一种微氧曝气厌氧发酵反应系统的制作方法

本实用新型公开了一种微氧曝气厌氧发酵反应系统，涉及秸秆厌氧产沼气的技术领域。

背景技术：

我国作为一个农业大国，随着粮食产量的增加，每年大概会产生7 亿多吨的农作物秸秆，露天焚烧秸秆的处理方式易造成资源浪费，存在大气污染，火灾安全隐患等问题。对秸秆进行二次利用，作为厌氧发酵的原材料，运用厌氧微生物对秸秆进行降解消化，即解决了露天焚烧秸秆产的的问题，又可以产生清洁能源之一的沼气。农作物秸秆富含有机质，其木质纤维含量相对较高，传统的厌氧发酵方式难以完全降解消化秸秆中的木质纤维，导致秸秆水解缓慢，水解程度低，进而影响了后续的酸化和气化过程，存在厌氧消化时间长，消化率低，产气量低等问题。

技术实现要素：

本实用新型涉及一种微氧曝气厌氧发酵反应系统，解决的了现有技术中秸秆水解速度缓慢，水解不彻底，水解程度低的技术问题。

为解决上述问题，本实用新型采用的方案是一种微氧曝气厌氧发酵反应系统，包括：厌氧产气罐，所述厌氧产气罐具有原料输入口，排气口，所述厌氧产气罐内固定有搅拌装置；

电机，所述电机与厌氧产气罐链接；

曝气装置，所述曝气装置包括气泵，曝气管，所述曝气管一端与气泵连接，另一端从原料输入口进入厌氧产气罐中，曝气管向厌氧产气罐中延伸，曝气管延伸端设有曝气头，所述气泵上设有流量计，所述流量计通过软管与所述气泵连接；

自动控温装置。

自动温度控制装置为现有技术，在厌氧产气罐中安装自动控温装置，可以令厌氧产气罐内的温度维持在39±1℃的范围内，模拟反刍动物瘤胃高效消化环境。

作为进一步地优选，所述曝气头位于厌氧产气罐的底端。

作为进一步地优选，所述曝气头为曝气管延伸端未封闭形成的。

作为进一步地优选，所述厌氧产气罐设有集气口，所述集气口通过集气管与集气袋连接。

工作人员可对集气袋收集的气体进行成分测定，了解厌氧产气罐的运行状态。

作为进一步地优选，所述排气口通过软管与气体流量计连接。

排气口连接气体流量计，便于工作人员一方面可以检测气体流量，测量气体体积，另一方面可以排除气体，平衡气压。

作为进一步地优选，所述集气管选用软管。

作为进一步地优选，所述自动控温装置选用夹套温控装装置。

工作原理：将粉碎后的秸秆与接种物从原料输入口进入到厌氧产气罐中，通过机械搅拌装置搅拌均匀后并持续搅拌，自动控温装置将产气罐中的温度控制在39±1℃的范围内，通过机械搅拌装置与自动控温装置模拟反刍动物瘤胃高效消化环境，流量计控制进入厌氧产气罐中的气体，每24h对厌氧产气罐中的料液进行曝气，曝气强度为 0.083ml/L/d，实现秸秆的充分水解，水解产生的沼气通过内压作用进入集气袋与气体流量计，工作人员测定集气袋中的气体成分，通过气体流量计测量气体体积。

有益效果：本实用新型提供的一种微氧曝气厌氧发酵反应系统，通过自动控温装置、机械搅拌装置、曝气装置模拟反刍动物瘤胃高效消化环境，促进秸秆的有效水解，提高秸秆水解的效率，且操作简单，成本低；沼气通过内压作用直接从集气口进入集气袋，便于工作人员对厌氧产气罐产生的气体进行成分测定，了解厌氧产气罐的工作状态；排气口通过软管与气体计量器连接，便于工作人员对厌氧产气罐排出的沼气进行体积计量，并调节厌氧发酵罐的气压，及时排出气体。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构图；

