[发明专利]一种提高沼气中甲烷含量的两相厌氧发酵系统

说明书

本发明涉及一种提高沼气中甲烷含量的两相厌氧发酵系统，属于有机固体废弃物处理和综合利用领域。本发明包括酸化反应器、缓冲罐和甲烷反应器，将有机废弃物加入酸化反应器中，在发酵生产沼气的过程中，固液分离，在液相中通入氢气，最后进入甲烷反应器；本发明结构简单，易于操作，在厌氧发酵过程中，通过提高发酵液中氢气的浓度，使更多的H₂和C0₂转化为甲烷，通过加氢脱氧过程，提高沼气中甲烷的含量。

技术领域

本发明涉及一种提高沼气中甲烷含量的两相厌氧发酵系统，属于有机固体废弃物处理和综合利用领域。

背景技术

厌氧发酵是有机物质在一定的水分、温度和厌氧条件下，通过种类繁多、数量巨大且功能不同的各类微生物的分解代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等混合性气体（沼气）的复杂的生物化学过程。厌氧发酵的作用机理目前以三阶段厌氧发酵理论为主，即把甲烷的形成过程分为3个阶段。在第三阶段，通过两组不同的产甲烷菌作用，将乙酸、H₂和碳酸、甲酸等转化为CH₄、CO₂和新的细胞质，一类从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷，另一类利用H₂还原CO₂合成甲烷。也就是说，产甲烷阶段包括由CH₃COOH形成甲烷和从H₂和C0₂形成甲烷，在一般的厌氧反应器中，由乙酸分解产生的甲烷和由氢气分解产生的甲烷的比例为7:3。这样，经厌氧发酵，沼气的体积组成大致为甲烷50%～70%，二氧化碳30%～40%。

甲烷含量越高，沼气的质量就越好。目前对提高沼气中甲烷含量的研究中，大部分研究基于乙酸被产甲烷菌利用转化为甲烷这个途径，而利用氢气还原CO₂合成甲烷的研究较少。

发明内容

本发明的目的是为了提高沼气中甲烷的含量，而提供一种提高沼气中甲烷含量的两相厌氧发酵系统。

本发明的目的是这样实现的：一种提高沼气中甲烷含量的两相厌氧发酵系统，包括酸化反应器、缓冲罐和甲烷反应器，将有机废弃物加入酸化反应器中，在发酵生产沼气的过程中，固液分离，在液相中通入含氢气的混合气体，最后进入甲烷反应器。

本发明进一步地，所述含氢气的混合气体来源于酸化反应器。

本发明进一步地，所述含氢气的混合气体来源于外源气体。

本发明进一步地，甲烷反应器温度控制在55～65℃。

本发明进一步地，有机废弃物为一次性进料时，酸化反应器的固体停留时间为30– 50天，在发酵10～25d时通入包含氢气的外源气体。

本发明进一步地，通入的外源气体量为100～300mL/(L·d)。

本发明进一步地，通入的外源气体为氢气和CO₂的混合气体，体积比为4～5。

本发明进一步地，包括酸化反应器、缓冲罐和产甲烷反应器，所述缓冲罐与产甲烷反应器之间连接有进气装置，所述进气装置包括泵、气体流量计、射流器、溶气罐和释放器，所述泵连接于缓冲罐和溶气罐之间，所述气体流量计一端为进气口与酸化反应器上部相连，另一端与射流器相连，射流器的两端分别与泵的两端相连，所述释放器一端与溶气罐相连，另一端位于产甲烷反应器中。

本发明进一步地，包括酸化反应器、缓冲罐和产甲烷反应器，所述产甲烷反应器连接有外源气体装置，所述外源气体装置包括气体流量计和释放器，所述气体流量计一端为进气口，连接加压气体，另一端与释放器相连，释放器位于产甲烷反应器中。

本发明的有益效果在于：