專利名稱：厭氧接觸式產(chǎn)酸發(fā)酵制氫反應(yīng)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制氫反應(yīng)設(shè)備。
背景技術(shù)：
連續(xù)流攪拌槽式(CSTR)發(fā)酵生物制氫反應(yīng)設(shè)備是我國最早的一項關(guān)于發(fā) 酵法生物制氫反應(yīng)設(shè)備的發(fā)明，其內(nèi)設(shè)有氣-液-固分離部件，屬于反應(yīng)區(qū)和污 泥沉降回流為一體的設(shè)備，目前絕大部分研究和應(yīng)用仍然采用該發(fā)明設(shè)備。然 而，CSTR發(fā)酵生物制氫反應(yīng)設(shè)備，在低水力停留時間(HRT)的高負荷條件下 運行時，微生物絮體(厭氧活性污泥)產(chǎn)氫速率大，氣(發(fā)酵氣)-固(厭氧活性污泥) 分離不能在有限的時間內(nèi)得到有效的實現(xiàn)，導(dǎo)致污泥流失，從而限制了產(chǎn)氫效 率的提高，同時系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性也面臨著很大的威脅。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供了一種厭氧接觸式產(chǎn)酸發(fā)酵制氫反應(yīng)設(shè)備，它解決了 采用CSTR發(fā)酵生物制氫反應(yīng)設(shè)備存在的微生物絮體(厭氧活性污泥)產(chǎn)氫速率 大，氣(發(fā)酵氣)-固(厭氧活性污泥)分離不能在有限的時間內(nèi)得到有效的實現(xiàn)， 導(dǎo)致污泥流失，從而限制了產(chǎn)氫效能的提高，同時系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性也面臨著 很大的威脅的問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是厭氧接觸式產(chǎn)酸發(fā)酵制氫反應(yīng)設(shè)備包括發(fā)酵生物產(chǎn) 氫反應(yīng)器、氣-液-固三相分離器、固定密封裝置和第一連接管，所述發(fā)酵生物 產(chǎn)氫反應(yīng)器包括第一殼體、喇叭口導(dǎo)流筒體、機械攪拌裝置、出水管、第一進
水管、第一氣體釋放管、連接板和第一上蓋板；所述第一上蓋板固裝在第一殼 體的上端面上，所述喇叭口導(dǎo)流筒體設(shè)置在第一殼體內(nèi)，喇叭口導(dǎo)流筒體的外 壁上固裝有連接板，喇叭口導(dǎo)流筒體通過連接板與第一殼體的內(nèi)壁固接，所述 機械攪拌裝置的下端通過第一上蓋板的中心孔裝在喇叭口導(dǎo)流筒體內(nèi)，所述機 械攪拌裝置與第一上蓋板的連接處設(shè)有固定密封裝置，出水管的一端安裝在第 一殼體的側(cè)壁上且與第一殼體的內(nèi)腔連通，所述進水管安裝在第一殼體的底板
上且與第一殼體的內(nèi)腔連通，第一氣體釋放管安裝在第一上蓋板上且與第一殼 體的內(nèi)腔連通，所述氣-液-固三相分離器包括第二殼體、第二氣體釋放管、溢 流堰、沉降斗、第二進水管、排水管、U型管和第二上蓋板；所述第二上蓋板 固裝在溢流堰的上端面上，所述溢流堰的下端與第二殼體的上端固接，第二殼
體的下端與沉降斗的上端固接，所述排水管安裝在u型管的一端且與u型管
連通，所述u型管的另一端安裝在溢流堰的底部且與溢流堰的內(nèi)腔連通，第
二氣體釋放管安裝在第二上蓋板上且與第二殼體的內(nèi)腔連通，所述第二進水管 的一端安裝在第二殼體的側(cè)壁上且與第二殼體的內(nèi)腔連通，所述出水管通過第 一連接管與第二進水管連通。
; 本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明是一種新型的生物制氫反應(yīng)設(shè)備。以甜
菜制糖廠的廢糖蜜配置而成的有機廢水作為生物制氫的底物，對比CSTR發(fā)酵
生物制氫反應(yīng)設(shè)備具有絕對的優(yōu)勢。本發(fā)明的發(fā)酵生物產(chǎn)氫反應(yīng)器和氣-液-固 三相分離器單獨設(shè)置，使得氣-液-固三相分離器能更好的發(fā)揮作用，提高了活 性污泥的沉降性能，使得污泥能及時回流到發(fā)酵生物產(chǎn)氫反應(yīng)器中，解決了
