粮食作物争地、生长面 积大、周期短、产量高。利用海藻、秸杆组合发酵生产沼气,可以带动沿海农业、海水养殖业 立体式良性循环发展。
[0005] 浒苔是一种大型绿藻,主要成分是多糖类和粗纤维,约占藻体的63. 9%,蛋白质含 量27%,脂肪为1. 04%,灰分为21. 87%。由于海水富营养化、全球变暖及海水中C02含量增 多,浒苔呈爆发式生长。但由于目前浒苔消化利用技术不足,浒苔自生自灭,形成"绿潮",造 成了海洋灾害。2007年至2011年,黄海连续5年爆发了大规模漂浮浒苔"绿潮",浒苔堆 积腐烂和繁殖消耗大量氧气,对海洋生态构成威胁。同时,腐烂发出恶臭,影响沿海旅游业 发展。若能利用浒苔发酵生产沼气既能实现浒苔能源化利用,同时减少环境污染。
[0006] 每年我国农作物秸杆约7亿吨,其富含有机质(80%_90%),但大多数秸杆被堆放或 焚烧,使生物质资源极大浪费,造成严重环境污染,已影响和干扰正常经济秩序,形成新的 安全隐患。
发明内容
[0007] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供一种方法设计合理、提 供了能源化利用和无害化处理的新模式及具有广阔应用前景和推广价值的浒苔与秸杆类 生物质组合发酵制取沼气的方法。
[0008] 本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种浒苔 与秸杆类生物质组合发酵制取沼气的方法,其特点是:以浒苔和秸杆为原料发酵生产沼气; 具体步骤如下:
[0009] (1)收集鲜浒苔为原料,淡水清洗除盐,切碎打浆;或者以干浒苔为原料,用水浸 泡后切碎打浆;加水调浆至浒苔浆中浒苔重量含量为20〜25% ;在浒苔浆中接入质量百分 比10%复合降解菌I,30±2°C,0. 8vvm通气,发酵48〜72h,获得浒苔生物质降解液; [0010] 所述的复合降解菌I为:
[0011] 枯草芽孢杆菌ACCC10625 ;枯草芽孢杆菌经液体发酵再经60目麸皮吸附后,40°C 热风烘干备用,枯草芽孢杆菌数55. 3亿cfu/g ;发酵条件为:液体牛肉膏蛋白胨培养基, 37°C,转速200r/min,通氧量1. 2vvm,发酵48小时;
[0012] 假交替单胞菌MCCC1A01719 ;假交替单胞菌经液体发酵,再经60目麸皮吸附后, 40°C热风烘干备用,假交替单胞菌34. 7亿cfu/g ;发酵条件为:液体LB培养基,25°C,转速 200r/min,通氧量1. 2vvm,发酵48小时;
[0013] 短小芽孢杆菌ACCC01736 ;短小芽孢杆菌经液体发酵,再经60目麸皮吸附后,40°C 热风烘干备用,短小芽孢杆菌24. 2亿cfu/g ;发酵条件为:液体牛肉膏蛋白胨培养基,37°C, 转速200r/min,通氧量1. 2vvm,发酵48小时;
[0014] 地衣芽孢杆菌CICMBOOOl ;地衣芽孢杆菌经液体发酵,再经60目麸皮吸附后, 40°C热风烘干备用,地衣芽孢杆菌31. 3亿cfu/g ;发酵条件为:液体牛肉膏蛋白胨培养基, 37°C,转速180r/min,通氧量0. 8vvm,发酵48小时;
[0015] 绿色木霉ACCC30793 ;绿色木霉经液体发酵作为种子液,按15%接种量接种在麸皮 培养基上30°C培养58小时,40°C热风烘干备用,绿色木霉孢子数12. 8亿个/g ;发酵条件 为:液体PDA培养基,28°C,转速180r/min,通氧量0. 8vvm,发酵48小时;麸皮培养基为:麸 皮、水、蔗糖按质量比1:1:0. 1,经蒸汽蒸2小时;
[0016] 复合降解菌I复配方法,分别按质量比取上述菌粉,按枯草芽孢杆菌:假交替单胞 菌:短小芽孢杆菌:地衣芽孢杆菌:绿色木霉=1:0.8:1:1.2:2,混合即得;
[0017] (2)收集秸杆,粉碎至0. 2〜0. 5cm小段,加水浸泡过夜,调整其水分重量含量至 45〜55%,接入复合降解菌II,固态堆肥发酵2〜4d,获得秸杆生物质降解基质;
