本发明专利技术一种可调静磁场与镍基添加物复合强化提高沼气产量装置，包括保温层、可调静磁场发生装置、磁场检测装置、多功能搅拌装置和厌氧消化反应罐；所述保温层安装在装置最外端，所述可调静磁场发生装置安装在保温层内，所述厌氧消化反应罐安装在静磁场发生装置内，所述磁场检测装置紧贴安装在厌氧消化反应罐的四周和底部，所述厌氧消化反应罐安装在装置中心位置，所述多功能搅拌装置安装在厌氧消化反应罐内。本发明专利技术结构简单，操作方便，不需要特殊设备，既能保证温度恒定，又能保证磁场强度稳定，并提升了生物质厌氧产气效率，保证了生产可再生能源的经济性和环保性。产可再生能源的经济性和环保性。产可再生能源的经济性和环保性。
【技术实现步骤摘要】
一种可调静磁场与镍基添加物复合强化提高沼气产量装置
[0001]本专利技术属于生物质厌氧消化领域，具体涉及一种可调静磁场与镍基添加物复合强化提高沼气产量装置。
技术介绍
[0002]目前，由于全球对不可再生能源，比如化石燃料的过度开发和燃烧所导致的能源短缺和环境污染，人类对可再生能源的需求也越来越大，厌氧消化是一种经济有效的将生物质转化为沼气的技术，可以将有机物转化为沼气，对于生物质资源高效再利用具有十分重要的现实意义，然而，传统的厌氧消化技术由于产气率低，产气周期长，不能得到大规模推广。
[0003]然而，有研究发现，多孔导电材料既可以富集菌群，又可以充当导电体，使电子更容易从充当电子供体的产酸菌转移到充当电子受体的产甲烷菌中，而且，H
+
也可以迅速转移到特定的产甲烷菌中，氢型产甲烷菌通过同时接受电子和H
+
，可以快速地将CO2还原为CH4，本装置所使用的添加剂泡沫镍
‑
二氧化钛即为多孔导电材料，它多孔结构和骨架上的多沟壑表面及二氧化钛无生物毒性的特点，使得其更利于菌群的附着，有利于形成电活性生物膜，从而促进电子传递。
[0004]也有许多研究指出，磁场可以通过使跨膜蛋白和可溶性蛋白构象的改变，从而使生物效应更加显著，磁性被认为能促进细胞生长的变化，这将促使细胞进入增殖状态，并提高糖酵解速率，有研究表明，在厌氧消化反应器中，静磁场可以使乳酸菌的相对丰度大约提高10％，甲烷八叠球菌和氢营养型产甲烷菌数量也同样得到了提升，并且静磁场还提升了参与乙酸转化为甲烷的酶活性，因此，在厌氧反应器周围添加磁场可以促进厌氧微生物生长繁殖，从而促进有机物的降解，最终促进产气量的提升。
[0005]因此，本专利技术通过添加静态磁场和生物亲和多孔导电材料，改善厌氧消化环境和提升微生物消化能力，使得有机物能够更快速和更彻底地被分解利用，从而提升厌氧消化产气量。
技术实现思路
[0006](一)解决的技术问题
[0007]本专利技术的目的在于，针对厌氧消化产气速率慢、产气量低等问题，提供一种可调静磁场与镍基添加物复合强化提高沼气产量装置，利用磁场促进微生物生长代谢及复合添加剂促进微生物种间电子直接转移，从而有效解决上述问题。本专利技术操作简便，既能调节磁场强度，以保持最佳的发酵环境，还能通过填料棒便捷地回收添加剂，以便重复利用。
[0008](二)技术方案
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]一种可调静磁场与镍基添加物复合强化提高沼气产量装置，包括保温层、可调静磁场发生装置、磁场检测装置、多功能搅拌装置和厌氧消化反应罐；所述保温层安装在装置
最外端，为厌氧消化提供合适的温度条件，所述可调静磁场发生装置安装在保温层内，所述厌氧消化反应罐安装在静磁场发生装置内，为厌氧消化提供合适的磁环境，所述磁场检测装置紧贴安装在厌氧消化反应罐的四周和底部，用来监测磁场强度，所述厌氧消化反应罐安装在装置中心位置，所述多功能搅拌装置安装在厌氧消化反应罐内。
[0011]优选的，所述保温层通过进水口和排水口进行热水循环保温，所述进水口和排水口与外部热水加热器相连。
[0012]优选的，所述可调静磁场发生装置包括可拆卸的有机玻璃板和可升降装置，永磁体A和永磁体B分别安装在可拆卸的有机玻璃板及升降台上，所述有机玻璃板和升降台分别安装在厌氧消化反应罐四周和底部，用来调节永磁体A和永磁体B与厌氧消化反应罐的距离，所述升降台侧面安装有调节把手，通过改变有机玻璃板的安装位置来调节永磁体A与厌氧消化反应罐之间的距离，在装置底部，调节距离装置为升降台，永磁体B安装在升降台上，通过调节把手来调节永磁体B与厌氧消化反应罐之间的距离。
[0013]优选的，所述磁场检测装置为高斯计的磁场探针，其位置在正对永磁体A和永磁体B的中线。
[0014]优选的，所述多功能搅拌装置由搅拌电机、连接杆和复合材料填料棒组成，所述复合材料填料棒安装在连接杆上，所述连接杆安装在搅拌电机的主轴上，连接杆为一根或者多根，每根连接杆上安装的复合材料填料棒为一根或者多根，所述复合材料填料棒为三层组合结构，最内层为永磁体棒，安装在密封体内，防止其锈蚀，密封体外包覆复合材料包覆层。
[0015]优选的，所述厌氧消化反应罐上部安装有温度传感器、pH传感器、排气管和缓冲液注入口，所述缓冲液注入口上安装有止水夹，所述温度传感器和pH传感器分别与外部工控机相连，所述排气管与外部集气装置相连。
