本发明属于有机固体废弃物处理，特别是针对大型海产藻类的处理工艺。
背景技术：
1、在全球变暖和能源危机的大环境下，能源短缺已经成为制约世界各国发展的一个重要问题。寻求洁净、安全及可持续发展的能源成为当务之急，这在减少对石油的依赖性、降低环境污染、保证国家能源安全方面均具有深远意义。在此背景下，生物质能源发展越来越受到社会的广泛关注，成为当前解决能源短缺问题的主要资源。随着社会生产和科技进步，人类所利用的生物质能源共分为三代，包括以玉米、甘蔗等农作物为原料的第一代生物质能源、以木质纤维素为原料的第二代生物质能源，和以海藻为原料的第三代生物质能源。其中海藻生物燃料具有分布广泛、油脂含量高、环境适应能力强、生长周期短、产量高等优点，成为现代及未来的主要生物质能源资源。
2、早在20世纪50年代，人们就开始了对藻类作为生物质能源的研究。迄今为止，利用藻类作为生物燃料的资源主要集中于将藻类转化提取为生物柴油和乙醇方面，并将其用于实验范围内的运输燃料。但在此过程中，海藻炼制、提取及目标产物分离等过程需耗费大量的经费，使得对海藻等生物质能的利用需要得到大量的政府财政补贴和企业运行成本。实际上，我国海藻养殖面积可达580万亩，且海藻作为一种有机质含量高的生物质能源，将其通过厌氧发酵过程可转化为能源气体——甲烷，这将可能极大地减少生产生物柴油过程中的操作费用，同时可实现能源的大量回收，显著改善我国能源短缺问题。然而，利用海藻厌氧发酵产甲烷目前最大的瓶颈在于海藻厌氧发酵速率慢，转化效率低，若能解决这一难题，将成为海藻能源化的最佳途径。
3、纳米磁铁矿因同时具备导电能力以及异化铁还原能力，被证实可促进厌氧微生物之间的电子传递能力，进而加速污染物的分解去除。此外，纳米铁氧化物还可以刺激厌氧微生物分泌更多的胞外聚合物，进一步促进微生物之间的物质和能量代谢。因此在以海藻为底物的厌氧发酵罐中置入纳米磁铁矿，将通过强化厌氧微生物的作用能力进而加速海藻的分解及提高海藻转化效率，实现海藻的资源化利用。
技术实现思路
1、为克服现有技术的不足，本发明提出一种利用纳米磁铁矿增强海藻厌氧发酵生产甲烷的工艺，以海藻为底物进行厌氧发酵，在厌氧微生物的作用下经过水解酸化过程和产甲烷过程，最终将海藻转化为甲烷。在此过程中，在厌氧发酵罐中置入纳米磁铁矿，则将通过改变厌氧微生物之间的电子传递能力，提高海藻转化为甲烷的能力。具体通过以下方法实现：
2、一种利用纳米磁铁矿增强海藻厌氧发酵生产甲烷的装置，设有厌氧发酵罐，盖紧固于所述厌氧发酵罐上口。设有进出物料控制夹的物料管固定于盖的一侧而设有排气控制夹的排气管固定于盖的另一侧。纳米磁铁矿、引种污泥和海藻碎置入所述发酵罐内。气体采集罐的下口与排气管的上端相连。
3、一种使用上述的装置利用纳米磁铁矿增强海藻厌氧发酵生产甲烷的工艺，向厌氧发酵罐中置入的纳米磁铁矿颗粒尺寸为粒径200-500nm，该粒径最佳值为350nm。纳米磁铁矿添加量为20-100mmol/l，最佳添加量为50mmol/l。
4、向厌氧发酵罐中置入的引种污泥取自污水处理厂二沉池污泥，经在厌氧环境驯化7-10天后使用。所使用引种污泥质量与海藻碎质量比为1:3-1:1，最佳质量比为1:1。
5、向厌氧发酵罐中置入的海藻碎为大型海产藻类，如海带，经粉碎搅拌处理均匀后使用。
6、厌氧发酵罐体积为所处理海藻碎体积的4-6倍，最佳值为5倍。
7、向厌氧发酵罐中置入的纳米磁铁矿、引种污泥和海藻碎充分混合均匀。
8、厌氧发酵罐运行温度为30-35℃，最佳值为35℃。
9、采用上述技术方案使得本发明具有以下显著的有益效果：
10、1.海藻存在广泛，且富含有机质，是优质的生物质能源，可产生甲烷潜力大。
11、2.厌氧发酵罐内的厌氧发酵微生物为取自污水处理厂二沉池的污泥，经过常规厌氧反应器短期驯化培养，即可作为本申请工艺引种污泥使用，节省了购买厌氧发酵微生物的费用。
12、3.纳米磁铁矿可人工合成，且具备提高厌氧反应器内功能微生物之间电子和能量传递速率能力，进而提高海藻厌氧发酵产生甲烷的能力。
13、4.厌氧发酵罐运行过程中无需其他操作和物质添加，运行成本低廉、操作简单、可推广使用。
1.一种利用纳米磁铁矿增强海藻厌氧发酵生产甲烷的装置，其特征在于：设有厌氧发酵罐(4)，盖(3)紧固于所述厌氧发酵罐(4)上口；设有进出物料控制夹(2)的物料管(1)固定于所述盖(3)的一侧而设有排气控制夹(10)的排气管(6)固定于所述盖(3)的另一侧；纳米磁铁矿(9)、引种污泥(8)和海藻碎(7)置入所述发酵罐(4)内；气体采集罐(5)的下口与所述排气管(6)的上端相连。
2.一种使用权利1所述的装置利用纳米磁铁矿增强海藻厌氧发酵生产甲烷的工艺，其特征在于：所述纳米磁铁矿(9)颗粒尺寸为粒径200-500nm，该粒径最佳值为350nm；所述纳米磁铁矿(9)添加量为20-100mmol/l，最佳添加量为50mmol/l。
3.一种使用权利1所述的装置利用纳米磁铁矿增强海藻厌氧发酵生产甲烷的工艺，其特征在于：所述的引种污泥(8)取自污水处理厂二沉池污泥，经在厌氧环境驯化7-10天后使用，所使用引种污泥(8)质量与海藻碎(7)质量比为1:3-1:1，最佳质量比为1:1。
4.一种使用权利1所述的装置利用纳米磁铁矿增强海藻厌氧发酵生产甲烷的工艺，其特征在于：所述海藻碎(7)为大型海产藻类，如海带，经粉碎搅拌处理均匀后使用。
5.一种使用权利1所述的装置利用纳米磁铁矿增强海藻厌氧发酵生产甲烷的工艺，其特征在于：所述厌氧发酵罐(4)体积为所处理海藻碎(7)体积的4-6倍，最佳值为5倍。
6.一种使用权利1所述的装置利用纳米磁铁矿增强海藻厌氧发酵生产甲烷的工艺，其特征在于：所述纳米磁铁矿(9)、引种污泥(8)和海藻碎(7)充分混合均匀。
7.一种使用权利1所述的装置利用纳米磁铁矿增强海藻厌氧发酵生产甲烷的工艺，其特征在于：所述厌氧发酵罐(4)运行温度为30-35℃，最佳值为35℃。