[0018] 所述的复合降解菌II :
[0019] 热紫链霉菌MCCC1A01685 ;经液体发酵作为种子液,按15%接种量接种在麸皮培养 基上30°C培养58小时,40°C热风烘干备用,热紫链霉菌孢子数15. 4亿个/g ;发酵条件为: 液体察氏培养基,28°C,转速180r/min,通氧量0. 8vvm,发酵48小时;
[0020] 黑曲霉CICC2238 ;经液体发酵作为种子液,按15%接种量接种在麸皮培养基上 30°C培养58小时,40°C热风烘干备用,黑曲霉孢子数10. 5亿个/g ;发酵条件为:液体PDA 培养基,28°C,转速180r/min,通氧量0. 8vvm,发酵48小时;
[0021] 烟曲霉ACCC30367 ;经液体发酵作为种子液,按15%接种量接种在麸皮培养基上 30°C培养58小时,40°C热风烘干备用,绿色木霉孢子数25. 3亿个/g ;发酵条件为:液体PDA 培养基,28°C,转速180r/min,通氧量0. 8vvm,发酵48小时;
[0022] 枯草芽孢杆菌ACCC10625 ;枯草芽孢杆菌经液体发酵,再经60目麸皮吸附后,40°C 热风烘干备用,枯草芽孢杆菌数55. 3亿cfu/g ;发酵条件为:液体牛肉膏蛋白胨培养基, 37°C,转速200r/min,通氧量1. 2vvm,发酵48小时;
[0023] 短小芽孢杆菌ACCC01736 ;短小芽孢杆菌经液体发酵再经60目麸皮吸附后,40°C 热风烘干备用,短小芽孢杆菌24. 2亿cfu/g ;发酵条件为:液体牛肉膏蛋白胨培养基,37°C, 转速200r/min,通氧量1. 2vvm,发酵48小时;
[0024] 复合降解菌II复配,分别按质量比取上述菌粉,按热紫链霉菌:黑曲霉:烟曲霉: 枯草芽孢杆菌:短小芽孢杆菌=2:1:1. 5:0. 8:0. 5混合均匀即得;
[0025] (3)按质量比为3 :4〜2复配浒苔生物质降解液和秸杆生物质降解基质,然后加 入适量的淡水或者沼液进行调质;再接入质量百分比30%的酸化污泥,加入淡水或沼液调 控发酵基质中总固体物质量含量在8%〜12%,35± 1 °C,早晚各搅拌两次,每次30分钟,酸化 发酵2d,获得酸化基质;
[0026] 所述的酸化污泥从底泥驯化而得,所述的底泥采自海藻酸钠生产企业曝气池底 泥,为海藻酸钠生产工序中产生废弃物的沉降物;海藻酸钠生产原料海带水解、离心、过滤 工序中的废水及废弃物经过沉沙,曲池沉降后大部分固体废弃物截留在曲池,废水及少量 废弃物流入曝气池进行沉降曝气;在曝气过程底泥里聚集有大量的酸化微生物及甲烷菌; 将鲜浒苔生物质降解液与秸杆生物质降解基质按3 :2混合,再按质量百分比40%接入采来 的底泥,加入淡水或沼液调控发酵基质中总固体物含量在8%〜12%,35土1°C,早中晚各搅 拌两次,每次30分钟,酸化发酵2d ;按此方法驯化5-8次,得到酸化污泥;
[0027] (4)将酸化基质投入沼气发酵装置,水封,0. OIMPa恒压发酵沼气;在酸化基质中 接入质量百分比30%的沼气发酵污泥,加入淡水或沼液调控发酵基质中总固体物含量在 8%〜12%,并利用碳酸钠或草木灰调整发酵基质pH7. 2〜7. 5, 35 ± 1°C进行厌氧沼气发酵; 日产气量小于均日气量5%时补料排渔进行新一轮发酵;
[0028] 所述的沼气发酵污泥从前述底泥驯化而得,在酸化基质中按质量百分比40%接入 底泥,加入淡水或沼液调控发酵基质中总固体物含量在8%〜12%,并利用碳酸钠或草木灰 调整发酵基质pH7. 2〜7. 5, 35 ± 1°C进行厌氧沼气发酵;日产气量小于均日气量5%时补料 排渣进行新一轮发酵;以此方法驯化5-8次,获得沼气发酵污泥。
[0029] 以上所述的方法中:步骤(1)中所述鲜浒苔选自缘管浒苔、肠浒苔、扁浒苔、条浒 苔的一种或多种。
[0030] 以上所述的方法中:步骤(2)中所述秸杆选自小麦秸杆、水稻秸杆、玉米秸杆、芦 苇秸杆、碱蓬秸杆或者其他秸杆。
