专利名称：一种高效节能环保沼气发酵及净化提纯技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及沼气生产技术，具体地说是一种高效节能环保沼气发酵及净化提纯技术。
背景技术：
沼气是一种具有较高热值，并且能够普遍、易获得的生物质能的可燃气体，其热值约为20 25MJ / m3，即每立方米沼气的热值相当于0.8kg标准煤，并且与其它燃气相比，其抗爆性能好，是一种公认的清洁型可再生燃料。沼气开发利用已有几十年的历史，利用沼气作为治理环境污染的一种途径，既减少了环境污染，又获得了能源和高效有机肥。沼气主要通过利用有机废弃物进行厌氧发酵来制取获得沼气，然后对沼气进行提纯净化，分离出其中的甲烷。在处理环境污染物如生活垃圾、畜禽粪便、作物秸杆等的同时可以获得清洁的燃料(甲烷)，不但可以减少人们对化石能源如煤炭、石油、天然气的依赖，还可以应对人们对能源日益增长的需求，是解决能源问题的有效途径之一。沼气发酵主要分为三个阶段:水解阶段、产乙酸阶段、产甲烷阶段。水解阶段主要是通过利用产生纤维素酶的微生物来促进秸杆的水解，为后两个阶段的厌氧发酵提供底物，如果此阶段秸杆水解不充分，则容易导致微生物可利用的小分子的糖类较少，影响沼气发酵中微生物的生长，也不能为乙酸菌和甲烷菌提供充足底物，从而导致产气量低。现有技术中，沼气发酵及净化提纯效果不佳。
发明内容
所要解决的技 术问题:本发明的目的是提供一种高效节能环保沼气发酵及净化提纯技术，进一步提高沼气发酵效率，降低沼气发酵成本。技术方案:一种高效节能环保沼气发酵及净化提纯技术，包括:在沼气发酵系统的反应罐中通过接种厌氧纤维素酶产生菌之微生物，实现对秸杆、畜禽粪便有机物的发酵，沼气发酵温度控制在37±0.2°C的恒温水平；
沼气中甲烷和二氧化碳净化提纯分离，包括对沼气的脱硫处理、干燥处理以及对甲烷和二氧化碳的分离。所述“厌氧纤维素酶产生菌”是从牛瘤胃内容物、污水处理物以及池底淤泥中分别分离出多株能产生透明圈的菌株，通过厌氧发酵测定酶活性复筛出一株酶活性较高的兼性厌氧纤维素酶产生菌，其菌种选育路线是:出发菌株——单细胞悬浮液——诱变处理——平板初筛——单菌落分离——复筛——变异株遗传稳定性——菌种保藏。所述“沼气发酵温度控制在37±0.2°C的恒温水平”，采用太阳能加热恒温，利用太阳能热水器对水进行加热，利用传感器感应沼气反应罐中温度，通过温度智能控制变送仪来实现热水的循环，从而保证沼气反应罐中保持恒温。所述“对沼气的脱硫处理、干燥处理以及对甲烷和二氧化碳的分离”，采用改性活性炭为脱硫剂对沼气进行脱硫处理，采用固体吸附法对沼气进行干燥处理，采用变压吸附法实现对甲烷和二氧化碳的分离。所述改性活性炭是将将质量分数为7%的NaOH溶液浸溃负载于活性炭上，并以1%的MCM-41分子筛作为添加剂，对活性炭进行改性，能够使活性炭纤维表面具有大量活性官能团，扩大炭孔结构，增加活性炭的吸附容量。所述“采用固体吸附法对沼气进行干燥处理”是以硅胶来作为干燥吸附剂来实现对沼气的干燥。所述“采用变压吸附法实现对甲烷和二氧化碳的分离”，采用4A分子筛作为吸附剂；工作流程为:将干燥后的沼气通过吸附床压缩机进行升压至0.5MPa的压力下进行吸附，吸附2小时后降压脱附，先进行5分钟的卸压，然后抽真空1.5小时，降压至IkPa时保持均压10分钟，即可完成吸附剂4A分子筛的脱附过程。
