專利名稱：一種可以同時凈化沼液和提升沼氣品位的方法
—種可以同時凈化沼液和提升沼氣品位的方法技術領域
本發(fā)明屬于環(huán)境工程技術領域，具體涉及一種可以同時凈化沼液和提升沼氣品位的方法。
背景技術：
我國沼氣事業(yè)的發(fā)展長期受限于沼氣厭氧發(fā)酵副產(chǎn)物沼液的環(huán)境污染問題和沼氣本身品位低下的問題。沼氣厭氧發(fā)酵副產(chǎn)物沼液是高負荷污染物，其難以被一般的污水處理廠和污水處理設施所接納，排放到水體中會造成嚴重的富營養(yǎng)化等問題。沼氣的含量組成按體積百分比為CH4 40%-75%，CO2 15%-60%，水蒸氣5%_10%，H2S O. 005%_2%，硅氧烷 0-0. 02%,鹵代烴 V0C<0. 6%, NH3 <1%, O2 0-1%, C0〈0. 6% 和 N2 0-2% 一般認為當沼氣中可燃氣體CH4含量至少要高于60%才可以燃燒；若是進一步提升沼氣品位達到生物甲烷氣 (Biomethane)的標準，則要求高于CH4 95%_97%和低于CO2 1%_3%。微藻是地球上古老的生物，具有極強的生物固碳能力和超高的光合作用能力。微藻從太古紀時代起，其就開始轉化地球上在當時濃度尚高的CO2，是整個生態(tài)系統(tǒng)最為主要的初級生產(chǎn)者之一。微藻的光能利用率達18%，光合效率達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CO2的超強吸收能力。同時，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。在本發(fā)明方法中，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還可以凈化沼液，從而徹底解決厭氧發(fā)酵所產(chǎn)沼液污染環(huán)境和沼氣品位低下兩大問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種實用性強、簡便易行、經(jīng)濟效益好的對于多級式反應器，可以同時凈化沼液和提升沼氣品位的方法。
本發(fā)明提供的可以同時凈化沼液和提升沼氣品位的方法，其多級式反應器由若干個單級光生物反應器串聯(lián)組成，在每個單級反應器中將發(fā)酵廢棄物沼液作為培養(yǎng)基，接種微藻，利用微藻超強的光合固碳能力吸收沼氣中CO2以提升沼氣品位。
本發(fā)明中，多級式反應器中沼氣在一級反應器中停留一段時間后即進入到下級反應器中,在此過程中沼氣中CO2被逐級吸收。
本發(fā)明中，用發(fā)酵廢棄物沼液作為營養(yǎng)基質(zhì)培養(yǎng)微藻，可以凈化沼液。
本發(fā)明中，微藻在每級反應器中都采用高密度藻接種，以期提高微藻在相對較短時間內(nèi)的沼液凈化能力和CO2吸收能力。
本發(fā)明中，沼氣在每級反應器中停留時間以微藻結束對數(shù)生長期為限。
本發(fā)明中，本級反應器接種藻種來自于上級反應器中增殖的部分微藻，這些微藻因在上級反應器中經(jīng)過較高CO2和CH4濃度環(huán)境的馴化后會有更好的沼氣品位提升效果。
本發(fā)明中，反應器可以利用自然光或者LED燈人工光源作為微藻培養(yǎng)的光能來源。
本發(fā)明中，反應器中所接種的微藻可以是綠藻門小球藻(a7ore77a sp.)、綠藻門小球藻(Chlorella vulgari51)、綠藻門小球藻(Chlorella pyrenoidosa )、藍藻門魚腥藻 (Anabaena sp.)和娃藻門谷皮菱形藻)等的一種或者幾種的混合接種。
本發(fā)明中，反應器中增殖的微藻不用收獲而可以直接用于混合厭氧發(fā)酵，節(jié)省了收獲微藻的成本；整個反應器系統(tǒng)在凈化沼液和提升沼氣品位的過程中幾乎不產(chǎn)生新的污染物。


圖1多級式反應器系統(tǒng)裝置示意圖。
具體實施方式
