【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环保行业固体废物处理领域，具体来说是一种利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统和方法。
技术介绍
1、在现有技术中，氢气作为一种清洁、可再生的能源备受关注，其在能源转型和环境保护方面具有巨大潜力。然而，目前大多数氢气生产方法存在能源消耗高等不够环保的问题。
2、因此，迫切需要一种高效、环保的制氢技术。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术第一方面的目的在于提出一种利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统，所述制氢系统具有环保优势，能够实现水生态修复工程废弃物的资源化，同时提高产氢效率。
2、本专利技术第二方面的目的在于提出一种使用上述制氢系统的方法。
3、根据本专利技术第一方面实施例的利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统，包括：预处理系统、暗发酵制氢系统、微生物电解池系统、稀释系统、除氧系统、提氢系统以及酸碱调节系统；所述预处理系统包括：暗发酵底物制备装置和生物炭制备装置，所述暗发酵底物制备装置用于将水生生物残体与动物粪便混合制成底物；所述生物炭制备装置用于将水生生物残体制成氮掺杂生物炭；所述暗发酵制氢系统包括：暗发酵反应器，所述暗发酵反应器具有进料口、出料口、第一进液口、第一出液口和第一出气口，所述进料口与所述暗发酵底物制备装置、所述生物炭制备装置相连，以投入所述底物、所述氮掺杂生物炭，所述进料口还用于投入厌氧暗发酵菌种；所述微生物电解池系统包括：阳极电极、阴极电
4、根据本专利技术实施例的制氢系统，将暗发酵制氢系统与微生物电解池系统进行耦合，利用水生态修复废弃物制备氮掺杂生物炭与预处理底物共同提升暗发酵制氢效率。此外，通过微生物电解池系统对暗发酵制氢系统中产生尾水中的有机酸进行转化，回收净水循环使用，不仅增加氢气产量，还降低运行成本，提高制氢系统的整体效率。
5、根据本专利技术一些实施例的利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统，所述暗发酵底物制备装置包括：烘干机、破碎机以及混合机，所述烘干机用于烘干所述水生生物残体；所述破碎机与所述烘干机相连，以粉碎烘干后的所述水生生物残体；所述混合机与所述破碎机相连，所述混合机用于将部分粉碎且烘干后的所述水生生物残体与所述动物粪便混合；所述生物炭制备装置与所述破碎机相连，用于将部分粉碎且烘干后的所述水生生物残体制成所述氮掺杂生物炭。
6、根据本专利技术一些实施例的利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统，所述暗发酵反应器内设有三相分离器和搅拌器，所述出料口位于所述暗发酵反应器的底部。所述稀释系统包括：净水池以及稀释池；所述净水池与所述第二出液口、所述第一进液口相连；所述稀释池的进端与所述净水池、所述第一出液口相连，所述稀释池的出端与所述第二进液口相连，进入所述稀释池的所述发酵尾水中带有所述厌氧暗发酵菌种；所述第二进液口还用于投入电活性菌种。
7、根据本专利技术一些实施例的利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统，所述阳极室为至少一个，所述阴极室为至少一个；所述外接电源为至少一个，每个所述外接电源的正极与至少一个所述阳极室内的所述阳极电极相连，每个所述外接电源的负极与至少一个所述阴极室内的所述阴极电极相连；所述外接电源为直流电源；至少一个所述阳极室、至少一个所述阴极室的侧部设有所述第二出液口，至少一个所述阳极室、至少一个所述阴极室的底部设有所述第二进液口。
8、根据本专利技术一些实施例的利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统，所述提氢系统包括：气体分离器和储氢罐，所述气体分离器连接所述第一出气口、所述第二出气口，所述储氢罐与所述气体分离器相连以储存分离出的氢气；所述第一出气口位于所述暗发酵反应器的顶部，所述第二出气口位于所述微生物电解池系统的顶部；所述暗发酵反应器还具有第一进气口，所述微生物电解池系统还具有第二进气口，所述除氧系统分别连接所述第一进气口、所述第二进气口。
9、根据本专利技术第二方面实施例的利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统的方法，包括以下步骤：s1、预处理：将部分水生生物残体干燥后与动物粪便混合制成底物，将部分水生生物残体制成氮掺杂生物炭；s2、暗发酵：将步骤s1获得的所述底物、所述氮掺杂生物炭投入暗发酵反应器，且向所述暗发酵反应器投入厌氧暗发酵菌种，控制所述暗发酵反应器内ph为5.0-6.5；s3、微生物电解：向微生物电解池系统投入电活性菌种，将所述微生物电解池系统内ph保持为中性，用外接电源连接所述微生物电解池系统中阳极电极和阴极电极；s4、稀释：将所述微生物电解池系统电解后的净水补充入所述暗发酵反应器，将所述暗发酵反应器产生的发酵尾水用所述净水稀释后，作为电解原液补入所述微生物电解池系统；s5、除氧：挤出所述暗发酵反应器、所述微生物电解池系统的所述电解原液中的氧气；s6、制氢：收取所述暗发酵反应器、所述微生物电解池系统的排出气体。
