一种微纳米气泡循环供氢厌氧发酵罐制造技术

一种微纳米气泡循环供氢厌氧发酵罐。罐体设有夹套；搅拌轴穿过顶板插入罐体内部，搅拌轴底端连接搅拌桨；循环管后端与微纳米气泡发生装置装配在一起，前端通过顶板插入罐体内部；气泡管后端与微纳米气泡发生装置装配在一起，前端通过罐体的底板插入罐体内部，气泡管的前端固定有曝气头；加药箱与罐体内部连通；罐体的顶板上设有进料口和排气口；排气口上装配有第一阀门；循环管上装配有第二阀门和气体循环泵；气泡管上装配有气体流量计和第三阀门。本发明专利技术的系统可以及时调节温度和酸碱度，保证厌氧发酵的效果；实现沼气的原位提纯，提高氢气在厌氧发酵罐内的停留时间和传质效率，减少浪费，实现循环供氢。实现循环供氢。实现循环供氢。

【技术实现步骤摘要】
一种微纳米气泡循环供氢厌氧发酵罐


[0001]本专利技术属于发酵罐
，涉及一种微纳米气泡循环供氢厌氧发酵罐。

技术介绍

[0002]厌氧发酵是一种有效的资源回收技术，可以把有机固体废物转化为沼气。厌氧发酵产生的沼气中的甲烷含量一般为50～70％，当甲烷含量达到95％以上，可以获得更高热值的纯化沼气
‑
生物甲烷，它可以当做天然气的替代品来使用，如热电联产或进入天然气管网作民用燃料，也可用作化工原料、车用燃料，适用范围更加广阔。
[0003]有研究者发现通过外源添加氢气可以纯化沼气，该方法条件温和，副产物少，但氢气在水中的溶解性比较差，气液传质效率低对该技术的发展产生了阻碍，因此，提高氢气在反应器内的停留时间，提高氢气的传质效率是研究重点。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种微纳米气泡循环供氢厌氧发酵罐。
[0005]本专利技术的微纳米气泡循环供氢厌氧发酵罐包括罐体1、微纳米气泡发生装置2、搅拌系统、气泡管21和循环管18；罐体1包括侧壁、顶板和底板；罐体1外部套有夹套26，夹套26上分别设有进水口15和出水口16；罐体1的底板上设有排渣口17通过阀门与外部连通；搅拌系统包括搅拌电机7、搅拌轴8和搅拌桨9；搅拌轴8穿过顶板插入罐体1内部，搅拌轴8底端固定连接有搅拌桨9；循环管18的后端与微纳米气泡发生装置2装配在一起，循环管18的前端通过罐体1的顶板插入罐体1内部；气泡管21的后端与微纳米气泡发生装置2装配在一起，气泡管21的前端通过罐体1的底板插入罐体1内部，气泡管21的前端固定有曝气头24；加药箱14通过加药管道与罐体1内部连通，加药管道上设有控制阀13；罐体1的顶板上设有进料口4和排气口5；其中排气口5上装配有第一阀门6；循环管18上装配有第二阀门19和气体循环泵25，第二阀门19位于罐体1和气体循环泵25之间；气泡管21上装配有气体流量计22和第三阀门23，第三阀门23位于气体流量计22和曝气头24之间。
[0006]上述的微纳米气泡循环供氢厌氧发酵罐中，进水口15位于夹套26的下部，出水口16位于夹套26的的上部。
[0007]上述的微纳米气泡循环供氢厌氧发酵罐中，罐体1的顶板上装配有压力表3。
[0008]上述的微纳米气泡循环供氢厌氧发酵罐中，罐体1的顶板上装配有温度计10。
[0009]上述的微纳米气泡循环供氢厌氧发酵罐中，罐体1的顶板上装配有气体检测仪11。
[0010]上述的微纳米气泡循环供氢厌氧发酵罐中，罐体1的顶板上装配有pH检测仪12。
[0011]上述的微纳米气泡循环供氢厌氧发酵罐中，微纳米气泡发生装置2的顶板上设有进气口20。
[0012]本专利技术的微纳米气泡循环供氢厌氧发酵罐的使用方法包括以下步骤：
[0013](1)通过进水口和出水口向夹套通入循环水；
[0014](2)将餐厨垃圾通过加料口加入到罐体内；
[0015](3)启动电机使搅拌桨旋转，对餐厨垃圾进行搅拌混合；在加药箱内放入氢氧化钠溶液；当罐体内的物料的pH值<6.8时，开启控制阀，将氢氧化钠溶液放入罐体内，调节罐体内的物料的pH值在6.8～7.5；
[0016](4)通过微纳米气泡发生装置的进气口通入氢气；在开启进料口、第三阀门和第二阀门的情况下，使氢气充满罐体将空气从进料口排出；然后关闭进气口停止通入氢气，关闭进料口，启动气体循环泵，使氢气从微纳米气泡发生装置依次经气泡管、罐体、循环管返回微纳米气泡发生装置；氢气在微纳米气泡发生装置作用下形成微纳米气泡，微纳米气泡经曝气头进入餐厨垃圾内部，经过反应后从餐厨垃圾内排出，生成的沼气以及剩余的氢气进入循环管；
[0017](5)微纳米气泡停留在餐厨垃圾内部时，餐厨垃圾在产甲烷菌的作用下，H2与CO及CO2反应生成CH4；微纳米气泡中的H2在嗜氢产甲烷菌的作用下，将CO2转化为CH4，实现沼气的原位提纯；随着CH4的生成，罐体内的气压逐渐升高，当气压超过0.3MPa时，开启第一阀门将生成的沼气排出收集；反应过程中控制罐体内部气压<0.3MPa；
