CN103290059A - 一种实现太阳能利用的生物化工新工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种实现太阳能利用的生物化工新工艺，该方法包括以下步骤：(1)水中的微藻在太阳光照射条件下通过光合作用将无机物二氧化碳、水和营养元素合成自身的有机质，得到含微藻的悬浮液；(2)将含微藻的悬浮液在避光条件下，通过微藻自身的呼吸作用除去水中的溶解氧，得到除去溶解氧的微藻悬浮液；(3)将微藻悬浮液不经分离直接进行厌氧发酵，得到可燃性生物气作为能源进行收集、储存和备用；(4)将厌氧发酵后的酵液进行好氧生物氧化，所得产物返回步骤(1)循环利用。与现有技术相比，本发明实现了太阳光能的有效利用，工艺系统非常简洁，成本非常低廉。

Description

一种实现太阳能利用的生物化工新工艺
技术领域
本发明涉及新能源领域，具体地说，涉及的是一种实现太阳能利用的生物化工新工艺。 
背景技术
在过去几十年中，化石燃料对于世界经济和工业化过程起到了重要的推动作用，然而，供应短缺和价格上涨开始使其成为制约发展的反作用力。与此同时，大量化石燃料的使用产生了严重的环境问题，其中大气中CO2浓度急剧升高导致了威胁人类生存的气候变化。在此背景下，寻找和开发可再生能源成为世界各国的一项重要战略。 
在可再生能源领域中，光伏发电是率先进入可再生能源产业化的一项新技术，虽然前景广阔，但是仍存在许多现实问题。目前，光伏发电的固定投资和运行成本分别是常规火电的5倍和3倍以上，成本太高是其规模化发展的重大阻碍。光伏发电还存在着严重的高能耗和高污染问题，国际和国内能耗分别为130～150kWh/kg和200～300kWh/kg，且依当前的技术水平解决污染问题仍需相当高的投入。 
专利CN102701801A公开了一种由无机肥制备有机肥或复合肥同时生产沼气能源的方法。该方法包括以下步骤：将无机肥投入接种有微藻的光生物反应器中，在该光生物反应器中微藻在无机肥的作用下快速生长，当微藻的浓度达到0.5g/L～50g/L时，将微藻从光生物反应器中分离出来，并置于沼气发酵器中，发酵3～45天，生成沼气、沼液和沼渣，沼液回流至光生物反应器重新利用，沼气用作能源，沼渣用作有机肥或复合肥。但是，该方法将微藻分离出来再进行厌氧发酵，导致工程复杂性大幅增加，运行成本难以接受。而且，沼渣的外排，致使自动化控制难以实现，增加人力管理成本，还会造成营养元素的系统外流，大大增加其补充量，从而增大系统的运行成本。 
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实现太阳能利用的生物化工新工艺。 
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种实现太阳能利用的生物化工新工艺，其特征在于，该方法包括以下步骤： 
（1）水中的微藻在太阳光照射条件下通过光合作用将无机物二氧化碳、水和营养元素合成自身的有机质，从而将太阳光能转变成生物化学能，以有机质的形态储存起来，得到含微藻的悬浮液； 
（2）将步骤（1）所得含微藻的悬浮液在避光条件下，通过微藻自身的呼吸作用除去水中的溶解氧，得到除去溶解氧的微藻悬浮液； 
（3）将步骤（2）所得微藻悬浮液不经分离直接进行厌氧发酵，得到可燃性生物气作为能源进行收集、储存和备用； 
