一种控温好-厌氧耦合生物制氢装置：一发酵罐，安装在底座上，该底座安装有360度可旋转万向轮和轮锁；发酵罐的罐体一侧设有进料口，另一侧设有出料口；发酵罐内部为好氧预处理室和发酵产氢室组成的双反应区结构，好氧预处理室和发酵产氢室中部设有单向可开启阀门；发酵罐的内壁安装有挡板；发酵罐的罐体为双层结构，分别为包覆好氧预处理室和包覆发酵产氢室的两个独立夹层，夹层中充填有换热液体；两个夹层均各设有进液阀和放液阀，并通过管道连接形成控温层；罐体中心贯穿有一纳米陶瓷膜滚轴，该纳米陶瓷膜滚轴的出气口连接气体收集装置。本发明专利技术还公开了利用上述制氢装置进行生物制氢的方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物能源
，具体涉及一种无动力控温好-厌氧耦合生物制氢>J-U装直。本专利技术还涉及利用上述制氢装置进行生物制氢的方法。
技术介绍
全球不可再生能源的日益枯竭和环境污染问题，对人类的生存和可持续发展构成了严重威胁，开发具有高附加值的清洁能源已成为研究热点。氢气作为高效、清洁、可再生 的能源，受到人们的日益关注。随着社会主义新农村建设的推进，村民生活水平提高的同时，带来了村镇环境污染问题和资源浪费。据报道，我国是世界上农村有机废弃物产出量最大的国家，每年大约有40多亿t，其中畜禽粪便排放量26. I亿t，农作物秸杆7. 0亿t，废弃农膜等塑料2. 5万t，蔬菜废弃物1-1. 5亿t。其中，我国村镇生活源有机废弃物、人粪便、以及村镇服务业带来的有机垃圾量所占份额较大，造成村镇垃圾随意倾倒、粪土乱堆、柴草乱垛等现象，严重影响村容村貌和危害居民身体健康。固体废弃物处理的目标是无害化、减量化和资源化。多种制氢方法中，生物制氢具有环境友好、底物范围广和工艺简单，能够产生具有高附加值的生物气能源等多重优越性。但是，现有生物制氢反应器存在预处理要求高、启动缓慢、运行不稳定、产气率低、能耗大和占地面积大等问题。因此，研发适合我国经济发展状况和村镇有机废弃物特征，具有“小型化、低成本、易操作”的厌氧反应装置不仅是研究热点，也是亟待解决的难点问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种控温好-厌氧分室耦合生物制氢装置。本专利技术的又一目的在于提供一种利用上述制氢装置进行生物制氢的方法。为实现上述目的，本专利技术提供的控温好-厌氧耦合生物制氢装置，主要结构为一发酵罐，安装在底座上，该底座安装有360度可旋转万向轮和轮锁；发酵罐的罐体一侧设有进料口，另一侧设有出料口 ；发酵罐内部为好氧预处理室和发酵产氢室组成的双反应区结构，好氧预处理室和发酵产氢室中部设有单向可开启阀门；发酵罐的内壁安装有挡板；发酵罐的罐体为双层结构，分别为包覆好氧预处理室和包覆发酵产氢室的两个独立夹层，夹层中充填有换热液体；两个夹层均各设有进液阀和放液阀，并通过管道连接形成控温层；罐体中心贯穿有一纳米陶瓷膜滚轴，该纳米陶瓷膜滚轴的出气口连接气体收集装置；所述的制氢装置，其中，好氧预处理室和厌氧产氢室内部安装有温度、pH值、溶解氧复合电极，对发酵过程中的指标进行实时测定，并将数据同步传输至控制面板进行显示；好氧预处理室和厌氧产氢室均设有采样口和视窗，方便采样和观察发酵罐体内部情况。所述的制氢装置，其中，底座的支架上安装有太阳能电池板和储能供电装置，通过太阳能电池驱动发酵罐整体旋转实现物料搅拌，由变频器控制电机并调整发酵罐的转速。所述的制氢装置，其中，底座与好氧预处理室之间通过止动环安装有可改变倾斜度的重力升降装置，好养预处理结束后，升高好氧预处理室一端的重力升降装置使物料通过单向可开启阀门进入厌氧产氢室。所述的制氢装置，其中，发酵罐的一侧设有快开门结构的进料口，发酵罐相对应有另一侧设有快速出料口。所述的制氢装置，其中，包覆好氧预处理室或包覆厌氧产氢室的夹层中设置有换热液体混合槽，进行换热液体的补充、流速控制和温度调节。 所述的制氢装置，其中，纳米陶瓷膜滚轴为不锈钢材质的中空网状滚轴，外层镀有纳米陶瓷膜用于生物气的收集和曝气；滚轴中部隔断，好氧预处理室一端与曝气装置连接，通过镀有纳米陶瓷膜的滚轴对好氧预处理室进行微纳米曝气，使物料和菌体均匀充氧；厌氧产氢室一端与气体组分分析系统和气体收集设备相连。所述的制氢装置，其中，纳米陶瓷镀膜滚轴可通过反冲洗曝气以预防发酵罐堵塞，同时可作为好氧预处理室的曝气系统，实现有机废弃物的好-厌氧发酵耦合高效处理与资源化利用。