电磁强化厌氧消化产气系统及其调控方法技术方案

一种电磁强化厌氧消化产沼气系统，其特点是：包括水加热器通过高温水泵与主反应罐中的第一换热器连通，第一换热器与温度调节器连通，温度调节器通过中温水泵与水解酸化罐连通，有机废物与预处理池连通，预处理池通过料液泵与水解酸化罐连通，水解酸化罐通过料液泵与主反应罐连通；预处理池、水解酸化罐、主反应罐与沼渣连通；水解酸化罐通过气体升压泵与气体分离器连通，主反应罐通过气体升压泵与气体分离器连通，气体分离器与储气罐连通，储气罐与沼气运输车连通，气体分离器与CO2布气装置连通；缓冲液罐通过第一蠕动泵与水解酸化罐连通，缓冲液罐通过第二蠕动泵与主反应罐连通；磁场调节器分别与第一磁场发生装置、第二磁场发生装置连通。

Electromagnetically enhanced anaerobic digestion and gas production system and its control methods

An electromagnetic enhancement of biogas production of anaerobic digestion system, which includes a water heater through the first heat exchanger is connected with the main pump high temperature reaction tank, a first heat exchanger and temperature regulator connected, temperature regulator connected by a medium temperature water pump and the hydrolysis acidification tank, organic waste and pretreatment pool. The pretreatment tank communicated through the liquid pump and the hydrolysis acidification tank, hydrolysis acidification tank through the liquid pump and the main reaction tank; the pretreatment tank, hydrolysis acidification tank, the main reaction tank and the residue connected; hydrolysis acidification tank through the gas pump and the gas separator is communicated, the main reaction tank through the gas pump and gas separator connected, gas separator communicated with the gas tank, gas storage tank is communicated with the gas transport vehicle, gas separator and CO2 gas distribution device is communicated with the buffer tank; the first peristaltic pump and the hydrolytic acidification tank The buffer tank is connected with the main reaction tank through the second peristaltic pump, and the magnetic field adjuster is connected to the first magnetic field generator and the second magnetic field generator.

