專利名稱:利用水葫蘆與水浮蓮制取生物質(zhì)能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用水葫蘆與水浮蓮制取生物質(zhì)能的方法，是利用水生植物捕獲太陽
能獲取生物質(zhì)的方法，同時，也是將富營養(yǎng)化水體修復(fù)及水葫蘆與水浮蓮能源化利用相結(jié) 合的一種方法，是水葫蘆與水浮蓮能源化利用的關(guān)鍵技術(shù)，屬于環(huán)境保護與生物質(zhì)能利用 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
將水葫蘆用作厭氧發(fā)酵原料產(chǎn)沼氣最早可追溯到上世紀的七十年代，國外 Hanisak(1980)較早報道了水葫蘆產(chǎn)氣潛力，此后，又有大量試驗研究結(jié)果。由于眾多研究 是在不同條件下進行，其水葫蘆產(chǎn)氣潛力結(jié)果相差較大，Ellegard etal (1983)以水葫蘆為 唯一底物，獲得的產(chǎn)氣潛力為400ml/gVS，而Chynoweth et al (1983)同樣以水葫蘆為唯一 底物，其獲得的產(chǎn)氣潛力僅為190ml/gVS， Chanakya et al (1993)分別用鮮樣與風(fēng)干樣水 葫蘆為底物，采用批次方法，常溫下，發(fā)酵300天，所獲得的鮮、風(fēng)干樣產(chǎn)氣潛力分別為291、 245ml/gTS， 348、292ml/gVS。
我國四川成都食品公司水葫戸科研組，于1979-1980年進行了水葫戸與秸稈產(chǎn)氣 潛力對比研究，認為水葫蘆產(chǎn)氣潛力高于秸稈，可達400ml/gTS，查國君等(2006)報道的水 葫戸在25t:恒溫條件下，其TS產(chǎn)氣潛力為634ml/g， VS產(chǎn)氣潛力為834ml/g，新鮮原料產(chǎn)氣 潛力為33. 36mL/g，該試驗數(shù)據(jù)明顯高于其它文獻報道的結(jié)果。
Chanakya， et. al (1993)研究發(fā)現(xiàn)，水葫蘆雖然含有較高的可發(fā)酵物質(zhì)，具有較高 的產(chǎn)氣潛力，但因較高木素質(zhì)含量，影響了水葫蘆的實際生物產(chǎn)氣量。此外，由于水葫蘆比 重輕，含水量高，不僅使反應(yīng)器中有機負荷量調(diào)節(jié)困難，也由于它飄浮的特性，使反應(yīng)器進 出料增加難度且易堵塞，即是將水葫蘆切碎在傳統(tǒng)的批次反應(yīng)器中仍然存在困難(Abbasi et al， 1992)，因此，水葫蘆的預(yù)處理技術(shù)對利用水葫蘆進行產(chǎn)能利用尤為重要。 水葫蘆的切碎處理，因增加微生物接觸底物的比表面積，而有利于提高產(chǎn)氣 (Haung， 1993) ， Moorhead and Nordstedt (1993)在中溫條件下，研究了不同接種量以及氮 水平條件下，切碎不同長短對水葫蘆產(chǎn)氣的影響，當(dāng)接種量最大(4.7 : 10，W/V)與C/N比 最小(C/N為15)條件下，切碎水葫蘆為6. 04mm長，較1.6與12. 7mm長，可獲得了更高的產(chǎn)
蘭吉武等(2004)比較了簡單切分與粉碎對水葫蘆產(chǎn)氣率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)簡單 切分比粉碎可以獲得更高的產(chǎn)氣量與產(chǎn)氣率，分析其原因認為水葫蘆酸化反應(yīng)與甲烷化 反應(yīng)間存在一個平衡點，粉碎樣水葫蘆粒度小，酸化速度過快，不利于酸化反應(yīng)與產(chǎn)甲烷反 應(yīng)之間的平衡；簡單切分樣酸化速率較慢，酸化反應(yīng)與產(chǎn)甲烷反應(yīng)達到更好的平衡，有利于 反應(yīng)進行。另一方面，簡單切分樣孔隙率高，產(chǎn)氣更易溢出，在一定程度上促進了厭氧發(fā)酵 反應(yīng)的進行。