有益效果:
1、采用诱变技术培育新型厌氧高活性纤维素酶细菌。通过利用刚果红双层平板法、亚硝酸一紫外单独和复合诱变处理等技术，本发明培育了一种新型厌氧高活性纤维素酶细菌，其酶活性为诱变处理前菌种酶活性的180%以上，良好促进了沼气发酵过程中水解的效率和水解程度，进一步提升了沼气发酵效率。2、实现太阳能技术和沼气发酵技术的完美结合。本发明通过太阳能加热技术，利用热水循环来加热沼气反应罐，将太阳能技术和沼气发酵联合使用，解决了沼气反应罐内部温度不稳定、产气率低等问题，此外太阳能作为一种优质、清洁能源，进一步降低了沼气发酵成本，并且实现了绿色生产。3、对活性炭进行金属离子负载改性，增强其脱硫效率。本发明选用活性炭作为脱硫剂，并对活性炭进行金属离子负载改性处理，可以在活性炭上形成金属氧化物，在活性炭内部形成新的活性位，并且金属离子与SO2之间具有良好的结合能力，并且进一步扩大活性炭孔结构，能够有效提升脱硫效率。金属离子负载改性法相对于其他改性方法来说,能够更有针对性的实现对SO2的吸收。4、以4A分子筛作为吸附剂的变压吸附法实现沼气中甲烷的制取。目前现有工艺中均以碳分子筛、硅胶或者一些金属氧化物作为变压吸附法的吸附齐U，来吸附沼气中的二氧化碳，从而实现沼气中甲烷的制取。本发明采用4A分子筛作为吸附剂，相对于以上所提及的分子筛，4A分子筛主要优势体现在:4A分子筛为极性吸附剂，对极性强和不饱和的分子有更强的吸附能力，即使是非极性分子，易极化的极化率大的分子也易被吸附。CO2分子虽偶极矩为零，但由于碳氧键的极性和氧原子的孤对电子的存在，使CO2与4A分子筛阳离子有强烈作用，导致吸附量增加。
图1是本发明沼气中甲烷和二氧化碳的提纯以及回收利用生产工艺流程图。图2是本发明太阳能加热恒温沼气发酵装置示意图。图3是本发明太阳能加热恒温沼气发酵系统主要原理图。图4是本发明C02和CH4在分子筛上的等温吸附线示意图。
具体实施例方式一种高效节能环保沼气发酵及净化提纯技术，包括:在沼气发酵系统的反应罐中通过接种厌氧纤维素酶产生菌之微生物，实现对秸杆、畜禽粪便有机物的发酵，沼气发酵温度控制在37 ± 0.2 °C的恒温水平；
沼气中甲烷和二氧化碳净化提纯分离，包括对沼气的脱硫处理、干燥处理以及对甲烷和二氧化碳的分离。所述“厌氧纤维素酶产生菌”是从牛瘤胃内容物、污水处理物以及池底淤泥中分别分离出多株能产生透明圈的菌株，通过厌氧发酵测定酶活性复筛出一株酶活性较高的兼性厌氧纤维素酶产生菌，其菌种选育路线是:出发菌株——单细胞悬浮液——诱变处理——平板初筛——单菌落分离——复筛——变异株遗传稳定性——菌种保藏。所述“沼气发酵温度控制在37±0.2°C的恒温水平”，采用太阳能加热恒温，利用太阳能热水器对水进行加热，利用传感器感应沼气反应罐中温度，通过温度智能控制变送仪来实现热水的循环，从而保证沼气反应罐中保持恒温。所述“对沼气的脱硫处理、干燥处理以及对甲烷和二氧化碳的分离”，采用改性活性炭为脱硫剂对沼气进行脱硫处理，采用固体吸附法对沼气进行干燥处理，采用变压吸附法实现对甲烷和二氧化碳的分离。所述改性活性炭是将将质量分数为7%的NaOH溶液浸溃负载于活性炭上，并以1%的MCM-41分子筛作为添加剂，对活性炭进行改性，能够使活性炭纤维表面具有大量活性官能团，扩大炭孔结构，增加活性炭的吸附容量。所述“采用固体吸附法对沼气进行干燥处理”是以硅胶来作为干燥吸附剂来实现对沼气的干燥。所述“采用变压吸附法实现对甲烷和二氧化碳的分离”，采用4A分子筛作为吸附剂；工作流程为:将干燥后的沼气通过吸附床压缩机进行升压至0.5MPa的压力下进行吸附，吸附2小时后降压脱附，先进行5分钟的卸压，然后抽真空1.5小时，降压至IkPa时保持均压10分钟，即可完成吸附剂4A分子筛的脱附过程。本发明具体内容说明如下。
