[发明专利]一种负碳性排放的生物氢烷联产发酵系统及方法

权利要求书

1.一种负碳性排放的生物氢烷联产发酵系统，其特征在于：包括暗-光联合产氢装置，氢气质量检测系统，氢气提纯装置，集气罐，超微气泡纳米装置，产甲烷装置，甲烷提纯装置，所述暗-光联合产氢装置为一体化反应器，内部设有暗发酵产氢单元和光合发酵产氢单元，所述暗-光联合产氢装置与氢气质量检测系统通过金属软管连接，所述氢气质量检测系统通过金属软管连接氢气提纯装置，所述氢气质量检测系统和氢气提纯装置之间通过金属软管连接。

2.如权利要求1所述的一种负碳性排放的生物氢烷联产发酵系统，其特征在于：所述暗发酵产氢单元和光合发酵产氢单元之间设有0.2μm醋酸纤维膜。

3.如权利要求1所述的一种负碳性排放的生物氢烷联产发酵系统，其特征在于：所述氢气质量检测系统可包括在线气体分析仪。

4.如权利要求1所述的一种负碳性排放的生物氢烷联产发酵系统，其特征在于：所述氢气质量检测系统通过气体流动泵连接氢气提纯装置。

5.如权利要求1所述的一种负碳性排放的生物氢烷联产发酵系统，其特征在于：所述氢气提纯装置包括固/液杂质分离器和膜分离器。

6.如权利要求1所述的一种负碳性排放的生物氢烷联产发酵系统，其特征在于：所述氢气提纯装置膜分离器中气体分离膜为 0.51nm的类石墨烯碳氮分离膜。

7.如权利要求1所述的一种负碳性排放的生物氢烷联产发酵系统，其特征在于：所述甲烷提纯装置的膜分离器中的分离膜采用聚酰亚胺中空纤维复合膜。

8.一种负碳性排放的生物氢烷联产发酵方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）微生物发酵产氢：暗发酵产氢菌、光合产氢菌组成的混合菌，发酵底物为农作物秸秆的酶解液；

（2）氢气的提纯和分流：

氢气质量检测系统把信息反馈到控制系统，然后控制系统打开氢气提纯装置方向的气体流动泵，通过金属软管把气体通入氢气提纯装置，进行提纯和检测、分流；分离出来的纯氢气在气体流动泵作用下通过金属软管流向集气罐，分离出来的二氧化碳在气泵的作用下通过金属软管通入产甲烷装置；

（3）生物厌氧发酵：

产甲烷装置发酵温度设置为35℃，产甲烷菌的接种量为20%（v/v），从产甲烷装置产生的气体在气体流动泵的作用下通过金属软管管道流入甲烷提纯装置；经提纯后的甲烷在气体流动泵的作用下经过金属软管进入到气罐，而分离出的二氧化碳在气体流动泵的作用下经过金属软管回流到产甲烷装置。

9.如权利要求1所述的一种负碳性排放的生物氢烷联产发酵方法，其特征在于，在（1）中，暗发酵单元设置为35℃，pH 5.5-6.5,接种量20%（v/v），光合发酵单元温度35℃，光照3500lx，pH 6.5-7，接种量20%（v/v）。

10.如权利要求1所述的一种负碳性排放的生物氢烷联产发酵方法，其特征在于，

在（2）中，当氢气质量检测系统检测出混合气体中的氢气浓度大于50%时，氢气质量检测系统把信息反馈到控制系统，然后控制系统打开流向氢气提纯装置方向的气体流动泵，通入氢气提纯装置，分离出来的纯氢气在气体流动泵作用下通过金属软管流向集气罐，分离出来的二氧化碳在气泵的作用下通过金属软管通入产甲烷装置；当氢气质量检测系统检测到低质氢气时，氢气质量检测系统把信息反馈到控制系统，控制系统把气体流向产甲烷装置方向的气体流动泵打开，把气体把低质氢输送到产甲烷装置内部的超微气泡纳米装置。