图2是厌氧产气罐的纵切面图。

附图标识说明

1-厌氧产气罐；2-电机；3-气泵；31-曝气管；32-曝气头；4-流量计； 5-气袋；51-集气管；6-搅拌装置；7-原料输入口；8-排气口；9-集气口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，一种微氧曝气厌氧发酵反应系统包括厌氧产气罐1，厌氧产气罐1由电机2控制工作，厌氧产气罐1上设置有具有原料输入口7，排气口8，厌氧产气罐1内固定有搅拌装置6，该搅拌装置6为现有技术，由电机2控制发生搅拌动作。经过粉碎后的秸秆经由原料输入口7进入厌氧产气罐1中，接种物也经由原料输入口7进入厌氧产气罐1中，两者进入厌氧产气罐1后，搅拌装置6开始搅拌，搅拌生成料液，为了进一步模拟反刍动物瘤胃高效消化环境，在厌氧产气罐1中设置了自动控温装置(并未在图中画出)，自动控温装置是现有技术，可以运用通过填充恒温水控制温度，自动化控温，也可以运用温度条带和水浴控温两种控温装置，自动控温装置将产气罐中的温度维持在39±1℃范围内，模拟反刍动物瘤胃高效消化的温度环境，为秸秆水解提供了良好的环境，为了实现更好的恒温控温效果，本实施例选用夹套控温装置，夹套控温是现有技术，是指在厌氧产气罐罐体外侧镶嵌一层玻璃层，玻璃层设有空心层，空心层内充满恒温液体，令厌氧发酵罐维持恒定的温度。夹套控温装置是现有技术，并未在图中画出。

如图1和图2所示，本微氧曝气厌氧发酵系统还包括曝气装置，曝气装置包括气泵3，曝气管31，所述曝气管31一端与气泵3固定连接，另一端经由原料输入口7进入厌氧产气罐1的内部，曝气管31 进入厌氧产气罐1中后继续延伸，其延伸端设有曝气头32，曝气头 32是曝气管31延伸端呈敞开状的，曝气管31可以延伸至厌氧产气罐1的底部。曝气装置为厌氧产气罐1提供曝气气体，通过流量计4 控制曝气频率与强度，此实施例中，曝气频率是24h，曝气强度是 0.083ml/L/d，为了强化曝气效果，曝气管31可伸长至厌氧产气罐1 的底部，令曝气头32位于厌氧产气罐1中料液的液面以下，优化曝气效果。

如图1和图2所示，排气口8通过一截软管与气体流量计连接，便于一方面排除气体，平衡气压；另一方面检测气体流量，记录所产气体体积。厌氧产气罐1还设有集气口9，集气口9通过集气管51与集气袋5连接，沼气通过内压进入到集气袋5中，工作人员可对集气袋5中的气体进行成分测定，实时观察厌氧产气罐的工作状态，集气管51可以选择软管；测量口10通过软管与气体流量计连接，便于工作人员直接对沼气进行体积计量。

以改装实验室10L自动搅拌玻璃产气罐设备为研究对象，自制模拟曝气设备与气袋，增加曝气管，将实验温度控制在39℃，模拟本实施例中的微氧曝气厌氧发酵系统，将其为实验组，对照组不进行曝气，实验组和对照组发酵原料均为粉碎处理后的玉米秸秆，粉碎至粒径＜ 1cm，秸秆装料为15g/L，接种物为申请人实验室污泥，装液量为10L，与对照组相比，实验组曝气强度为0.083ml/L/d。固定时间记录产气量和甲烷浓度，每时间段具体数据如表1所示。

表1微氧曝气环境对以秸秆为底物甲烷产率的影响

可见对照组最终甲烷体积仅为9.29L，实验组即本实施例所述的微氧曝气厌氧发酵系统的最终甲烷体积是12.47L，与对照组相比较，实验组的甲烷产气量提高了34.2％。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。