【技术实现步骤摘要】
电磁强化厌氧消化产气系统及其调控方法
本专利技术涉及可再生能源及节能减排
，是一种电磁强化厌氧消化产气系统及其调控方法。
技术介绍
随着环境问题和资源短缺问题日渐成为限制国家发展的重要因素，世界上很多国家都在减少化石燃料的消耗，逐步开展可再生能源领域的研究。可再生能源的利用是当今社会一个重要难题，其成本比化石燃料更昂贵，厌氧消化技术是可再生能源利用的一种具有成本效益的方法。我国各种可再生能源储备丰富，生物质能是诸多可再生能源的重要组成部分。使用生物质能的最好方法之一是进行厌氧消化，利用粪便、农业废弃物和秸秆的发酵，既方便又没有污染，有机废物以厌氧消化的方式加以利用，为农民提供日常生活用电和供热，并且厌氧消化技术可以促进风能、太阳能以及生物能的有效利用，可促进能源清洁、环境增值，可大幅降低大气中温室气体的浓度。但传统的厌氧消化工艺有产气速率过低，原料收集代价高，受季节温度及反应器的pH变化影响较大，难于连续稳定产气，受各种因素影响波动较大等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是，针对厌氧消化原料不易收集，产气速率低，温度波动大等问题，提供一种电磁强化厌氧消化产沼气的系统及其调控方法，可利用磁场发生装置，pH调节装置，可重复加热水实现厌氧消化过程的连续，平稳，高效产气且有机质充分分解利用。实现本专利技术目的所采用的技术方案：一种电磁强化厌氧消化产沼气系统，其特征在于：它包括水加热器16输出端通过高温水泵13与主反应罐中的第一换热器23的高温侧连通，第一换热器23的低温侧与温度调节器26连通，温度调节器26通过中温水泵9与水解酸化罐6中的第二换热器25的高温侧连通，第二换热器25的低温侧排出低温水7；有机废物1与预处理池2的输入端连通，预处理池2的第一输出端通过料液泵3与水解酸化罐6的第一输入端连通，水解酸化罐6的第一输出端通过料液泵8与主反应罐11的第一输入端连通；预处理池2的第二输出端、水解酸化罐6第二输出端、主反应罐11的第一输出端与沼渣12连通；水解酸化罐6的第三输出端通过气体升压泵28与气体分离器29的输入端连通，主反应罐11的第二输出端通过气体升压泵27与气体分离器29的输入端连通，气体分离器29的第一输出端与储气罐14输入端连通，储气罐14的输出端与沼气运输车17连通，气体分离器29的第二输出端与CO2布气装置30的输入端连通；缓冲液罐4的输出端通过第一蠕动泵5与水解酸化罐6的第二输入端连通，缓冲液罐4的输出端通过第二蠕动泵10与主反应罐11的第二输入端连通；磁场调节器19的第一输入端与第一磁场发生装置20，磁场调节器19的第二输入端与第二磁场发生装置22连通；第一搅拌器21、第二温度传感器34、第二pH传感器35、第二ORP传感器36均置于水解酸化罐6中，第二搅拌器24、第一温度传感器31、第一pH传感器32、第一ORP传感器33均置于主反应罐11中。所述第一磁场发生装置20和第二磁场发生装置22由磁场调节器19进行磁场强度、磁场频率、磁场波形的调节，可以产生脉冲磁场、静磁场、脉动磁场或交变磁场。所述的CO2布气装置30包括CO2进气口38、CO2布气管道39、CO2出气孔40，CO2出气孔40均匀分布设置在CO2布气管道39上，CO2进气口38设置在整个CO2布气装置30的中心，CO2布气管道39通过45°弯头连通，CO2进气口38的直径与气体分离器29的管径匹配，CO2布气管道39的内径为15-20mm，CO2出气孔40的直径为1-2mm，CO2出气孔40之间间距为20-25mm。其调控方法为：通过实时监测温度、pH值、ORP、液位高度、反应器气体压力、磁场参数，构建调节控制模型，实现自动调节运行，系统监测温度由所述第一温度传感器31和第二温度传感器34进行测量，并把信号传送给工控机18，确保厌氧消化系统的温度维持稳定；pH调节由所述第一蠕动泵5和第二蠕动泵10由工控机18通过第一pH传感器32和第一pH传感器35的测量信号信号进行转速控制；ORP由第一ORP传感器33和第二ORP传感器36进行测量并把信号传送给工控机18，确保主反应罐的厌氧环境。本专利技术的电磁强化厌氧消化产沼气系统优点体现在：一是本专利技术采用工控机通过蠕动泵控制缓冲液进入系统的水解酸化罐和主反应罐中，进行实时在线调节厌氧消化过程pH的变化，使pH维持在稳定的范围内，为厌氧微生物提供最佳的生长环境；二是本专利技术系统的水解酸化罐和主反应罐采用采用尚有一定温度的热水为加热水，通过换热器按照所需热源温度的高低顺序进入主反应罐和水解酸化罐，提高其水解酸化和厌氧消化的温度，进而提高水解酸化和厌氧消化速率，提高厌氧微生物酶的活性，实现中、高温厌氧消化过程，提高产气率；三是磁场发生装置通过磁场调节器产生磁场，改变系统水解酸化罐和主反应罐内水质的硬度、pH值、电导率等，提高厌氧微生物生物膜的通透性，增加水的渗透压，促进营养物质的吸收加速厌氧微生物的生长繁殖，加速厌氧微生物体内的生化反应，强化有机质的传质，提高有机质的降解率，使资源利用更加充分，增加产气量和效率；四是CO2布气装置使从气体分离器分离出来的CO2均匀细密的分布在主反应罐中，减少CO2的排放量，CO2通入主反应罐还可以作为厌氧反应的中间代谢物，加速厌氧反应的速率，增加厌氧反应的产气量和提高气体中甲烷的浓度；五是本专利技术在电磁强化厌氧消化产沼气系统中进行运行调节，通过实时监测温度、pH值、ORP、液位高度、反应器气体压力、磁场参数，构建调节控制模型，实现自动调节运行；六是本专利技术系统结构简单、合理、造价低廉、无特殊要求设备、具有模块化、可实施性好，更重要的是提高了可再生能源的利用效率，使沼气产生量更加平稳、连续、保持较高产气率和产气量，实现了可再生能源高效、经济、节能、环保的效果且显著。附图说明图1电磁强化厌氧消化产沼气系统结构图；图2CO2布气装置结构图。图中：1-有机废物，2-预处理池，3-第一料液泵，4-缓冲液，5-第一蠕动泵，6水解酸化罐，7-低温水，8-料液泵，9-中温水泵，10-第二蠕动泵，11-主反应罐，12-沼渣，13-高温水泵，14-储气罐，15-沼气输送，16-加热器，17-低温水，18-工控机，19-磁场调节器，20-第一磁场发生装置，21-第一搅拌器，22-第二磁场发生装置，23-第一换热器，24-第二搅拌器，25-第二换热器，26-温度调节器，27-第一气体升压泵，28-第二气体升压泵，29-气体分离器，30-CO2布气装置，31-第一温度传感器，32-第一pH传感器，33-第一ORP传感器，34-第二温度传感器，35-第二pH温度传感器，36-第二ORP传感器，37-数据采集卡，38-CO2进气孔，39-CO2布气管道，40-CO2出气孔。具体实施方式下面利用附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。参照图1，一种电磁强化厌氧消化产沼气系统包括水加热器16输出端通过高温水泵13与主反应罐中的第一换热器23的高温侧连通，第一换热器23的低温侧与温度调节器26连通，温度调节器26通过中温水泵9与水解酸化罐6中的第二换热器25的高温侧连通，第二换热器25的低温侧排出低温水7；有机废物1与预处理池2的输入端连通，预处理池2的第一输出端通过料液泵3与水解酸化罐6的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁强化厌氧消化产气系统，其特征在于：它包括工质加热器（16）输出端通过高温工质泵（13）与主反应罐中的第一换热器（23）的高温侧连通，第一换热器（23）的低温侧与温度调节器（26）连通，温度调节器（26）通过中温工质泵（9）与水解酸化罐（6）中的第二换热器（25）的高温侧连通，第二换热器（25）的低温侧排出低温工质（7）；有机废物（1）与预处理池（2）的输入端连通，预处理池（2）的第一输出端通过料液泵（3）与水解酸化罐（6）的第一输入端连通，水解酸化罐（6）的第一输出端通过料液泵（8）与主反应罐（11）的第一输入端连通；预处理池（2）的第二输出端、水解酸化罐（6）第二输出端、主反应罐（11）的第一输出端与沼渣（12）连通；水解酸化罐（6）的第三输出端通过气体升压泵（28）与气体分离器（29）的输入端连通，主反应罐（11）的的第二输出端通过气体升压泵（27）与气体分离器（29）的输入端连通，气体分离器（29）的第一输出端与储气罐（14）输入端连通，储气罐（14）的输出端与沼气运输车（17）连通，气体分离器（29）的第二输出端与CO2布气装置（30）的输入端连通；缓冲液罐（4）的输出端通过第一蠕动泵（5）与水解酸化罐（6）的第二输入端连通，缓冲液罐（4）的输出端通过第二蠕动泵（10）与主反应罐（11）的第二输入端连通；磁场调节器（19）的第一输入端与第一磁场发生装置（20）连通，磁场调节器（19）的第二输入端与第二磁场发生装置（22）连通；第一搅拌器（21）、第二温度传感器（34）、第二pH温度传感器（35）、第二ORP传感器（36）均置于水解酸化罐（6）中，第二搅拌器（24）、第一温度传感器（31）、第一pH传感器（32）、第一ORP传感器（33）均置于主反应罐（11）中。...