CSTR發(fā)酵生物制氫反應(yīng)設(shè)備的污泥流失問題，同時氣-液-固三相分離器中的 污泥絮體產(chǎn)生的大量氣泡能夠及時釋放出來。本發(fā)明的污泥回流管和污泥流出 管保證了發(fā)酵生物產(chǎn)氫反應(yīng)器中較高的生物持有量，提高了本發(fā)明的容積利用 率。第一殼體、喇叭口導(dǎo)流筒及機械攪拌裝置，使得物料在空間上達到充分混 合，物系組成亦不隨空間位置而改變。本發(fā)明的豎向擋板均勻交錯地固裝在喇 叭口導(dǎo)流筒體的內(nèi)壁上，避免由于攪拌造成混合液鏇流。不僅如此，本發(fā)明還 具有結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定、操作靈活、容積利用率高、生物持有量高、產(chǎn)氫效 率高以及運行費用低的優(yōu)點。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式由發(fā)酵生物產(chǎn)氫
反應(yīng)器l、氣-液-固三相分離器2、固定密封裝置24和第一連接管27組成， 所述發(fā)酵生物產(chǎn)氫反應(yīng)器1由第一殼體3、喇叭口導(dǎo)流筒體4、機械攪拌裝置 5、出水管6、第一進水管7、第一氣體釋放管9、連接板11和第一上蓋板21
組成，所述第一上蓋板21固裝在第一殼體3的上端面上，所述喇叭口導(dǎo)流筒
& 4設(shè)置在第一殼體3內(nèi)，喇叭口導(dǎo)流筒體4的外壁上固裝有連接板11，喇 叭口導(dǎo)流筒體4通過連接板11與第一殼體3的內(nèi)壁固接，所述機械攪拌裝置 5的下端通過第一上蓋板21的中心孔21-1裝在喇叭口導(dǎo)流筒體4內(nèi)，所述機 械攪拌裝置5與第一上蓋板21的連接處設(shè)置有固定密封裝置24，出水管6的 一端安裝在第一殼體3的側(cè)壁上且與第一殼體3的內(nèi)腔連通，所述進水管7 安裝在第一殼體3的底板上且與第一殼體3的內(nèi)腔連通，第一氣體釋放管9 安裝在第一上蓋板21上且與第一殼體3的內(nèi)腔連通，所述氣-液-固三相分離 器2由第二殼體12、第二氣體釋放管13、溢流堰14、沉降斗15、第二進水管 16、排水管17、 U型管19和第二上蓋板22組成，所述第二上蓋板22固裝在 溢流堰14的上端面上，所述溢流堰14的下端與第二殼體12的上端固接，第 二殼體12的下端與沉降斗15的上端固接，所述排水管17安裝在U型管19 的一端且與u型管19連通，所述U型管19的另一端安裝在溢流堰14的底部 且通過溢流堰14與第二殼體12的內(nèi)腔連通，第二氣體釋放管13安裝在第二 上蓋板22上且與第二殼體12的內(nèi)腔連通，所述第二進水管16的一端安裝在 第二殼體12的側(cè)壁上且與第二殼體12的內(nèi)腔連通，所述出水管6通過第一連 接管27與第二進水管16連通。
具體實施方式
二結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
一的不同點是本實施方式還增加了第二連接管28，本實施方式的發(fā)酵生物 產(chǎn)氫反應(yīng)器1還增加了污泥回流管8，本實施方式的氣-液-固三相分離器2還 增加了污泥流出管18，所述污泥回流管8的一端安裝在第一殼體3的底板上 且與第一殼體3的內(nèi)腔連通，所述污泥流出管18的一端安裝在沉降斗15的底 部且與沉降斗15的內(nèi)腔連通，污泥流出管18通過第二連接管28和污泥泵25 與污泥回流管8連通，污泥泵25為外購件，由蘭格蠕動泵廠生產(chǎn)，泵機的型 號為BT00-100M，泵頭的型號為YZ1515X。安裝污泥回流管8和污泥流出管 18保證了發(fā)酵生物產(chǎn)氫反應(yīng)器1中較高的生物持有量。
具體實施方式
三結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
一的不同點是本實施方式的發(fā)酵生物產(chǎn)氫反應(yīng)器1還增加了豎向擋板10， 所述豎向擋板10固裝在喇叭口導(dǎo)流筒體4的內(nèi)壁上。如此設(shè)置，避免了攪拌
造成的混合液漩流。
具體實施方式
四結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與
具體實施例方式
一的不同點是本實施方式的氣-液-固三相分離器2還增加了排渣管20，所述 排渣管20固裝在U型管19的底部且與U型管19連通。如此設(shè)置，避免了沉 淀物堵塞U型管19。
具體實施方式
五結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式與
具體實施例方式
一的不同點是本實施方式的氣-液-固三相分離器2還增加了閥門23，所述閥 門23安裝在排渣管20的下部。如此設(shè)置，便于取出排渣管20內(nèi)的沉淀物。
具體實施方式
