CN106947686B - 家用可移动式产氢装置及其制氢操作方法 - Google Patents

Abstract

家用可移动式产氢装置，包括补水池、底物存储容器、粉碎装置、进料管、平推流反应器、出料管、废液池、排气管和集气装置；平推流反应器顶部中间部位开设有用于加入富含产氢菌的污泥的加料口，平推流反应器底部中间部位连接有排杂管，平推流反应器底部四周分别设置有支撑轮。本发明还公开了该产氢装置的制氢操作方法。本发明以家庭生活垃圾为发酵原料，平推流反应器为主体，采用了平推流式的发酵反应器设计，在消耗家庭生活垃圾的同时还可产出可供家庭炊事所用的清洁可再生能源，集垃圾清理和能源产出于一体，有效地缓解了垃圾清理以及环境污染等问题，同时还可获得清洁高品位的氢能源，具有很好的环境效益和产能潜力。

Description

家用可移动式产氢装置及其制氢操作方法

技术领域

本发明属于农业工程中的农村能源技术领域，尤其涉及家用可移动式产氢装置及其制氢操作方法。

背景技术

能源是人类生存和发展的重要物质基础，常规能源供应不足、化石能源利用造成的环境污染等问题使我国能源系统面临多重压力。如何高效、绿色、低成本地开发利用可再生能源已经成为当今人类可持续发展的重点之一。利用生物质制取高品位氢能源，因其具有生产清洁能源和解决环境污染等优势受到了广泛关注，而被认为是一种具有发展前景的能源产出途径。随着经济的快速发展以及人民生活水平的不断提高，家庭生活垃圾的产出量也逐渐增多，由此引起的空气污染、水污染等污染问题也随之加剧。因此，如果将对环境造成严重威胁的生活垃圾用于发酵制氢将是一个合理高效的发展途径。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种以家庭生活垃圾为发酵底物的家用可移动式产氢装置及其制氢操作方法，该装置和方法不仅可以有效的缓解家庭垃圾造成的环境污染等诸多问题，同时还可以得到高品位的氢能源，具有环境治理和能源产出的双重效益。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：家用可移动式产氢装置，包括补水池、底物存储容器、粉碎装置、进料管、平推流反应器、出料管、废液池、排气管和集气装置；粉碎装置的进水口通过进水管连接，进水管上设置有补水泵，进料管上端与粉碎装置底部连接，进料管下端由平推流反应器顶部伸入到平推流反应器内的底部前侧，补水池内盛装有洗菜、洗碗产生的生活废水，底物存储容器盛装有剩饭和腐烂果蔬，出料管和排气管自上而下垂直伸入到平推流反应器内并均位于平推流反应器前侧，出料管和排气管下端均位于平推流反应器内底部，出料管的出口伸入到废液池内，出料管上开设有位于平推流反应器高度方向中部的排液口，排气管上开设有位于平推流反应器高度方向上部的排气口，排气管的上端与集气装置的进气口连接，排气管上设置有位于平推流反应器上方的排气阀，集气装置通过管道与炊具的进气口连接，管道上设置有调节阀；平推流反应器顶部中间部位开设有用于加入富含产氢菌的污泥的加料口，平推流反应器底部中间部位连接有排杂管，平推流反应器底部四周分别设置有支撑轮。

出料管的最高处低于排气管最高处和进料管最上端至少5cm。

进料管上端设置有进料阀，进料管的下端出口处倾斜开设有向后的缺口。

家用可移动式产氢装置的制氢操作方法，包括以下步骤，

（1）、将洗菜、洗碗产生的生活废水存储到补水池内，将剩饭和腐烂果蔬存储到底物存储容器内；

（2）开启粉碎装置和补水泵，洗菜、洗碗产生的生活废水由补水泵抽入到粉碎装置内，将剩饭和腐烂果蔬加入到粉碎装置内与生活废水混合搅拌进行粉碎；

（3）、粉碎成为浆料后，开启平推流反应器，打开进料阀，浆料由进料管自动流入到平推流反应器内；其中，浆料中的蛋白质和碳水化合物类物质位于平推流反应器下部，而脂肪、油类物质则浮于浆料上表面，由于进料管的下端出口倾斜开设有向后的缺口，便于浆料从进料管流至平推流反应器底部时在平推力的作用下向前流动，避免底物在进料管出口处积累而造成进料管的堵塞，从而影响进料；