（4）将步骤（3）厌氧发酵后的酵液进行好氧生物氧化，所得产物返回步骤（1）循环利用。 
步骤（1）所述的微藻在太阳光照射下生长，当其浓度达到0.5g/L～10g/L时，将其中10～90wt%的含微藻的悬浮液进行下一步骤，剩余部分作为藻种用于下一循环的光合作用。 
步骤（1）所述的微藻是在光生物反应器中进行生长增殖，生物反应器中补入的营养元素包括氮、磷或硫等元素。 
步骤（2）避光条件是指将含微藻的悬浮液置于避光的容器，或者直接将步骤（1）中进行光合作用的光生物反应器遮光；当所述微藻悬浮液的氧化还原电位小于-0.2V时进入下一步骤。 
步骤（3）所述的厌氧发酵是在厌氧发酵器中发酵0.5小时～5天，厌氧微生物含量为0.5～60kgVSS/m3，微藻在无光无氧的条件下无法代谢而死亡，厌氧微生物将死亡的微藻进行分解和降解，生成可燃性生物气和简单的有机物如甲酸、乙酸或乙醇等；所述的可燃性生物气为产甲烷发酵生成以甲烷和二氧化碳为主的可燃性气体，或者为产氢发酵生成以氢和二氧化碳为主的可燃性气体。 
步骤（3）所述的厌氧发酵后的酵液进行沉降处理，酵液全部进入下一步骤，无酵渣排出；或者不经沉降处理，将酵液的10～90wt%输入下一步骤，剩余部分作为厌氧菌种用于下一循环的厌氧发酵。 
步骤（4）所述的好氧生物反应是在好氧生物反应器中停留0.5小时～12小时，好氧微生物在有氧条件下将酵液中简单的有机物氧化成二氧化碳和水，同时将营养元素矿化至微藻可利用的无机形态，好氧生物反应器中的好氧微生物含量为0.5～15kgVSS/m3；所述的好养生物反应器单独设立或者与光生物反应器耦合设立。 
步骤（4）所述的好氧生物氧化后的好氧菌悬浮液经沉降后上清液全部回流至步骤（1）进行光合作用的光生物反应器，无机营养元素重新被微藻利用，水亦得到回用；或不经沉降，好氧菌悬浮液的10～90wt%回流至步骤（1）进行光合作用的光生物反应器，营养元素重新被微藻利用，水亦得回用，剩余部分作为好养菌种用于下一循环的好氧生物氧化。 
步骤（1）在光生物反应器中进行，步骤（2）在呼吸耗氧器中进行、步骤（3）在厌氧发酵器中进行，步骤（4）在好氧生物反应器中进行，各反应器独立设立； 
或者，光生物反应器与呼吸耗氧器耦合设立，即光生物反应器和呼吸耗氧器在空间上合并成一个反应器。通过光照和避光分时处理，可以实现工艺中步骤1光合作用合成有机质和步骤2呼吸作用去除溶解氧的目的，从而节约工艺设备的投资成本。 
或者，光生物反应器、呼吸耗氧器与好氧生物反应器耦合设立，即好氧生物反应器、光生物反应器和呼吸耗氧器在空间上合并成一个反应器。在同一空间内，可以实现好氧微生物与微藻的共生，同时完成工艺中步骤4好氧生物氧化和步骤1光合作用合成的目标；通过分时避光处理，又可以完成工艺中步骤2呼吸作用除氧的目标，并使设备更加紧凑。 
或者，光生物反应器与好氧生物反应器耦合设立。即好氧生物反应器和光生物反应器在空间上合并成一个反应器。好氧微生物的产物二氧化碳和氮、磷、硫等无机营养元素，正是微藻光合作用所需要的基本物质；微藻的产物氧气也正是好氧微生物代谢的必要物质。如此将两个过程耦合在一起，不仅避免了好氧生物反应器内充氧曝气，而且增加了光生物反应器内的二氧化碳浓度，实现了好氧微生物与微藻的协同互利共生，相互提高了彼此的生化效率。两个过程的耦合还因此减少了操作过程能量消耗和工程复杂性，大大降低了系统的运行成本。步骤4和1合并在一起，好氧菌随微藻一并进入步骤3和步骤4，因此，好氧菌的呼吸作用提高了步骤3的呼吸除氧效率，好氧菌自身的有机质增大了步骤4的厌氧进料的有机质含量。 
