专利名称：电解促进厌氧发酵装置的制作方法
技术领域：
电解促进厌氧发酵装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种电解促进厌氧发酵装置，属于资源与环境技术领域。
技术背景[0002]由于能源需求日益增加以及化石燃料的大量消耗，引发了人们对可再生能源的兴趣。甲烷无污染、可再生，是一种可以开发利用的理想能源。秸秆厌氧消化产甲烷不仅可以缓解能源压力，还能解决秸秆直接焚烧所带来的环境污染问题，具有很高的经济价值。沼气发酵所处的严格厌氧环境不利于秸秆等复杂有机物的降解，且产生的硫化氢剧毒，限制了沼气的直接利用。[0003]沼气的厌氧发酵分为三个阶段有机物水解、产酸、产甲烷阶段。而有机物水解过程，其实际上是一个微好氧的过程，而产甲烷阶段的严格厌氧条件不利于有机物的水解。通入一定的外加电压可以连续地产生氧气和氢气；氧气提供微好氧环境，促进秸秆中有机物的水解，减少生物气中硫化氢的含量；电解产生的氢气部分逸散到沼气中，可以提高沼气的燃烧性能，而另一部分氢气可以被发酵体系中的氢营养型甲烷菌转换成甲烷，提高甲烷的产率。实用新型内容[0004]本实用新型的技术目的之一在于提供一种电解促进厌氧发酵的装置，使得该装置可以通过控制外加电压大小将沼气中氧气含量控制在最低水平，其主要涉及解决秸秆等复杂有机物降解困难及沼气含有有毒气体(主要是硫化氢)的技术问题，而可以利用低压直流电源电解水提供秸秆等降解所需的微好氧环境。[0005]为了实现本实用新型的技术目的，本实用新型的技术方案如下。[0006]一种电解促进厌氧发酵装置，主要由发酵罐体1、位于发酵罐体1之上用于密封其罐口的封罐口 2，以及在封罐口 2上开孔并插入的排气口 7构成，其特征在于还包括阳极4、 阴极5、直流电源9和电线8 ；直流电源9设置在发酵罐体1之外，通过两根电线8分别穿过封罐口 2伸入罐体1内部并分别连接设置在罐体1内部的阳极4和阴极5。[0007]进一步地，所述的阳极或阴极是片状电极。[0008]进一步地，所述的阳极应理解为现有技术中任何惰性材料制得的阳极，在本实用新型中，包括但不限于石墨、钼金或贵金属氧化物。[0009]所述的阴极应理解为现有技术中任何导电材料制得的阴极，在本实用新型中，包括但不限于铜、不锈钢、铝、银或钛。[0010]进一步地，所述的电解促进厌氧发酵的装置还包括取料口 3，取料口 3是贯穿于封罐口 2的导管，其一端插入发酵罐体1的底部，一端伸出封罐口 2。其目的是方便装置操作过程中随时对发酵体系的料液进行取样分析。[0011]进一步地，所述的排气口 7上还连有三通，三通一端与排气口 7连接，一端塞入密封塞6，另一端连接气量检测装置。塞有密封塞6的一端作为取气口，可以方便随时对发酵体系产生的气体进行取样分析。连接气量检测装置的目的是检测每一批次发酵结束后总的产气量，以检测发酵体系的产气能力。[0012]本实用新型的技术效果在于[0013](1)本厌氧消化装置制作简单，成本低，适用于电解对厌氧发酵影响的研究。[0014](2)为了解决秸秆等复杂有机物降解困难及沼气含有有毒气体(主要是硫化氢)的问题，本实用新型利用低压直流电源电解水提供秸秆等降解所需的微好氧环境。为了避免氧气对厌氧代谢的抑制作用，本实用新型提供的外加电压，可以将氧气含量控制在最低水平。电解所产生的氢气可以被氢营养型甲烷菌代谢利用，从而提高了沼气中甲烷的含量。沼气中的在阳极发生氧化反应，进而达到脱硫的目的，所产生的沼气无需经过脱硫装置， 可以直接燃烧。
[0015]图1为本实用新型所述电解促进厌氧发酵的装置的结构示意图。[0016]其中，1-发酵罐体；2-封罐口 ；3-取料口 ；4-阳极；5-阴极；6-密封塞；7-排气口 ； 8-电线；9-直流电源。[0017]图2为实施例2日产气量变化数据图。[0018]图3为实施例2中产出气体的沼气含量变化数据图。[0019]图4为实施例2累积产气量变化数据图。
具体实施方式