（4）、打开加料口，将富含产氢菌的污泥加入到平推流反应器内，浆料和污泥在平推力作用下流动进行充分混合，逐渐充满平推流反应器；

（5）、浆料和污泥在平推流反应器内进行充分化学反应，产生的氢气由排气管上的排气口排出，经排气管进入到集气装置内存储；同时出料管上排液口将浆料中不易代谢产氢的上清液排出，而将易于代谢降解产氢的蛋白质、碳水化合物以及富含产氢菌的污泥滞留于平推流反应器底部，从而提高底物利用率和氢气产量。

采用上述技术方案，补水池中积存的洗菜、洗碗等产生的生活废水在补水泵的作用下和底物存储容器中的剩饭腐烂果蔬等同时进入到粉碎装置中进行粉碎和混合，这样不仅防止底物堵塞粉碎装置，还可将废水和底物进行充分混合，相当于初步发酵工序，经粉碎混合后的发酵混合浆料沿着进料管进入到平推流反应器中，浆料在平推力作用下流动，逐渐充满反应器；出料管的最高处低于排气管最高处和进料管最上端至少5cm，这样利于废液的顺利排出，发酵后的废液经出料管排至废液池中，废液可用于浇灌蔬菜花草，排气管上开设的排气口利于排气的同时还可防止平推流反应器内压力过高时，反应液从排气管排出进入到集气装置中，当平推流反应器内压力过高时，排气口可以起到反应液回流的作用，在发酵反应的同时，打开调节阀即可使用炊具进行做饭、烧水等。平推流反应器底部的排杂管用于定时冲洗平推流反应器时的排渣除杂。当冬季温度较低时，还可以在反应器的外围套上保温层来保温升温。平推流反应器底部四周设置的支撑轮可以实现在家庭当中移动，更加方便操作。

综上所述，本发明区别于以往大中型的固定产氢发酵装置，以家庭生活垃圾为发酵原料，平推流反应器为主体，采用了平推流式的发酵反应器设计，在消耗家庭生活垃圾的同时还可产出可供家庭炊事所用的清洁可再生能源，集垃圾清理和能源产出于一体，有效地缓解了垃圾清理以及环境污染等问题，同时还可获得清洁高品位的氢能源，具有很好的环境效益和产能潜力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的家用可移动式产氢装置，包括补水池1、底物存储容器2、粉碎装置3、进料管4、平推流反应器5、出料管6、废液池7、排气管8和集气装置9；粉碎装置3的进水口通过进水管10连接，进水管10上设置有补水泵11，进料管4上端与粉碎装置3底部连接，进料管4下端由平推流反应器5顶部伸入到平推流反应器5内的底部前侧，补水池1内盛装有洗菜、洗碗产生的生活废水，底物存储容器2盛装有剩饭和腐烂果蔬，出料管6和排气管8自上而下垂直伸入到平推流反应器5内并均位于平推流反应器5前侧，出料管6和排气管8下端均位于平推流反应器5内底部，出料管6的出口伸入到废液池7内，出料管6上开设有位于平推流反应器5高度方向中部的排液口12，排气管8上开设有位于平推流反应器5高度方向上部的排气口13，排气管8的上端与集气装置9的进气口连接，排气管8上设置有位于平推流反应器5上方的排气阀14，集气装置9通过管道15与炊具16的进气口连接，管道15上设置有调节阀17；平推流反应器5顶部中间部位开设有用于加入富含产氢菌的污泥的加料口18，平推流反应器5底部中间部位连接有排杂管19，平推流反应器5底部四周分别设置有支撑轮20。

出料管6的最高处低于排气管8最高处和进料管4最上端至少5cm。

进料管4上端设置有进料阀21，进料管4的下端出口处倾斜开设有向后的缺口22。

本发明的家用可移动式产氢装置的制氢操作方法，包括以下步骤，

（1）、将洗菜、洗碗产生的生活废水存储到补水池1内，将剩饭和腐烂果蔬存储到底物存储容器2内；

（2）开启粉碎装置3和补水泵11，洗菜、洗碗产生的生活废水由补水泵11抽入到粉碎装置3内，将剩饭和腐烂果蔬加入到粉碎装置3内与生活废水混合搅拌进行粉碎；

（3）、粉碎成为浆料后，开启平推流反应器5，打开进料阀21，浆料由进料管4自动流入到平推流反应器5内；其中，浆料中的蛋白质和碳水化合物类物质位于平推流反应器5下部，而脂肪、油类物质则浮于浆料上表面，由于进料管4的下端出口倾斜开设有向后的缺口22，便于浆料从进料管4流至平推流反应器5底部时在平推力的作用下向前流动，避免底物在进料管4出口处积累而造成进料管4的堵塞，从而影响进料；

