一种能源草和海藻渣的综合利用方法技术

本发明专利技术公开了一种能源草和海藻渣的综合利用方法，其是将能源草与海藻渣分别粉碎并按比例混合后，经两次发酵获得沼气及沼液沼渣混合物，再将沼气提纯获得生物天然气，并将沼液沼渣混合物经进一步处理制备成生物碳。本发明专利技术针对能源草含碳量较高而海藻渣含氮量高的特点，将其进行原料互补，以有效自动调节发酵体系中的碳氮比，使其在生产生物天然气的同时，还可以获得生物碳成品，具有明显的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种能源草和海藻渣的综合利用方法
本专利技术属于生物能源领域，具体涉及一种能源草和海藻渣的综合利用方法。
技术介绍
能源草系指一类高光合效率、高生物质产量、高木质纤维素含量的草本植物，经过物理、化学或生物的方法可以将其高效地转化成生物质能源。但能源草一般碳氮比较高，用作沼气发酵原料时易出现严重酸化的现象，影响沼气发酵的稳定性。海藻渣是指在工业上用海带等藻类提取碘、甘露醇和褐藻酸钠后剩余的残渣，其含有几十种矿物元素、脂肪和磷脂，及单糖、双糖、多糖、果胶类（半纤维素）和蛋白质类等营养成分。将海藻渣作为一种沼气发酵原料，是一种变废为宝的实用生产技术。但在实际生产过程中发现，单独将海藻渣用作沼气发酵原料时，因含氮率较高，容易因发酵液中铵离子的积累，造成发酵液过碱化，不利于沼气发酵过程的顺利进行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能源草和海藻渣的综合利用方法，其针对能源草含碳量较高而海藻渣含氮量高的特点，将两者配合用于生产，使其在产生生物天然气的同时，还可以获得生物碳，有利于明显提高企业经济收益。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种能源草和海藻渣的综合利用方法，其包括以下步骤：（1）将生长3~8个月的能源草齐根处收割，粉碎至粒度10cm以下，得能源草粗粉；（2）除去海藻渣中的塑料、金属、沙石，然后粉碎至粒度小于1cm；（3）将步骤（1）所得能源草粗粉与步骤（2）所得粉碎后的海藻渣按干基重量比1:5~3:1混合均匀，加入发酵剂密闭发酵20天以上，得到初发酵的草渣混合物；所用发酵剂中含有30~60wt%乳酸菌和10~24wt%厌氧纤维素菌；（4）将步骤（3）所得初发酵的草渣混合物加入厌氧发酵罐中，以沼液或沼渣为接种物进行厌氧发酵，得到沼气及沼液沼渣混合物；发酵体系中总固体含量为3~20wt%，发酵温度为30~60℃，原料滞留时间为10~40天；（5）将步骤（4）所得沼气进行提纯，以除去二氧化碳、硫化氢、水蒸气、含氮气体，并使甲烷浓度提高到96%以上，得到生物天然气；（6）将步骤（4）所得沼液沼渣混合物进行固液分离，分别得到沼液和沼渣；（7）将步骤（6）所得沼液回流至沼气发酵罐进行发酵，或直接用于能源草的种植；（8）将步骤（6）所得沼渣干燥至含水量15%以下后，用3000~6000转/分钟的高速切割粉碎机粉碎成0.05~0.7cm的细粉；（9）将步骤（8）所得沼渣细粉压制成型，放入碳化炉中进行无氧碳化，冷却后即得生物碳。所述能源草包括杂交狼尾草、紫象草、矮象草、红象草、高象草、牧草蔗、巨菌草、皇竹草、中国台湾甜象草、拟高粱、甜高粱、芦竹、芦苇、类芦、斑茅、彼特草、苏丹草、美洲狼尾草、王草、五节芒、芒萁、香茅、互花米草、大米草中的至少一种。所述海藻渣来源于海带、裙带菜、羊栖菜、马尾藻、石花菜、紫菜、鹿角菜、浒苔、墨角藻、麒麟菜中的至少一种。