1、培育一种厌氧高活性纤维素酶产生菌，来提升发酵效率。沼气发酵主要分为三个阶段:水解阶段、产乙酸阶段、产甲烷阶段。水解阶段主要是通过利用产生纤维素酶的微生物来促进秸杆的水解，为后两个阶段的厌氧发酵提供底物，如果此阶段秸杆水解不充分，则容易导致微生物可利用的小分子的糖类较少，影响沼气发酵中微生物的生长，也不能为乙酸菌和甲烷菌提供充足底物，从而导致产气量低。一般从自然界中分离纯化的微生物菌种产纤维素酶活性普遍比较低，不适宜直接投产，必须进行菌种选育，这是提高产纤维素酶菌株产酶能力的的有效手段。厌氧高活性纤维素酶产生菌的选育技术，本发明的菌种选育路线为:
出发菌株——单细胞悬浮液——诱变处理——平板初筛——单菌落分离——复筛——变异株遗传稳定性——菌种保藏。(I)出发菌株:通过双层刚果红平板法从牛瘤胃内容物、污水处理物以及池底淤泥中分别分离出多株能产生透明圈的菌株，通过厌氧发酵测定酶活性复筛出一株酶活性较高的兼性厌氧纤维素酶产生菌。通过对该菌株形态特征、生理生化特征和16SrDNA同源性和系统化进行树分析鉴定，该菌株属于Celloulonmonas sp.,将其命名为CR-14。
(2)单细胞悬浮液:将菌株培养到对数生长期，然后离心沉淀菌体，用生理盐水制备菌悬液，调节菌悬液浓度约为I X IO7个/mL。(3)诱变处理:本项目采取亚硝酸诱变、紫外诱变以及二者复合诱变法对菌株进行诱变处理。将诱变后菌悬液倒入初筛培养基上进行混匀，带初筛培养液冷却后再倒入一层琼脂水冷却，放置30 V培养箱培养。(4)筛选技术:根据刚果红平板上各菌株透明圈与菌落直径比的大小进行初筛，将比值比出发菌株大的菌株挑出，接种到半固体穿刺培养基中，在30°C下培养36h，在接种到发酵培养基中培养60h后，在4°C、8000r/min将发酵液离心lOmin，取上清液，测试器酶活性，选取其中透明圈相对较大的菌株进行培养。(5)变异株遗传稳定性处理:诱变选育的菌株，往往是当代突变，遗传的稳定性差。为了检验突变株的遗传稳定性，连续传种8代，将8代的每个斜面同时活化后发酵，测定发酵液的酶活，选取其中遗传性能稳定菌株进行进一步培育。2、新型变压吸附法实现对沼气中甲烷的净化提纯和分离。沼气中主要成分包括甲烷(CH4)50% 75 %、二氧化碳(CO2) 25 % 45 %、水(H2O) 2%氮气(N2)O 2%、少量的氧气(O2)以及少于1%的氢气(H2)和硫化氢(H2S)等物质。沼气中主要当做生物质能的物质是甲烷，必须将甲烷从沼气中分离提纯出来。沼气的提纯以及分离技术，主要包括有对沼气的脱硫处理、干燥处理以及对甲烷和二氧化碳的分离三个部分。(I)采用改性活性炭为脱硫剂对沼气进行脱硫处理。活性炭的改性:沼气中均不可避免的存在着硫化氢(H2S)等硫化物，其含量因为发酵原料的不同有所变化。硫化氢(H2S)等硫化物与水接触，溶解于其中形成酸性很强的雾状硫化氢水溶液，能够和大部分金属反应。