[發(fā)明專利]一種多級(jí)串聯(lián)式沼氣品位提升系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210547303.6
• 申請(qǐng)日: 2012-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN103013603A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭正;顏誠;張麗;王東;錢俊成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): C10L3/10
• 分類號(hào): C10L3/10;C12M1/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多級(jí)串聯(lián)式沼氣品位提升系統(tǒng)。

背景技術(shù)

沼氣是一種清潔環(huán)保、實(shí)用性很高的綠色生物質(zhì)能，在我國農(nóng)村地區(qū)使用較多，一般由混合厭氧發(fā)酵產(chǎn)生。現(xiàn)階段我國限制厭氧發(fā)酵工藝發(fā)展的兩大瓶頸就是沼氣品位低下和發(fā)酵副產(chǎn)物沼液污染環(huán)境。根據(jù)發(fā)酵原料和工藝等的不同，一般發(fā)酵產(chǎn)沼氣中有用成分CH₄含量?jī)H占40%-75%，而CO₂含量則達(dá)到了15%-60%，水蒸氣含量為5%-10%以及其他含量低于2%的微量氣體。此種狀況造成了大量厭氧發(fā)酵裝置被廢棄，本應(yīng)進(jìn)入發(fā)酵裝置的農(nóng)業(yè)固廢，如秸稈、畜禽糞便、處于垃圾等都被直接焚燒和排放，對(duì)農(nóng)村環(huán)境造成了極為嚴(yán)重的污染。要改變此種狀況，則要提高沼氣的品位以提高其利用價(jià)值。沼氣經(jīng)過某些品位提升技術(shù)，可以得到生物甲烷氣，其可以直接替代傳統(tǒng)的化石燃料。生物甲烷氣要求95%-97%的CH₄含量和低于1%-3%的CO₂含量；輸氣管線技術(shù)規(guī)程也要求生物甲烷氣的CO₂含量必須低于3%，車用燃料生物甲烷氣則要求結(jié)合的CO₂N₂含量小于1.5%-4.5%。現(xiàn)常用采用的沼氣品位提升方法主要分為吸附法和物理法兩種。吸附法主要是利用化學(xué)物理吸附劑或者水溶性吸附劑吸收沼氣中CO₂，此種方法的缺點(diǎn)是吸附劑消耗量高，吸附劑的回收再生和購買費(fèi)用較大，經(jīng)濟(jì)性差。物理法則主要包括變壓吸附、真空旋轉(zhuǎn)吸附、膜分離和深冷分離等，這些方法的缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜，一次性建設(shè)投資高，且維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用高，技術(shù)實(shí)用性較差。也有采用生物法提升沼氣品位的方法，采用的是生物甲烷濃縮，既使用產(chǎn)甲烷菌吸收沼氣中CO₂產(chǎn)生CH₄，但因?yàn)槲⑸锉旧硖匦运拗疲朔N方法技術(shù)還不成熟，且效果不穩(wěn)定。以上方法最大的缺點(diǎn)就是在處理一種污染物的時(shí)候產(chǎn)生了新的污染物，其最終結(jié)果無非是將一種污染物從一個(gè)區(qū)域轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)區(qū)域，或者從一種形式轉(zhuǎn)化為另外一種形式。

若是利用微藻極強(qiáng)的生物固碳能力和超高的光合作用能力，則有可能從根本上解決此問題。微藻是地球上最古老的物種之一，從太古紀(jì)時(shí)代起，其就開始轉(zhuǎn)化地球上在當(dāng)時(shí)濃度尚高的CO₂，是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)最為主要的初級(jí)生產(chǎn)者之一。微藻的光能利用率達(dá)18%，光合效率達(dá)43%，是一般農(nóng)作物的3倍和1.4倍以上；極高的光能利用率和光合效率決定了其對(duì)CO₂的超強(qiáng)吸收能力。同時(shí)，發(fā)酵副產(chǎn)物沼液中含有豐富的氮、磷、鉀等大量元素和鐵、鋅、銅等微量元素，而且還含有17種氨基酸、活性酶等，其可以作為微藻的營養(yǎng)來源。利用沼液作為液體培養(yǎng)基質(zhì)，沼氣中CO₂作為微藻的碳源，則在提升沼氣品位時(shí)還可以凈化沼液，從而徹底解決厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的兩大瓶頸問題。反應(yīng)器系統(tǒng)中增殖的微藻又可以作為混合厭氧發(fā)酵的原料，則整個(gè)多級(jí)串聯(lián)式沼氣品位提升系統(tǒng)在提升沼氣品位和凈化沼液的過程中就不會(huì)產(chǎn)生新的污染物。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)便易行、經(jīng)濟(jì)效益好的多級(jí)串聯(lián)式沼氣品位提升系統(tǒng)。

本發(fā)明所提供的多級(jí)串聯(lián)式沼氣品位提升系統(tǒng)，其主要由若干個(gè)密封袋串聯(lián)組成；

其中，所述每一個(gè)密封袋作為一個(gè)反應(yīng)器1，其頂部設(shè)置有一個(gè)出氣口2，若干個(gè)聚乙烯密封袋以出氣口2為接口，通過管道串聯(lián)連接，使聚乙烯密封袋組成多級(jí)式反應(yīng)器；所述管道上設(shè)置有氣閥3。

所述的多級(jí)式反應(yīng)器中，每一級(jí)反應(yīng)器內(nèi)采用沼液作為液體營養(yǎng)基質(zhì)培養(yǎng)微藻，沼氣在上級(jí)反應(yīng)器中停留一定時(shí)間后就進(jìn)入到下一級(jí)反應(yīng)器中，沼氣中CO₂逐級(jí)被微藻吸收，從而提升沼氣品位。

所述微藻的培養(yǎng)液體營養(yǎng)基質(zhì)是發(fā)酵副產(chǎn)物沼液，這樣既可以節(jié)省培養(yǎng)基的費(fèi)用又可以凈化沼液。

所述的反應(yīng)器1是透明的聚乙烯密封袋，其輕便易用，造價(jià)低廉，方便安裝和移動(dòng)。

所述反應(yīng)器上還設(shè)置有檢查口4，用于拿取反應(yīng)器中增殖的微藻。

所述反應(yīng)器內(nèi)可另設(shè)置有一定光照強(qiáng)度的用于微藻培養(yǎng)的LED燈光源5。在微藻培養(yǎng)過程中，光源可以單獨(dú)使用LED燈光源5，也單獨(dú)使用自然光，或者兩者結(jié)合使用，以自然光源日光為主，在日光不足時(shí)以人工光源5作為補(bǔ)充。?