專利名稱：兩相秸稈沼氣發(fā)酵的實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于秸稈發(fā)酵制備沼氣實(shí)驗(yàn)儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種兩相秸稈沼氣發(fā)酵的實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
由于秸稈中含有大量的木質(zhì)纖維素，是導(dǎo)致發(fā)酵速率低的主要因素。若將秸稈直接入沼氣池進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)氣速度慢、產(chǎn)氣率低，且在生產(chǎn)實(shí)踐中無法進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化，但通過生物預(yù)處理方法，使秸稈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，秸稈變?nèi)彳?，疏松，就有利于秸稈的降解利用。單相厭氧發(fā)酵的整個(gè)發(fā)酵過程在同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，僅能夠有效處理總固體含量為 20% 40%的有機(jī)固體廢物。但由于秸稈的木質(zhì)纖維素含量高、流動(dòng)性差，以秸稈為原料的沼氣工程存在進(jìn)出料困難、產(chǎn)氣不穩(wěn)定及發(fā)酵速度慢、效率低等問題。另外，對(duì)秸稈沼氣進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)的好處是顯而易見的，首先不需要實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地如沼氣池，而且也無須大量的投料，根據(jù)需要投入適量的物料，可模擬不同種類秸稈沼氣發(fā)酵的環(huán)境，得出相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，更好地為實(shí)踐中的秸稈沼氣生產(chǎn)服務(wù)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種能很好地分析秸稈發(fā)酵速度與厭氧、微好氧環(huán)境之間關(guān)系的兩相秸稈沼氣發(fā)酵的實(shí)驗(yàn)裝置。—種兩相秸稈沼氣發(fā)酵的實(shí)驗(yàn)裝置，包括微好氧-厭氧兩相發(fā)酵產(chǎn)氣機(jī)構(gòu)和集氣測(cè)氣機(jī)構(gòu)，所述微好氧-厭氧兩相發(fā)酵產(chǎn)氣機(jī)構(gòu)包括產(chǎn)酸相的兩個(gè)微好氧反應(yīng)器及一個(gè)產(chǎn)氣相的碳纖維固定床厭氧反應(yīng)器，所述產(chǎn)氣相的碳纖維固定床厭氧反應(yīng)器與一個(gè)測(cè)氣裝置連接，所述微好氧反應(yīng)器通過一個(gè)帶閥門的管道與儲(chǔ)液罐連通。所述微好氧反應(yīng)器包括一個(gè)密封容器，所述密封容器設(shè)置加熱器、PH探頭、溫度監(jiān)測(cè)器、小型泵及噴頭，兩個(gè)微好氧反應(yīng)器與無菌空氣進(jìn)氣管連通。所述碳纖維固定床厭氧反應(yīng)器設(shè)置補(bǔ)料口，內(nèi)部設(shè)置固定纖維的支架，并通過底部帶閥門的管道與所述儲(chǔ)液罐連通，側(cè)部設(shè)置管道與廢液管連通。所述集氣測(cè)氣機(jī)構(gòu)包括帶配重塊的定滑輪、貯水罐和集氣罐，所述定滑輪設(shè)置在一體化設(shè)置的貯水罐和集氣罐上方。由于本實(shí)用新型在實(shí)驗(yàn)的形式下小規(guī)模、小成本地模擬秸稈發(fā)酵產(chǎn)沼氣的環(huán)境， 在厭氧和微好氧-厭氧的模式下詳細(xì)比較兩種環(huán)境對(duì)發(fā)酵的影響，通過比較和判斷，很容易得出厭氧和微好氧-厭氧的模式的優(yōu)缺點(diǎn)，以實(shí)驗(yàn)的形式改變行業(yè)內(nèi)對(duì)秸稈沼氣發(fā)酵環(huán)境的認(rèn)識(shí)，將實(shí)際發(fā)酵中遇到的諸如溫度、攪拌等要素很方便地重現(xiàn)到本實(shí)用新型中，更好地契合了當(dāng)前農(nóng)村沼氣的現(xiàn)狀，具有非常普遍的指導(dǎo)意義。