[發明專利]生物蒸氣刺激系統

無效

• 申請號: 201180034460.0
• 申請日: 2011-05-16
• 公開（公告）號: CN103002997A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 圖德·D·威廉姆斯;埃文·威廉姆斯
• 申請（專利權）人: 寒武紀能源發展公司
• 主分類號: B09B1/00
• 分類號: B09B1/00;B09C1/10
• 代理公司: 北京友聯知識產權代理事務所(普通合伙) 11343
• 代理人: 尚志峰;汪海屏

相關申請的交叉引用

本申請要求于2010年5月14日提交的美國臨時申請US61/345,012的益處和優先權。

背景技術

填埋場傳入的固體廢物中濕氣含量通常足以提供有機物質完全轉化成甲烷。然而，濕氣分布不均，而基于某些固體廢物的實踐下，其被提取而未替換，由此將該廢物保持在原地，直到維修基金用盡之后的更晚時間并且經過場地覆蓋物腐蝕和水侵入的過程使固體廢物引入到雨水中才能夠使廢物生物地轉化為甲烷。

廢棄物厭氧轉化成甲烷，需要大量的細菌家族和大量將固體廢棄物破碎成能夠通過形成甲烷菌轉化成甲烷的組分和氣體的過程步驟。依據細菌家族、營養物和微量營養物、溫度、堿度/pH值和濕度的環境越好，根據所轉化廢棄物的量和廢棄物轉化速率的有機廢棄物轉化就越有效。

圖1提供了填埋場有機物質由此轉化成甲烷的路徑的舉例說明。在所述厭氧食物鏈內，復雜有機化合物由各種細菌通過各種厭氧或發酵生物化學反應進行降解。這些反應導致產生可溶性的簡單有機化合物。由于一群細菌提供可溶性化合物，則它們通過另一群細菌迅速當作底物而降解。對于甲烷的生產，這些化合物必須降解為可以被形成甲烷細菌用作底物的簡單有機和無機化合物。這些化合物包括有機甲酸鹽（酯）、甲醇、甲胺和乙酸酯（鹽）和無機物氫和二氧化碳。

厭氧食物鏈由若干兼性厭氧菌和將復雜有機物降解并轉化成簡單有機物的厭氧菌組成。在厭氧食物中產生的最終有機物是甲烷。這種化合物是碳的最還原形式。

甲烷通過形成甲烷菌由有機化合物如乙酸酯（鹽）（方程1）或由無機二氧化碳（作為碳酸氫鹽（HCO₃^-）或碳酸鹽（CO₃））與氫（H₂）（方程2和3）的復合而生成。

CH₃COOH→CH₄+CO₂????????????????????（1）

4H₂+HCO₃+H+→CH₄+3H₂O???????????????（2）

4H₂+CO₃+2H+→CH₄+3H₂O???????????????（3）

這些生物消耗氫氣與二氧化碳產生甲烷?，F有三大主要的形成甲烷細菌種群。這些種群是（1）氫營養型形成甲烷菌，（2）乙酸營養型形成甲烷菌和（3）甲基營養型形成甲烷菌。術語“營養型”是指被這種細菌用作底物。表1舉例說明了一些被形成甲烷細菌使用的底物。表2舉例說明了不同物種的形成甲烷細菌及其底物。所述厭氧食物鏈內，還有細菌之間的互養關系。在這些關系中，涉及至少兩種不同的細菌而一種生物的活性依賴于另一種生物的活性。這種厭氧食物鏈中互養關系的一個例子是產氫細菌和耗氫細菌之間的相互關系。在此關系中，產氫細菌將有機物降解成更簡單的化合物和氫（方程4）。

葡萄糖+4H₂O→2乙酸酯（鹽）+2HCO₃+2H++4H₂???（4）

細菌通過使用酶降解底物。

酶是催化生物化學反應的蛋白質分子。底物降解中會涉及到兩種類型的酶：內酶和外酶（圖2）。內酶產生于所述細胞內而在細胞酶降解可溶性的底物。外酶也產生于所述細胞中，但會通過“粘質”涂層釋放至連接至粘質的不溶性底物。一旦接觸底物，外酶就溶解顆粒和膠質底物。一旦溶解，這些底物就進入細胞而被內酶降解。

被形成甲烷細菌利用的底物