[发明专利]具有多种运行模式的太阳能燃气设备

权利要求书

1.本发明涉及一种在一个组合发酵槽中生产沼气的方法和装置。在第一阶段(2)通过光合微生物(1)在使用大气中的二氧化碳和氧气的条件下生成有机材料，尤其是羟基乙酸，并将其分泌到一种培养基(3)中(生产模式)，培养基被输送到第二阶段(4)中。在第二阶段通过产甲烷菌(5)在缺氧条件下生成甲烷和二氧化碳，其特征在于，培养基(3)在从第一阶段(2)过渡到第二阶段(4)时，被除去氧气并在回流时重新加入氧气(交换模式)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在中断与第二阶段(4)的接触时：

-为培养基(3)除去氧气并在回流加入环境中的空气；

-之后光合微生物(1)将空气用于碳同化(再生模式)；

-之后为培养基(3)除去空气并在回流时加入氧气。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，生产模式下第一阶段(2)培养基(3)中的二氧化碳与氧气的比例较低，优先为1:800至1:3000。

4.根据上述权利要求所述的方法，其特征在于，在交换模式中从第一阶段(2)过渡到第二阶段(4)时，用替代气体容器中的替代气体排出氧气之后，尤其是要为培养基(3)加入二氧化碳或氮气并在回流时，在加入氧气之前重新排出替代气体。

5.根据上述权利要求所述的方法，其特征在于，从第二阶段(4)中生成的沼气中分离出二氧化碳并用于权利要求4所示的二氧化碳加气。

6.根据上述权利要求所述的方法，其特征在于，进行加气和排气时，需要使用过滤器，尤其是需要使用空心纤维接触器。其中孔径尺寸低于0.1μm，最好低于0.04μm。

7.根据上述权利要求所述的方法，其特征在于，第一阶段(2)中的光合微生物(1)，优先选用可生成生物膜且有机材料代谢率低于10％的蓝藻细菌，尤其是粘杆藻6909、织线藻、鱼腥藻属和念珠藻属。

8.根据上述权利要求所述的方法，其特征在于，第二阶段(4)中的产甲烷菌(5)是醋酸分裂古菌和氢利用甲烷古菌的混合物。醋酸分裂古菌，尤其是甲烷八叠球菌属或Synthrophobotulus属，将第一阶段(2)中的有机材料分裂为二氧化碳和氢气。然后，被氢利用甲烷古菌，尤其是Methanocella paludicola、Methanocella arvoryzae或Methanopyrus kandleri，用于合成生物甲烷。应使用通过选择从湖泊和海洋沉积物、牛瘤胃、蚂类的肠子和其他动物、稻田、沼泽或沼气设备中获取的混合培养物。

9.根据上述权利要求所述的方法，其特征在于，在第一阶段(2)中存在有机材料细胞内分解和/或细胞内的二氧化碳储存的抑制剂。

10.根据上述权利要求所述的方法，其特征在于，在光合微生物(1)中

-羟基乙酸脱氢酶和/或羟基乙酸氧化酶的表达和/或活性被抑制；

-通过羧酶体和蛋白核抑制二氧化碳的增；

-对1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶和/或羟基乙酸磷脂酸磷酸酯酶进行过度表达；

-对II型1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶进行表达；

-有机材料的分离，尤其是从羟基乙酸中分离有机材料的过程，优先通过细胞膜进行增强。

11.在一个组合发酵槽中生成沼气的装置具有以下特点：

-第一阶段(2)，其部分是透明的并带有位于培养基(3)中的光合微生物(1)；

-不透明的第二阶段(4)，其带有位于培养基中的产甲烷菌(5)。这里的培养基在交换模式中与第一阶段(2)中的培养基(3)相互交换，此时氧气含量降低；

-第一阶段(2)和第二阶段(4)之间的一个连接系统(6)；

-连接系统(6)中的过滤器用于为培养基(3)加气和排气并与加气和排气管路相连，

-第二阶段(4)的沼气排出管(7)；

-用于分配液流和气流的泵和阀门。