[0031] 以上所述的方法中:步骤(4)中沼气发酵装置优选采用水泥池或玻璃钢池,带夹 层水保温,带搅拌装置。
[0032] 与现有技术相比,本发明的优点如下:本发明先利用微生物降解原料,使原料中原 有可发酵有机质溶出,不可发酵有机质转化为可发酵有机质,提高了原料的转化率及沼气 的产量。浒苔和秸杆原料便宜,甚至无需购买,只需采集成本,同时原料若处置不当均为环 境污染源,此发明的浒苔、秸杆组合发酵沼气能够实现大批量能源化处理浒苔和秸杆两类 "废弃物",变废为宝,同时浒苔、秸杆组合发酵沼气利用普通水泥池或玻璃钢池进行简单改 造即可投入使用,不会增加过多成本。更重要与现有沼气生产相比,浒苔(海藻)及秸杆两类 生物质资源的有机物质互补,工艺上采用了两步发酵法避免沼气生产过程中酸化和产气两 个阶段相互影响,产气池采用恒压发酵,实现了沼气起酵快,产气平稳,产气率高,发酵周期 短,发酵温度低适应范围广等特点。本发明可在我国广袤的沿海地区推广使用,利用浒苔爆 发和小麦秸杆收获季节的吻合性,可作为浒苔爆发及避免秸杆焚烧时能源化应急化处理, 获取清洁能源沼气,还可利用储备浒苔及秸杆实现沼气长效生产。
[0033] 本发明利用浒苔、秸杆组合发酵沼气,两者原料有机质互补,提高系统缓冲能力。 克服单一原料产气量不稳,转化率低的弊端。提高产气率、产气量和产气的稳定性。采用二 步发酵生产工艺,即好氧生物降解有机质和厌氧消化产甲烷,使酸化与产沼气分开,明显缩 短甲烷启动时间和沼气发酵周期,提高设备的利用率、降低能耗。本发明同时实现了浒苔和 秸杆的能源化利用,改善了海洋环境及降低焚烧秸杆所形成的环境事件,生产出沼气清洁 能源。达到变"废"为宝,节能减排的多重目的,具有较好的社会及经济效益,同时对沼气的 平稳发展与推广具有深远的意义。
具体实施方式
[0034] 以下进一步描述本发明的技术方案,以使本领域技术人员进一步理解本发明,而 不构成对本发明的限制。
[0035] 实施例1,一种浒苔与秸杆类生物质组合发酵制取沼气的方法,以浒苔和秸杆为原 料发酵生产沼气;具体步骤如下:
[0036] (1)收集鲜浒苔为原料,淡水清洗除盐,切碎打浆;或者以干浒苔为原料,用水浸 泡后切碎打浆;加水调浆至浒苔浆中浒苔重量含量为20〜25% ;在浒苔浆中接入质量百分 比10%复合降解菌I,30±2°C,0. 8vvm通气,发酵48〜72h,获得浒苔生物质降解液;
[0037] 所述的复合降解菌I为:
[0038] 枯草芽孢杆菌ACCC10625 ;枯草芽孢杆菌经液体发酵再经60目麸皮吸附后,40°C 热风烘干备用,枯草芽孢杆菌数55. 3亿cfu/g ;发酵条件为:液体牛肉膏蛋白胨培养基, 37°C,转速200r/min,通氧量1. 2vvm,发酵48小时;
[0039] 假交替单胞菌MCCC1A01719 ;假交替单胞菌经液体发酵,再经60目麸皮吸附后, 40°C热风烘干备用,假交替单胞菌34. 7亿cfu/g ;发酵条件为:液体LB培养基,25°C,转速 200r/min,通氧量1. 2vvm,发酵48小时;
[0040] 短小芽孢杆菌ACCC01736 ;短小芽孢杆菌经液体发酵,再经60目麸皮吸附后,40°C 热风烘干备用,短小芽孢杆菌24. 2亿cfu/g ;发酵条件为:液体牛肉膏蛋白胨培养基,37°C, 转速200r/min,通氧量1. 2vvm,发酵48小时;
[0041] 地衣芽孢杆菌CICMBOOOl ;地衣芽孢杆菌经液体发酵,再经60目麸皮吸附后, 40°C热风烘干备用,地衣芽孢杆菌31. 3亿cfu/g ;发酵条件为:液体牛肉膏蛋白胨培养基, 37°C,转速180r/min,通氧量0. 8vvm,发酵48小时;
[0042] 绿色木霉ACCC30793 ;绿色木霉经液体发酵作为种子液,按15%接种量接种在麸皮 培养基上30°C培养58小时,40°C热风烘干备用,绿色木霉孢子数12. 8亿个/g ;发酵条件 为:液体PDA培养基,28°C,转速180r/min,通氧量0. 8vvm,发酵48小时;麸皮培养基为:麸 皮、水、蔗糖按质量比1:1:0. 1,经蒸汽蒸2小时;
