[发明专利]永磁变频磁场强化生物质厌氧发酵产生甲烷系统及菌群驯化方法

说明书

一种永磁变频磁场强化生物质厌氧发酵产生甲烷系统，其特点是，包括：厌氧发酵装置、永磁变频磁场发生装置和底物添加装置。厌氧发酵装置包括厌氧发酵罐及其外壁上缠绕橡胶软管，橡胶软管的进水口通过水泵与气电两用加热炉的出水孔连接，橡胶软管的出水口与气电两用加热炉的进水孔连接，在厌氧发酵罐的外壁上装有pH计和ORP计，在厌氧发酵罐的顶部设置与厌氧发酵罐内部相通的液体取样口、气体取样口和进料孔，厌氧发酵应罐的罐底呈圆锥体；永磁变频磁场发生装置包括：在厌氧发酵罐内部设置的圆盘通过连接轴与发动机连接，在圆盘的周壁上均布固连若干永磁体。其结构简单，能够提高可再生能源的利用效率，甲烷气体产率高。并提供菌群驯化方法。

技术领域

本发明涉及生物质厌氧发酵强化产气领域，涉及一种永磁变频磁场强化生物质厌氧发酵产生甲烷系统及菌群驯化方法。

背景技术

农作物秸秆是指作物收获籽实部分后剩余的副产物，是一类十分宝贵的生物质能源，占到我国生物质能源的50%。我国作为农业大国，每年产生的农作物秸秆数量庞大、种类繁多、分布广泛，但并没有得到充分的利用。每年仍有大量的秸秆被随意堆放或焚烧，不仅会污染环境，同时也是巨大的资源浪费。因此，如何高效地利用秸秆显得尤为迫切。

秸秆中有大量有机物，通过厌氧发酵技术处理秸秆，可将农业废弃物转换为沼气能源，产生的沼渣沼液还可作为有机肥料再利用，对缓解能源紧张、减轻环境压力都有积极意义。

污泥中含有大量有机质，氮含量较高，有一定的缓冲能力，但碳氮比较低，单独厌氧发酵并不能达到很好的效果，把污泥作为氮添加剂与秸秆混合厌氧发酵，发现污泥的添加能有效调节系统碳氮比，有利于厌氧反应的进行。将污泥与农作物秸秆混合有助于改善底物的营养物质，提高厌氧发酵效率。

对于厌氧发酵反应产气量和产气质量的影响主要来自于以下几个方面：一是温度，温度会影响微生物细胞内酶的活性以及微生物的新陈代谢，导致产气量发生变化。二是预处理方式，秸秆中的木质纤维素结构复杂难以降解，因此对秸秆进行预处理有助于改变秸秆结构、提高产气效率。但是无论是物理法预处理还是化学法预处理都有无法解决的问题，如物理法需要消耗大量能源、对预处理设备有严格的要求，而化学法会对环境产生污染。三是碳氮比，微生物的生长对碳氮比有一定的要求，厌氧发酵时碳氮比过高，氮元素缺乏，降低有机碳的转换率;碳氮比过低，容易引起氨氮抑制，影响微生物的代谢。四是pH，pH值是反映厌氧发酵系统稳定性的重要指标之一，它会影响微生物的新陈代谢以及酶的活性，不同微生物有各自最佳的pH范围。

目前传统的厌氧发酵产生甲烷系统存在着产气量低、产气质量差、产气速率低的问题，问题的根源主要来自于，一缺乏强化厌氧发酵反应进行的技术手段；二在反应流程中疏于对反应过程中参数的监测和控制，导致反应进入异常阶段；三对于底物利用率低下，不能彻底利用底物进行反应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种结构简单、合理，成本低，具有模块化、可实施性好，能够更有效的提高可再生能源的利用效率，使甲烷产生量更加平稳、连续、保持较高产气率和产气量的永磁变频磁场强化生物质厌氧发酵产生甲烷系统；并提供科学合理，便于操控，能够使厌氧微生物在磁场环境下驯化，使得厌氧发酵反应的启动时间短，效果佳的菌群驯化方法。