單相厭氧發(fā)酵存在進(jìn)出料困難、 產(chǎn)氣量不高及發(fā)酵速度慢、效率底等問題；而微好氧-厭氧兩相發(fā)酵工藝技術(shù)的反應(yīng)器是結(jié)構(gòu)創(chuàng)新點(diǎn)，它將產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷分開在不同的區(qū)域，使產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷的菌種分別達(dá)到最佳的發(fā)酵效果，增強(qiáng)了不同菌種間的互補(bǔ)和協(xié)同作用，提高了產(chǎn)氣效率；此后又將沼液回流至集料池與進(jìn)料混合，實(shí)現(xiàn)了物料的多次接種，進(jìn)一步提高了產(chǎn)氣效率。另外本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能齊全，便于記錄和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)約空間。
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以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是兩相產(chǎn)氣與單相產(chǎn)氣的產(chǎn)氣量對(duì)比曲線圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示一種兩相秸稈沼氣發(fā)酵的實(shí)驗(yàn)裝置，包括微好氧-厭氧兩相發(fā)酵產(chǎn)氣機(jī)構(gòu)和集氣測(cè)氣機(jī)構(gòu)，所述微好氧-厭氧兩相發(fā)酵產(chǎn)氣機(jī)構(gòu)包括產(chǎn)酸相的兩個(gè)微好氧反應(yīng)器2及一個(gè)產(chǎn)氣相的碳纖維固定床厭氧反應(yīng)器3，所述產(chǎn)氣相的碳纖維固定床厭氧反應(yīng)器3 與一個(gè)測(cè)氣裝置連接，所述微好氧反應(yīng)器2通過一個(gè)帶閥門的管道與儲(chǔ)液罐6連通。所述微好氧反應(yīng)器2包括一個(gè)密封容器，所述密封容器設(shè)置加熱器、pH探頭、溫度監(jiān)測(cè)器、小型泵及噴頭5，兩個(gè)微好氧反應(yīng)器2與無菌空氣進(jìn)氣管4連通。所述微好氧反應(yīng)器2和碳纖維固定床厭氧反應(yīng)器3頂部設(shè)置補(bǔ)料口 7，后者內(nèi)部設(shè)置固定碳纖維的支架8，并通過底部帶閥門9的管道與所述儲(chǔ)液罐6連通，側(cè)部設(shè)置管道與廢液罐10連通。所述所述集氣測(cè)氣機(jī)構(gòu)包括帶配重塊14的定滑輪15、貯水罐13和集氣罐12，所述定滑輪15設(shè)置在一體化設(shè)置的貯水罐12和集氣罐13上方。本實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)器為小型反應(yīng)器，兩相的產(chǎn)酸相反應(yīng)器按80%裝罐，兩相的產(chǎn)氣相反應(yīng)器按90%容積裝罐。在實(shí)驗(yàn)中2個(gè)15L的兩個(gè)微好氧反應(yīng)器稱為產(chǎn)酸相(I和II)，15L 的碳纖維固定床厭氧反應(yīng)器稱為產(chǎn)氣相，通過加熱器控制中溫(35°C)條件，開始厭氧消化產(chǎn)氣，且產(chǎn)氣相和產(chǎn)酸相的進(jìn)出樣是一個(gè)循環(huán)體。將玉米秸稈處理成相同的長(zhǎng)度，用粉碎機(jī)將所需量的玉米秸稈分別粉碎成 0.5cm Icm長(zhǎng)度，于65°C恒溫烘干箱中烘干，稱重。本實(shí)驗(yàn)采用生物處理法，在人工控制條件下，利用微生物的發(fā)酵作用來處理秸稈。以15L反應(yīng)器和原料為玉米稈為例，將已粉碎過的735g玉米稈加4L接種液用2. 6L自來水(調(diào)至中性)，浸潤(rùn)秸稈，使秸稈與接種液充分接觸。秸稈預(yù)微好氧發(fā)酵4天后裝罐、加入足量調(diào)pH的水、封罐、氣密性檢查。兩相微好氧-厭氧發(fā)酵裝置中的產(chǎn)酸罐I和產(chǎn)酸罐II每天放IL樣，共2L都進(jìn)入產(chǎn)氣罐中，經(jīng)過產(chǎn)氣罐的厭氧發(fā)酵，出樣2L，均分體積后，再分別進(jìn)入產(chǎn)酸罐I和II中，然后回流。