六結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的機械攪拌裝置
5采用的是扇形渦輪式攪拌器，扇形渦輪式攪拌器為外構(gòu)件，由江蘇省金壇市
恒豐儀器廠生產(chǎn)，型號為JJ-1。此扇形渦輪式攪拌器具有一定的提升能力和混 合能力，促使污泥循環(huán)流動，從而獲得穩(wěn)定、高效的氫氣產(chǎn)量。
具體實施方式
七結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的第一殼體3 的底角26的坡度a為45°。這樣的角度可避免反應(yīng)死區(qū)，提高了發(fā)酵生物產(chǎn) 氫反應(yīng)器1的容積利用率，便于將泥水充分混合、充分反應(yīng)，有利于反應(yīng)過程 中產(chǎn)生的氣體的釋放，從而獲得穩(wěn)定、高效的氫氣產(chǎn)量。
具體實施方式
八結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的喇叭口導(dǎo)流筒
4的上喇叭口 29和下喇叭口 30的張角(3均為45°。這樣的角度便于將泥水充 分混合、充分反應(yīng)，有利于反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體的釋放，從而獲得穩(wěn)定、高 效的氫氣產(chǎn)量。
使用本發(fā)明首先應(yīng)進行污泥的培養(yǎng)馴化可作為其啟動的種泥很多，可以
是來自生活污水排放溝的底泥，也可以是污水處理工藝二沉池所排放的好氧剩 余活性污泥，經(jīng)過沉淀、淘洗、曝氣培養(yǎng)一周，形成沉淀性能良好的絮凝體。 比如在實驗室里采用種泥取自廢水處理工藝中的二沉池，為好氧剩余污泥，密
度為995gl/1，含水率為97.43%， VSS/SS=70.92%，并取得了很好的效果。設(shè) 備的啟動當設(shè)備組裝、污泥的培養(yǎng)馴化工作完成以后，可以準備啟動制氫反 應(yīng)。制氫反應(yīng)的啟動主要是接種污泥、進水。把培養(yǎng)好的好氧剩余活性污泥按 17 22gMLSS/L的濃度接種于發(fā)酵生物產(chǎn)氫反應(yīng)器1中，把人工配制的糖蜜 廢水(所用糖蜜廢水為甜菜制糖廠的廢糖蜜加入自來水配置而成的有機廢水，
試驗中補充必要的N、 P及微量元素)用計量泵泵入該設(shè)備的第一進水管7。 工程控制參數(shù)如下溫度控制在35士rC，水停留時間(HRT)為8 h，進水 COD濃度為5000mg/L。本發(fā)明在運行過程中要對出水指標進行監(jiān)測，監(jiān)測的 主要項目包括COD、 pH值、堿度、VFA 、 MLSS、 MLVSS、 SVI、氧化還原 電位、&含量、產(chǎn)氣總量。
權(quán)利要求
1、一種厭氧接觸式產(chǎn)酸發(fā)酵制氫反應(yīng)設(shè)備，它包括發(fā)酵生物產(chǎn)氫反應(yīng)器(1)、氣-液-固三相分離器(2)、固定密封裝置(24)和第一連接管(27)；其特征在于所述發(fā)酵生物產(chǎn)氫反應(yīng)器(1)包括第一殼體(3)、喇叭口導(dǎo)流筒體(4)、機械攪拌裝置(5)、出水管(6)、第一進水管(7)、第一氣體釋放管(9)、連接板(11)和第一上蓋板(21)；所述第一上蓋板(21)固裝在第一殼體(3)的上端面上，所述喇叭口導(dǎo)流筒體(4)設(shè)置在第一殼體(3)內(nèi)，喇叭口導(dǎo)流筒體(4)的外壁上固裝有連接板(11)，喇叭口導(dǎo)流筒體(4)通過連接板(11)與第一殼體(3)的內(nèi)壁固接，所述機械攪拌裝置(5)的下端通過第一上蓋板(21)的中心孔(21-1)裝在喇叭口導(dǎo)流筒體(4)內(nèi)，所述機械攪拌裝置(5)與第一上蓋板(21)的連接處設(shè)置有固定密封裝置(24)，出水管(6)的一端安裝在第一殼體(3)的側(cè)壁上且與第一殼體(3)的內(nèi)腔連通，所述進水管(7)安裝在第一殼體(3)的底板上且與第一殼體(3)的內(nèi)腔連通，第一氣體釋放管(9)安裝在第一上蓋板(21)上且與第一殼體(3)的內(nèi)腔連通，所述氣-液-固三相分離器(2)包括第二殼體(12)、第二氣體釋放管(13)、溢流堰(14)、沉降斗(15)、第二進水管(16)、排水管(17)、U型管(19)和第二上蓋板(22)；所述第二上蓋板(22)固裝在溢流堰(14)的上端面上，所述溢流堰(14)的下端與第二殼體(12)的上端固接，第二殼體(12)的下端與沉降斗(15)的上端固接，所述排水管(17)安裝在U型管(19)的一端且與U型管(19)連通，所述U型管(19)的另一端安裝在溢流堰(14)的底部且通過溢流堰(14)與第二殼體(12)的內(nèi)腔連通，第二氣體釋放管(13)安裝在第二上蓋板(22)上且與第二殼體(12)的內(nèi)腔連通，所述第二進水管(16)的一端安裝在第二殼體(12)的側(cè)壁上且與第二殼體(12)的內(nèi)腔連通，所述出水管(6)通過第一連接管(27)與第二進水管(16)連通。