专利名称：一种以浒苔为原料生产沼气的方法
技术领域：
本发明涉及能源领域，具体是涉及一种生产沼气的方法，更具体是一种 以浒苔为原料生产沼气的方法。
背景技术：
沼气是一种可再生的清洁能源，由于这种气体最先是在沼泽中发现的， 所以称为沼气。沼气是有机物在隔绝空气和一定的温度、湿度、酸碱度等条 件下，经过沼气细菌的作用产生的一种可燃气体。沼气是一种混合气体，主 要成分是甲烷、其余为二氧化碳、氧气、氮气和硫化氢，其中甲烷含量约为
55%--70%, 二氧化碳含量约为30%--45°/。。甲烷的热值为35. 9MJ/m3,沼气低热 值20—25MJ/m3，与空气混合燃烧时，呈蓝色火焰，温度高达140(TC,能够产 生大量的热量，每立方米沼气的热值相当于5500大卡原煤3. 3公斤。沼气除 直接燃烧用于炊事、烘干农副产品、供暖、照明和气焊等外，还可作内燃机 的燃料以及生产甲醇、福尔马林、四氯化碳等化工原料。经沼气装置发酵后 排出的料液和沉渣，含有较丰富的营养物质，可用作肥料和饲料。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。中国 专利 CN93110816. 0 、 CN99802553. 4 、 CN01103983. 3 、 CN01817788. 3 、 CN200510040013.2等公开了以垃圾、粪便、秸秆等工农业生产、生活有机废 弃物为沼气发酵原料的沼气制备方法，而以海藻为发酵原料制备沼气的方法 目前仍是空白。
海洋中海藻产量巨大，是丰富的生物质资源。目前，世界上海藻的栽培 非常普及，而且产量大。在中国，海藻产业得到了长足发展，其最大特点是 产量高，人工养殖海藻的产量居世界第一，总产量占世界的一半。据统计， 1997年全世界人工栽培海藻总产量(按鲜重计)是635万吨，其中海带310 万吨、裙带菜220万吨、紫菜75万吨、江蓠10万吨、麒麟菜10万吨、其他 海藻10万吨。1997年中国海带养殖产量(按鲜重计)达到了年产约300万p屯， 仅此一项就接近世界海藻总产量的一半，裙带菜约14万吨，紫菜约20万口屯， 江篱几万吨。2000年，中国养殖海藻已达120多万口屯(按干品计)，各省的分 布是山东46万吨，辽宁35万吨，福建32万吨，浙江2. 6万吨，广东1. 7 万吨。
浒苔是一种大型绿藻，俗称苔条、青海苔等，为绿藻门石莼目石莼科滸 苔属的藻类植物，常见的有缘管浒苔、扁浒苔、条滸苔、肠浒苔等。滸苔为 近海滩涂中的天然野生绿藻，其自然繁殖能力特别强，产量巨大。滸苔的主 要成分是多糖类和粗纤维，约占藻体的63.9%,蛋白质含量27.0%,脂肪为 1.04%，灰分为21.87%。由于海水富营养化日益严重，再加上全球变暖、海水 中二氧化碳含量增多，2007和2008年夏天，浒苔在中国的黄海和东海大规模爆炸性增长，形成灾害，仅在青岛巿沿海，每天在海边打捞的浒苔就数以百 吨计。如何消化利用这些浒苔是摆在人们面前的一个严峻课题。目前滸苔主 要用来晒干、粉碎加工成饲料，也可食用和作为药用，但仅仅这些用途还远 远不够。滸苔生物量巨大，含有丰富的多糖、纤维素和蛋白质，在生物质能 源领域具有巨大的应用潜力，特别是在发酵产沼气方面具有很大的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的空白，提供 一种以滸苔为原料生产沼 气的方法，针对滸苔的特殊性质，以非常低廉的成本在获取沼气这一能源的 同时，在很大程度上消除滸苔在海边泛滥成灾的影响，以获得很大的生态环 境效益和经济效益。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤 (1)用水对浒苔进行漂洗，除去盐分和泥沙等杂质； (2 )对步骤(1 )所得的滸苔进行粉碎处理，粉碎至粒径为0. 5 ~ 2隨； (3)将步骤(2)所得的浒苔投入到发酵装置中，加入接种物，接种物 TS (总固体含量)与滸苔TS (总固体含量)的重量比为1 : 1-5;
(4 )发酵装置内加淡水，并调整发酵装置内总固形物含量为2. 5% ~ 10%;
(5) 加入碱，控制步骤(4)中的混合物初始pH值在6. 5~7. 5;
(6) 将发酵装置密封，置于恒温水洛中，控制发酵温度在35土3。C。 所生产沼气釆用排水集气法收集，所述排水集气法中所用的"水"为饱
和食盐水。
所述的滸苔为缘管滸苔、扁滸苔、条滸苔、肠浒苔的一种或几种。 步骤(2)中所述的粉碎处理是浒苔加适量水，用高速组织粉碎机处理
