[发明专利]一种管式多路循环明暗交替生物制氢的方法及装置

权利要求书

1.一种管式多路循环明暗交替生物制氢的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将光合细菌、厌氧细菌混合菌群在光反应排管和暗反应排管上循环连续培养，光合细菌在光发反应排管上生长并形成光合细菌生物膜；厌氧细菌在暗反应排管上生长并形成厌氧细菌生物膜；

（2）将预处理后的产氢原材料在首先通过附着厌氧细菌生物膜的暗反应排管后形成发酵液，收集该管路中产生的氢气；

（3）将发酵液进行调节后，在光照条件下通过附着光合细菌生物膜的光反应排管后形成废弃液，收集该管路中产生的氢气。

2.如权利要求1所述的管式多路循环明暗交替生物制氢的方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述光反应排管和暗反应排管总体积比为4:1。

3.如权利要求2所述的管式多路循环明暗交替生物制氢的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述产氢原材料包括秸秆生物质原料或有机废水，其中，所述秸秆生物质原料的预处理为：将秸秆粉碎至粒度范围为50～500nm，并且加水混合为固液比10～60g/L后，用纤维素酶酶结处理至秸秆生物质原料的还原糖含量为650～1250mg/L；

所述有机废水的预处理为：选择或者用水调节有机废水的透光率大于25%、COD含量为3000～8000mg/L；

所述产氢原材料在进入到附着厌氧细菌生物膜的暗反应排管的温度为28～32、pH值为4.5～5.5，C/N值为10:1～20:1。

4.如权利要求2所述的管式多路循环明暗交替生物制氢的方法，其特征在于，在步骤（2）中，在步骤（3）中，所述发酵液进行调节为：调节所述发酵液的温度为28～32℃，pH值为6.5～7.5，C/N值为70:1～80:1。

5.如权利要求4所述的管式多路循环明暗交替生物制氢的方法，其特征在于，在步骤（3）中，所述光照条件为用黄色LED照明光纤提供光照，光照强度为1000～4000Lux。

6.一种管式多路循环明暗交替生物制氢的装置，其特征在于，包括暗反应排管，光反应排管，上罐体，下罐体，菌种罐，料液罐，炭氮调节罐，酸度调节罐，进料泵，循环泵，恒流泵，以及光照管，其中，所述菌种罐的出液口设有阀门，所述菌种罐、料液罐与进料泵的进液口连接，所述进料泵的出液口与下罐体连接，所述循环泵的搅拌叶片设于下罐体内，所述下罐体与暗反应排管的进液端连接，所述暗反应排管的出液端与上罐体连接，所述上罐体顶部设有排气管，所述上罐体与恒流泵的出液端连接，所述恒流泵的进液端分别与炭氮调节罐以及酸度调节罐连接，所述上罐体与光反应排管的进液端连接，所述光反应排管上设有光照管。

7.如权利要求6所述的管式多路循环明暗交替生物制氢的装置，其特征在于，所述光反应排管为透光玻璃制成，所述光反应排管的数量为5根，且5根所述光反应排管并列设置，所述暗反应排管为有机玻璃制成，所述暗反应排管的数量为3根，外层涂黑色涂层，且3根所述暗反应排管并列设置；其中，3根所述暗反应排管的管内总面积与5根光反应排管的管内总体积之比为4：1。

8.如权利要求7所述的管式多路循环明暗交替生物制氢的装置，其特征在于，所述光照管为光照强度为1000～4000Lux的黄色LED照明光纤；

所述暗反应排管和光反应排管均放置菌体固定化材料，所述固定化材料由质量分数为3%海藻酸钠、2%Cacl2组成，所述暗反应排管和光反应排管的管路两端用网状薄膜封口。

9.如权利要求8所述的管式多路循环明暗交替生物制氢的装置，其特征在于，所述光反应排管的出液端设有下罐体上，所述下罐体上设有排液口，所述下罐体内设有将下罐体内部分为第一部分和第二部分的挡板，所述光反应排管的出液端以及排液口位于第一部分；所述暗反应排管的进液口以及进料泵的出液口位于下罐体的第二部分；所述循环泵的搅拌叶片分别设于下罐体的第一部分和第二部分中。

10.如权利要求9所述的管式多路循环明暗交替生物制氢的装置，其特征在于，所述光反应排管和暗反应排管上均缠绕电热丝，所述电热丝与温度温度调节装置连接；

所述上罐体上设有观察窗，且所述上罐体内设有气体流量、液体流量、温度、pH检测探头；

所述光反应排管与上罐体以及下罐体的连接处均采用可拆卸软管连接；

所述暗反应排管与上罐体以及下罐体的连接处均采用可拆卸软管连接。