下面通過實施例對本發(fā)明進行詳細的說明實施例1一種可以同時凈化沼液和提升沼氣品位的新方法。構建多級串聯(lián)式光反應器系統(tǒng)，總共10級,每級置尺寸為5 mX5 mX5 m ;接種藍藻門魚腥藻JflaAaeaa sp.初始密度330 mg L ^藻種和沼液總體積15. O m3,沼氣體積110.0 m3 ;光周期為10 h/10 h,系統(tǒng)反應器控制溫度為25±0. 5 ° C，每級反應器工作時間60 h，采用人工光源LED燈白光330 μ mo I m_2 s—1光照強度。進氣沼氣品位為CH4 54. 83±7. 93% ;沼液初始污染物負荷為化學需氧量COD 5749. 06± 106. 21 mg Γ1，總氮 TN 50. 8± 10. 19，總磷 TP 1206. 25±74. 95。經(jīng)過多級串聯(lián)式光反應器系統(tǒng)的處理，出氣沼氣品位達到82. 26±6. 51%，滿足一般沼氣燃燒的要求；沼液污染物負荷顯著降低，基本滿足一般污水處理廠的進水要求。
實施例2一種可以同時凈化沼液和提升沼氣品位的新方法。12級串聯(lián)式光反應器系統(tǒng)，每級置尺寸為6 mX6 mX6 m ;接種綠藻門小球藻sp.初始密度570 mg L_S藻種和沼液總體積36. O m3，沼氣體積180. O m3 ;光周期為7 h/7 h，系統(tǒng)反應器控制溫度為30±0. 5 ° C，每級反應器工作時間56 h，采用人工光源LED燈白光270 μ mo I m_2 s—1光照強度。進氣沼氣品位為CH4 61. 05±5. 24% ;沼液初始污染物負荷為化學需氧量COD 3291. 32±2636. 42 mg L—1，總氮TN 52. 7± 15. 96，總磷TP 841. 35±68. 24。經(jīng)過多級串聯(lián)式光反應器系統(tǒng)的處理，出氣沼氣品位達到80.31±4. 95%，滿足一般沼氣燃燒的要求；沼液污染物負荷顯著降低，基本滿足一般污水處理廠的進水要求。
權利要求
1.一種對多級式反應器可以同時凈化沼液和提升沼氣品位的方法，多級式反應器由若干個單級光生物反應器串聯(lián)組成，在每個單級反應器中，將發(fā)酵廢棄物沼液作為培養(yǎng)基，接種微藻，利用微藻超強的光合固碳能力吸收沼氣中CO2以提升沼氣品位。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，多級式反應器中沼氣在一級反應器中停留一段時間后即進入到下級反應器中，在此過程中沼氣中CO2被逐級吸收，沼氣在每級反應器中停留時間以微藻結束對數(shù)生長期為限。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，用發(fā)酵廢棄物沼液作為營養(yǎng)基質(zhì)培養(yǎng)微藻，可以凈化沼液。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，微藻在每級反應器中都采用高密度藻接種，所接種的微藻是綠藻門小球藻、綠藻門小球藻、綠藻門小球藻、藍藻門魚腥藻和硅藻門谷皮菱形藻中的一種，或者其中幾種。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，本級反應器接種藻種來自于上級反應器中增殖的部分微藻，這些微藻在上級反應器中經(jīng)過較高CO2和CH4濃度環(huán)境的馴化后，有更好的沼氣品位提升效果。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，反應器利用自然光或者LED燈人工光源作為微藻培養(yǎng)的光能來源。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)境工程技術領域，具體為一種對多級式反應器可以同時凈化沼液和提升沼氣品位的方法。本發(fā)明涉及的多級式反應器由若干個單級光生物反應器串聯(lián)組成，在每個單級反應器中將發(fā)酵廢棄物沼液作為培養(yǎng)基接種微藻，利用微藻超強的光合固碳能力吸收沼氣中CO2以提升沼氣品位。本發(fā)明方法可以在凈化沼液的同時提升沼氣品位，且在此過程中幾乎不產(chǎn)生新的污染物，具有實用性強和經(jīng)濟效益好的優(yōu)點。
文檔編號C10L3/10GK102992497SQ20121056915
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權日2012年12月25日
發(fā)明者鄭正, 顏誠, 張麗, 王東, 錢俊成 申請人:復旦大學