3~5分钟，使浒苔粒径达到0. 5~2mm。
步骤(3)中，所述接种物为牛粪、猪粪、人粪或污水处理厂二沉池污泥。 步骤(5)中所述的碱为氢氧化钙、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氨水
或草木灰的一种或几种。
发酵过程中，每天对发酵液进行搅拌、振荡。
当发酵装置产气量降低至日产气量小于日平均产气量的5%时应补充新原 料开始新一轮沼气发酵。
本发明的优点本发明充分实现了浒苔这一近两年来泛滥成灾的海藻的 资源化利用，将构成环境灾害的浒苔转化为生物质能源资源，经过沼气厌氧 发酵获得清洁能源沼气和优质的海藻沼渣有机肥料，其工艺简便，搡作简单， 不仅改善了海洋环境，而且还创造了价值。浒苔发酵所产生的沼气具有较高 的品位，本发明为浒苔的利用提供了新的途径；浒苔的大规模生长可以吸收 海洋水体中的过量营养元素，可以减少和防止海洋赤潮的发生，而本发明可 以充分利用浒苔生物质，防止滸苔在海水中聚集发臭，引起海洋水体的再次 污染和海洋景观的破坏。
图1为本发明实施例的沼气制备装置示意图。
具体实施例方式
如图l所示，实施例釆用的沼气制备装置由恒温控制装置l、沼气发酵瓶
2、排水集气瓶3、接水瓶4、导管6构成，所述恒温控制装置1包括水槽、 加热管、温度传感器、温度控制仪和继电器。所述沼气发酵瓶2釆用2000ml 的透明玻璃三角瓶，用来装发酵液IO，沼气发酵瓶2用适当大小的橡胶塞13 封口 ，在橡胶塞上钻出取样口 5和输气口 。排水集气瓶3也是采用2000ml的 透明玻璃三角瓶，橡胶塞13封口，并在橡胶塞上钻出进气孔和导水孔，所述 排水集气瓶3装有饱和食盐水11。接水瓶4为2000ml透明玻璃烧杯，装有饱 和食盐水12。在所有孔上都插入玻璃管作为连接口，然后用8mm直径的硅胶 管连接管路，并用凡士林密封。 实施例1 '
(1) 用自来水对浒苔进行漂洗，除去盐分和泥沙等杂质；
(2) 对步骤(1)所得的滸苔加一定量水，用高速组织粉碎机处理3分 钟，使浒苔粒径达到0. 5 ~ 2mm。
(3 )将步骤(2 )所得的浒苔100克(干重9. 76克)投入到发酵装置中， 加入接种物牛粪61. 3克(干重9. 76克)，此时，接种物TS (总固体含量) 与滸苔TS (总固体含量)的重量比为1 : 1;
(4) 发酵装置内加淡水，并调整发酵装置内总固形物含量为2.58%;
(5) 向反应装置内加入少量饱和石灰水，使发酵液初始pH值在6. 5;
(6) 将发酵装置密封，置于恒温水浴中，控制发酵温度在35土3。C, 2 天后开始产生沼气，发酵周期为27天，发酵过程中，每天对发酵液进行 搅拌、振荡，当发酵装置产气量大幅降低时停止发酵；
(7) 釆用排水集气法收集沼气，每天观察排水量，既得每日产气量，每 5天用气体釆样袋收集气体样品，用气相色谱测定气体成分。 结果如下27天内的总产气量为4044ml，平均曰产气量为149. 8ml，甲烷
最高含量为62. 4%。 实施例2
(1) 用自来水对浒苔进行漂洗，除去盐分和泥沙等杂质；
(2) 对步骤(1)所得的浒苔加一定量水，用高速组织粉碎机处理5分钟， 使浒苔粒径达到0. 5~2mm。
(3) 将步骤(2)所得的浒苔300克(干重29.28克)投入到发酵装置中， 加入干重9.76克的接种物猪粪，此时，接种物TS (总固体含量)与浒苔TS
(总固体含量)的重量比为1 : 3;
(4) 发酵装置内加淡水，并调整发酵装置内总固形物含量为5.16%;
(5) 向反应装置内加入少量草木灰，使发酵液初始pH值在7. 5;
(6) 将发酵装置密封，置于恒温水洛中，控制发酵温度在35±3°C, 2天后 开始产生沼气，发酵周期为27天，发酵过程中，每天对发酵装置进行搅拌、 振荡，当发酵装置产气量大幅降低时停止发酵；
(7) 釆用排水集气法收集沼气，每天观察排水量，既得每日产气量，每5天用气体釆样袋收集气体样品，用气相色谱测定气体成分。
结果如下27天内的总产气量为7986ml,平均日产气量为295. 8ml,甲烷 最高含量为60. 7%。 实施例3
(1) 用自来水对浒苔进行漂洗，除去盐分和泥沙等杂质；
(2) 对步骤(1)所得的滸苔加一定量水，用高速组织粉碎机处理5分 钟，使浒苔粒径达到0. 5 ~ 2mm。
(3 )将步骤(2 )所得的浒苔400克(干重39. 04克)投入到发酵装置 中，加入干重9. 76克的接种物人粪，此时，接种物TS (总固体含量)与浒苔 TS (总固体含量)的重量比为1 : 5;
(4) 发酵装置内加淡水，并调整发酵装置内总固形物含量为9.98%;