本专利技术的优势在于：（1）本专利技术针对能源草含碳量较高而海藻渣含氮量高的特点，将其进行原料互补，有效地自动调节了发酵体系中的碳氮比，使其在产生生物天然气的同时，还可以获得生物碳。（2）本专利技术无需额外添加氮肥也可实现高效产气的效果，使发酵体系处于适宜的发酵条件下产气，大大节约了成本，具有明显的经济效益。（3）沼气是清洁的可再生能源，有助于缓解当今社会的能源危机，也减少了化石燃料的使用对环境造成的污染。本专利技术所生产的生物碳，热值高，燃烧后污染小。本专利技术中的沼液可循环利用，节约资源。可见，本专利技术整个生产过程中无废弃物的排放，对环境不造成污染，具有良好生态效益。具体实施方式为了使本专利技术所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本专利技术所述的技术方案做进一步的说明，但是本专利技术不仅限于此。实施例1一种能源草和海藻渣的综合利用方法，其包括以下步骤：（1）将生长3~8个月的巨菌草齐根处收割，粉碎至粒度10cm以下，得能源草粗粉；（2）除去经提取后所得浒苔藻渣中的塑料、金属、沙石，然后粉碎至粒度小于1cm；（3）将步骤（1）所得能源草粗粉与步骤（2）所得粉碎后的海藻渣按干基重量比1:5混合均匀，加入发酵剂密闭发酵20天以上，得到初发酵的草渣混合物；所用发酵剂中含60wt%乳酸菌和24wt%厌氧纤维素菌；（4）将步骤（3）所得初发酵的草渣混合物加入厌氧发酵罐中，以沼液或沼渣为接种物进行厌氧发酵，得到沼气及沼液沼渣混合物；发酵体系中总固体含量为3wt%，发酵温度为30℃，原料滞留时间为40天；（5）将步骤（4）所得沼气进行提纯，以除去二氧化碳、硫化氢、水蒸气、含氮气体，并使甲烷浓度提高到96%以上，得到生物天然气；（6）将步骤（4）所得沼液沼渣混合物进行固液分离，分别得到沼液和沼渣；（7）将步骤（6）所得沼液回流至沼气发酵罐进行发酵，或直接用于能源草的种植；（8）将步骤（6）所得沼渣干燥至含水量10%后，用6000转/分钟的高速切割粉碎机粉碎成0.7cm的细粉；（9）将步骤（8）所得沼渣细粉压制成型，放入碳化炉中进行无氧碳化，冷却后即得生物碳。实施例2一种能源草和海藻渣的综合利用方法，其包括以下步骤：（1）将生长3~8个月的紫象草、甜高粱齐根处收割，粉碎至粒度10cm以下，得能源草粗粉；（2）除去经提取后所得羊栖菜及马尾藻藻渣中的塑料、金属、沙石，然后粉碎至粒度小于1cm；（3）将步骤（1）所得能源草粗粉与步骤（2）所得粉碎后的海藻渣按干基重量比2:1混合均匀，加入发酵剂密闭发酵20天以上，得到初发酵的草渣混合物；所用发酵剂中含30wt%乳酸菌和10wt%厌氧纤维素菌；（4）将步骤（3）所得初发酵的草渣混合物加入厌氧发酵罐中，以沼液或沼渣为接种物进行厌氧发酵，得到沼气及沼液沼渣混合物；发酵体系中总固体含量为10wt%，发酵温度为40℃，原料滞留时间为20天；（5）将步骤（4）所得沼气进行提纯，以除去二氧化碳、硫化氢、水蒸气、含氮气体，并使甲烷浓度提高到96%以上，得到生物天然气；（6）将步骤（4）所得沼液沼渣混合物进行固液分离，分别得到沼液和沼渣；（7）将步骤（6）所得沼液回流至沼气发酵罐进行发酵，或直接用于能源草的种植；（8）将步骤（6）所得沼渣干燥至含水量5%后，用4500转/分钟的高速切割粉碎机粉碎成0.2cm的细粉；（9）将步骤（8）所得沼渣细粉压制成型，放入碳化炉中进行无氧碳化，冷却后即得生物碳。