CN103555566A - 一种新型的促进厌氧消化产甲烷的外置电解设备 - Google Patents

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Abstract

一种新型的促进厌氧消化产甲烷的外置电解设备，其结构主要包括进料管、电极组、外电源和出料管。设备内部设置有电极组，电极组由铁板和碳板组成，其中铁板作为阳极，碳板作为阴极。各个电极板按平行交错排布。将外置电解设备通过进料管和出料管与厌氧发酵反应器连接。进料管安装有进料泵。出料管安装有出料泵。启动外电源。启动进料泵和出料泵，使厌氧消化反应器中物料经进料管进入外置电解设备，经过电解反应后，通过出料管输回厌氧消化反应器。进料泵和出料泵流速一致。这种新型电解设备，能有效促进有机底物的降解，稳定产甲烷活性并大幅度提高甲烷产量。设备体积小，安装方便，适合用于现有厌氧消化反应器的升级改造，具有良好的应用前景。

Description

一种新型的促进厌氧消化产甲烷的外置电解设备
技术领域
本发明涉及一种能够促进有机固体废物进行厌氧消化产甲烷的装置。
背景技术
厌氧消化是对有机固体废物进行稳定化、减量化处理的重要方式之一，也是实现固体废物资源化的系统技术之一。厌氧消化工艺能够有效地处理剩余污泥、餐厨垃圾和秸秆等高有机质含量固体废弃物。通过厌氧消化不仅实现了固体废物的减量化和无害化，而且消化过程中产生的甲烷具有较高的经济价值，能给处理厂带来一定的经济收入。此外，厌氧消化产生的残渣富集了有机废弃物中的氮、磷等营养元素和消化过程中微生物代谢产生的活性物质氨基酸等，是一种良好的土壤改良剂。消化残渣中的丰富腐殖质能增加土壤的透气性和透水性有利于提高土壤中微生物的活性、加速土壤中的物质循环和分解，从而显著提高土壤的肥力。厌氧消化能够降低固体废弃物中的有害微生物数量并且固定其中的重金属元素。固体废物的厌氧消化技术在欧洲和日本等国家被广泛应用随着我国对固体废物资源化利用要求的不断提高厌氧消化技术具有广阔的应用前景，能真正意义上实现废弃物的减量化、无害化和资源化处理。
甲烷是消化过程中产生的一种高热值的清洁能源，甲烷的高位热值为39.8MJ/m3，是替代石化天然气的重要潜力资源，可直接利用现有的天然气管道或储气罐进行输送存储。中国提出十二五期间将加速建设天然气配套基础设施，开展分布式能源利用项目，这将为生物燃气的产业化应用提供基础与便利。除作燃料外，甲烷还可大量用于合成氨、尿素和炭黑，还可用于生产甲醇、氢、乙炔、乙烯、甲醛等，是一种重要的化工材料。
厌氧消化反应器在实际运作中常常会出现甲烷产量不稳定和产量低等问题，这是由于产甲烷菌对环境非常敏感造成的。所有的产甲烷菌都是专性严格厌氧菌，对氧非常敏感，遇氧后会立即受到抑制，不能生长繁殖，有的还会死亡，因此营造一个严格的厌氧氛围至关重要。产甲烷菌的最适pH值在6-8.5之间，超出这个范围产甲烷活性会受到严重抑制。另外，产甲烷菌生长特别缓慢，在人工培养条件下，要经过十几天甚至几十天才能长出菌落；在自然条件下甚至更长。其原因在于可利用的底物很少，只能利用很简单的物质，比如二氧化碳、氢、甲酸、乙酸等，这些简单的物质必须由其它发酵性细菌（水解酸化菌）把复杂有机物分解后提供给产甲烷菌，因此要等到其它细菌都大量生长以后才能生长。
发明内容