Patel et al (1993a)采用熱化學(xué)方法，在pH值11、12rC條件下處理1小時，以減 輕木素質(zhì)對纖維素與半纖維素生物降解的影響，結(jié)果處理組產(chǎn)氣效率與產(chǎn)氣量較對照提高了60% ;Ali et al， (2004)應(yīng)用真菌或化學(xué)方法對水葫戸進行預(yù)處理，也增加了水葫戸產(chǎn)
眾多研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，在以水葫蘆為底物的厭氧發(fā)酵試驗中，一些金屬元素的添 加，如:Fe3+， Zn2+， Ni2+， Co2+， and Cu2+，不僅有利產(chǎn)氣，提高產(chǎn)氣量，還可以提高氣體中甲烷 含量與系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性(Patel et al， 1993b) 。 Geeta et al (1990)報道在水葫蘆厭氧 發(fā)酵過程中添加Ni，同樣可以增加水葫蘆或水葫蘆與奶牛糞便混合的產(chǎn)氣量。添加不同形 態(tài)的硼化合物也起到促進水葫蘆中有機物降解、提高產(chǎn)氣量的作用(Singh, et al 1993)。 Patel et al (1992)還試驗了不同吸附材料對水葫蘆產(chǎn)氣效率的影B向，結(jié)果表明在厭氧反
應(yīng)器中添加一定的的活性碳、硅膠及鋁粉等，均一定程度上提高了產(chǎn)氣率，同時還減少了出 水中C0D、B0D的量。
將水葫蘆與其它畜禽糞便或人糞尿混合發(fā)酵，因糞便可以為水葫蘆發(fā)酵提供更多 微生物數(shù)量、更豐富的生物多樣性以及更多的養(yǎng)分，而可以增加水葫蘆本身的產(chǎn)氣量與產(chǎn) 氣效率(El-Shinnawi et al. ， 1989 ;Kumar， 2005)。
為了克服水葫蘆易飄浮、易堵塞進出料管道以及進料困難、產(chǎn)氣效率低的缺點，許 多科技工作者，進行了不同工藝發(fā)酵試驗，Annachhatre and Khanna(1987)用堿進行預(yù)處 理、結(jié)合細胞固定化技術(shù)，采用兩相法，S卩酸化相與產(chǎn)甲烷相，獲得了比批次工藝高得多的 產(chǎn)氣效率(0. 441/g* d(干基)。
近年，直接從水葫蘆酸化過程中提取揮發(fā)性脂肪酸，然后采用液體進料方式進行 連續(xù)發(fā)酵產(chǎn)沼氣研究工作，也有眾多報道(Abbasi and Ramasamy， 1996、 1999) 。 Abbasi等 (1996)試驗將水葫蘆放在一個可連續(xù)攪拌的酸化反應(yīng)器中，用部分畜禽糞便作為接種物， 讓水葫蘆進行發(fā)酵，將發(fā)酵產(chǎn)生的揮發(fā)性有機酸引入UAF反應(yīng)器中，用經(jīng)馴化過的污泥作 接種物，進行厭氧發(fā)酵，獲得了甲烷含量60^、產(chǎn)氣量為0.38mVkgVAF d的結(jié)果。Kivaisi and Mtila(1998)通過對有機負荷、水力滯留時間以及在酸化反應(yīng)器中稀釋度進行優(yōu)化， 酸化采用瘤胃式反應(yīng)器，厭氧反應(yīng)采用UASB工藝，結(jié)果水葫蘆酸化過程中產(chǎn)生的有機酸 100%地轉(zhuǎn)化成了沼氣。
