一种暗发酵生物制氢装置及其制氢方法，涉及生物能源技术领域。为解决现有制氢装置无法使发酵制氢过程中底物与微生物充分接触，从而导致微生物与生物质原料之间的接触程度较低，并且和微生物的代谢程度也比较缓慢，进而导致制氢效率较低的问题。在制氢的过程中，利用旋转布水器的高速转动，将卧式酶解罐中得到的酶解液均的分布在内胆的内壁上；并且在制氢前将大量的微生物放置在厌氧发酵制氢罐的反应内罐中，从而使底物与微生物充分接触，加速了微生物与生物质原料之间的接触程度，进而改善了生物质原料的酶解程度，大大的提高了制氢效率。此种制氢设备启动迅速、产气量高，保证了厌氧发酵产氢过程的高效稳定运行。本发明专利技术适用于生物制氢技术领域。生物制氢技术领域。生物制氢技术领域。
【技术实现步骤摘要】
一种暗发酵生物制氢装置及其制氢方法
[0001]本专利技术涉及生物能源
，具体涉及一种暗发酵生物制氢装置及其制氢方法。
技术介绍
[0002]随着能源消耗急剧增长，石油供需矛盾日益突出。同时，石化燃料大量燃烧造成的环境污染等问题严重影响着社会经济的可持续发展。在新能源技术快速发展的时代，氢能作为一种可再生新能源，在现代能源舞台逐渐占据重要地位，氢能具有燃烧无二次污染、高效、可再生性等突出的特点，是一种十分理想的新能源。
[0003]生物制氢过程中，采用生物预处理的方式脱除木质素的预处理过程、酶解纤维素促进其分解为小分子糖类有机物的酶解过程、产氢菌以小分子糖类有机物为底物发酵有机物的产氢过程，这三个阶段的生化反应效率的提升是改善制氢系统效能的关键。同时，反应器内物料的传质效率低下导致生物预处理效率、酶解糖化效率、发酵产氢速度未能得到有效提升的关键因素之一。
[0004]综上所述，现有的制氢装置无法使发酵制氢过程中底物与微生物充分接触，从而导致微生物与生物质原料之间的接触程度较低，并且和微生物的代谢程度也比较缓慢，进而导致制氢效率较低的问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术为解决现有的制氢装置无法使发酵制氢过程中底物与微生物充分接触，从而导致微生物与生物质原料之间的接触程度较低，并且和微生物的代谢程度也比较缓慢，进而导致制氢效率较低的问题，而提出一种暗发酵生物制氢装置及其制氢方法。
[0006]本专利技术的一种暗发酵生物制氢装置，其组成包括秸秆破碎罐1、一号输料泵3、一号单向阀4、卧式酶解罐5、一号驱动电机6、二号输料泵7、二号单向阀8、旋转布水器9、转盘10、内胆11、厌氧发酵制氢罐12、废液回收罐13、一号气泵14、二号气泵15、三号单向阀16、四号单向阀17、氢气干燥箱18、氢气收集罐19和二号驱动电机21；
[0007]秸秆破碎罐1的输出端通过管道与一号输料泵3的输入端连接，一号输料泵3的输出端通过管道与卧式酶解罐5的输入端连接，且一号输料泵3输出端与卧式酶解罐5输入端连接的管道上设有一号单向阀4，卧式酶解罐5的内部沿轴线方向设有搅拌棒，且搅拌棒的末端穿过卧式酶解罐5的壳体之后，通过联轴器与一号驱动电机6的输出端连接，卧式酶解罐5的输出端通过管道与二号输料泵7的输入端连接，厌氧发酵制氢罐12的内部设有反应内罐，且反应内罐的外表面与厌氧发酵制氢罐12内壁之间设有空腔，反应内罐的内壁上部沿圆周方向均匀的设有两个排液口，厌氧发酵制氢罐12中反应内罐的内部顶面设有内胆11，且内胆11的底部中央处加工有通孔，内胆11的内部顶面设有转盘10，且转盘10与内胆11的内部顶面转动连接，厌氧发酵制氢罐12的上表面设有二号驱动电机21，二号驱动电机21的输出端穿过厌氧发酵制氢罐12的壳体之后，与转盘10的上表面中央处固定连接，转盘10的
