氢气投加优化提升原位生物甲烷化效率：基于H2:CO2比例与气体循环的协同调控研究

本文推荐：研究通过优化CSTR（连续搅拌釜反应器）中H2:CO2比例（1.5:1时转化率达79%）和气体循环策略，显著提升原位生物甲烷化效率（甲烷产量+23%），为降低氢残留（<6%符合管网标准）及实现REDIII（欧盟可再生能源指令）目标提供关键技术支撑。

　　

Highlight

反应器设计

四个不锈钢材质的连续搅拌釜反应器（CSTR）运行25周（图1）。反应器内径30 cm，液高32 cm，工作体积20 L，顶部空间约10 L。采用搅拌桨以25 rpm持续搅拌，并通过电子加热维持37±1°C的嗜温条件。

生物质甲烷潜能分析

接种物活性经微晶纤维素验证（BMP达340-360 NL CH₄ kg^?1 VS）。如图2所示，生物废弃物甲烷产率最高且最快达到平台期。

结论

六个月的原位生物甲烷化实验表明：CSTR中4:1的H₂:CO₂比例虽提升甲烷产量33%，但氢气转化率仅40%（尾气氢损失54%）。降低比例至1.5:1后，转化率跃升至79%，甲烷增产23%，证实延长气体滞留时间可强化气液传质。

作者贡献声明

G. Cazaudehore：主笔撰写、数据可视化与分析；C. Peyrelasse：监督与方案设计；F. Monlau：资金获取与概念框架；L. Castel：实验执行；F. Leonardi：项目管理；R. Guyoneaud：微生物学支持。

利益冲突声明

作者声明无利益冲突。