[0020]实施例1[0021]本实施例说明本实用新型所述的电解促进厌氧发酵的装置的结构。[0022]如图1所示，本实用新型所述的电解促进厌氧发酵的装置，主要由发酵罐体1、位于发酵罐体1之上用于密封其罐口的封罐口 2，以及在封罐口 2上开孔并插入的排气口 7构成；该装置还包括阳极4、阴极5、直流电源9和电线8 ；直流电源9设置在发酵罐体1之外， 通过两根电线8分别穿过封罐口 2伸入罐体1内部并分别连接设置在罐体1内部的阳极4 和阴极5。[0023]进一步地，所述的阳极或阴极是片状电极。[0024]进一步地，所述的阳极应理解为现有技术中任何惰性材料制得的阳极，在本实用新型中，包括但不限于石墨、钼金或贵金属氧化物等。[0025]所述的阴极应理解为现有技术中任何导电材料制得的阴极，在本实用新型中，包括但不限于铜、不锈钢、铝、银或钛等。[0026]进一步地，所述的电解促进厌氧发酵的装置还包括取料口 3，取料口 3是贯穿于封罐口 2的导管，其一端插入发酵罐体1的底部，一端伸出封罐口 2。其目的是方便装置操作过程中随时对发酵体系的料液进行取样分析。[0027]进一步地，所述的排气口 7上还连有三通，三通一端与排气口 7连接，一端塞入密封塞6，另一端连接气量检测装置。塞有密封塞6的一端作为取气口，可以方便随时对发酵体系产生的气体进行取样分析。连接气量检测装置的目的是检测每一批次发酵结束后总的产气量，以检测发酵体系的产气能力。[0028]实施例2[0029]本实施例是利用实施例1所述的装置厌氧发酵产沼气的方法。[0030](1)取1 L的发酵罐体，打开电解促进厌氧发酵的装置的封罐口 2，向其发酵罐体 1中加入30 g粉碎为细丝状的秸秆及770 mL沼液使得固体质量含量为6%;安装好封罐口 2及排气口 7、阳极4、阴极5、直流电源9和电线8 ；以石墨为阳极、铜为阴极，电极距离为3 cm0[0031](2)打开直流电源9，保持外加电压2. 5 V，确保氧气含量在1%以下，即不影响甲烷菌的活性，又能提供微好氧环境；将发酵装置置于水浴装置中，使发酵温度维持在37。C， 开始发酵产气，并通过排气口 7收集沼气并检测产气量。发酵11天后产气量明显减少，此时停止发酵。[0032]以同样的发酵条件、但不外加电极和电压的单纯厌氧发酵作为一组对照，测定日产气量(图2)、甲烷含量变化(图3)、累计产气量(图4)和硫化氢含量。硫化氢含量采用GB/ T 11060. 1-1998方法进行测定，结果为0%，而对照组为0. 203%。结果表明，外加低压直流电源不仅可以促进沼气发酵，改善沼气性能，还能除去沼气中有毒气体硫化氢等。
权利要求1.一种电解促进厌氧发酵的装置，主要由发酵罐体(1)、位于发酵罐体(1)之上用于密封其罐口的封罐口(2)，以及在封罐口(2)上开孔并插入的排气口(7)构成，其特征在于还包括阳极(4)、阴极(5)、直流电源(9)和电线(8)；直流电源(9)设置在发酵罐体(1)之外，通过两根电线(8 )分别穿过封罐口( 2 )伸入罐体(1)内部并分别连接设置在罐体(1)内部的阳极(4)和阴极(5)。
2.根据权利要求1所述的电解促进厌氧发酵的装置，其特征在于所述的阳极或阴极是片状电极。
3.根据权利要求1所述的电解促进厌氧发酵的装置，其特征在于所述的阳极是石墨、 钼金或贵金属氧化物。
4.根据权利要求1所述的电解促进厌氧发酵的装置，其特征在于所述的阴极是铜、不锈钢、铝、银或钛。
5.根据权利要求1所述的电解促进厌氧发酵的装置，其特征在于所述的电解促进厌氧发酵的装置还包括取料口(3)，取料口(3)是贯穿于封罐口(2)的导管，其一端插入发酵罐体(1)的底部，一端伸出封罐口(2)。
6.根据权利要求1所述的电解促进厌氧发酵的装置，其特征在于所述的排气口(7)上还连有三通，三通一端与排气口( 7 )连接，一端塞入密封塞(6 )，另一端连接气量检测装置。
专利摘要本实用新型涉及一种电解促进厌氧发酵装置，属于资源与环境技术领域。该电解促进厌氧发酵的装置，主要由发酵罐体1、位于发酵罐体1之上用于密封其罐口的封罐口2，以及在封罐口2上开孔并插入的排气口7构成，其特征在于还包括阳极4、阴极5、直流电源9和电线8；直流电源9设置在发酵罐体1之外，通过两根电线8分别穿过封罐口2伸入罐体1内部并分别连接设置在罐体1内部的阳极4和阴极5。为了解决秸秆等复杂有机物降解困难及沼气含有有毒气体的问题，本实用新型利用低压直流电源电解水提供秸秆等降解所需的微好氧环境。沼气中的H2S在阳极发生氧化反应，进而达到脱硫的目的，所产生的沼气无需经过脱硫装置，可以直接燃烧。
文档编号C12M1/107GK202246675SQ201120404048
公开日2012年5月30日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日
发明者刘秀娟, 张亚兵, 李晖, 欧阳平凯, 牛潇, 薛金红, 贾红华, 韦萍 申请人:南京工业大学