实施例3一种能源草和海藻渣的综合利用方法，其包括以下步骤：（1）将生长3~8个月的皇竹草、苏丹草齐根处收割，粉碎至粒度10cm以下，得能源草粗粉；（2）除去经提取后所得马尾藻、麒麟菜藻渣中的塑料、金属、沙石，然后粉碎至粒度小于1cm；（3）将步骤（1）所得能源草粗粉与步骤（2）所得粉碎后的海藻渣按干基重量比3:1混合均匀，加入发酵剂密闭发酵20天以上，得到初发酵的草渣混合物；所用发酵剂中含40wt%乳酸菌和20wt%厌氧纤维素菌；（4）将步骤（3）所得初发酵的草渣混合物加入厌氧发酵罐中，以沼液或沼渣为接种物进行厌氧发酵，得到沼气及沼液沼渣混合物；发酵体系中总固体含量为20wt%，发酵温度为60℃，原料滞留时间为10天；（5）将步骤（4）所得沼气进行提纯，以除去二氧化碳、硫化氢、水蒸气、含氮气体，并使甲烷浓度提高到96%以上，得到生物天然气；（6）将步骤（4）所得沼液沼渣混合物进行固液分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能源草和海藻渣的综合利用方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将生长3~8个月的能源草齐根处收割，粉碎至粒度10cm以下，得能源草粗粉；（2）除去海藻渣中的塑料、金属、沙石，然后粉碎至粒度小于1cm；（3）将步骤（1）所得能源草粗粉与步骤（2）所得粉碎后的海藻渣按干基重量比1:5~3:1混合均匀，加入发酵剂密闭发酵20天以上，得到初发酵的草渣混合物；（4）将步骤（3）所得初发酵的草渣混合物加入厌氧发酵罐中，以沼液或沼渣为接种物进行厌氧发酵，得到沼气及沼液沼渣混合物；（5）将步骤（4）所得沼气进行提纯，以除去二氧化碳、硫化氢、水蒸气、含氮气体，并使甲烷浓度提高到96%以上，得到生物天然气；（6）将步骤（4）所得沼液沼渣混合物进行固液分离，分别得到沼液和沼渣；（7）将步骤（6）所得沼液回流至沼气发酵罐进行发酵，或直接用于能源草的种植；（8）将步骤（6）所得沼渣干燥至含水量15%以下后，用3000~6000转/分钟高速粉碎成0.05~0.7cm的细粉；（9）将步骤（8）所得沼渣细粉压制成型，放入碳化炉中进行无氧碳化，冷却后即得生物碳。

【技术特征摘要】
1.一种能源草和海藻渣的综合利用方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将生长3~8个月的能源草齐根处收割，粉碎至粒度10cm以下，得能源草粗粉；（2）除去海藻渣中的塑料、金属、沙石，然后粉碎至粒度小于1cm；（3）将步骤（1）所得能源草粗粉与步骤（2）所得粉碎后的海藻渣按干基重量比1:5~3:1混合均匀，加入发酵剂密闭发酵20天以上，得到初发酵的草渣混合物；（4）将步骤（3）所得初发酵的草渣混合物加入厌氧发酵罐中，以沼液或沼渣为接种物进行厌氧发酵，得到沼气及沼液沼渣混合物；（5）将步骤（4）所得沼气进行提纯，以除去二氧化碳、硫化氢、水蒸气、含氮气体，并使甲烷浓度提高到96%以上，得到生物天然气；（6）将步骤（4）所得沼液沼渣混合物进行固液分离，分别得到沼液和沼渣；（7）将步骤（6）所得沼液回流至沼气发酵罐进行发酵，或直接用于能源草的种植；（8）将步骤（6）所得沼渣干燥至含水量15%以下后，用3000~6000转/分钟高速粉碎成0.05~0.7c...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，林满红，肖正，赵慧，范锦琳，谢超，胡荣康，杨丽秋，赵超，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：福建,35