[0018](6)通过罐体上的气体检测仪，检测罐体内部的气体成分，当氢气的体积浓度低于1％时，完成反应。
[0019]上述方法中，通过循环水的冷却作用，控制罐体内物料的温度在34～38℃之间。
[0020]上述方法中，H2、CO和CO2生成甲烷的反应式为：
[0021]CO+3H2→
CH4+H2O
[0022]和
[0023]CO2+4H2→
CH4+2H2O。
[0024]上述方法中，CO2转化为CH4的反应式为：
[0025]CO2+4H2→
CH4+2H2O。
[0026]上述的氢氧化钠溶液的质量浓度20～30％。
[0027]上述方法中，通过罐体上的pH检测仪在线检测罐体内物料的pH值。
[0028]上述的餐厨垃圾的水的质量含量为60～75％。
[0029]上述的步骤(5)中，从进气口通入的氢气量以餐厨垃圾中的CO和CO2全部反应生成CH4为准；气体循环泵的氢气流量以氢气的体积浓度低于1％完成时，全部反应时间为15～25天为准。
[0030]本专利技术的有益效果在于：设置有温度计、pH检测及控制装置，可以及时调节温度和酸碱度，保证厌氧发酵的效果；向发酵罐内通入氢气，实现沼气的原位提纯，同时由于设有微纳米气泡发生装置，可以提高氢气在厌氧发酵罐内的停留时间和传质效率，有效提高甲烷的相对含量，减少浪费，实现循环供氢。
附图说明
[0031]图1为本专利技术的微纳米气泡循环供氢厌氧发酵罐结构示意图；
[0032]图中，1、罐体，2、微纳米气泡发生装置，3、压力表，4、进料口，5、排气口，6、第一阀门，7、电机，8、搅拌轴，9、搅拌桨，10、温度计，11、气体检测仪，12、pH检测仪，13、控制阀，14、加药箱，15、进水口，16、出水口，17、排渣口，18、循环管，19、第二阀门，20、进气口，21、气泡管，22、气体流量计，23、第三阀门，24、曝气头，25、气体循环泵，26、夹套。
具体实施方式
[0033]本专利技术实施例中生成的甲烷气体中CH4的体积浓度≥95％。
[0034]本专利技术实施例中微纳米气泡发生装置为市购LWP750微纳米气泡发生器。
[0035]本专利技术实施例中微纳米气泡的平均尺寸为50微米。
[0036]本专利技术实施例中完成反应后，开启排渣口17的阀门，将剩余物料通过排渣口17放出。
[0037]本专利技术实施例中温度计、气体检测仪和pH检测仪为市购产品。
[0038]本专利技术实施例中氢氧化钠为市购工业级产品。
[0039]实施例1
[0040]微纳米气泡循环供氢厌氧发酵罐结构如图1所示，包括罐体1、微纳米气泡发生装置2、搅拌系统、气泡管21和循环管18；罐体1包括侧壁、顶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微纳米气泡循环供氢厌氧发酵罐，其特征在于包括罐体、微纳米气泡发生装置、搅拌系统、气泡管和循环管；罐体包括侧壁、顶板和底板；罐体外部套有夹套，夹套上分别设有进水口和出水口；罐体的底板上设有排渣口通过阀门与外部连通；搅拌系统包括搅拌电机、搅拌轴和搅拌桨；搅拌轴穿过顶板插入罐体内部，搅拌轴底端固定连接有搅拌桨；循环管的后端与微纳米气泡发生装置装配在一起，循环管的前端通过罐体的顶板插入罐体内部；气泡管的后端与微纳米气泡发生装置装配在一起，气泡管的前端通过罐体的底板插入罐体内部，气泡管的前端固定有曝气头；加药箱通过加药管道与罐体内部连通，加药管道上设有控制阀；罐体的顶板上设有进料口和排气口；其中排气口上装配有第一阀门；循环管上装配有第二阀门和气体循环泵，第二阀门位于罐体和气体循环泵之间；气泡管上装配有气体流量计和第三阀门，第三阀门位于气体流量计和曝气头之间。2.根据权利要求1所述的一种微纳米气泡循环供氢厌氧发酵罐，其特征在于所述的微纳米气泡循环供氢厌氧发酵罐中，进水口位于夹套的下部，出水口位于夹套的的上部。3.根据权利要求1所述的一种微纳米气泡循环供氢厌氧发酵罐，其特征在于所述的罐体的顶板上装配有压力表。4.根据权利要求1所述的一种微纳米气泡循环供氢厌氧发酵罐，其特征在于所述的罐体的顶板上装配有温度计。5.根据权利要求1所述的一种微纳米气泡循环供氢厌氧发酵罐，其特征在于所述的罐体的顶板上装配有气体检测仪。6.根据权利要求1所述的一种微纳米气泡循环供氢厌氧发酵罐，其特征在于所述的罐体的顶板上装配有pH检测仪。7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张万里，黄霖琳，邢万丽，李润东，杨天华，
申请(专利权)人：沈阳航空航天大学，
类型：发明
国别省市：