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述厭氧接觸式產(chǎn)酸發(fā)酵制氫反應(yīng)設(shè)備，其特征在于 它還包括第二連接管(28)，所述發(fā)酵生物產(chǎn)氫反應(yīng)器(1)還包括污泥回流管(8)， 所述氣-液-固三相分離器(2)還包括污泥流出管(18)，所述污泥回流管(8)的一端 安裝在第一殼體(3)的底板上且與第一殼體(3)的內(nèi)腔連通，所述污泥流出管(18) 的一端安裝在沉降斗(15)的底部且與沉降斗(15)的內(nèi)腔連通，污泥流出管(18) 通過第二連接管(28)和污泥泵(25)與污泥回流管(8)連通。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述厭氧接觸式產(chǎn)酸發(fā)酵制氫反應(yīng)設(shè)備，其特征在于所述發(fā)酵生物產(chǎn)氫反應(yīng)器(i)還包括豎向擋板(io)，所述豎向擋板(10)固裝在喇叭口導(dǎo)流筒體(4)的內(nèi)壁上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述厭氧接觸式產(chǎn)酸發(fā)酵制氫反應(yīng)設(shè)備，其特征在于 所述氣-液-固三相分離器(2)還包括排渣管(20)，所述排渣管(20)安裝在U型管 (19)的底部且與U型管(19)連通。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述厭氧接觸式產(chǎn)酸發(fā)酵制氫反應(yīng)設(shè)備，其特征在于 所述氣-液-固三相分離器(2)還包括閥門(23)，所述閥門(23)安裝在排澄管(20) 的下部。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述厭氧接觸式產(chǎn)酸發(fā)酵制氫反應(yīng)設(shè)備，其特征在于 所述機械攪拌裝置(5)采用的是扇形渦輪式攪拌器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述厭氧接觸式產(chǎn)酸發(fā)酵制氫反應(yīng)設(shè)備，其特征在于 所述第一殼體(3)的底角(26)的坡度a為45°。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述厭氧接觸式產(chǎn)酸發(fā)酵制氫反應(yīng)設(shè)備，其特征在于 所述喇叭口導(dǎo)流筒(4)的上喇叭口(29)和下喇叭口(30)的張角(3均為45。。
全文摘要
厭氧接觸式產(chǎn)酸發(fā)酵制氫反應(yīng)設(shè)備，它涉及一種制氫反應(yīng)設(shè)備。本發(fā)明解決了采用CSTR發(fā)酵生物制氫反應(yīng)設(shè)備，存在的產(chǎn)氫速率大，氣-固分離不能在有限的時間內(nèi)得到有效的實現(xiàn)，導(dǎo)致污泥流失，從而限制了產(chǎn)氫效率的提高，同時系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性也面臨著很大的威脅的問題。喇叭口導(dǎo)流筒體(4)設(shè)置在第一殼體(3)內(nèi)，喇叭口導(dǎo)流筒體(4)的外壁上固裝有連接板(11)，機械攪拌裝置(5)的下端通過第一上蓋板(21)的中心孔(21-1)裝在喇叭口導(dǎo)流筒體(4)內(nèi)，溢流堰(14)的下端與第二殼體(12)的上端固接，第二殼體(12)的下端與沉降斗(15)的上端固接。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定、操作靈活、容積利用率高、生物持有量高、產(chǎn)氫效率高以及運行費用低等優(yōu)點。
文檔編號C12M1/00GK101177660SQ200710144460
公開日2008年5月14日 申請日期2007年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月18日
發(fā)明者盛 昌, 李建政 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)