当沼气中硫化氢(H2S)含量超过0.01%，且直接进入发动机时，容易腐蚀压缩机、气体储存罐和发动机，对其强度和寿命造成很大的危害。因此，在沼气的净化提纯中，脱硫工艺是其中不可缺少的一个工艺。本发明主要是通过采活性炭为脱硫剂来对沼气中硫化物进行吸收。活性炭具有物理吸附，并且具有催化作用，吸附过程一般在5飞(TC进行，并且具有表面积大、微孔结构发达、热稳定性好以及成本低廉等优点，良好适用于H2S含量低于0.3%的沼气。本发明在采用活性炭作为脱硫剂的基础上，对活性炭进行改性研究研究，将质量分数为7%的NaOH溶液浸溃负载于活性炭上，并以1%的MCM-41分子筛作为添加剂，对活性炭进行改性，能够使活性炭纤维表面具有大量活性官能团，扩大炭孔结构，增加活性炭的吸附容量，提升活性炭吸附效果，使活性炭的流容量至少增加200%以上，并使其具有持续的脱硫能力。活性炭的吸附原理:活性炭的吸附脱硫工艺主要通过活性炭表面的活性基团对硫化物和氧的催化作用来完成。其吸附和再生流程和原理主要为:
①吸附过程:2H2S+02 — 2S+2H20。其主要过程为:活性炭吸附硫化氢后，通过氧气将其转换为硫和水，并且活性炭本身具有加速硫化氢氧化为硫的催化作用。
②再生过程:(NH4) 2+nS — (NH4)2Sn+10其主要过程为:将吸附在活性炭上的硫，用质量分数为12% 14%的硫化铵((NH4)2)溶液萃取活性炭上的游离硫而得到回收。(2)采用固体吸附法对沼气进行干燥处理。在沼气的分离提纯过程中，脱水工艺是其中十分重要的一个环节。如果沼气中含有水分而没有对其进行干燥处理，则会容易使沼气中的酸性气体如h2s、CO2等，这些气体在水中会电离，电离质子的存在会腐蚀金属设备，影响设备的性能以及使用寿命；并且影响甲烷的使用。因此，沼气的分离提纯工艺中必须得有脱水干燥工艺。本发明采用固体吸附法对沼气进行干燥处理，通过对各类干燥吸附剂的对比分析，本发明选择使用硅胶来作为干燥吸附剂来实现对沼气的干燥。硅胶的主要成分是二氧化硅(SiO2),是一种高活性吸附材料，属非晶态物质，化学分子式为HiSiO2.ηΗ20，其物理结构非常像一个海绵体，由互相连通的小孔构成一个有巨大的表面积的毛细孔吸附系统，能吸附和保存水气；并且硅胶不溶于水和任何溶剂，无毒无味，化学性质稳定，除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。硅胶的化学组分和物理结构决定了它具有许多同类材料所不具备的难以取代的特点:吸附能力高、热稳定性好、化学性质稳定、具有较高的机械强度，因此能够良好适用于本项目沼气的干燥处理。(3)采用变压吸附法实现对甲烷和二氧化碳的良好分离。沼气中二氧化碳含量一般为259Γ50% (根据不同的沼气发酵原料和发酵工艺而不同)。沼气作为内燃机燃料使用时，如果其中二氧化碳含量过高，则会影响到沼气的燃烧热值，从而影响发动机的输出功率等性能。因此，必须得对沼气进行甲烷和二氧化碳的分离处理，使沼气中二氧化碳含量低于3%。由于二氧化碳是一种强吸附物质，容易被吸附剂所吸附和回收，因此，针对这一特性，本发明采取变压吸附法，来实现对沼气中甲烷和二氧化碳的分离。本发明采取的变压吸附法对吸附剂有特定的要求，需要能够对CO2有良好的吸附作用，同时对CH4吸附作用不明显。针对这一要求，本发明选取了 4Α分子筛作为吸附剂，CO2和CH4在分子筛上的等温吸附线如图4所示，由图可知，CO2和CH4在4Α分子筛上的吸附差异很大，对二氧化碳具有良好的吸附作用，对甲烷吸附作用较小，良好满足了变压吸附法吸附剂的要求。发明采用变压吸附法对沼气中CO2和CH4进行分离的主要工作流程分为3个阶段来进行:
①升压阶段:将干燥后的沼气通过吸附床压缩机进行升压，至最高压力时为止。升压后能够使气体密度增加，气体分子碰撞到吸附剂表面的机会增多，更容易被吸附剂表面的剩余引力捕获。根据上图4Α分子筛对甲烷和二氧化碳的吸附能力的不同，本发明选择升压至
0.5MPa的压力下进行吸附，会达到满意的效果。②吸附阶段:保持压力不变，以一定的速度通过吸附剂4A分子筛，使强吸附的组分二氧化碳被吸附，弱吸附组分甲烷被排出。本项目设计为在0.5MPa下吸附2小时。③降压脱附阶段:降低压力，从吸附剂中获得富极强吸附组分二氧化碳，达到二氧化碳和甲烷的分离效果，使吸附剂获得再生，为下一循环做准备。本发明设计脱附阶段的主要工作流程为:先进行5min的卸压，然后抽真空1.5小时，降压至IkPa时保持均压lOmin，即可完成吸附剂4A分子筛的脱 附过程。本发明主要是研究开发的是利用吸附法分离提纯沼气中的二氧化碳和甲烷。其中主要工序包括有沼气脱硫处理、沼气干燥处理、CH4和CO2分离、CH4和CO2的冷凝存储等。由于沼气中H2S是酸性气体，易溶于水生成酸性溶液腐蚀装置，所以应该先对沼气进行脱硫处理；脱硫后的沼气中含有部分水蒸气，会对后续分离工艺中分子筛的吸附性能等其他性能造成影响，所以应该对沼气进行干燥处理；接下来需要对沼气进行分离处理以及存储分离的CH4和CO2。3、太阳能加热恒温沼气发酵系统的设计。整个发酵过程中起主导作用的是各类厌氧细菌，主要包括各类分解菌和产甲烷细菌。在发酵过程中，温度是影响厌氧微生物生命活动的重要因素。它通过对酶的活性，微生物代谢方式、物质在水中的溶解度等方面影响沼气发酵最终产物的理化性质。对于产甲烷反应器，温度波动范围一般一天之中不宜超过士 2°C，当有士 3°C的变化时，就会抑制甲烷的产生速率，有士 5°C的急剧变化时，就会完全抑制甲烷的产生。因此，本发明需要设计开发一种恒温沼气池，来保证发酵过程的顺利进行。在沼气的发酵过程中，其中起主要作用的是各类微生物，根据厌氧微生物的代谢规律以及最佳活性的分析，需要将沼气发酵温度控制在一个37±0.2°C的一个恒温水平，这样能够保证发酵过程中微生物在发酵过程中产生的酶保持着最高活性。参见图3，太阳能加热恒温沼气发酵系统主要原理。本发明通过将太阳能加热技术应用于沼气发酵中，其主要实现技术为:设计一种太阳能恒温加热系统，利用太阳能热水器对水进行加热，利用传感器感应沼气反应罐中温度，通过温度智能控制变送仪来实现热水的循环，从而保证沼气反应罐中保持恒温。参见图2，太阳能加热恒温沼气发酵装置包括有沼气发酵反应罐5、太阳能热水器
