一种甲烷的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种甲烷的制备方法，其中，该方法包括在厌氧条件下，将微藻与厌氧活性污泥混合发酵，并收集产生的甲烷气体。本发明专利技术的方法采用微藻与厌氧活性污泥混合发酵，其中，所述厌氧活性污泥中的厌氧微生物可以利用微藻生物质中的蛋白、糖类和脂类成分用于自身的代谢，即，使得微藻生物质中的氮、磷等无机元素可以被有效地回收和重复利用，同时产生的甲烷气体可以作为清洁的能源使用。因此，本发明专利技术提供的厌氧发酵藻类生物质生产甲烷的方法是一种解决能源和环境问题的有效途径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
随着全球原油价格的不断攀升以及人们对燃烧化石燃料所带来的一系列环境问题越来越多的关注，全世界对清洁的能源越来越关注，各国开始寻找清洁、安全、可再生能代替石油柴油的能源，在诸多可替代燃料中，生物质能正在受到越来越多的关注。生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。生物质能是指蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量，是世界上最广泛的可再生资源。目前，关于利用生物质发酵制甲烷的方法有所报道。例如，CN101289672A公开了一种利用木质纤维生物质厌氧发酵制备氢气和/或甲烷的方法。该方法包括采用蒸汽爆破的手段对木质纤维素进行预处理，并向得到的蒸汽爆破处理物中接入厌氧污泥进行厌氧发酵，通过两阶段的发酵，得到氢气和/或甲烷。整个过程中产生的发酵残余物可用于施肥，水可以循环利用。又如，CN101914573A公开了一种以奶牛粪便为底物发酵制取氢气和甲烷的方法，该方法包括采用磷酸或者氢氧化钠预处理粪便，使之更适合厌氧发酵，随后进行厌氧发酵制备生物质氢气，发酵结束后，将氢气发酵末端液体产物与驯化后的活性污泥混合进行生物质甲烷的厌氧发酵。
技术实现思路
本专利技术的目的在于 提供一种利用微藻发酵制备甲烷的新方法。本专利技术的专利技术人发现，虽然现有技术中关于生物质发酵制备甲烷的方法已有报道，但是以微藻生物质为原料发酵制备甲烷的方法还未见报道。近年来，在众多的生物质中，微藻受到了全世界范围内的极大关注。微藻是指一类只能在显微镜底下才能分辨其形态结构的藻类群体。由于微藻细胞具有光合作用效率高、环境适应能力强、生长周期短、生物产量高、培养不占用耕地等特点，因此，微藻是制备生物燃料的良好材料。目前，微藻生物能源方面的研究主要集中在利用微藻油脂生产生物柴油上。但是，目前的数据显示微藻生物柴油的成本还比普通柴油高2-3倍，因此，这严重阻碍了利用微藻大规模工业化生产生物燃料的进程。目前普遍认为，除了技术的提升之外，微藻生物质的综合利用，是解决这一问题最为行之有效的方法。另一方面，这些年来我国由于水污染，水体严重富营养化，水华暴发事件频发，如何处理打捞上来的蓝绿藻也成为一项难题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种利用微藻发酵制备甲烷的方法，其中，该方法包括在厌氧条件下，将微藻与厌氧活性污泥混合发酵，并收集产生的甲烷气体。本专利技术的方法为在厌氧条件下，将微藻与厌氧活性污泥混合发酵，所述厌氧活性污泥中的厌氧微生物可以利用微藻生物质中的蛋白、糖类和脂类成分用于自身的代谢，即，使得微藻生物质中的氮、磷等无机元素可以被有效地回收和重复利用，同时产生的甲烷气体可以作为清洁的能源使用。因此，厌氧发酵藻类生物质生产甲烷是一种解决能源和环境问题的有效途径。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中:图1表示利用污水处理厂污泥和湖底污泥发酵太湖蓝藻的产气情况比较；其中， 和■分别表示采用污水处理厂的污泥和采用湖底污泥的甲烷产气量；图2表示采用不同微藻对于厌氧发酵甲烷产量的影响；其中， 、X、▲和■分别表示空白(不加入微藻)、太湖蓝藻、原始小球藻和蛋白核小球藻的甲烷产气量；图3表示采用不同预处理手段对于蛋白核小球藻厌氧发酵产气量的影响；其中， 、■、▲、X和*分别表示空白(不加入微藻)、不对微藻进行预处理、在发酵前将微藻进行研磨、微波加热和纤维素酶酶解的预处理方式后的甲烷产气量；图4表示采用不同蛋白核小球藻的用量对于甲烷产气量的影响；图5表示采用栅藻进行厌氧发酵甲烷产气量随时间的变化图。 具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。按照本专利技术，所述甲烷的制备方法包括在厌氧条件下，将微藻与厌氧活性污泥混合发酵，并收集产生的甲烷气体。