为解决现有厌氧消化反应器的厌氧消化周期长、产甲烷活性不稳定和甲烷产量少等技术问题，本发明提出以下技术方案：一种新型的促进厌氧消化产甲烷的外置电解设备，它的特点是：壳体内自下而上设有相互平行交错排布的铁板电极与碳板电极。铁板电极与外接电源的正极相连，而碳板电极与外接电源的负极相连。壳体外的下方设有连接进料泵的进料管，在壳体外的上方设有连接排料泵的排料管。碳板电极为石墨板。外接电源为直流稳压电源，电压范围为0.4～0.9V。进料泵与排料泵的流速一致，流速范围为80～125m3/h。铁板电极在设备投入使用前用弱酸浸泡30min，再用弱碱冲洗。所述的弱酸为0.1mol/L的HCL溶液。所述的弱碱为0.5mol/L的NaOH溶液。
采用了上述新型外置电解设备的有益效果是：本发明作为厌氧消化反应器的外置设备，能有效促进有机底物的降解，稳定产甲烷活性并大幅度提高甲烷产量。本设备体积小，安装方便，适合用于现有厌氧消化反应器的升级改造，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明一种新型的促进厌氧消化产甲烷的外置电解设备的结构示意图。
图中1—壳体，2—铁板电极，3—碳板电极，4—外接电源，5—进料泵，6—进料管，7—排料泵，8—排料管。
具体实施方式
下面结合说明书附图对具体操作步骤做进一步说明。
从图1可以看出，这种新型的促进厌氧消化产甲烷的外置电解设备，主要结构为：壳体1内自下而上设有相互平行交错排布的铁板电极2与碳板电极3。各个电极板按平行交错排布的优点是，可使设备内物料呈折返单向流动，这样能使物料与电极充分接触，增强电解效果。铁板电极2与外接电源4的正极相连，而碳板电极3与外接电源4的负极相连。壳体1外的下方设有连接进料泵5的进料管6，在壳体1外的上方设有连接排料泵7的排料管8。本例中铁板电极2数量为4个，碳板电极3数量为1个时，效果最佳。铁板电极2在设备投入使用前用弱酸浸泡30min，再用弱碱冲洗。本例中的弱酸为0.1mol/L的HCL溶液。本例中的弱碱为0.5mol/L的NaOH溶液。本例中所使用的碳板电极3为石墨板。外接电源4为直流稳压电源，电压范围为0.4～0.9V。投入工作时，先启动外接电源4，然后启动进料泵5与排料泵7，使厌氧消化反应器中的物料经进料管6进入本发明——新型的促进厌氧消化产甲烷的外置电解设备壳体1内，经过电解反应后，通过排料管8输回到厌氧消化反应器中去。进料泵5与排料泵7的流速一致，流速范围为80～125m3/h。
以上描述公开了本发明的基本原理、主要优点和特征，本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些等同变换均落入本发明申请所附的文字材料与图纸所界定的范围内。

Claims (6)

1.一种新型的促进厌氧消化产甲烷的外置电解设备，其特征在于：壳体（1）内自下而上设有相互平行交错排布的铁板电极（2）与碳板电极（3），所述铁板电极（2）与外接电源（4）的正极相连，而所述碳板电极（3）与外接电源（4）的负极相连；所述壳体（1）外的下方设有连接进料泵（5）的进料管（6），在所述壳体（1）外的上方设有连接排料泵（7）的排料管（8）。
2.根据权利要求1所述的外置电解设备，其特征在于：所述的碳板电极（3）为石墨板。
3.根据权利要求1或2所述的外置电解设备，其特征在于：所述的外接电源（4）为直流稳压电源，电压范围为0.4～0.9V。
4.根据权利要求1所述的外置电解设备，其特征在于：所述的进料泵（5）与排料泵（7）的流速一致，流速范围为80～125m3/h。
5.根据权利要求1所述的外置电解设备，其特征在于：所述的铁板电极（2）在设备投入使用前用弱酸浸泡30min，再用弱碱冲洗。
6.根据权利要求5所述的外置电解设备，其特征在于：所述的弱酸为0.1mol/L的HCL溶液。所述的弱碱为0.5mol/L的NaOH溶液。
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