（4）、打开加料口18，将富含产氢菌的污泥加入到平推流反应器5内，浆料和污泥在平推力作用下流动进行充分混合，逐渐充满平推流反应器5；

（5）、浆料和污泥在平推流反应器5内进行充分化学反应，产生的氢气由排气管8上的排气口13排出，经排气管8进入到集气装置9内存储；同时出料管6上排液口12将浆料中不易代谢产氢的上清液排出，而将易于代谢降解产氢的蛋白质、碳水化合物以及富含产氢菌的污泥滞留于平推流反应器5底部，从而提高底物利用率和氢气产量。

补水池1中积存的洗菜、洗碗等产生的生活废水在补水泵11的作用下和底物存储容器2中的剩饭腐烂果蔬等同时进入到粉碎装置3中进行粉碎和混合，这样不仅防止底物堵塞粉碎装置3，还可将废水和底物进行充分混合，相当于初步发酵工序，经粉碎混合后的发酵混合浆料沿着进料管4进入到平推流反应器5中，浆料在平推力作用下流动，逐渐充满反应器；出料管6的最高处低于排气管8最高处和进料管4最上端至少5cm，这样利于废液的顺利排出，发酵后的废液经出料管6排至废液池7中，废液可用于浇灌蔬菜花草，排气管8上开设的排气口13利于排气的同时还可防止平推流反应器5内压力过高时，反应液从排气管8排出进入到集气装置9中，当平推流反应器5内压力过高时，排气口13可以起到反应液回流的作用，在发酵反应的同时，打开调节阀17即可使用炊具16进行做饭、烧水等。平推流反应器5底部的排杂管19用于定时冲洗平推流反应器5时的排渣除杂。当冬季温度较低时，还可以在反应器的外围套上保温层来保温升温。平推流反应器5底部四周设置的支撑轮20可以实现在家庭当中移动，更加方便操作。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.家用可移动式产氢装置，其特征在于：包括补水池、底物存储容器、粉碎装置、进料管、平推流反应器、出料管、废液池、排气管和集气装置；粉碎装置的进水口通过进水管连接，进水管上设置有补水泵，进料管上端与粉碎装置底部连接，进料管下端由平推流反应器顶部伸入到平推流反应器内的底部前侧，补水池内盛装有洗菜、洗碗产生的生活废水，底物存储容器盛装有剩饭和腐烂果蔬，出料管和排气管自上而下垂直伸入到平推流反应器内并均位于平推流反应器前侧，出料管和排气管下端均位于平推流反应器内底部，出料管的出口伸入到废液池内，出料管上开设有位于平推流反应器高度方向中部的排液口，排气管上开设有位于平推流反应器高度方向上部的排气口，排气管的上端与集气装置的进气口连接，排气管上设置有位于平推流反应器上方的排气阀，集气装置通过管道与炊具的进气口连接，管道上设置有调节阀；平推流反应器顶部中间部位开设有用于加入富含产氢菌的污泥的加料口，平推流反应器底部中间部位连接有排杂管，平推流反应器底部四周分别设置有支撑轮；

出料管的最高处低于排气管最高处和进料管最上端至少5cm；

进料管上端设置有进料阀，进料管的下端出口处倾斜开设有向后的缺口。

2.如权利要求1所述的家用可移动式产氢装置的制氢操作方法，其特征在于：包括以下步骤，

（1）、将洗菜、洗碗产生的生活废水存储到补水池内，将剩饭和腐烂果蔬存储到底物存储容器内；

（2）开启粉碎装置和补水泵，洗菜、洗碗产生的生活废水由补水泵抽入到粉碎装置内，将剩饭和腐烂果蔬加入到粉碎装置内与生活废水混合搅拌进行粉碎；

（3）、粉碎成为浆料后，开启平推流反应器，打开进料阀，浆料由进料管自动流入到平推流反应器内；其中，浆料中的蛋白质和碳水化合物类物质位于平推流反应器下部，而脂肪、油类物质则浮于浆料上表面，由于进料管的下端出口倾斜开设有向后的缺口，便于浆料从进料管流至平推流反应器底部时在平推力的作用下向前流动，避免底物在进料管出口处积累而造成进料管的堵塞，从而影响进料；

（4）、打开加料口，将富含产氢菌的污泥加入到平推流反应器内，浆料和污泥在平推力作用下流动进行充分混合，逐渐充满平推流反应器；

（5）、浆料和污泥在平推流反应器内进行充分化学反应，产生的氢气由排气管上的排气口排出，经排气管进入到集气装置内存储；同时出料管上排液口将浆料中不易代谢产氢的上清液排出，而将易于代谢降解产氢的蛋白质、碳水化合物以及富含产氢菌的污泥滞留于平推流反应器底部，从而提高底物利用率和氢气产量。