(5) 向反应装置内加入少量氨水，使发酵液初始pH值在7. 0;
(6) 将发酵装置密封，置于恒温水洛中，控制发酵温度在35±3°C， 2 天后开始产生沼气，发酵周期为27天，发酵过程中，每天对发酵装置进行搅 拌、振荡，当发酵装置产气量大幅降低时停止发酵；
(7) 采用排水集气法收集沼气，每天观察排水量，既得每日产气量，每 5天用气体采样袋收集气体样品，用气相色谱测定气体成分。
结果如下27天内的总产气量为12012ml,平均日产气量为444.9ml,甲烷 最高含量为64. 6%。 实施例4
(1) 用自来水对浒苔进行漂洗，除去盐分和泥沙等杂质；
(2) 对步骤(1)所得的浒苔加一定量水，用高速组织粉碎机处理5分 钟，使浒苔粒径达到0. 5 ~ 2mm。
(3 )将步骤(2 )所得的浒苔200克(干重19. 52克)投入到发酵装置 中，加入干重为9. 76的接种物污水处理厂二沉池活性污泥，此时，接种物TS (总固体含量)与滸苔TS (总固体含量)的重量比为1 : 2;
(4) 发酵装置内加淡水，并调整发酵装置内总固形物含量为7.15%;
(5) 向反应装置内加入少量碳酸氢钠，使发酵液初始pH值在7. 2;
(6) 将发酵装置密封，置于恒温水浴中，控制发酵温度在35±3°C, 2 天后开始产生沼气，发酵周期为27天，发酵过程中，每天对发酵装置进行搅 拌、振荡，当发酵装置产气量大幅降低时停止发酵；
(7) 釆用排水集气法收集沼气，每天观察排水量，既得每日产气量，每 5天用气体釆样袋收集气体样品，用气相色谱测定气体成分。
结果如下27天内的总产气量为6022ml,平均日产气量为223. Oml,甲烷最高 含量为61. 3%。
权利要求
1. 一种生产沼气的方法，其特征在于以浒苔为原料，包括以下步骤(1)用水对浒苔进行漂洗，除去盐分和泥沙等杂质；(2)对步骤(1)所得的浒苔进行粉碎处理，粉碎至粒径为0.5～2mm；(3)将步骤(2)所得的浒苔投入到发酵装置中，加入接种物，接种物TS(总固体含量)与浒苔TS(总固体含量)的重量比为1∶1～5；(4)发酵装置内加淡水，并调整发酵装置内总固形物含量为2.5％～10％；(5)加入碱，控制步骤(4)中的混合物初始pH值在6.5～7.5；(6)将发酵装置密封，控制发酵温度在35±3℃。
2. 根据权利要求l所述的生产沼气的方法，其特征是采用排水集气法 收集沼气。
3. 根据权利要求1所述的生产沼气的方法，其特征是所述的浒苔为缘 管浒苔、扁滸苔、条浒苔、肠浒苔的一种或几种。
4. 根据权利要求1所述的生产沼气的方法，其特征是步骤(2)中，游 苔加适量水，用高速组织粉碎机处理3 5分钟,使浒苔粒径达到0. 5~2mm。
5. 根据权利要求1所述的生产沼气的方法，其特征是步骤(3)中，所 述接种物为牛粪、猪粪、人粪或污水处理厂二沉池污泥。
6. 根据权利要求l所述的生产沼气的方法，其特征是步骤(5)中所述 的碱为氢氧化钙、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氨水或草木灰的一种或几 种。
7. 根据权利要求1所述的生产沼气的方法，其特征是发酵过程中，每 天对发酵液进行搅拌、振荡。
8. 根据权利要求1所述的生产沼气的方法，其特征是发酵装置产气量 降低至曰产气量小于日平均产气量的5%时补充新原料开始新一轮沼气发酵。
9. 根据权利要求2所述的生产沼气的方法，其特征是所述排水集气法 中所用的"水"为饱和食盐水。
全文摘要
本发明涉及能源领域，具体说是一种以浒苔为原料生产沼气的方法。包括以下步骤(1)用水对浒苔进行漂洗；(2)对步骤(1)所得的浒苔进行粉碎处理至粒径为0.5～2mm；(3)将步骤(2)所得的浒苔投入到发酵装置中，加入接种物，接种物TS(总固体含量)与浒苔TS(总固体含量)的重量比为1∶1～5；(4)发酵装置内加淡水并调整发酵装置内总固形物含量为2.5％～10％；(5)加入碱，控制步骤(4)中的混合物初始pH值在6.5～7.5；(6)将发酵装置密封，置于恒温水浴中，控制发酵温度在35±3℃。本发明实现了浒苔的资源化利用，其工艺简便，操作简单，不仅改善了海洋环境，而且还生产出了沼气这一能源产品。
文档编号C02F11/04GK101418315SQ20081015767
公开日2009年4月29日 申请日期2008年10月10日 优先权日2008年10月10日
发明者冯大伟, 鹏 姜, 李富超, 杨庆利, 松 秦, 陈华新 申请人:中国科学院海洋研究所