CN103757058A - 一种利用能源草和大型海藻共同发酵制备生物燃气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用能源草和大型海藻共同发酵制备生物燃气的方法，由原料预处理、常温初发酵、启动发酵、稳定产气、发酵结束5部分组成。本发明利用能源草和大型海藻的生长环境各异，成分差异明显且互补，大大提高两种原料的产气率，具有显著的实际应用价值。
Description
技术领域
本发明属于生物质能源技术领域，涉及一种制备生物燃气的方法，具体是一种利用能源草和大型海藻共同发酵制备生物燃气的方法。
背景技术
随着化石燃料的日益枯竭，可再生能源尤其是生物质能源的开发日益成为人们关注的焦点。其中生物燃气原料广泛，能源转换率高，产业化基础好，可以部分取代天然气，具有广泛的开发前景。
能源草是指以禾本科为主的一类高木质纤维素含量、高产量的一年生或多年生的能源植物。大型海藻是指生长在海中的大型藻类，生命周期长、生长较快，组织中含有大量的氮、磷等营养物质。
孙永明等公开了一种提高能源草制备生物燃气效率的两相反应方法（CN 102321674 A），刘斌等公开了一种利用能源草湿干联合发酵制备沼气和生产有机肥的方法（CN 103060388A）, 李连华等公开了一种杂交狼尾草的种植方法及利用其作为原料联合生产沼气的方法（CN 102388741A）。冯大伟等公开了一种以浒苔为原料生产沼气的方法（CN 101418315 A）。这些已公开的制备生物燃气的方法都是单一原料，都不涉及能源草和大型海藻的共同发酵。
单独的能源草制备生物燃气存在碳氮比过高、发酵液易酸化等缺点，而大型海藻制备生物燃气则存在产气率低，持续性差等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用能源草和大型海藻共同发酵制备生物燃气的方法，利用能源草和大型海藻的生长环境各异，成分差异明显且互补，大大提高两种原料的产气率，具有显著的实际应用价值。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用能源草和大型海藻共同发酵制备生物燃气的方法包括以下步骤：
（1）原料预处理：新鲜的能源草收割后，用粉碎机粉碎成长度小于6.0 cm。海藻用淡水浸泡洗涤2~5次，除去过多盐分及沙石、泥土等杂质。新鲜的藻类（或干燥后再次复水的藻类）用粉碎匀浆机进行粉碎匀浆。
（2）常温初发酵：将新鲜菌草粉与新鲜藻浆混合均匀，混合比例1:5~5:1，混合后碳氮比25~35。向草藻混合物添加厌氧微生物制剂（微生物制剂也可先加入藻浆，再随藻浆混入菌草碎渣中），微生物制剂中厌氧纤维素类降解菌和产乳酸菌的比例均应在30%以上。混合均匀后加入容器中，加料量≥550 kg/m3，容器严格密封，常温发酵20天以上。
（3）启动发酵阶段：向发酵罐中加入正常发酵的沼液或沼渣，沼液或沼渣的添加量大于发酵罐容积的25%，加水至发酵罐容积的80%~95%。每隔2~5天，分批次向发酵罐中加入经过初发酵的原料，使沼气产量逐渐增加。加料量应保证酸化后发酵液的pH不低于6.5。经过8~15天，4~8次加料，使发酵料液的总干物质含量增加到6%~25%。发酵温度35℃~42℃或50℃~57℃。
（4）稳定产气阶段：发酵料液的总干物质含量达到6%~8%后，每隔3~10天，取出5%~30%已发酵的沼渣，同时加入相同干物质含量的经过初发酵的原料，使料液总干物质含量维持在6%~25%。该过程持续6~10个月。发酵温度35℃~42℃或50℃~57℃。
（5）发酵结束阶段：稳定发酵阶段持续6~10个月后，若月产气量低于稳定产气阶段前6个月平均月产气量的60%，则取出料液的60%~80%，余下料液作为接种物，开始下一轮发酵。