[0016]一种镍基添加物的制作方法，包括以下步骤：
[0017](1)将泡沫镍用饱含KCl的丙酮溶液浸泡数小时之后用大量的清水冲洗，再用二次去离子水冲洗，将泡沫镍依次浸泡二次去离子水、丙酮溶液、无水乙醇中进行超声清洗数次，直至清洗干净，将泡沫镍取出，用干燥箱干燥后备用；
[0018](2)取一定量的无水乙醇，向其中滴加不同体积的硝酸，调节pH值，使其稳定在1左右，硝酸和无水乙醇混合倒入钛酸四丁酯中，搅拌均匀，另将一定量的无水乙醇的混合液加入含有钛酸四丁酯的溶液中，添加完成后继续搅拌均匀，之后将溶液密封陈化一定时间，即可得到二氧化钛溶胶；
[0019](3)采用浸渍提拉法制备二氧化钛干凝胶薄膜，将泡沫镍在二氧化钛溶胶中浸泡之后缓慢拉出，完成提拉后将其置入干燥箱内干燥，将制备的二氧化钛干凝胶放入马弗炉烧结，得到镍基添加物二氧化钛干凝胶薄膜。
[0020]一种可调静磁场与镍基添加物复合强化提高沼气产量的方法，包括以下步骤：
[0021](1)保温层的温度保持在35
±
2℃范围内，使得厌氧消化反应罐保持中温发酵；
[0022](2)将上述步骤制作的二氧化钛干凝胶薄膜包覆在复合材料填料棒外端；
[0023](3)调节厌氧消化反应罐四周的有机玻璃板及底部的升降台，使厌氧消化反应罐内磁场保持在10
‑
15mT范围内；
[0024](4)将玉米秸秆和污水污泥一起放入厌氧消化反应罐内，调节pH值为6.5
‑
7.5之
间；
[0025](5)将加入厌氧消化反应罐的玉米秸秆和污水污泥搅拌均匀，进行发酵产气。
[0026](三)有益效果
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0028](1)本专利技术设计了空间及强度可调控的磁场发生装置，这样可以反复利用该装置研究磁场不同空间分布及强度对厌氧消化的影响。
[0029](2)本专利技术采用的多功能搅拌装置不仅可以起到搅拌作用，而且密封体内的永磁体可以使厌氧消化反应罐里的磁场分布更加均匀，还可以在复合材料填料棒外端包覆添加物，方便添加物的回收再利用。
[0030](3)采用本专利技术装置进行厌氧消化，通过搅拌装置，使反应物流动性增强，可有效抑制浮渣结壳现象。
[0031](4)采用本专利技术装置进行厌氧消化，相对于对照组，产气量提升了31.04％。
[0032]综上所述，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可调静磁场与镍基添加物复合强化提高沼气产量装置，其特征在于，包括保温层(1)、可调静磁场发生装置(3)、磁场检测装置(6)、多功能搅拌装置(13)和厌氧消化反应罐(7)；所述保温层(1)安装在装置最外端，所述可调静磁场发生装置(3)安装在保温层(1)内，所述厌氧消化反应罐(7)安装在静磁场发生装置(3)内，所述磁场检测装置(6)紧贴安装在厌氧消化反应罐(7)的四周和底部，所述厌氧消化反应罐(7)安装在装置中心位置，所述多功能搅拌装置(13)安装在厌氧消化反应罐(7)内。2.根据权利要求1所述的一种可调静磁场与镍基添加物复合强化提高沼气产量装置，其特征在于，所述保温层(1)通过进水口(16)和排水口(17)进行热水循环保温，所述进水口(16)和排水口(17)与外部热水加热器相连。3.根据权利要求1所述的一种可调静磁场与镍基添加物复合强化提高沼气产量装置，其特征在于，所述可调静磁场发生装置(3)包括可拆卸的有机玻璃板(4)和可升降装置(5)，永磁体A(2)和永磁体B(51)分别安装在可拆卸的有机玻璃板(4)及升降台(53)上，所述有机玻璃板(4)和升降台(53)分别安装在厌氧消化反应罐(7)四周和底部，用来调节永磁体A(2)和永磁体B(51)与厌氧消化反应罐(7)的距离，所述升降台(53)侧面安装有调节把手(52)。4.根据权利要求1所述的一种可调静磁场与镍基添加物复合强化提高沼气产量装置，其特征在于，所述磁场检测装置(6)为高斯计的磁场探针，其位置在正对永磁体A(2)和永磁体B(51)的中线。5.根据权利要求1所述的一种可调静磁场与镍基添加物复合强化提高沼气产量装置，其特征在于，所述多功能搅拌装置(13)由搅拌电机(15)、连接杆(18)和复合材料填料棒(14)组成，所述复合材料填料棒(14)安装在连接杆(18)上，所述连接杆(18)安装在搅拌电机(15)的主轴上，连接杆(18)为一根或者多根，每根连接杆(18)上安装的复合材料填料棒(14)为一根或者多根，所述复合材料填料棒(14)为三层组合结构，最内层为永磁体棒(141)，安装...
【专利技术属性】
技术研发人员：王恭，郑鹏飞，赵波，曹生现，沙浩，张叶，唐振浩，范思远，孙天一，刘鹏，吕昌旗，孙硼，张振远，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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