所述的光生物反应器、呼吸耗氧器、厌氧发酵器与光生物反应器为四个独立的 反应器，或者为同一反应器的四个区域。即四个反应器可以分体式设计，也可以一体化设计，四个步骤可以在同一设备内的不同功能分区内完成。 
与现有技术相比，本发明具有以下优点： 
1.本工艺联合微藻光合作用、微藻呼吸作用、厌氧生物发酵和好氧生物氧化，构造了新型的生物化工途径，以实现太阳光能的有效利用，工艺系统非常简洁，因此工艺系统的制造成本非常低廉。 
2.不仅工艺过程本身不产生任何污染物，而且与工艺相关的设备制造过程中也几乎不产生污染。这与光伏设备制造过程中的高能耗高污染相比，具有不可比拟的环境优越性。 
3.微藻悬浮液不经分离或浓缩直接进入呼吸除氧阶段和厌氧发酵阶段，省去了分离或浓缩设备，减少了固定投资，同时大大降低了操作复杂性，减少了运行成本，增强了工程可行性； 
4.采用微藻自身的呼吸作用除氧，不需添加任何除氧设备或药剂，既降低了操作复杂性、固定投资和运行成本，又不影响系统中各类微生物正常的生理代谢及其微生态系统。 
5.工艺系统既可以输出甲烷，也可以输出氢气，这两种气体都是清洁的可再生能源，也都是重要的化工原料。 
6.好氧生物反应器和光生物反应器在空间上合并成一个反应器，可以实现好氧生物氧化和微藻光合作用的耦合，好氧菌和微藻能够相互利用彼此的代谢产物，从而避免了好氧生物反应器的充氧曝气，增加了光生物反应器内的二氧化碳浓度，并相互提高了彼此的生化效率。两个过程的耦合还因此减少了操作过程能量消耗和工程复杂性，大大降低了系统的运行成本。 
7.好氧生物反应器和光生物反应器在空间上合并成一个反应器，则好氧菌和微藻一并进入呼吸除氧器和厌氧发酵器，这样不仅提高了呼吸除氧效率，减小了呼吸除氧器的尺寸，还增大了进入厌氧发酵器的进料有机质含量，提高了产气率。 
8.氮、磷和硫等营养元素实现了工艺过程中的内部循环，只有极少量在微生物作用下转变成气体形态并随生物气带出，所以只需补充极少量的营养物质系统即可运行，大大节约了运行成本。同时，实现了水的回用，并避免了酵液酵渣的处理，大大降低了工艺过程的复杂性，且改善了工程实施的卫生状况。 
9.对于产甲烷发酵，可燃性生物气主要含有甲烷和二氧化碳，甲烷燃烧生成 二氧化碳和水；对于产氢发酵，可燃性生物主要含有氢气和二氧化碳，氢燃烧生成水。二氧化碳又是微藻合成有机质的必要物质，因此从整个过程来看，实现了碳的系统外循环，相当于不排放温室气体，可以说，可燃性生物气是完全意义上的可再生能源。 
10.工艺系统的输入二氧化碳来自空气，不必人工加入，在太阳光照射下，只需补充极少量的营养元素和水，系统即可源源不断地输出可再生能源可燃性生物气，避免了秸秆等有机质的收集、运输及其不足的困难，因此，本工艺系统的运行成本非常低廉，且易于实现无人管理和自动化控制。 
附图说明
图1为本发明的工艺路线图； 
图2为本发明实施例1中所用装置示意图； 
图3为本发明实施例2中所用装置示意图； 
图4为本发明实施例3中所用装置示意图； 
图5为本发明实施例4中所用装置示意图。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。 
如图1所示，本发明实现太阳能利用的生物化工新工艺，该方法包括以下步骤： 