按照本专利技术，所述厌氧活性污泥的用量可以在较宽的范围内选择，只要在厌氧条件下将微藻与厌氧活性污泥混合即可以使厌氧污泥中的厌氧菌利用微藻中的蛋白、糖类和脂类等成分进行自身的代谢，同时产生甲烷。此外，活性污泥的用量受活性污泥的活性程度、不同的藻种以及其他条件的影响。污泥的添加量可根据藻种的降解程度而异，对容易降解的有机质，污泥用量可以少些，难降解的有机质，污泥用量要多些；而有时候刚开始发酵时，污泥活性有可能较低，这时候添加的有机质可能会少些，但随着发酵时间的延长，有可能污泥中厌氧活性菌不断增加，污泥的活性也随之提高就增加，此时可以不断增加微藻的用量。优选情况下，为了增加微藻发酵生产甲烷的产气量，使微藻生物质得到更充分的利用，并综合考虑成本和效果，以干重I克的微藻为基准，所述厌氧活性污泥的用量为5-100晕升。本专利技术对所述厌氧活性污泥种类和来源并没有特别限定，只要在厌氧条件下进行发酵时所述厌氧活性污泥里含有厌氧微生物，并可以使厌氧微生物在厌氧发酵条件下利用微藻所含的蛋白、糖类和脂类等物质进行生长并发酵产气即可。例如，所述厌氧活性污泥可以经过培养得到，也可以直接获得，例如，可以是污水处理厂初沉池的污泥、厌氧池的污泥、江河湖海底部的污泥以及微生物发酵产生的污泥等中的一种或多种(例如，可以是在人工充氧的曝气池中，利用活性污泥去除污水中的有机物，然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝气池，并将剩余部分污泥排出的方法。所述活性污泥是由多种好氧微生物和兼性厌氧微生物(可以含有少量的厌氧微生物)与污水中的有机的和无机氮固体物混凝而形成的絮状体)。其中，所述培养厌氧活性污泥的方法为本领域技术人员所公知，例如，可以通过采用接种培养法(接种厌氧微生物)或逐步培养法获得。按照本专利技术，为了提高所述厌氧活性污泥的产气效率，保证其中的厌氧微生物能够大量繁殖，通过驯化使厌氧菌成为优势群体，同时将好氧微生物杀死，因此，优选情况下，在将微藻与厌氧活性污泥混合之前，该方法还包括将所述厌氧活性污泥进行厌氧驯化。所述将厌氧活性污泥进行厌氧驯化的方法为本领域技术人员所公知。例如，在本专利技术中，所述活性污泥是作为微藻发酵产甲烷的主要反应媒介，要求其发酵环境严格厌氧。因此，在驯化过程中，采取密闭处理的方法。具体操作方法可以为:将上方的澄清液倒掉，并将厌氧活性污泥进行浓缩，以达到适当的污泥浓度，其中，所述浓缩的方法可以为各种浓缩方法，例如，采用离心机进行离心浓缩。然后，将容器上方空气用氮气吹尽，然后密闭，以保持厌氧的环境(温度可以为20-50°C)。经过一段时间后，进行镜检，如果污泥中还有好氧生物存活说明还未驯化完毕，应继续驯化。按照本专利技术的一种具体实施方式，将从上海市闵行区污水处理厂取得的活性污泥进行厌氧驯化，所述驯化时间为35-45天，镜检发现好氧生物已死亡。按照本专利技术，所述的厌氧发酵条件一般包括发酵温度、体系pH和发酵时间，并在隔绝氧气的条件下进行。其中，所述发酵温度、体系PH值和发酵时间的可选择的范围较宽，只要使其在厌氧条件下以及其他适当条件下能够产甲烷即可，通常情况下，所述发酵温度可以为20-50°C，优选为25-40°C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种甲烷的制备方法，其特征在于，该方法包括在厌氧条件下，将微藻与厌氧活性污泥混合发酵，并收集产生的甲烷气体。

【技术特征摘要】
1.一种甲烷的制备方法，其特征在于，该方法包括在厌氧条件下，将微藻与厌氧活性污泥混合发酵,并收集产生的甲烷气体。2.根据权利要求1所述的方法，其中，以干重为I克的微藻为基准，所述厌氧活性污泥的用量为5-100晕升。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述微藻为原核微藻和/或真核微藻。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述原核微藻为蓝藻，所述真核微藻为小球藻和/或栅藻。5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述厌氧活性污泥选自污水处理厂初沉池的污泥、江河湖海底部的污泥和微生物发酵产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：于广欣，缪晓玲，李朋林，金阳，包艳东，纪钦洪，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油新能源投资有限责任公司，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：