本专利技术提供的利用上述制氢装置进行生物制氢的方法将有机物破碎后装填入好氧预处理室于15-80°C进行腐解预处理，腐解后将物料经单向可开启阀门转移至发酵产氢室并加入产氢菌剂，于25-35°C进行发酵产氢；制备得到的氢气通过纳米陶瓷膜滚轴收集到气体组分分析系统和气体收集设备，对生物气品质进行实时监控，并可将检测数据同步传输至控制系统。所述的方法，其中，发酵产氢室的加热是利用好氧预处理室内的腐解预处理过程中产生的热量加热控温系统中的换热液体，加热后的换热液体进入包覆厌氧产氢室的夹层中对厌氧发酵过程进行加热控温；冷却后的换热液体重新循环至包覆好氧预处理室的夹层，实现内部热量的循环利用。本专利技术的优点在于(I)好-厌氧分室耦合设计本专利技术罐体内部为双反应区结构，中部由单向可开启隔板分为好氧预处理室和发酵产氢室，物料首先在好氧预处理室进行好氧腐解再进入厌氧室进行发酵产氢，实现了厌氧反应器的快速启动和稳定运行。(2)无动力消耗控温设计本专利技术设计了两个反应区，使废弃物预处理和厌氧发酵产氢过程分室串联进行，并通过换热介质将两室热量进行交换，实现无动力控温和能源循环利用，提高了难降解废弃物的处理能力，减少装置占地面积，节约运行成本。非常合适村镇小规模废弃物的无害化处理和高值化利用。(3)太阳能供电设计设置于底座和支架上的太阳能电池为反应器运行提供动力，太阳能电池的安装位置既美观又能够有效接受光照。(4)三棱柱形挡板设计滚筒反应器内壁设有4-8组三棱柱形挡板，使反应器内部无死角，避免发酵不均和杂菌生成，通过摔打和旋转作用实现物料的充分混合，减少对菌丝体的破坏，保证发酵过程的微生物活性，有效提高发酵产气量和能量转化效率。(5)纳米陶瓷镀膜滚轴设计滚筒中心贯穿的滚轴通过纳米陶瓷膜进行微纳米曝气和生物气收集，实现了好氧和厌氧发酵交替进行。纳米陶瓷镀膜特有的孔径特征和选择性过滤特性，保证了氢气的高效收集、热量扩散和均匀曝气，且不易堵塞，无需清理。(6)可移动和升降设计装置底座下面安装有360度可旋转万向轮和轮锁，便于装置的自有移动和安放，实现废弃物的就地及时处理。反应装置预处理室端底座上安装有一个可升降设备，能够实现物料仓倾斜度的改变，从而使预处理后的物料在重力作用下通过单向阀门进入厌氧发酵室产氢。(7)发酵罐结构简单，具有安装灵活和操作简单等特点；内部不存在机械运动部件，增加了设备的整体可靠性。一罐多用，既可以用于生物制氢，又可以用于好氧堆肥或厌氧产沼。(8)本专利技术装置启动迅速、动力消耗少、产气量高，生物气的收集和输送便捷，保证了厌氧发酵产氢过程的高效稳定运行。通过该专利技术方法的应用，能够将可再生资源利用、污 染治理和制氢联合进行，在有机废弃物高值化利用的同时实现减排产能的目标。 附图说明图I为本专利技术的结构示意图；图2为图I的左侧视图。附图中标记说明I单向阀门；2好氧预处理室；3厌氧产氢室；4控温层；5挡板；6进料口 ；7太阳能电池；8发动机；9纳米陶瓷镀膜滚轴；10法兰；11装置底座；12重力升降装置；13气体收集分析系统；14复合电极；15采样口； 16视窗；17进液阀；18放液阀；19出料口 ；20支架；21万向轮；22.阀门；23气体流量计。具体实施例方式本专利技术的制氢装置为两个反应区，使废弃物好氧腐解预处理和厌氧发酵产氢串联进行并有机结合在同一反应装置内，采用纳米陶瓷镀膜进行气体输送和运输。通过运行方式的控制和能源循环利用，实现反应器的无动力控温和稳定运行，有效降低运行成本，处理难降解废物、大幅度提高生物发酵产气量、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种控温好？厌氧耦合生物制氢装置，主要结构为：一发酵罐，安装在底座上，该底座安装有360度可旋转万向轮和轮锁；发酵罐的罐体一侧设有进料口，另一侧设有出料口；发酵罐内部为好氧预处理室和发酵产氢室组成的双反应区结构，好氧预处理室和发酵产氢室中部设有单向可开启阀门；发酵罐的内壁安装有挡板；发酵罐的罐体为双层结构，分别为包覆好氧预处理室和包覆发酵产氢室的两个独立夹层，夹层中充填有换热液体；两个夹层均各设有进液阀和放液阀，并通过管道连接形成的控温层；罐体中心贯穿有一纳米陶瓷膜滚轴，该纳米陶瓷膜滚轴的出气口连接气体收集装置。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：席北斗，贾璇，祝超伟，李鸣晓，夏训峰，张列宇，赵颖，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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