[0043] 复合降解菌I复配方法,分别按质量比取上述菌粉,按枯草芽孢杆菌:假交替单胞 菌:短小芽孢杆菌:地衣芽孢杆菌:绿色木霉=1:0.8:1:1.2:2,混合即得;
[0044] (2)收集秸杆,粉碎至0. 2〜0. 5cm小段,加水浸泡过夜,调整其水分重量含量至 45〜55%,接入复合降解菌II,固态堆肥发酵2〜4d,获得秸杆生物质降解基质;
[0045] 所述的复合降解菌II :
[0046] 热紫链霉菌MCCC1A01685 ;经液体发酵作为种子液,按15%接种量接种在麸皮培养 基上30°C培养58小时,40°C热风烘干备用,热紫链霉菌孢子数15. 4亿个/g ;发酵条件为: 液体察氏培养基,28°C,转速180r/min,通氧量0. 8vvm,发酵48小时;
[0047] 黑曲霉CICC2238 ;经液体发酵作为种子液,按15%接种量接种在麸皮培养基上 30°C培养58小时,40°C热风烘干备用,黑曲霉孢子数10. 5亿个/g ;发酵条件为:液体PDA 培养基,28°C,转速180r/min,通氧量0. 8vvm,发酵48小时;
[0048] 烟曲霉ACCC30367 ;经液体发酵作为种子液,按15%接种量接种在麸皮培养基上 30°C培养58小时,40°C热风烘干备用,绿色木霉孢子数25. 3亿个/g ;发酵条件为:液体PDA 培养基,28°C,转速180r/min,通氧量0. 8vvm,发酵48小时;
[0049] 枯草芽孢杆菌ACCC10625 ;枯草芽孢杆菌经液体发酵,再经60目麸皮吸附后,40°C 热风烘干备用,枯草芽孢杆菌数55. 3亿cfu/g ;发酵条件为:液体牛肉膏蛋白胨培养基, 37°C,转速200r/min,通氧量1. 2vvm,发酵48小时;
[0050] 短小芽孢杆菌ACCC01736 ;短小芽孢杆菌经液体发酵再经60目麸皮吸附后,40°C 热风烘干备用,短小芽孢杆菌24. 2亿cfu/g ;发酵条件为:液体牛肉膏蛋白胨培养基,37°C, 转速200r/min,通氧量1. 2vvm,发酵48小时;
[0051] 复合降解菌II复配,分别按质量比取上述菌粉,按热紫链霉菌:黑曲霉:烟曲霉: 枯草芽孢杆菌:短小芽孢杆菌=2:1:1. 5:0. 8:0. 5混合均匀即得;
[0052] (3)按质量比为3 :4〜2复配浒苔生物质降解液和秸杆生物质降解基质,然后加 入适量的淡水或者沼液进行调质;再接入质量百分比30%的酸化污泥,加入淡水或沼液调 控发酵基质中总固体物质量含量在8%〜12%,35± 1 °C,早晚各搅拌两次,每次30分钟,酸化 发酵2d,获得酸化基质;
[0053] 所述的酸化污泥从底泥驯化而得,所述的底泥采自海藻酸钠生产企业曝气池底 泥,为海藻酸钠生产工序中产生废弃物的沉降物;海藻酸钠生产原料海带水解、离心、过滤 工序中的废水及废弃物经过沉沙,曲池沉降后大部分固体废弃物截留在曲池,废水及少量 废弃物流入曝气池进行沉降曝气;在曝气过程底泥里聚集有大量的酸化微生物及甲烷菌; 将鲜浒苔生物质降解液与秸杆生物质降解基质按3 :2混合,再按质量百分比40%接入采来 的底泥,加入淡水或沼液调控发酵基质中总固体物含量在8%〜12%,35土1°C,早中晚各搅 拌两次,每次30分钟,酸化发酵2d ;按此方法驯化5-8次,得到酸化污泥;
[0054] (4)将酸化基质投入沼气发酵装置,水封,0. OIMPa恒压发酵沼气;在酸化基质中 接入质量百分比30%的沼气发酵污泥,加入淡水或沼液调控发酵基质中总固体物含量在 8%〜12%,并利用碳酸钠或草木灰调整发酵基质pH7. 2〜7. 5, 35 ± 1°C进行厌氧沼气发酵; 日产气量小于均日气量5%时补料排渔进行新一轮发酵;