1、热水缓冲器12、螺旋式换热器4、自动控制系统(温度传感器3、10、交流触电器、温控仪2和电磁阀6、7、8、11 、13、15、16、19)、循环泵9和热水循环管18，室内自来水接口 17，室内水池接口 14。及其他辅助部件等。整个装置主要包括沼气发酵系统、温度智能控制系统以及热水循环系统等。(I)沼气发酵系统:沼气发酵系统在反应罐中进行，通过接种厌氧纤维素酶产生菌、产甲烷菌等多种微生物，控制其中的温度、压强等，实现对秸杆、畜禽粪便等各类有机物的发酵。(2)温度智能控制系统:由温度传感器和温度智能控制仪组成。先由温度传感器将温度信号传送给温控箱，温控箱根据所设定的温度决定是否开关水泵和相应的电磁阀，从而决定加热循环路线达到控制反应装置内部发酵温度的目的。(3)热水循环系统:热水循环系统主要包括热水缓冲器与反应罐之间的循环和热水缓冲器与太阳能热水器之间的循环两个部分。热水缓冲器与反应罐之间的循环:当反应罐内温度小于设定温度时(37°C )，由温度传感器2反馈到温控箱从而开启循环泵，促使热水箱中的水在热水缓冲器与反应罐之间进行循环，从而提升反应罐内的温度，当反应罐内温度达到设定温度时，再由温度传感器反馈到温控箱从而关闭循环泵，循环终止。热水缓冲器与太阳能热水器之间的循环:当热水缓冲器中的水温低于设定温度时，由温度传感器I反馈到温控箱从而开启泵2，促使热水箱与太阳能热水器中的水进行循环，从而提升热水箱内水的温度，当热水箱内水温达到设定温度时时，再由温度传感器I反馈到温控箱从而关闭泵2，循环终止。循环管道设有单向阀，从而可以保证水的单向循环，防止水的倒流。4、沼气中甲烷和二氧化碳的提纯以及回收利用生产工艺流程，参见图1。主要由沼气加压系统、沼气脱硫系统、沼气干燥系统、变压吸附系统、产品集送系统、自动控制系统和安全监测监控系统等部分组成。(I)沼气加压系统:沼气加压系统主要是图1所述的压缩机部分，其主要功能是将沼气存储罐内的压力增加至5.0MPa,以满足沼气分离提纯流程所需的压力。(2)沼气预处理系统:沼气预处理系统主要包括有脱硫系统和干燥系统，分别设置有脱硫装置和干燥装置对沼气进行脱硫处理和干燥处理。一般要求处理后沼气中P (H2S)< 15mg/m3, Φ (H2O) < I X 10 6。(3)沼气分离系统:由于沼气中CHjP CO2的含量都很大，进行分离提纯时装置的规模较大，因此分离提纯流程采用4床分子筛真空解吸流程。沼气分离系统主要由4只吸附塔、管道式气动阀、排气消音器、真空泵等组成，主要功能是实现吸附器内分子筛的吸附和解吸，通过真空泵把吸附于分子筛孔穴内的CO2分子抽出来，从而获得产品CH4和C02。(4)产品集送系统:产品集送系统主要由无油螺杆压缩机、CH4储存罐、CO2储存罐、流量传感器、压力传感器、CH4浓度传感器、CO2浓度传感器等组成。其作用为:一是向吸附器提供产品气，以清洗分子筛之间空隙中的不纯气，为附器的吸附提供条件；二是向存储罐内输送浓缩后的CH4和CO2 ;三是检测产品CH4和CO2的流量、纯度和压力。(5)自动控制系统:由于变压吸附真空流程中控制阀门数量多，流程控制点也多，因此，为了简化生产操作，提高自动化水平，将所有控制集中到控制室，操作过程实现实时显示、自动报警和远程控制。
(6)安全监测监控系统:将整套设备安置在厂房内或露天，有泄漏就有可能产生CH4积聚，造成人员中毒，一旦有火源存在就有可能引起CH4爆炸。为此，必须在各控制点特别是吸附塔和产品气储罐上安装压力传感器和安全阀，以及厂房内安装氧气浓度传感器和CH4浓度传感器，一旦工作环境或设备环境CH4体积分数超过3%，则实行自动断电停机。此夕卜，在浓缩CH4装置的配套设备中，凡机电设备、仪器仪表必须选用具有防爆检验合格证的产品。在进入压缩机前到浓缩装置的各个单元应设置阻火器，防止火焰的扩散。由于沼气中的CH4浓度不稳定，为简化操作，提高自动化程度，应在流程上设置稳流、稳压，模拟量调节及计量、分析，实现自动调节与控制。设备安装场地应符合相关安全规定，并安装细水雾灭火装置等消防系统。