本发明的显著优点在于：利用能源草和大型海藻的生长环境各异，成分差异明显且互补，大大提高两种原料的产气率，具有显著的实际应用价值。
具体实施方式
下面以300m 3的发酵罐，巨菌草和浒苔两种原料为例进一步阐释本发明的实际应用效果和优势。本实例仅为本发明的一种应用方式，而不构成对本发明的限制。
（1）原料预处理：新鲜的巨菌草收割后，用粉碎机粉碎成长度小于6.0 cm。新鲜浒苔用淡水浸泡洗涤2~5次，除去过多盐分及沙石、泥土等杂质。用粉碎匀浆机进行粉碎匀浆。
（2）常温初发酵：将新鲜菌草粉与新鲜浒苔浆混合均匀，混合比例1:1，混合后碳氮比30。向草藻混合物添加厌氧微生物制剂（微生物制剂中厌氧纤维素类降解菌和产乳酸菌的比例均在30%以上）。混合均匀后加入容器中，加料量600 kg/m3, 容器严格密封，常温发酵40天。
（3）启动阶段：向发酵罐中加入正常发酵的沼液或沼渣，沼液或沼渣的添加量40%，加水至发酵罐容积的85%。每隔3天，分批次向发酵罐中加入经过初发酵的原料，使沼气产量逐渐增加。加料量应保证酸化后发酵液的pH不低于6.5。经过12天，5次加料，使发酵料液的总干物质含量增加到15%。发酵温度55℃。
（4）稳定产气：每隔3天，取出20%已发酵的沼渣，同时加入相同干物质含量的经过初发酵的原料，使料液总干物质含量维持在15%。该过程持续8个月。发酵温度55℃。
（5）发酵结束：稳定发酵阶段持续8个月后，发现第9个月产气量低于稳定产气阶段前6个月平均月产气量的60%，则取出料液的70%，余下料液作为接种物，开始下一轮发酵。
该发酵过程中，稳定产气阶段日产气量可达573 m3，具有较高应用价值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (4)
1.一种生物燃气的制备方法，其特征在于：以能源草和大型海藻为原料协同发酵。
2.根据权利要求1所述的生物燃气的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）原料预处理：新鲜的能源草收割后，用粉碎机粉碎成长度小于6.0 cm的能源草粉；新鲜的藻类或干燥后再次复水的藻类用粉碎匀浆机进行粉碎匀浆得到藻浆；
（2）常温初发酵：将能源草粉与藻浆按质量比为1:5~5:1混合均匀，控制混合物料中的碳氮比为25~35，添加厌氧微生物制剂，混合均匀后加入容器中，加料量≥550 kg/m3，容器严格密封，常温发酵20天以上；
（3）启动发酵阶段：向发酵罐中加入正常发酵的沼液或沼渣，沼液或沼渣的添加量大于发酵罐容积的25%，加水至发酵罐容积的80%~95%；每隔2~5天，分批次向发酵罐中加入步骤（2）的经过初发酵的原料，并保证酸化后发酵液的pH不低于6.5；经过8~15天，4~8次加料，使发酵料液的总干物质含量增加到6wt.%~25wt.%；
（4）稳定产气阶段：每隔3~10天，取出5wt.%~20wt.%已发酵的沼渣，同时加入相同干物质含量的步骤（2）的经过初发酵的的原料，使料液总干物质含量维持在6wt.%~25wt.%，持续发酵6~10个月；
（5）发酵结束阶段：若月产气量低于稳定产气阶段前6个月平均月产气量的60%，则取出料液的60%~80%，余下料液作为接种物，开始下一轮发酵。
3.根据权利要求2所述的生物燃气的制备方法，其特征在于：厌氧微生物制剂中厌氧纤维素类降解菌和产乳酸菌的质量百分数均应在30%以上。
4.根据权利要求2所述的生物燃气的制备方法，其特征在于：步骤（3）和（4）中的发酵温度为35℃~42℃或50℃~57℃。
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