[0055] 所述的沼气发酵污泥从前述底泥驯化而得,在酸化基质中按质量百分比40%接入 底泥,加入淡水或沼液调控发酵基质中总固体物含量在8%〜12%,并利用碳酸钠或草木灰 调整发酵基质pH7. 2〜7. 5, 35 ± 1°C进行厌氧沼气发酵;日产气量小于均日气量5%时补料 排渣进行新一轮发酵;以此方法驯化5-8次,获得沼气发酵污泥。
[0056] 实施例2,实施例1所述的方法中:步骤(1)中所述鲜浒苔选自缘管浒苔、肠浒苔、 扁浒苔、条浒苔的一种或多种。
[0057] 实施例3,实施例1或2所述的方法中:步骤(2冲所述秸杆选自小麦秸杆、水稻秸 杆、玉米秸杆、芦苇秸杆、碱蓬秸杆或者其他秸杆。
[0058] 实施例4,实施例1或2所述的方法中:步骤(4)中沼气发酵装置采用水泥池或玻 璃钢池,带夹层水保温,带搅拌装置。
[0059] 实施例5,浒苔、玉米秸杆组合发酵沼气方法实验:
[0060] a) 10kg鲜浒苔收集,淡水清洗除盐,切碎打浆(1-2_)或干浒苔浸泡ld,切碎打浆 (l-2mm),加入30kg淡水,获得含浒苔25%的浒苔浆液,并将浒苔浆液投入好氧降解池。
[0061] b)在a)中接入4L(10%)经过摇瓶复壮好复合降解菌I菌液,在30±2°C,通气量 为0. 8vvm,早晚各搅拌lh条件下好气发酵48-72h,获得降解率大于70%的鲜(干)浒苔生物 质降解液A。
[0062] c) 7. 5kg玉米秸杆收集粉碎,粉碎粒度为0.2cm-0. 5cm小段。将粉碎好的玉米秸 杆投入酸化池,加入7. 5kg淡水浸泡过夜(12h)。再加入lkg淡水搅拌均匀。接入3. 2L (20%) 经过摇瓶复壮好复合降解菌II菌液,搅拌均匀后覆膜发酵4d。获得降解率大于40%的玉米 秸杆降解物B。
[0063] d)将浒苔生物质降解液A加入到酸化池与玉米秸杆降解物B混匀,再加入56kg 水调整其发酵混合基质中固形物含量在8-12%。接种经过3级驯化好的酸化污泥33. 65kg (30%)。在35 土 1°C,早晚各搅拌两次,每次30分钟条件下酸化发酵1-2天,获得酸化基质 C〇
[0064] e)利用浮盖水封式沼气发酵装置,恒压(0. OlmPa)发酵沼气。在酸化基质C中接 入35. 72kg (30%)已活化好的沼气发酵污泥,加入淡水(或沼液)调控发酵基质中总固体物 含量在8%-12%,并调整发酵基质pH7. 2-7. 5 (利用碳酸钠或草木灰),30±2°C,进行厌氧沼 气发酵20d。当天排水集气法收集沼气,每天记录产气量。每3天采用气样采样袋收集气体 样品,用气相色谱仪测定甲烷含量。
[0065] f)当日产气量小于均日气量5%时补料排渣进行新一轮发酵。发酵过程中利用水 封,并利用浮罩自重控制沼气产气池恒压(〇. OlmPa)发酵。
[0066] 发酵结果:20d总产气量为1099. 82L,平均日产气量54. 94L,最高甲烷含量为 65. 42%。
[0067] 实施例6,浒苔、小麦秸杆组合发酵沼气方法实验:
[0068] a) 10kg鲜浒苔收集,淡水清洗除盐,切碎打浆(l_2mm)或干浒苔浸泡ld,切碎打浆 (l-2mm),加入30kg淡水,获得含浒苔25%的浒苔浆液,并将浒苔浆液投入好氧降解池。
[0069] b)在a)中接入4L(10%)经过摇瓶复壮好复合降解菌I菌液,在30±2°C,通气量 为0. 8vvm,早晚各搅拌lh条件下好气发酵48-72h,获得降解率大于70%的鲜(干)浒苔生物 质降解液A。
[0070] c) 7. 5kg小麦秸杆收集粉碎,粉碎粒度为0. 2cm-0. 5cm小段。将粉碎好的小麦秸 杆投入酸化池,加入7. 5kg淡水浸泡过夜(12h)。再加入lkg淡水搅拌均匀。接入3. 2L (20%) 经过摇瓶复壮好复合降解菌II菌液,搅拌均匀后覆膜发酵4d。获得降解率大于32%的小麦 秸杆降解物B。
