[发明专利]一种提高巨藻厌氧发酵效率的方法

说明书

本发明属于沼气发酵技术领域，具体的说是一种提高巨藻厌氧发酵效率的方法。将陶粒应用于巨藻厌氧发酵系统，能够明显改善系统产气效率，缩短发酵延滞期，缓解系统酸化现象，并且明显降低体系硫化氢(H₂S)产量，这不仅减少了有毒气体H₂S对产甲烷菌活性的抑制，还有利于后期甲烷的提纯净化。本发明操作简单，添加材料廉价易得，增加了产气量，缩短了发酵时间，减少了毒气排放，具有很高的经济效益。

技术领域

本发明属于沼气发酵技术领域，具体的说是一种提高巨藻厌氧发酵效率的方法。

背景技术

世界范围内，能源短缺和化石能源使用带来的环境污染日益严峻，这使得利用厌氧发酵技术获取清洁的可再生能源受到关注。沼气是厌氧发酵技术的重要产物，主要成分为甲烷(45-70％)，二氧化碳(25-50％)，水(0-10％)，氮气(0-5％)，氧气(0-3％)，以及微量的硫化氢、氨气等。一般地，沼气中能作为能源利用的主要成分是甲烷，其可作为车用燃气、居民户用燃气等，因此提高厌氧发酵系统的甲烷产量，具有可观的经济价值。

巨藻(macroalgae)是极具优势的生物质能源，其生长于海水中，不占用耕地，廉价易得，具较高生长速率，并且，木质素含量很少，易于在厌氧发酵时被分解消化。此外，收集和利用巨藻有利于控制海水富营养化。因此，巨藻生物质是一种理想的沼气发酵底物。

通过厌氧发酵技术利用巨藻生产甲烷需要克服H₂S产量高的问题。与秸秆、粪便等厌氧发酵底物相比，巨藻生物质含硫量较高，这使得巨藻厌氧发酵的H₂S产量较高。H₂S是一种有毒、恶臭气体，对细胞有毒害作用，高浓度H₂S会抑制产甲烷菌的活性，不利于甲烷生产，而且，其对铁制品具有较强腐蚀性，增加了发酵设备的损耗。除此之外，由于其对人和动物具有危害，沼气需经净化步骤去除H₂S后才可使用。因此，降低巨藻厌氧发酵系统的H₂S产量，有利于甲烷生产、设备维护以及后期的沼气净化过程。

巨藻厌氧发酵还存在高有机负荷下系统易酸化的问题。由于其含水、含糖量较高，含脂量较低，其在厌氧发酵过程中极易被水解微生物利用，短时间内分解底物产生大量有机酸(VFA)，VFA不能及时被下游的产甲烷菌等微生物利用，造成有机酸大量累积，使得发酵系统酸化，pH急剧下降，多种微生物，尤其是产甲烷菌活性受到抑制，最终导致系统崩溃。酸化问题致使巨藻厌氧消化难以在较高的有机负荷下进运行，在一定程度上制约了生产效率和经济效益。

公开日为2013年2月13日、公布号为CN102925493A、发明名称为秸秆厌氧发酵产沼气促进剂及其制备方法和应用的发明专利，该发明在秸秆湿式厌氧发酵过程中添加促进剂，促进剂由铁、钴、镍等微量元素以及磷酸盐、有机物、丙酮酸盐、粉煤灰和膨润土组成，可提高甲烷产量，但对H₂S产量的减少作用并未体现，除此之外，促进剂为混合粉剂，在使用完毕后，其不能由发酵体系完全转移出来，不能重复利用，并可能对发酵系统造成污染。

公开日为2014年7月9日、公布号为CN103911397A、发明名称为一种电气石制品用于提高沼气产率的方法的发明专利，该发明在禽畜粪便和秸秆混合厌氧发酵体系中，加入电气石制品，甲烷产量和COD去除率均得到提高，但该方法所采用的电气石价格较高，使得该方法成本升高，并且电气石的密度较高，不利于其在发酵体系中均匀分散。

为弥补现有厌氧发酵添加剂的缺点，现阶段急需易从体系中分离、可重复利用、对体系无污染、且密度较低的材料做添加剂，来进一步有效提高体系的产气效率。

发明内容

本发明目的在于提供一种提高巨藻厌氧发酵效率的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：