下表面中部设有一个旋转布水器9，且旋转布水器9设置在内胆11的内部，二号输料泵7的输出端通过管道与厌氧发酵制氢罐12中内胆11内部旋转布水器9的顶端连接，二号输料泵7输出端与旋转布水器9顶端连接的管道上设有二号单向阀8，内胆11的内部顶面一侧加工有排气孔，该排气孔通过管道与二号气泵15的输入端连接，二号气泵15的输出端与三号单向阀16的一端连接，三号单向阀16的另一端通过管道与氢气干燥箱18的一号输入端连接，厌氧发酵制氢罐12中反应内罐的内部顶面的一侧加工有排气口，该排气口通过管道与一号气泵14的输入端连接，一号气泵14的输出端与四号单向阀17的一端连接，四号单向阀17的另一端通过管道与氢气干燥箱18的二号输入端连接，氢气干燥箱18的输出端通过管道与氢气收集罐19的输入端连接，厌氧发酵制氢罐12的外表面底部设有废液排放口，且该废液排放口通过管道与废液回收罐13连接；
[0008]进一步的，所述的厌氧发酵制氢罐12内部反应内罐上的两个排液口的底部边缘处分别设有一个三相分离器20；
[0009]进一步的，所述的秸秆破碎罐1、卧式酶解罐5和厌氧发酵制氢罐12的外表面包裹有一层保温层2；
[0010]进一步的，所述的秸秆破碎罐1内部设有破碎刀杆组件，且破碎刀杆组件包括刀杆与刀片，刀杆上沿长度方向均匀的设有多个刀片，刀杆的底部穿过秸秆破碎罐1的壳体之后，与电机的输出端连接；
[0011]进一步的，所述的秸秆破碎罐1、卧式酶解罐5和厌氧发酵制氢罐12的内部底面分别设有一个温度检测仪，且温度检测仪的附近处还设有pH计与ORP检测仪；
[0012]进一步的，所述的旋转布水器9为一端开口一端封闭的螺旋状管体，且旋转布水器9的外表面上沿圆周方向均匀的加工有多个布水孔9
‑
1；
[0013]进一步的，所述的一号驱动电机6通过电机座固定在卧式酶解罐5的端面中央处；
[0014]进一步的，所述的二号驱动电机21通过电机座固定在厌氧发酵制氢罐12的上表面；
[0015]进一步的，所述的氢气干燥箱18输出端与氢气收集罐19输入端连接的管道上设有流量表；
[0016]本专利技术的一种暗发酵生物制氢方法，其具体方法如下：
[0017]步骤一、将秸秆投入到秸秆破碎罐1的内部，在秸秆破碎罐1内部破碎刀杆组件的作用下被碾碎至颗粒，并在生物预处理的过程中完成木质素的脱除，预处理后的固体经过一号输料泵3被输送进卧式酶解罐5的内部；
[0018]步骤二、卧式酶解罐5在一号驱动电机6的带动下，使卧式酶解罐5内部的搅拌棒旋转，利用卧式酶解罐5内部搅拌棒的搅拌作用下，酶解区内的底物与微生物进行充分混匀，保证了酶解糖化效果的高效进行；
[0019]步骤三、酶解液从卧式酶解罐5的底端输出端流出，经过二号输料泵7泵入内胆11内部的旋转布水器9中，而后通过旋转布水器9上的布水孔9
‑
1均匀布射到内胆11的内壁中；
[0020]步骤四、在旋转布水器9高速旋转，再结合旋转布水器9上布水孔9
‑
1的分散式布射作用，在二者结合的双重作用下，酶解液与产氢菌液达到了高效的传质混合效果；
[0021]步骤五、在反应内罐上排液口底部边缘处三相分离器20的作用下，污泥在底部沉积，剩余含有液相末端产物的发酵液从反应内罐上两个排液口流入到厌氧发酵制氢罐12与
反应内罐之间的空腔中，并流入废液回收罐13的内部；
[0022]步骤六、氢气经内胆11顶端的排气孔和厌氧发酵制氢罐12顶端的排气口，再利用气泵将制得的氢气运输到氢气干燥箱18内部，再经过干燥提纯处理后，输入到氢气收集罐19的内部进行收集与储存，从而完成制氢作业。
