[发明专利]一种生物沼气发酵池甲烷产生装置及产生方法

权利要求书

1.一种生物沼气发酵池甲烷产生装置，包括发酵有机废弃物的发酵罐体(9)，其特征在于，发酵罐体(9)的顶部、侧壁、底部分别连接有进料装置(3)、气体储存装置(4)及出料装置，发酵罐体(9)内部设置有搅拌有机废弃物的搅拌器；所述搅拌器包括置于发酵罐体(9)正上方的电动机(2)、与电动机(2)电连接置于发酵罐体(9)内部的搅拌杆和搅拌叶轮(7)；其中搅拌杆和搅拌叶轮(7)与发酵罐体(9)通过直流电源(1)形成产电压电路，即直流电源(1)的阳极接于搅拌杆和搅拌叶轮(7)，直流电源(1)的阴极接于环绕发酵罐体(9)内壁的不锈钢网，以将有机废弃物发酵产生的二氧化碳电解为甲烷。

2.根据权利要求2所述的生物沼气发酵池甲烷产生装置，其特征在于，所述直流电源(1)的供电电压为1～2V之间，所述发酵罐体(9)的液体负载系数为0.8～0.9之间，单次发酵时长选择50～60天发酵时长，加料接种时保持发酵料液为中性或弱碱性。

3.根据权利要求2所述的生物沼气发酵池甲烷产生装置，其特征在于，进料装置(3)、气体储存装置(4)、出料装置分别与罐体间连接有进料阀(5)、产气阀(6)和出料阀(10)。

4.根据权利要求3所述的生物沼气发酵池甲烷产生装置，其特征在于，发酵的有机废弃物选用秸秆粉或者厨余垃圾，发酵用液体为曝晒一天后的自来水，固体液体比例选择为25％，发酵用接种物选用厌氧污泥或沼气池专用菌种，接种量选取为10％；其中沼气池专用菌种为各种酶、水解发酵菌、产氢产乙酸菌、产甲烷菌等。

5.根据权利要求4所述的生物沼气发酵池甲烷产生装置，其特征在于，其特征在于，发酵的有机废弃物选用秸秆粉，秸秆粉的用量为250g，液体负载系数为0.85，直流电源(1)的供电电压为1.5V，电动机(2)的搅拌转速设定为150转/分钟。

6.根据权利要求3所述的生物沼气发酵池甲烷产生装置，其特征在于，进料装置(3)还与出料阀(10)之间通过管道连接，并在管道上串联有蠕动泵(11)和储料装置(12)，且储料装置(12)上安装有将其内部的多余上清液排出的出液阀(13)。

7.一种利用权利要求1所述的生物沼气发酵池甲烷产生装置产生甲烷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、将各种酶、水解发酵菌、产氢产乙酸菌、产甲烷菌一次投入内装有机废弃物的发酵罐体(9)内进行厌氧发酵，有机废弃物在各种酶、水解发酵菌的作用下，使得有机废弃物被水解为单糖、多糖、氨基酸；

第二步、产氢产乙酸菌将单糖、多糖、氨基酸转化成低分子的挥发性酸、氢、二氧化碳；

第三步、产甲烷菌使得低分子的挥发性酸、氢/二氧化碳转变为甲烷/二氧化碳；

第四步、厌氧发酵的同时，厌氧发酵产生的二氧化碳在直流电源(1)处于闭路状态时对二氧化碳进行合成反应产生甲烷。

8.根据权利要求7所述的生物沼气发酵池甲烷产生装置产生甲烷的方法，其特征在于，在第三步中，所述产甲烷菌为乙酸营养型产甲烷菌和氢营养型产甲烷菌，其中乙酸营养型产甲烷菌的具体反应式如下：

C₂H₄O₂→CH₄+CO₂

氢营养型产甲烷菌的具体反应式如下：

4H₂+CO₂→CH₄+2H₂0 。

9.根据权利要求7所述的生物沼气发酵池甲烷产生装置产生甲烷的方法，其特征在于，在第四步中，在发酵罐体(9)内壁的不锈钢网与直流电源(1)的阴极连接的前提下，二氧化碳进行得电子的还原反应，具体电极反应式如下：

CO₂+8H⁺+8e^-→CH₄+2H₂O 。