[0071] d)将浒苔生物质降解液A加入到酸化池与小麦秸杆降解物B混匀,再加入56kg 水调整其发酵混合基质中固形物含量在8-12%。接种经过3级驯化好的酸化污泥33. 6kg (30%)。在35 土 1°C,早晚各搅拌两次,每次30分钟条件下酸化发酵1-2天,获得酸化基质 C〇
[0072] e)利用浮盖水封式沼气发酵装置,恒压(0. OlmPa)发酵沼气。在酸化基质C中接 入35. 72kg (30%)已活化好的沼气发酵污泥,加入淡水(或沼液)调控发酵基质中总固体物 含量在8%-12%,并调整发酵基质pH7. 2-7. 5 (利用碳酸钠或草木灰),35± 1°C,进行厌氧沼 气发酵25d。当天排水集气法收集沼气,每天记录产气量。每3天采用气样采样袋收集气体 样品,用气相色谱仪测定甲烷含量。
[0073] f)当日产气量小于均日气量5%时补料排渣进行新一轮发酵。发酵过程中利用水 封,并利用浮罩自重控制沼气产气池恒压(〇. OlmPa)发酵。
[0074] 发酵结果:25d总产气量为1354. 58L,平均日产气量54. 18L,最高甲烷含量为 62. 74%。
[0075] 实施例7,浒苔、水稻秸杆组合发酵沼气方法实验:
[0076] a) 10kg鲜浒苔收集,淡水清洗除盐,切碎打浆(1-2_)或干浒苔浸泡ld,切碎打浆 (l-2mm),加入30kg淡水,获得含浒苔25%的浒苔浆液,并将浒苔浆液投入好氧降解池。
[0077] b)在a)中接入4L(10%)经过摇瓶复壮好复合降解菌I菌液,在30±2°C,通气量 为0. 8vvm,早晚各搅拌lh条件下好气发酵48-72h,获得降解率大于70%的鲜(干)浒苔生物 质降解液A。
[0078] c) 7. 5kg水稻秸杆收集粉碎,粉碎粒度为0. 2cm-0. 5cm小段。将粉碎好的水稻秸 杆投入酸化池,加入7. 5kg淡水浸泡过夜(12h)。再加入lkg淡水搅拌均匀。接入3. 2L (20%) 经过摇瓶复壮好复合降解菌II菌液,搅拌均匀后覆膜发酵4d。获得降解率大于35%的水稻 秸杆降解物B。
[0079] d)将浒苔生物质降解液A加入到酸化池与水稻秸杆降解物B混匀,再加入56kg 水调整其发酵混合基质中固形物含量在8-12%。接种经过3级驯化好的酸化污泥33. 6kg (30%)。在35 土 1°C,早晚各搅拌两次,每次30分钟条件下酸化发酵1-2天,获得酸化基质 C〇
[0080] e)利用浮盖水封式沼气发酵装置,恒压(0. OlmPa)发酵沼气。在酸化基质C中接 入35. 72kg (30%)已活化好的沼气发酵污泥,加入淡水(或沼液)调控发酵基质中总固体物 含量在8%-12%,并调整发酵基质pH7. 2-7. 5 (利用碳酸钠或草木灰),35土 1°C,进行厌氧沼 气发酵22d。当天排水集气法收集沼气,每天记录产气量。每3天采用气样采样袋收集气体 样品,用气相色谱仪测定甲烷含量。
[0081] f)当日产气量小于均日气量5%时补料排渣进行新一轮发酵。发酵过程中利用水 封,并利用浮罩自重控制沼气产气池恒压(〇. OlmPa)发酵。
[0082] 发酵结果:22d总产气量为946. 23L,平均日产气量43. 01L,最高甲烷含量为 58. 98%。
[0083] 实施例8,浒苔、芦苇秸杆组合发酵沼气方法实验:
[0084] a) 10kg鲜浒苔收集,淡水清洗除盐,切碎打浆(1-2_)或干浒苔浸泡ld,切碎打浆 (l-2mm),加入30kg淡水,获得含浒苔25%的浒苔浆液,并将浒苔浆液投入好氧降解池。
[0085] b)在a)中接入4L(10%)经过摇瓶复壮好复合降解菌I菌液,在35土1°C,通气量 为0. 8vvm,早晚各搅拌lh条件下好气发酵48-72h,获得降解率大于70%的鲜(干)浒苔生物 质降解液A。
[0086] c) 7. 5kg芦苇秸杆收集粉碎,粉碎粒度为0.2cm-0. 5cm小段。将粉碎好的芦苇秸 杆投入酸化池,加入7. 5kg淡水浸泡过夜(12h)。再加入lkg淡水搅拌均匀。接入3. 2L (20%) 经过摇瓶复壮好复合降解菌II菌液,搅拌均匀后覆膜发酵4d。获得降解率大于35%的芦苇 秸杆降解物B。