每天都出樣、進(jìn)樣，測(cè)量與產(chǎn)氣罐相連的集氣罐的上升高度。利用玉米秸稈發(fā)酵產(chǎn)氣，在實(shí)驗(yàn)的Id 31d中，兩相微好氧-厭氧產(chǎn)氣較好。如圖2所示，從第Id就開始產(chǎn)氣，產(chǎn)氣較穩(wěn)定，總產(chǎn)氣量為11328. 74m3/m3 · t，而單相厭氧發(fā)酵總產(chǎn)氣量為8228. 78m3/m3 · t，兩相的累積總產(chǎn)氣量是單相的1倍多?？梢缘贸鼋Y(jié)論經(jīng)過工藝改進(jìn)后的微好氧-厭氧兩相發(fā)酵比單相厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣效果好。
權(quán)利要求1.一種兩相秸稈沼氣發(fā)酵的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于它包括微好氧-厭氧兩相發(fā)酵產(chǎn)氣機(jī)構(gòu)和集氣測(cè)氣機(jī)構(gòu)，所述微好氧-厭氧兩相發(fā)酵產(chǎn)氣機(jī)構(gòu)包括產(chǎn)酸相的兩個(gè)微好氧反應(yīng)器及一個(gè)產(chǎn)氣相的碳纖維固定床厭氧反應(yīng)器，所述產(chǎn)氣相的碳纖維固定床厭氧反應(yīng)器與一個(gè)測(cè)氣裝置連接，所述微好氧反應(yīng)器通過一個(gè)帶閥門的管道與儲(chǔ)液罐連通。
2.如權(quán)利要求1所述的兩相秸稈沼氣發(fā)酵的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述微好氧反應(yīng)器包括一個(gè)密封容器，所述密封容器設(shè)置加熱器、PH探頭、溫度監(jiān)測(cè)器、小型泵及噴頭，兩個(gè)微好氧反應(yīng)器與無菌空氣進(jìn)氣管連通。
3.如權(quán)利要求1或2所述的兩相秸稈沼氣發(fā)酵的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述碳纖維固定床厭氧反應(yīng)器設(shè)置補(bǔ)料口，內(nèi)部設(shè)置固定碳纖維的支架，并通過底部帶閥門的管道與所述儲(chǔ)液罐連通，側(cè)部設(shè)置管道與廢液罐連通。
4.如權(quán)利要求3所述的兩相秸稈沼氣發(fā)酵的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述集氣測(cè)氣機(jī)構(gòu)包括帶配重塊的定滑輪、貯水罐和集氣罐，所述定滑輪設(shè)置在一體化設(shè)置的貯水罐和集氣罐上方。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種兩相秸稈沼氣發(fā)酵的實(shí)驗(yàn)裝置，包括微好氧-厭氧兩相發(fā)酵產(chǎn)氣機(jī)構(gòu)和集氣測(cè)氣機(jī)構(gòu)，所述微好氧-厭氧兩相發(fā)酵產(chǎn)氣機(jī)構(gòu)包括產(chǎn)酸相的兩個(gè)微好氧反應(yīng)器及一個(gè)產(chǎn)氣相的碳纖維固定床厭氧反應(yīng)器，所述產(chǎn)氣相的碳纖維固定床厭氧反應(yīng)器與一個(gè)測(cè)氣裝置連接，所述微好氧反應(yīng)器頂部與無菌進(jìn)氣管連接，底部與一個(gè)通過帶閥門的管道與儲(chǔ)液罐連通。由于本實(shí)用新型在實(shí)驗(yàn)的形式下小規(guī)模、小成本地模擬秸稈發(fā)酵產(chǎn)沼氣的環(huán)境，在厭氧和微好氧-厭氧的模式下詳細(xì)地比較、分析、判斷兩種環(huán)境對(duì)發(fā)酵的影響，通過比較和判斷，很容易得出厭氧和微好氧-厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣的模式的優(yōu)缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)C12M1/107GK201981187SQ201020602928
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者惠豐立, 朱延峰, 李曉明, 李玉英, 董冰雪, 高宛莉 申請(qǐng)人:南陽師范學(xué)院