針對農(nóng)村水壓式沼氣池畜禽糞便來源短缺的問題，Sankar Ganesh等(2005)1設(shè) 計了一種簡便的水葫蘆產(chǎn)酸相反應(yīng)器，把從酸化相中產(chǎn)生的VFA導(dǎo)入沼氣池，該方法與以 畜禽糞便為唯一底物的對照池相比，產(chǎn)氣量提高了 20%。 Sharma et al(1999)設(shè)計了一 種批次三相厭氧發(fā)酵工藝，即堿預(yù)處理反應(yīng)器、酸化反應(yīng)器與厭氧消化反應(yīng)器；Ganesh et a1(2005)在綜合各種資料及試驗結(jié)果后，認為在小型厭氧發(fā)酵裝置上，可以采用一種更 經(jīng)濟、更簡便的方法，構(gòu)建成水葫蘆兩相發(fā)酵反應(yīng)器，并指出可以用塑料桶、帶有龍頭的塑 料袋以及皮管等作為獲取水葫蘆酸解液的反應(yīng)器。
以上的大量研究報道，均是以水葫蘆為材料進行了實驗室研究結(jié)果，其技術(shù)主要 針對水葫蘆處置以及小型發(fā)酵裝置，均未將水葫蘆作為能源作物進行了能源化利用研究工 作。
有關(guān)水葫蘆能源利用技術(shù)，國內(nèi)已有部分專利公開，其中
公開號為CN1740328專利，提出了一種綜合利用水葫蘆植株殘體生產(chǎn)沼氣的方法 及裝置，其步驟包括用除草劑對水葫蘆葉面進行噴霧，使水葫蘆根系腐爛，植株失水而散 架，水葫蘆失水減重后，打撈收集水葫蘆植株殘體；將水葫蘆植株殘體置于浸泡池中與生活廢水混合并浸泡，通過雙剪切機將植株破碎，加入適量發(fā)酵劑，制得水葫蘆植株殘體發(fā)酵 料；再將發(fā)酵料送到水葫蘆植株殘體發(fā)酵池進行厭氧發(fā)酵，生產(chǎn)沼氣。
公開號為CN101407827的專利，提出了 一種提高沼氣發(fā)酵原料產(chǎn)氣率的方 法。所述方法包括制備植物源接種物，植物源接種物的原料包括水葫蘆干基、EM菌和 沼液，其中，水葫蘆干基來自打撈江河的水葫蘆經(jīng)切碎、曬干所得；取發(fā)酵池沼液加溫至 23°C _25°C ，倒入EM菌拌勻，投入水葫蘆干基，在23°C _25°C的環(huán)境中浸泡24小時，得植物 源接種物，然后將植物源接種物與發(fā)酵原料一并投入沼氣發(fā)酵池內(nèi)；沼氣發(fā)酵池的溫度為
大于或等于23t:。
公開號為CN101275150的專利，提出一種水葫蘆沼氣能源化發(fā)酵方法。包括水葫 蘆粉碎后直接發(fā)酵或?qū)⑺J汁液發(fā)酵，PH值調(diào)節(jié)為6 8 ;C/N調(diào)節(jié)為20 30 : 1 ;采 用厭氧活性污泥或已有的沼液進行微生物接種，接種量10 40% ;冬季設(shè)定20°C 40°C， 夏季設(shè)定4(TC 55t:;用水泵將發(fā)酵罐底部發(fā)酵液抽出再從發(fā)酵罐頂部淋噴或利用機械攪 拌使發(fā)酵原料分布均勻。
公開號為CN1699582專利，提出了一種以水浮蓮為主原料提取酒精的方法，該方
法是將新鮮水浮蓮洗凈切碎，然后將其高溫蒸煮或機械澎化與曲霉糖化劑混合后進行干放
糖化，而后加入酒母粉及發(fā)酵種進行再次糖化，再將糖化后的混合料裝缸、加水、密封發(fā)酵，
將發(fā)酵好的混合料蒸餾、冷卻后提取粗酒精，最后再精餾、用純苯進行脫水即得。
以上專利發(fā)明雖提出了水葫蘆厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，但沒有提出人工放養(yǎng)水葫
蘆、水浮蓮作為能源植物而加以能源化利用，也沒有人提出將水浮蓮?fù)ㄟ^厭氧技術(shù)途徑進
行能源化利用，其次，部分專利或文章提出了將水葫蘆酸化，但沒有提出強化酸化技術(shù)，再
其次，雖有研究者提出將水葫蘆酸化后，將酸化液進行厭氧發(fā)酵，但沒有提出對酸化的水葫
蘆與水浮蓮進行機械固液分離處理，同時，也沒有提出將固液分離后的殘渣進行固態(tài)厭氧