（1）水中的微藻在太阳光照射条件下通过光合作用将CO2、水和营养元素合成自身的有机质，从而将太阳光能转变成生物化学能，以有机质的形态储存起来，得到含微藻的悬浮液； 
（2）将步骤（1）所得含微藻的悬浮液在避光条件下，通过微藻自身的呼吸作用除去水中的溶解氧，得到除去溶解氧的微藻悬浮液； 
（3）将步骤（2）所得微藻悬浮液不经分离直接进行厌氧发酵，得到可燃性生物气（CO2和CH4，或者CO2和H2）作为能源进行收集、储存和备用； 
（4）将步骤（3）厌氧发酵后的酵液进行好氧生物氧化，所得产物返回步骤（1）循环利用。 
实施例1 
如图2所示，本实施例中采用的设备包括独立设置的光生物反应器1、呼吸除 氧器2、厌氧发酵器3和好氧生物反应器4，其中光生物反应器1中有补充水和营养元素（即氮、磷和硫等元素），呼吸除氧器2为一避光容器，厌氧发酵器3中的厌氧微生物含量为60kgVSS/m3，好氧生物反应器4中好氧微生物含量为15kgVSS/m3。 
上述设备用于实现太阳能利用的生物化工新工艺，具体包括以下步骤（如图2所示）： 
步骤1：在阳光接受面积总计10000m2和厚度为0.2m的光生物反应器1中，水中的微藻在太阳光照射条件下，通过光合作用将无机物二氧化碳、水和营养元素合成自身的有机质，实现生长增殖，从而将太阳光能转变成化学能，以有机质的形态储存起来。当微藻浓度达到10g/L时，将90%的微藻悬浮液直接进入呼吸除氧器2，剩余部分作为藻种用于下一循环的光合作用。 
步骤2：在容积为1800m3的呼吸除氧器2中，微藻在避光条件下通过自身的呼吸作用除去水中的溶解氧，消除其对后继阶段厌氧发酵中专性厌氧微生物的毒害作用，从而提高下一步骤厌氧发酵的产气效率。当氧化还原电位降低至-0.33V时，微藻悬浮液全部直接进入厌氧发酵器3。 
步骤3：在容积2000m3的厌氧发酵器3中发酵5天，微藻在无光无氧的条件下无法代谢而死亡。厌氧微生物经过一系列的生化反应，将死亡的微藻分解和降解，最后生成以甲烷和二氧化碳为主的可燃性生物气和甲酸、乙酸等一些简单的有机物，可燃性气体作为可再生能源在储气罐5中收集、储存和备用。发酵完毕后悬浮液进行沉降，1800m3的酵液进入好氧生物反应器4，酵渣亦无系统外排。 
步骤4：在容积2000m3的好氧生物反应器4中停留12小时，好氧微生物在有氧条件下将酵液中简单的有机物氧化成二氧化碳和水，同时将氮、磷、硫等营养元素矿化至微藻可利用的无机形态。经沉降后1800m3的上清液全部回流至光生物反应器1，无机营养元素重新被微藻被利用，水亦得到回用。 
本实施例实施效果：生物气的产生速率达到1000m3/d，其中甲烷含量占80%。工艺过程中，99%的营养元素和水实现了系统内部循环，除补充1%的营养元素和水外，不添加任何其它物质，系统即可源源输出可再生能源，且不产生任何污染。 
实施例2 
如图3所示，本实施例中采用的设备中将光生物反应器与好氧生物反应器耦合在一起为好氧耦合光生物反应器1’、还包括呼吸除氧器2、厌氧发酵器3，其中好 氧耦合光生物反应器1’中有好氧微生物以及补充水和营养元素（即氮、磷和硫等元素），好氧微生物含量为8kgVSS/m3，呼吸除氧器2为一避光容器，厌氧发酵器3中的厌氧微生物含量为45kgVSS/m3。 
上述装置用于实现太阳能利用的生物化工新工艺，具体包括以下步骤（如图3所示）： 