[0087] d)将浒苔生物质降解液A加入到酸化池与芦苇秸杆降解物B混匀,再加入56kg 水调整其发酵混合基质中固形物含量在8-12%。接种经过3级驯化好的酸化污泥33. 6kg (30%)。在35 土 1°C,早晚各搅拌两次,每次30分钟条件下酸化发酵1-2天,获得酸化基质 C〇
[0088] e)利用浮盖水封式沼气发酵装置,恒压(0. OlmPa)发酵沼气。在酸化基质C中接 入35. 72kg (30%)已活化好的沼气发酵污泥,加入淡水(或沼液)调控发酵基质中总固体物 含量在8%-12%,并调整发酵基质pH7. 2-7. 5 (利用碳酸钠或草木灰),35± 1°C,进行厌氧沼 气发酵25d。当天排水集气法收集沼气,每天记录产气量。每3天采用气样采样袋收集气体 样品,用气相色谱仪测定甲烷含量。
[0089] f)当日产气量小于均日气量5%时补料排渣进行新一轮发酵。发酵过程中利用水 封,并利用浮罩自重控制沼气产气池恒压(〇. OlmPa)发酵。
[0090] 发酵结果:25d总产气量为1254. 61L,平均日产气量50. 18L,最高甲烷含量为 63. 04%。

Claims (4)

1. 一种浒苔与秸杆组合发酵制取沼气的方法,其特征在于:以浒苔和秸杆为原料发酵 生产沼气;具体步骤如下: (1) 收集鲜浒苔为原料,淡水清洗除盐,切碎打浆;或者以干浒苔为原料,用水浸泡后 切碎打浆;加水调浆至浒苔浆中浒苔重量含量为20〜25% ;在浒苔浆中接入质量百分比 10%复合降解菌1,30±21:,0.8^111通气,发酵48〜7211,获得浒苔生物质降解液 ; 所述的复合降解菌I为: 枯草芽孢杆菌ACCC10625 ;枯草芽孢杆菌经液体发酵再经60目麸皮吸附后,40°C热风 烘干备用,枯草芽孢杆菌数55. 3亿cfu/g ;发酵条件为:液体牛肉膏蛋白胨培养基,37°C,转 速200r/min,通氧量1. 2vvm,发酵48小时; 假交替单胞菌MCCC1A01719 ;假交替单胞菌经液体发酵,再经60目麸皮吸附后,40°C热 风烘干备用,假交替单胞菌34. 7亿cfu/g ;发酵条件为:液体LB培养基,25°C,转速200r/ min,通氧量1. 2vvm,发酵48小时; 短小芽孢杆菌ACCC01736 ;短小芽孢杆菌经液体发酵,再经60目麸皮吸附后,40°C热风 烘干备用,短小芽孢杆菌24. 2亿cfu/g ;发酵条件为:液体牛肉膏蛋白胨培养基,37°C,转速 200r/min,通氧量1. 2vvm,发酵48小时; 地衣芽孢杆菌CICMBOOOl ;地衣芽孢杆菌经液体发酵,再经60目麸皮吸附后,40°C热 风烘干备用,地衣芽孢杆菌31. 3亿cfu/g ;发酵条件为:液体牛肉膏蛋白胨培养基,37°C,转 速180r/min,通氧量0· 8vvm,发酵48小时; 绿色木霉ACCC30793 ;绿色木霉经液体发酵作为种子液,按15%接种量接种在麸皮培 养基上30°C培养58小时,40°C热风烘干备用,绿色木霉孢子数12. 8亿个/g ;发酵条件为: 液体PDA培养基,28°C,转速180r/min,通氧量0. 8vvm,发酵48小时;麸皮培养基为:麸皮、 水、蔗糖按质量比1:1:0. 1,经蒸汽蒸2小时; 复合降解菌I复配方法,分别按质量比取上述菌,按枯草芽孢杆菌:假交替单胞菌:短 小芽孢杆菌:地衣芽孢杆菌:绿色木霉=1:〇. 8:1:1. 2:2,混合即得; (2) 收集秸杆,粉碎至0. 2〜0. 5cm小段,加水浸泡过夜,调整其水分重量含量至45〜 55%,接入复合降解菌II,固态堆肥发酵2〜4d,获得秸杆生物质降解基质; 所述的复合降解菌Π : 热紫链霉菌1〇1:认01685;经液体发酵作为种子液,按15(%接种量接种在麸皮培养基 上30°C培养58小时,40°C热风烘干备用,热紫链霉菌孢子数15. 4亿个/g ;发酵条件为:液 体察氏培养基,28°C,转速180r/min,通氧量0. 