[发明专利]一种厌氧发酵制备甲烷的生物膜组件及反应器

权利要求书

1.一种厌氧发酵制备甲烷的生物膜组件，其特征在于，所述的生物膜组件(10)包括载体支架(1)及软性载体(2)，所述的载体支架(1)由活性炭经压缩制成，载体支架(1)的壁上有多个小孔，所述的软性载体(2)为氨基和羧基改性的高分子材料，填充于所述的小孔中。

2.根据权利要求1所述的厌氧发酵制备甲烷的生物膜组件，其特征在于，所述的氨基和羧基改性的高分子材料具有如下结构：

[R₁-CH(NH₂)-R₂]_m-[R’₁-CH(COOH)-R’₂]_n，或

[{R₁-R₃(CH₂)_aNH₂}-R₂]_m-[R’₁-CH(COOH)-R’₂]_n；

其中，R₁或R’₁分别独立地选自共价键或任意取代的下述基团：C1～8烷基、C2～8烯基、C1～8烷氧基或C1～8烷腈基，其取代基选自C1～4烷基、C1～4烷氧基、苯基或C1～4烷基取代苯基；R₂或R’₂分别独立地选自任意取代的下述基团：C1～8烷基、C2～8烯基、C1～8烷氧基或C1～8烷腈基，其取代基选自C1～4烷基、C1～4烷氧基、苯基或C1～4烷基取代苯基；m或n分别独立地为50～1000；R₃为共价键、氧、硫、含氮五元杂环或含氮六元杂环，a为1～4。

3.根据权利要求1所述的厌氧发酵制备甲烷的生物膜组件，其特征在于，所述的载体支架(1)是由活性炭经压缩制成的圆筒状支架，支架上孔径大小为1-2cm，各孔之间的中心距离为2-5cm。

4.根据权利要求1所述的厌氧发酵制备甲烷的生物膜组件，其特征在于，所述的软性载体(2)为氨基和羧基改性的聚丙烯腈高分子材料，结构式为[R₁-CH(NH₂)-R₂]_m-[R’₁-CH(COOH)-R’₂]_n，其中，其中R₁、R₂、R’₁、R’₂为C1～C4烷基、C1～C4烷氧基、C1～C4烷腈基中的至少一种，结构式中m、n分别为100～500。

5.根据权利要求4所述的厌氧发酵制备甲烷的生物膜组件，其特征在于，所述的软性载体(2)做成小球状填充于载体支架(1)的小孔中，或通过小孔直接编织在载体支架(1)上。

6.根据权利要求5所述的厌氧发酵制备甲烷的生物膜组件，其特征在于，载体支架(1)的小孔处，支架内外两侧外挂改性聚丙烯腈纤维，长度为3-5cm。

7.一种厌氧发酵制备甲烷的反应器，包括厌氧发酵罐，其特征在于，所述的反应器还包括一个以上生物膜组件(10)，所述的生物膜组件(10)包括载体支架(1)及软性载体(2)，所述的载体支架(1)是由活性炭经压缩制成的圆筒状支架，载体支架(1)的壁上有多个小孔，所述的软性载体(2)为氨基和羧基改性的高分子材料，填充于所述的小孔中；该生物膜组件置于厌氧发酵罐中，与厌氧发酵罐形成气升式内循环膜生物反应器。

8.根据权利要求7所述的厌氧发酵制备甲烷的反应器，其特征在于，所述的载体支架(1)上孔径大小为1-2cm，各孔之间的中心距离为2-5cm。