步骤1：在阳光接受面积总计1000m2和厚度为0.2m的好氧耦合光生物反应器1’中，水中的微藻在太阳光照射条件下，通过光合作用将无机物二氧化碳、水和营养元素合成自身的有机质，实现生长增殖，从而将太阳光能转变成化学能，以有机质的形态储存起来。与此同时，水中的好氧微生物将回流酵液中的简单有机物氧化成二氧化碳和水，并将氮、磷、硫等营养元素矿化至微藻可利用的无机形态，重新被微藻被利用，水亦得到回用。当微藻浓度达到6g/L时，将70%的微藻和好氧菌悬浮液直接进入呼吸除氧器，剩余部分作为藻种和好氧菌种用于下一循环的光合作用和好氧生物氧化。 
步骤2：在容积为140m3的呼吸除氧器2中，微藻和好氧菌在避光条件下通过自身的呼吸作用除去水中的溶解氧，消除其对后继阶段厌氧发酵中专性厌氧微生物的毒害作用，从而提高下一步骤厌氧发酵的产气效率。当氧化还原电位降低至-0.3V时，微藻和好氧菌悬浮液全部直接进入厌氧发酵器3。 
步骤3：在容积为200m3的厌氧发酵器中发酵3天，微藻和好氧菌在无光无氧的条件下无法代谢而死亡。厌氧微生物经过一系列的生化反应，将死亡的微藻和好氧菌分解和降解，最后生成以甲烷和二氧化碳为主的可燃性生物气和一些简单的有机物，可燃性气体作为可再生能源在储气罐5中收集、储存和备用。发酵完毕后悬浮液进行沉降，酵液全部回流进入好氧生物反应器，酵渣亦无系统外排。 
本实施例实施效果：生物气的产生速率达到140m3/d，其中甲烷含量占70%。工艺过程中，98%的营养元素和水实现了系统内部循环，除补充2%的营养元素和水外，不添加任何其它物质，系统即可源源输出可再生能源，且不产生任何污染。好氧耦合光生物反应器实现好氧生物氧化和微藻光合作用的耦合，相互提高了好氧菌和微藻的生化效率，并且还强化了呼吸除氧效率，增加了厌氧发酵的进料有机质含量，因此，大大减小了设备系统的尺寸，降低了操作过程能量消耗和工程复杂性。 
实施例3 
如图4所示，本实施例中采用的设备中将光生物反应器、呼吸除氧器与好氧生 物反应器耦合在一起为多功能光生物反应器1＇＇、还包括厌氧发酵器3，其中多功能光生物反应器1＇＇中有好氧微生物以及补充水和营养元素（即氮、磷和硫等元素），好氧微生物含量为4kgVSS/m3，厌氧发酵器3中的厌氧微生物含量为30kgVSS/m3。 
上述装置用于实现太阳能利用的生物化工新工艺，该工艺包括以下步骤（如图4所示）： 
步骤1：在阳光接受面积总计100m2和厚度为0.1m的多功能光生物反应器1＇＇中，水中的微藻在太阳光照射条件下，通过光合作用将无机物二氧化碳、水和营养元素合成自身的有机质，实现生长增殖，从而将太阳光能转变成化学能，以有机质的形态储存起来。与此同时，水中的好氧微生物将回流酵液中的简单有机物氧化成二氧化碳和水，并将氮、磷、硫等营养元素矿化至微藻可利用的无机形态，重新被微藻被利用，水亦得到回用。当微藻浓度达到3g/L时，对多功能生物反应器进行避光操作，微藻和好氧菌通过自身的呼吸作用除去水中的溶解氧，消除其对后继阶段厌氧发酵中专性厌氧微生物的毒害作用，从而提高下一步骤厌氧发酵的产气效率。当氧化还原电位降低至-0.25V时，40%的微藻和好氧菌悬浮液直接进入厌氧发酵器。 
步骤2：在容积为10m3的厌氧发酵器3中发酵1天，微藻和好氧菌在无光无氧的条件下无法代谢而死亡。厌氧微生物经过一系列的生化反应，将死亡的微藻和好氧菌分解和降解，最后生成以氢和二氧化碳为主的可燃性生物气和一些简单的有机物，可燃性气体作为可再生能源再储气罐5中收集、储存和备用。发酵完毕后不经沉降，悬浮液的40%回流至多功能生物反应器，剩余部分作为厌氧菌种用于下一循环的厌氧发酵。 