產(chǎn)沼氣，因此，現(xiàn)有技術(shù)難以適應(yīng)工程化應(yīng)用，且將水葫蘆作為能源化利用的效率也較低。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于，通過人工放養(yǎng)水葫蘆與水浮蓮，并將水葫蘆產(chǎn)生 的沼液回流到水體，再通過添加部分氮、磷養(yǎng)分或吸納部分生活污水，可實現(xiàn)水葫蘆與水浮 蓮長年不斷生長且獲得較高的生產(chǎn)量；通過對水葫蘆與水浮蓮強化酸化處理，不僅便于后 續(xù)的固液分離，同時，使更多的可生化降解的物質(zhì)進入到擠壓汁中，可以大大提高水葫蘆與 水浮蓮的能源化利用效率，將水葫蘆擠壓渣進行固態(tài)厭氧發(fā)酵，可以獲得更多的生物質(zhì)能。 技術(shù)方案
利用水葫蘆與水浮蓮制取生物質(zhì)能的方法，其特征在于
1)原料放養(yǎng)水葫蘆或水浮蓮或?qū)烧呋祓B(yǎng)，輪次打撈，打撈的水葫蘆與水浮蓮 粉碎。水葫蘆與水浮蓮按面積比為1 : l進行混養(yǎng)。
2)強化處理第一次先按體積比0.05%的量接種乳酸菌種子液，種子液中乳酸 菌數(shù)量為2X 108CFU/ml ;再添加干物質(zhì)重量比O. 05%的糖蜜，進行酸化，使水葫蘆與水浮蓮 2-3天酸化到pH值4. 5以下，螺旋擠壓機進行固液分離；
從第二次開始，將固液分離后的擠壓汁按需處理原料體積的10%回流到酸化池 中，并不再接種乳酸菌，使水葫蘆與水浮蓮2-3天酸化到pH值4. 5以下，酸化處理后，再采用型螺旋擠壓機進行固液分離；
3)擠壓汁發(fā)酵處理
固液分離后的擠壓汁，液體中COD濃度為15000-20000mg/L，留占需要酸化處理原 料體積的10%擠壓汁作為接種物，回流到酸化池；其余擠壓汁，采用1000立方米的CSTR厭 氧消化池進行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣，水力滯留時間HRT為72小時；經(jīng)厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的沼液作 為肥料利用，可以將水葫蘆與水浮蓮擠壓汁經(jīng)厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的沼液，采用網(wǎng)孔為200目 的斜振動篩進行分離，分離后的沼液，當(dāng)放養(yǎng)水葫蘆與水浮蓮的水體中氮、磷低于5mg/L、 0. 5mg/L時，將沼液添加化學(xué)肥料氮磷后，回流到水葫蘆、水浮蓮原料生長的水體中，添加的 氮磷量須使水體中氮磷含量維持在5mg/L、0. 5mg/L以上，為不斷生長的水葫蘆、水浮蓮提 供營養(yǎng)?？梢园疵苛⒎秸右禾砑?公斤尿素、1公斤過磷酸鈣的量添加化學(xué)氮、磷養(yǎng)分后將 沼液回流到水葫蘆、水浮蓮原料生長的水體中，為不斷生長的水葫蘆、水浮蓮提供營養(yǎng)。
4)擠壓渣發(fā)酵處理
擠壓后的水葫蘆與水浮蓮渣采用批次厭氧發(fā)酵方法產(chǎn)沼氣，即將擠壓渣650噸放 入一 10X20X3. 5米的水泥池中，池頂用軟性塑料進行封閉，同時按體積比20%接種沼渣， 然后進行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣，厭氧發(fā)酵20天；
發(fā)酵結(jié)束后，將厭氧發(fā)酵殘余物送至堆肥廠進行有氧高溫(65°C )堆肥30天，然后
進行風(fēng)干，作為有機肥。 有益效果
本發(fā)明的優(yōu)點在于可利用灘涂框圍而成的水體或富營養(yǎng)化河流、湖泊或相對封 閉的水體，如斷頭浜、小型湖泊、水庫等水體作為能源植物生產(chǎn)基地，不與糧食、經(jīng)濟等作物 爭農(nóng)田，且利用水葫蘆與水浮蓮生長快、繁殖能力強、生物量的特點，獲取最大的生物質(zhì)能， 此外，還可以與富營養(yǎng)化水體修復(fù)相結(jié)合，在制取生物質(zhì)能的同時，獲得生態(tài)環(huán)境與社會效 益；針對水葫蘆與水浮蓮整株植物厭氧發(fā)酵易漂浮、滯留時間長、容積產(chǎn)氣率低等困難與缺 點，發(fā)明的強化酸化以及將酸化液與固體部分分開進行厭氧發(fā)酵，可大大提高反應(yīng)器有機 負荷、縮短滯留時間、提高容積產(chǎn)氣率與投資效率等，從而使水葫蘆與水浮蓮作為能源植物 利用進行企業(yè)化運行成為可能。