[0023]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0024]本专利技术克服了现有技术的缺点，采用内胆的内部顶面设有转盘，且转盘与内胆的内部顶面转动连接，厌氧发酵制氢罐的上表面设有二号驱动电机，二号驱动电机的输出端穿过厌氧发酵制氢罐的壳体之后，与转盘的上表面中央处固定连接，转盘的下表面中部设有一个旋转布水器，且旋转布水器设置在内胆的内部，旋转布水器为一端本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种暗发酵生物制氢装置，其特征在于：它包括秸秆破碎罐(1)、一号输料泵(3)、一号单向阀(4)、卧式酶解罐(5)、一号驱动电机(6)、二号输料泵(7)、二号单向阀(8)、旋转布水器(9)、转盘(10)、内胆(11)、厌氧发酵制氢罐(12)、废液回收罐(13)、一号气泵(14)、二号气泵(15)、三号单向阀(16)、四号单向阀(17)、氢气干燥箱(18)、氢气收集罐(19)和二号驱动电机(21)；秸秆破碎罐(1)的输出端通过管道与一号输料泵(3)的输入端连接，一号输料泵(3)的输出端通过管道与卧式酶解罐(5)的输入端连接，且一号输料泵(3)输出端与卧式酶解罐(5)输入端连接的管道上设有一号单向阀(4)，卧式酶解罐(5)的内部沿轴线方向设有搅拌棒，且搅拌棒的末端穿过卧式酶解罐(5)的壳体之后，通过联轴器与一号驱动电机(6)的输出端连接，卧式酶解罐(5)的输出端通过管道与二号输料泵(7)的输入端连接，厌氧发酵制氢罐(12)的内部设有反应内罐，且反应内罐的外表面与厌氧发酵制氢罐(12)内壁之间设有空腔，反应内罐的内壁上部沿圆周方向均匀的设有两个排液口，厌氧发酵制氢罐(12)中反应内罐的内部顶面设有内胆(11)，且内胆(11)的底部中央处加工有通孔，内胆(11)的内部顶面设有转盘(10)，且转盘(10)与内胆(11)的内部顶面转动连接，厌氧发酵制氢罐(12)的上表面设有二号驱动电机(21)，二号驱动电机(21)的输出端穿过厌氧发酵制氢罐(12)的壳体之后，与转盘(10)的上表面中央处固定连接，转盘(10)的下表面中部设有一个旋转布水器(9)，且旋转布水器(9)设置在内胆(11)的内部，二号输料泵(7)的输出端通过管道与厌氧发酵制氢罐(12)中内胆(11)内部旋转布水器(9)的顶端连接，二号输料泵(7)输出端与旋转布水器(9)顶端连接的管道上设有二号单向阀(8)，内胆(11)的内部顶面一侧加工有排气孔，该排气孔通过管道与二号气泵(15)的输入端连接，二号气泵(15)的输出端与三号单向阀(16)的一端连接，三号单向阀(16)的另一端通过管道与氢气干燥箱(18)的一号输入端连接，厌氧发酵制氢罐(12)中反应内罐的内部顶面的一侧加工有排气口，该排气口通过管道与一号气泵(14)的输入端连接，一号气泵(14)的输出端与四号单向阀(17)的一端连接，四号单向阀(17)的另一端通过管道与氢气干燥箱(18)的二号输入端连接，氢气干燥箱(18)的输出端通过管道与氢气收集罐(19)的输入端连接，厌氧发酵制氢罐(12)的外表面底部设有废液排放口，且该废液排放口通过管道与废液回收罐(13)连接。2.根据权利要求1所述的一种暗发酵生物制氢装置，其特征在于：所述的厌氧发酵制氢罐(12)内部反应内罐上的两个排液口的底部边缘处分别设有一个三相分离器(20)。3.根据权利要求1所述的一种暗发酵生物制氢装置，其特征在于：所述的秸秆破碎罐(1)、卧式酶解罐(5)和厌氧发酵...
【专利技术属性】
技术研发人员：任南琪，丁杰，杨珊珊，徐诚蛟，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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