【技术特征摘要】
1.一种电磁强化厌氧消化产气系统，其特征在于：它包括工质加热器（16）输出端通过高温工质泵（13）与主反应罐中的第一换热器（23）的高温侧连通，第一换热器（23）的低温侧与温度调节器（26）连通，温度调节器（26）通过中温工质泵（9）与水解酸化罐（6）中的第二换热器（25）的高温侧连通，第二换热器（25）的低温侧排出低温工质（7）；有机废物（1）与预处理池（2）的输入端连通，预处理池（2）的第一输出端通过料液泵（3）与水解酸化罐（6）的第一输入端连通，水解酸化罐（6）的第一输出端通过料液泵（8）与主反应罐（11）的第一输入端连通；预处理池（2）的第二输出端、水解酸化罐（6）第二输出端、主反应罐（11）的第一输出端与沼渣（12）连通；水解酸化罐（6）的第三输出端通过气体升压泵（28）与气体分离器（29）的输入端连通，主反应罐（11）的的第二输出端通过气体升压泵（27）与气体分离器（29）的输入端连通，气体分离器（29）的第一输出端与储气罐（14）输入端连通，储气罐（14）的输出端与沼气运输车（17）连通，气体分离器（29）的第二输出端与CO2布气装置（30）的输入端连通；缓冲液罐（4）的输出端通过第一蠕动泵（5）与水解酸化罐（6）的第二输入端连通，缓冲液罐（4）的输出端通过第二蠕动泵（10）与主反应罐（11）的第二输入端连通；磁场调节器（19）的第一输入端与第一磁场发生装置（20）连通，磁场调节器（19）的第二输入端与第二磁场发生装置（22）连通；第一搅拌器（21）、第二温度传感器（34）、第二pH温度传感器（35）、第二ORP传感器（36）均置于水解酸化罐（6）中，第二搅拌器（24）、第一温度传感器（31）、第一pH传感器（32）、第一ORP传感器（33）均置于主反应罐（11）中。2.根据权利要求1所述的一种电磁强化厌氧消化产沼气系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵波，王洪彬，杨洋，杨善让，曹生现，王恭，刘志超，沙浩，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22