本發(fā)明的技術(shù)總體性能指標與同類技術(shù)比較的優(yōu)勢在于利用水體作為能源植物 生產(chǎn)基地，不與糧食、經(jīng)濟等作物爭農(nóng)田，制取生物質(zhì)能，對打撈的水葫蘆與水浮蓮進行強 化酸化處理，可以有效地縮短酸化時間、提高酸化效率，同時有利于后續(xù)的固液分離、獲得 較低含水量的擠壓渣，將經(jīng)酸化處理的水葫蘆與水浮蓮進行固液分離，然后分別進行厭氧 發(fā)酵，可以大大提高反應(yīng)器有機負荷、縮短滯留時間(由15天縮短到3天)、提高容積產(chǎn)氣 率(由0. 3mVm3 d提高到0. 8m3/m3 d以上)與投資效率(提高30%以上)等，從而使水 葫蘆與水浮蓮作為能源植物利用進行企業(yè)化運行成為可能。
具體實施方式
實施例1
結(jié)合太湖水污染治理，在太湖的竺山湖控制性(即用圍網(wǎng)將水葫蘆圍住，防范水 葫蘆逃逸)放養(yǎng)水葫蘆3000畝，采用打撈船進行打撈，打撈后的水葫蘆，經(jīng)粉碎，粉碎細度 為小于5厘米長。[0036] 第 一 次按先按水葫蘆的0. 05 % (w/w)的量接種乳酸菌(Lactobacillus plantarum ACCC11016，來自中國農(nóng)業(yè)微生物菌種保薦中心)種子液，種子液中乳酸菌數(shù)量 為2X108CFU/ml ;再添加干物質(zhì)重量比O. 05%的糖蜜，進行酸化，使水葫戸與水浮蓮2_3天 酸化到pH值4. 5以下；
采用XY型螺旋擠壓機(江蘇海門農(nóng)牧機械廠生產(chǎn))進行固液分離；
從第二次開始，將固液分離后的擠壓汁按需處理水葫蘆的10% (體積比)回流到
酸化池中，并不再接種乳酸菌，使水葫蘆與水浮蓮2-3天酸化到pH值4. 5以下，酸化處理
后，再采用XY型螺旋擠壓機(江蘇海門農(nóng)牧機械廠生產(chǎn))進行固液分離；
固液分離后的擠壓汁，留約占需要酸化處理水葫蘆體積的10%擠壓汁作為接種
物，回流到酸化池；其余擠壓汁(液體中COD濃度為15000-20000mg/L)，采用1000立方米
的CSTR厭氧消化池(江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報2009 25(4) :787-790)進行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣，水力滯留
時間(HRT)為72小時，容積產(chǎn)氣量為0. 8m3/m3 d。經(jīng)厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生沼液，貯存后，用吸
糞車送到附近桃園作為肥料利用。
擠壓后的水葫蘆渣采用批次厭氧發(fā)酵方法產(chǎn)沼氣，即將擠壓渣650噸放入一 10X20X3. 5米的水泥池中，池頂用軟性塑料進行封閉，同時按體積比為20%，混合沼渣作 為接種物，然后進行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣(農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報2009，28(6) :1273-1278)，厭氧發(fā) 酵20天，容積產(chǎn)氣量平均為0. 5m3/m3 d，產(chǎn)氣量為150ml/gTS。
發(fā)酵結(jié)束后，采用抓斗機將厭氧發(fā)酵殘余物清理出水泥池，送至堆肥廠進行有氧 常規(guī)高溫(65°C )堆肥30天，然后進行風(fēng)干，作為有機肥。