8vvm,发酵48小时; 黑曲霉CICC2238 ;经液体发酵作为种子液,按15%接种量接种在麸皮培养基上30°C培 养58小时,40°C热风烘干备用,黑曲霉孢子数10. 5亿个/g ;发酵条件为:液体PDA培养基, 28°C,转速180r/min,通氧量0. 8vvm,发酵48小时; 烟曲霉八0〇:30367;经液体发酵作为种子液,按15(%接种量接种在麸皮培养基上301: 培养58小时,40°C热风烘干备用,绿色木霉孢子数25. 3亿个/g ;发酵条件为:液体PDA培 养基,28°C,转速180r/min,通氧量0. 8vvm,发酵48小时; 枯草芽孢杆菌ACCC10625 ;枯草芽孢杆菌经液体发酵,再经60目麸皮吸附后,40°C热风 烘干备用,枯草芽孢杆菌数55. 3亿cfu/g ;发酵条件为:液体牛肉膏蛋白胨培养基,37°C,转 速200r/min,通氧量1. 2vvm,发酵48小时; 短小芽孢杆菌ACCC01736 ;短小芽孢杆菌经液体发酵再经60目麸皮吸附后,40°C热风 烘干备用,短小芽孢杆菌24. 2亿cfu/g ;发酵条件为:液体牛肉膏蛋白胨培养基,37°C,转速 200r/min,通氧量1. 2vvm,发酵48小时; 复合降解菌II复配,分别按质量比取上述菌,按热紫链霉菌:黑曲霉:烟曲霉:枯草芽 孢杆菌:短小芽孢杆菌=2:1:1. 5:0. 8:0. 5混合均匀即得; (3) 按质量比为3 :4〜2复配浒苔生物质降解液和秸杆生物质降解基质,然后加入适 量的淡水或者沼液进行调质;再接入质量百分比30%的酸化污泥,加入淡水或沼液调控发 酵基质中总固体物质量含量在8%〜12%,35±1°C,早晚各搅拌两次,每次30分钟,酸化发 酵2d,获得酸化基质; 所述的酸化污泥从底泥驯化而得,所述的底泥采自海藻酸钠生产企业曝气池底泥,为 海藻酸钠生产工序中产生废弃物的沉降物;海藻酸钠生产原料海带水解、离心、过滤工序中 的废水及废弃物经过沉沙,曲池沉降后大部分固体废弃物截留在曲池,废水及少量废弃物 流入曝气池进行沉降曝气;在曝气过程底泥里聚集有大量的酸化微生物及甲烷菌;将鲜浒 苔生物质降解液与秸杆生物质降解基质按3 :2混合,再按质量百分比40%接入采来的底 泥,加入淡水或沼液调控发酵基质中总固体物含量在8 %〜12 %,35土 1°C,早中晚各搅拌 两次,每次30分钟,酸化发酵2d ;按此方法驯化5-8次,得到酸化污泥; (4) 将酸化基质投入沼气发酵装置,水封,O.OIMPa恒压发酵沼气;在酸化基质中接入 质量百分比30%的沼气发酵污泥,加入淡水或沼液调控发酵基质中总固体物含量在8%〜 12%,并利用碳酸钠或草木灰调整发酵基质pH7.2〜7.5,35±1°C进行厌氧沼气发酵;日产 气量小于均日气量5 %时补料排渣进行新一轮发酵; 所述的沼气发酵污泥从前述底泥驯化而得,在酸化基质中按质量百分比40%接入底 泥,加入淡水或沼液调控发酵基质中总固体物含量在8 %〜12 %,并利用碳酸钠或草木灰 调整发酵基质pH7. 2〜7. 5, 35 ±1°C进行厌氧沼气发酵;日产气量小于均日气量5 %时补料 排渣进行新一轮发酵;以此方法驯化5-8次,获得沼气发酵污泥。
2. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(1)中所述鲜浒苔选自缘管浒苔、肠 浒苔、扁浒苔、条浒苔的一种或多种。
3. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(2)中所述秸杆选自小麦秸杆、水稻 秸杆、玉米秸杆、芦苇秸杆或者碱蓬秸杆。
4. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(4)中沼气发酵装置采用水泥池或 玻璃钢池,带夹层水保温,带搅拌装置。
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