本实施例实施效果：生物气的产生速率达到8m3/d，其中氢含量占60%。工艺过程中，96%的营养元素和水实现了系统内部循环，除补充4%的营养元素和水外，不添加任何其它物质，系统即可源源输出可再生能源，且不产生任何污染。多功能生物反应器不但实现好氧生物氧化和微藻光合作用的耦合，相互提高了好氧菌和微藻的生化效率，强化了呼吸除氧效率，增加了厌氧发酵的进料有机质含量，还采用分时操作的方式进一步省去了呼吸除氧器，因此，进一步减小了设备系统的尺寸，降低了操作过程能量消耗和工程复杂性。 
实施例4 
如图5所示，本实施例中采用的设备包括将分时光生物反应器1＇＇＇、厌氧发酵器3和好氧生物反应器4，其中分时光生物反应器1＇＇＇中有补充水和营养元素（即氮、磷和硫元素），分时光生物反应器1＇＇＇在光生物反应结束后避光作为呼吸除氧器，厌氧发酵器3中的厌氧微生物含量为0.5kgVSS/m3，好氧生物反应器4中好氧微生物含量为0.5kgVSS/m3。 
上述设备用于实现太阳能利用的生物化工新工艺，具体包括以下步骤（如图5所示）： 
步骤1：在阳光接受面积总计1000m2和厚度为0.2m的分时光生物反应器1＇＇＇中，水中的微藻在太阳光照射条件下，通过光合作用将无机物二氧化碳、水和营养元素合成自身的有机质，实现生长增殖，从而将太阳光能转变成化学能，以有机质的形态储存起来。当微藻浓度达到0.5g/L时，对光生物反应器1进行避光操作，微藻和好氧菌通过自身的呼吸作用除去水中的溶解氧，消除其对后继阶段厌氧发酵中专性厌氧微生物的毒害作用，从而提高下一步骤厌氧发酵的产气效率。当氧化还原电位降低至-0.2V时，10%的微藻和好氧菌悬浮液直接进入厌氧发酵器3。 
步骤2：在容积为200m3的厌氧发酵器3中发酵0.5天，微藻在无光无氧的条件下无法代谢而死亡。厌氧微生物经过一系列的生化反应，将死亡的微藻分解和降解，最后生成以甲烷和二氧化碳为主的可燃性生物气和甲酸、乙酸等一些简单的有机物，可燃性气体作为可再生能源在储气罐5中收集、储存和备用。发酵完毕后悬浮液进行沉降，20m3的酵液进入好氧生物反应器4，酵渣亦无系统外排。 
步骤3：在容积为200m3好氧生物反应器4中停留0.5小时，好氧微生物在有氧条件下将酵液中简单的有机物氧化成二氧化碳和水，同时将氮、磷、硫等营养元素矿化至微藻可利用的无机形态。经沉降后20m3的上清液全部回流至光生物反应器1，无机营养元素重新被微藻被利用，水亦得到回用。 
本实施例实施效果：生物气的产生速率达到200m3/d，其中甲烷含量占50%。工艺过程中，94%的营养元素和水实现了系统内部循环，除补充6%的营养元素和水外，不添加任何其它物质，系统即可源源输出可再生能源，且不产生任何污染，还省去了呼吸除氧器，因此，进一步减小了设备系统的尺寸，降低了操作过程能量消耗和工程复杂性。 

Claims (10)

1.一种实现太阳能利用的生物化工新工艺，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)水中的微藻在太阳光照射条件下通过光合作用将无机物二氧化碳、水和营养元素合成自身的有机质，从而将太阳光能转变成生物化学能，以有机质的形态储存起来，得到含微藻的悬浮液；