权利要求
1.一种高效节能环保沼气发酵及净化提纯技术，其特征在于包括: 在沼气发酵系统的反应罐中通过接种厌氧纤维素酶产生菌之微生物，实现对秸杆、畜禽粪便有机物的发酵，沼气发酵温度控制在37±0.2°C的恒温水平； 沼气中甲烷和二氧化碳净化提纯分离，包括对沼气的脱硫处理、干燥处理以及对甲烷和二氧化碳的分离。
2.根据权利要求1所述的高效节能环保沼气发酵及净化提纯技术，其特征在于:所述“厌氧纤维素酶产生菌”是从牛瘤胃内容物、污水处理物以及池底淤泥中分别分离出多株能产生透明圈的菌株，通过厌氧发酵测定酶活性复筛出一株酶活性较高的兼性厌氧纤维素酶产生菌，其菌种选育路线是:出发菌株——单细胞悬浮液——诱变处理——平板初筛——单菌落分离——复筛——变异株遗传稳定性——菌种保藏。
3.根据权利要求1所述的高效节能环保沼气发酵及净化提纯技术，其特征在于:所述“沼气发酵温度控制在37±0.2°C的恒温水平”，采用太阳能加热恒温，利用太阳能热水器对水进行加热，利用传感器感应沼气反应罐中温度，通过温度智能控制变送仪来实现热水的循环，从而保证沼气反应罐中保持恒温。
4.根据权利要求1所述的高效节能环保沼气发酵及净化提纯技术，其特征在于:所述“对沼气的脱硫处理、干燥处理以及对甲烷和二氧化碳的分离”，采用改性活性炭为脱硫剂对沼气进行脱硫处理，采用固体吸附法对沼气进行干燥处理，采用变压吸附法实现对甲烷和二氧化碳的分离。
5.根据权利要求4所述的高效节能环保沼气发酵及净化提纯技术，其特征在于:所述改性活性炭是将将质量分数为7%的NaOH溶液浸溃负载于活性炭上，并以1%的MCM-41分子筛作为添加剂，对活性炭进行改性，能够使活性炭纤维表面具有大量活性官能团，扩大炭孔结构，增加活性炭的吸附容量。
6.根据权利要求4所 述的高效节能环保沼气发酵及净化提纯技术，其特征在于:所述“采用固体吸附法对沼气进行干燥处理”是以硅胶来作为干燥吸附剂来实现对沼气的干燥。
7.根据权利要求4所述的高效节能环保沼气发酵及净化提纯技术，其特征在于:所述“采用变压吸附法实现对甲烷和二氧化碳的分离”，采用4A分子筛作为吸附剂；工作流程为:将干燥后的沼气通过吸附床压缩机进行升压至0.5MPa的压力下进行吸附，吸附2小时后降压脱附，先进行5分钟的卸压，然后抽真空1.5小时，降压至IkPa时保持均压10分钟，即可完成吸附剂4A分子筛的脱附过程。
全文摘要
本发明公开了一种高效节能环保沼气发酵及净化提纯技术，包括在沼气发酵系统的反应罐中通过接种厌氧纤维素酶产生菌之微生物，实现对秸秆、畜禽粪便有机物的发酵，沼气发酵温度控制在37±0.2℃的恒温水平；沼气中甲烷和二氧化碳净化提纯分离，包括对沼气的脱硫处理、干燥处理以及对甲烷和二氧化碳的分离。本发明能有效提高沼气发酵效率，增强净化提纯效果，降低沼气发酵成本。
文档编号C10L3/10GK103146760SQ20131008590
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月18日 优先权日2013年3月18日
发明者张其标 申请人:张其标