實際收獲的含水量為94. 5%的水葫蘆產(chǎn)量為25噸/畝，獲得沼氣量為390立方 米，其中甲烷含量平均為62% 。大大提高反應(yīng)器有機負荷、滯留時間由15天縮短到3天、容 積產(chǎn)氣率由0. 3mVm3 d提高到0. 8m3/m3 d以上，投資效率提高30%以上。
實施例2
利用一閑置的魚塘，面積8畝，進行水生能源化植物放養(yǎng)與利用工程，采用水葫蘆 與水浮蓮混養(yǎng)，水葫蘆與水浮蓮按面積比為1 : l，采用人工打撈，打撈后的水葫蘆與水浮 蓮，經(jīng)粉碎細度為小于5厘米后，第一次按先按水葫蘆與水浮蓮0. 05% (w/w)的量接種乳酸 菌(Lactobacillus plantarum ACCC 11016，來自中國農(nóng)業(yè)微生物菌種保薦中心)種子液， 種子液中乳酸菌數(shù)量為2X 108CFU/ml ;再添加干物質(zhì)重量比O. 05%的糖蜜，進行酸化，使水 葫蘆與水浮蓮2-3天酸化到pH值4.5以下，采用XY型螺旋擠壓機(江蘇海門農(nóng)牧機械廠 生產(chǎn))進行固液分離；
自第二次開始，將經(jīng)固液分離后的擠壓汁按需處理水葫蘆與水浮蓮的10% (體積 比)回流到酸化池中，并不再接種乳酸菌，使水葫蘆與水浮蓮2-3天酸化到pH值4. 5以下， 酸化處理后，再采用XY型螺旋擠壓機(江蘇海門農(nóng)牧機械廠生產(chǎn))進行固液分離；
分離后的擠壓汁，液體中COD濃度為15000-20000mg/l，采用5m3的CSTR厭氧消化 池發(fā)酵產(chǎn)沼氣，HRT為72小時，容積產(chǎn)氣量為0. 8-1. 2mVm3 d。
水葫蘆與水浮蓮擠壓汁經(jīng)厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的沼液，采用網(wǎng)孔為200目的振動篩進 行分離，分離后的沼液，按每立方沼液添加1公斤尿素、1公斤過磷酸鈣的量添加化學(xué)氮、磷 等養(yǎng)分，然后將沼液回流到水體中，添加的氮磷量使水體中氮磷含量維持在5、0. 5mg/L以 上，為不斷生長的水葫蘆、水浮蓮提供營養(yǎng)。[0048] 分離擠壓后的渣放入直徑為1米、高1米的帶底與蓋的圓桶中，同時接種600公斤 沼渣，進行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣，發(fā)酵時間為25天，容積產(chǎn)氣量平均為0. 6mVm3 d。 水葫蘆與水浮蓮渣經(jīng)厭氧發(fā)酵后，產(chǎn)生的沼渣，添加20% (重量比)的干稻草(粉 碎到長度小于2厘米)，進行簡易常規(guī)高溫堆制，堆制20天后，作為有機肥，施入到農(nóng)田。 實際收獲的含水量為94.8%的水葫蘆產(chǎn)量為45噸/畝，獲得沼氣量為702m 其 中甲烷含量平均為65%。大大提高反應(yīng)器有機負荷、滯留時間由15天縮短到3天、容積產(chǎn) 氣率由0. 3mVm3 d提高到0. 8m3/m3 d以上，投資效率提高30%以上。
權(quán)利要求
利用水葫蘆與水浮蓮制取生物質(zhì)能的方法，其特征在于1)原料放養(yǎng)水葫蘆或水浮蓮或?qū)烧呋祓B(yǎng)，輪次打撈，打撈的水葫蘆與水浮蓮粉碎后；2)強化處理第一次先按體積比0.05％的量接種乳酸菌種子液，種子液中乳酸菌數(shù)量為2×108CFU/ml；再添加干物質(zhì)重量比0.05％的糖蜜，進行酸化，使水葫蘆與水浮蓮2-3天酸化到pH值4.5以下，螺旋擠壓機進行固液分離；從第二次開始，將固液分離后的擠壓汁按需處理原料體積的10％回流到酸化池中，并不再接種乳酸菌，使水葫蘆與水浮蓮2-3天酸化到pH值4.5以下，酸化處理后，再采用型螺旋擠壓機進行固液分離；3)擠壓汁發(fā)酵處理固液分離后的擠壓汁，液體中COD濃度為15000-20000mg/L，留占需要酸化處理原料體積的10％擠壓汁作為接種物，回流到酸化池；其余擠壓汁，采用1000立方米的CSTR厭氧消化池進行