10、根据本专利技术一些实施例的利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统的方法，在步骤s1中，将部分所述水生生物残体先干燥后破碎，之后与所述动物粪便混合，调成ph达5.0-6.5，制成所述底物；将部分所述水生生物残体经过高温蒸煮、真空干燥、加热、酸洗后制成所述氮掺杂生物炭；其中，高温蒸煮的温度范围在100℃-200℃。
11、根据本专利技术一些实施例的利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统的方法，所述厌氧暗发酵菌种采用梭菌属、类芽孢菌属和肠杆菌科中的一种或任意几种；在步骤s4中，将所述暗发酵反应器产生的所述发酵尾水用所述净水稀释时，所述发酵尾水中包含所述厌氧暗发酵菌种。
12、在一些可选的实施例中，在s4步骤中，向所述暗发酵反应器补充所述净水时，所述净水达到所述暗发酵装置容积的50%；步骤s2处于常温常压环境；所述微生物电解池系统的质子交换膜在使用前置于0.6 mol/l的nacl溶液中至少浸泡48h。
13、根据本专利技术一些实施例的利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统的方法，在步骤s5中，向所述暗发酵反应器、所述微生物电解池系统通入氮本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统，其特征在于，包括：预处理系统、暗发酵制氢系统、微生物电解池系统、稀释系统、除氧系统、提氢系统、酸碱调节系统；
2.根据权利要求1所述的利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统，其特征在于，所述暗发酵底物制备装置包括：
3.根据权利要求1所述的利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统，其特征在于，所述暗发酵反应器内设有三相分离器和搅拌器，所述出料口位于所述暗发酵反应器的底部；
4.根据权利要求1-3中任一项所述的利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统，其特征在于，所述阳极室为至少一个，所述阴极室为至少一个；
5.根据权利要求1所述的利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统，其特征在于，所述提氢系统包括：气体分离器和储氢罐，所述气体分离器连接所述第一出气口、所述第二出气口，所述储氢罐与所述气体分离器相连以储存分离出的氢气；
6.一种利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统的方法，其特征在于：包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的利用水生
8.根据权利要求6所述的利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统的方法，其特征在于，所述厌氧暗发酵菌种采用梭菌属、类芽孢菌属和肠杆菌科中的一种或任意几种；
9.根据权利要求7所述的利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统的方法，其特征在于，在S4步骤中，向所述暗发酵反应器补充所述净水时，所述净水达到所述暗发酵反应器的容积的50%；
10.根据权利要求6-9中任一项所述的利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统的方法，其特征在于，在步骤S5中，向所述暗发酵反应器、所述微生物电解池系统通入氮气以去除氧气；
...【技术特征摘要】
1.一种利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统，其特征在于，包括：预处理系统、暗发酵制氢系统、微生物电解池系统、稀释系统、除氧系统、提氢系统、酸碱调节系统；
2.根据权利要求1所述的利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统，其特征在于，所述暗发酵底物制备装置包括：
3.根据权利要求1所述的利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统，其特征在于，所述暗发酵反应器内设有三相分离器和搅拌器，所述出料口位于所述暗发酵反应器的底部；
4.根据权利要求1-3中任一项所述的利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统，其特征在于，所述阳极室为至少一个，所述阴极室为至少一个；
5.根据权利要求1所述的利用水生动植物的暗发酵耦合微生物电解制氢系统，其特征在于，所述提氢系统包括：气体分离器和储氢罐，所述气体分离器连接所述第一出气口、所述第二出气口，所述储氢罐与所述气体分离器相连以储存分离出的氢气；
【专利技术属性】
技术研发人员：白濛雨，胡伟，郭亚丽，
申请(专利权)人：上海勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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