(2)将步骤(1)所得含微藻的悬浮液在避光条件下，通过微藻自身的呼吸作用除去水中的溶解氧，得到除去溶解氧的微藻悬浮液；
(3)将步骤(2)所得微藻悬浮液不经分离直接进行厌氧发酵，得到可燃性生物气作为能源进行收集、储存和备用；
(4)将步骤(3)厌氧发酵后的酵液进行好氧生物氧化，所得产物返回步骤(1)循环利用。
2.根据权利要求1所述的一种实现太阳能利用的生物化工新工艺，其特征在于，步骤(1)所述的微藻在太阳光照射下生长，当其浓度达到0.5g/L～10g/L时，将其中10～90wt％的含微藻的悬浮液进行下一步骤，剩余部分作为藻种用于下一循环的光合作用。
3.根据权利要求1所述的一种实现太阳能利用的生物化工新工艺，其特征在于，步骤(1)所述的微藻是在光生物反应器中进行生长增殖，生物反应器中补入的营养元素包括氮、磷或硫。
4.根据权利要求1所述的一种实现太阳能利用的生物化工新工艺，其特征在于，步骤(2)避光条件是指将含微藻的悬浮液置于避光的容器，或者直接将步骤(1)中进行光合作用的光生物反应器遮光；当所述微藻悬浮液的氧化还原电位小于-0.2V时进入下一步骤。
5.根据权利要求1所述的一种实现太阳能利用的生物化工新工艺，其特征在于，步骤(3)所述的厌氧发酵是在厌氧发酵器中发酵0.5小时～5天，厌氧微生物将经避光处理后的微藻进行分解和降解，生成可燃性生物气和简单的有机物；所述的可燃性生物气为产甲烷发酵生成以甲烷和二氧化碳为主的可燃性气体，或者为产氢发酵生成以氢和二氧化碳为主的可燃性气体。
6.根据权利要求1所述的一种实现太阳能利用的生物化工新工艺，其特征在于，步骤(3)所述的厌氧发酵后的酵液进行沉降处理，酵液全部进入下一步骤，无酵渣排出；或者不经沉降处理，将酵液的10～90wt％输入下一步骤，剩余部分作为厌氧菌种用于下一循环的厌氧发酵。
7.根据权利要求1所述的一种实现太阳能利用的生物化工新工艺，其特征在于，步骤(4)所述的好氧生物反应是在好氧生物反应器中停留0.5小时～12小时，好氧微生物在有氧条件下将酵液中简单的有机物氧化成二氧化碳和水，同时将营养元素矿化至微藻可利用的无机形态；所述的好养生物反应器单独设立或者与光生物反应器耦合设立。
8.根据权利要求1所述的一种实现太阳能利用的生物化工新工艺，其特征在于，步骤(4)所述的好氧生物氧化后的好氧菌悬浮液经沉降后上清液全部回流至步骤(1)进行光合作用的光生物反应器，无机营养元素重新被微藻利用，水亦得到回用；或不经沉降，好氧菌悬浮液的10～90wt％回流至步骤(1)进行光合作用的光生物反应器，营养元素重新被微藻利用，水亦得到回收，剩余部分作为好养菌种用于下一循环的好氧生物氧化。
9.根据权利要求1所述的一种实现太阳能利用的生物化工新工艺，其特征在于，步骤(1)在光生物反应器中进行，步骤(2)在呼吸耗氧器中进行、步骤(3)在厌氧发酵器中进行，步骤(4)在好氧生物反应器中进行，各反应器独立设立，或者光生物反应器与呼吸耗氧器耦合设立，或者光生物反应器、呼吸耗氧器与好氧生物反应器耦合设立，或者光生物反应器与好氧生物反应器耦合设立。
10.根据权利要求9所述的一种实现太阳能利用的生物化工新工艺，其特征在于，所述的光生物反应器、呼吸耗氧器、厌氧发酵器与光生物反应器为四个独立的反应器，或者为同一反应器的四个区域。
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