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣，水力滯留時間HRT為72小時；經(jīng)厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的沼液作為肥料利用；4)擠壓渣發(fā)酵處理擠壓后的水葫蘆與水浮蓮渣采用批次厭氧發(fā)酵方法產(chǎn)沼氣，即將擠壓渣650噸放入一10×20×3.5米的水泥池中，池頂用軟性塑料進行封閉，同時按體積比20％接種沼渣，然后進行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣，厭氧發(fā)酵20-30天；發(fā)酵結(jié)束后，將厭氧發(fā)酵殘余物送至堆肥廠進行有氧高溫65℃堆肥30天，然后進行風(fēng)干，作為有機肥。
2. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的利用水葫蘆與水浮蓮制取生物質(zhì)能的方法，其特征在于其中步驟l)所述的將水葫蘆與水浮蓮混養(yǎng)，是指將水葫蘆與水浮蓮按面積比為l : l進行混養(yǎng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的利用水葫蘆與水浮蓮制取生物質(zhì)能的方法，其特征在于將步驟3)所述的水葫蘆與水浮蓮擠壓汁經(jīng)厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的沼液，采用網(wǎng)孔為200目的斜振動篩進行分離，分離后的沼液，當(dāng)放養(yǎng)水葫蘆與水浮蓮的水體中氮、磷低于5mg/L、0. 5mg/L時，將沼液添加化學(xué)肥料氮磷后，回流到水葫蘆、水浮蓮原料生長的水體中，添加的氮磷量使水體中氮磷含量維持在5mg/L、0. 5mg/L以上，為不斷生長的水葫蘆、水浮蓮提供營養(yǎng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求
3所述的利用水葫蘆與水浮蓮制取生物質(zhì)能的方法，其特征在于按每立方沼液添加1公斤尿素、1公斤過磷酸鈣的量添加化學(xué)氮、磷養(yǎng)分后將沼液回流到水葫蘆、水浮蓮原料生長的水體中，為不斷生長的水葫蘆、水浮蓮提供營養(yǎng)。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種利用水葫蘆與水浮蓮制取生物質(zhì)能的方法，屬于環(huán)境保護與生物質(zhì)能利用領(lǐng)域。放養(yǎng)水葫蘆與水浮蓮或?qū)烧呋祓B(yǎng)，輪流打撈，打撈后的水葫蘆與水浮蓮經(jīng)強化酸化處理，再經(jīng)螺旋式擠壓固液分離，所獲得的擠壓汁與擠壓渣分別進行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣，將分離后的沼液再添加部分化學(xué)氮、磷等養(yǎng)分，回流到水體中。本發(fā)明大大提高了反應(yīng)器有機負荷、滯留時間由1 5天縮短到3天、容積產(chǎn)氣率由0.3m3/m3 d提高到0.8m3/m3 d以上與投資效率提高30％以上。厭氧發(fā)酵后的水葫蘆與水浮蓮渣，再經(jīng)高溫堆制后，可作為有機肥或栽培基質(zhì)使用，這樣可長期周年利用水葫蘆與水浮蓮制取獲得生物質(zhì)能，本發(fā)明開辟了一條生物質(zhì)能利用的新途徑。
文檔編號C05F5/00GKCN101717792SQ200910212677
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月10日
發(fā)明者嚴少華, 葉小梅, 常志州, 杜靜, 鄭建初 申請人:江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan