CN115651812A - 一种耦合风能驱动的电发酵反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耦合风能驱动的电发酵反应器，所述电发酵反应器包括发酵反应器主体、搅拌结构、极片、风力发电结构、支撑结构以及蓄电池，所述风力发电结构通过所述支撑结构与所述发酵反应器主体连接，所述搅拌结构顶端通过传动齿轮组与所述风力发电结构驱动连接，且所述搅拌结构下端置于所述发酵反应器主体内，所述蓄电池与所述风力发电结构电性连接，所述极片置于所述发酵反应器主体内且与所述蓄电池电性连接；本发明利用风力发电为电发酵产甲烷反应装置供电，维持阴阳极之间的电位，且风力发电同时能带动搅拌器转动，从而能有效的节约电能资源，经济成本低且环保节约。
Description
技术领域
本发明涉及电发酵反应技术领域，特别涉及一种耦合风能驱动的电发酵反应器。
背景技术
厌氧发酵技术能在混合菌的互营作用下通过水解、酸化、乙酸化和甲烷化等阶段将自然界分布广泛的生物质原料降解为甲烷。最新研究表明，产电菌可以通过直接接触、导电菌毛和导电介质将降解有机物产生的电子传递给产甲烷菌，而产甲烷菌可以通过直接种间电子传递的方式利用胞外电子还原二氧化碳产甲烷，可通过对传统厌氧发酵器外加电压(电极)的方式促进直接种间电子传递，最终提高厌氧发酵产甲烷效果。
但是现有的反应装置存在以下不足：
(1)现有的电发酵产甲烷反应是外部直接提供电压提高发酵的效果，从而消耗高品位电能维持电极电压，造成经济成本高且易造成资源浪费；
(2)现有的厌氧发酵反应器搅拌装置是直接外接电机提供驱动力，也是直接消耗高品位电能实现持续搅拌，造成经济成本高且易造成资源浪费。
发明内容
发明的目的在于提供一种耦合风能驱动的电发酵反应器，解决了发酵反应装置在维持电极电压以及搅拌装置的驱动都需要直接消耗高品位的电能，造成经济成本高且易浪费资源的问题。
本发明是这样实现的，一种耦合风能驱动的电发酵反应器，所述电发酵反应器包括发酵反应器主体、搅拌结构、极片、风力发电结构、支撑结构以及蓄电池，
所述风力发电结构通过所述支撑结构与所述发酵反应器主体连接，所述搅拌结构顶端通过传动齿轮组与所述风力发电结构驱动连接，且所述搅拌结构下端置于所述发酵反应器主体内，所述蓄电池与所述风力发电结构电性连接，所述极片置于所述发酵反应器主体内且与所述蓄电池电性连接。
本发明的进一步技术方案是：所述风力发电结构包括驱动轴、置于所述驱动轴一端的风机叶片以及与所述驱动轴连接的发电机，所述发电机与所述蓄电池电性连接，所述传动齿轮组包括套设在所述驱动轴上的第一传送齿轮以及置于所述搅拌结构顶端且与所述第一传动齿轮配合的第二传动齿轮。
本发明的进一步技术方案是：所述风力发电结构还包括置于所述驱动轴上靠近所述风机叶片一端的风力传感器以及置于所述驱动轴另一端的制动器，所述风力传感器与所述制动器通过PLC控制器电性连接。
本发明的进一步技术方案是：所述PLC控制器置于所述支撑结构内。
本发明的进一步技术方案是：所述搅拌结构包括搅拌轴以及置于所述搅拌轴底部的搅拌器，所述搅拌轴顶端通过传动齿轮组与所述风力发电结构连接，所述搅拌轴远离所述风力发电结构的一端穿过所述发酵反应器主体且与所述发酵反应器主体转动连接。
本发明的进一步技术方案是：所述搅拌器与所述蓄电池电性连接。
本发明的进一步技术方案是：所述发酵反应器主体顶部设有出气口，所述发酵反应器主体外套设有保温层。
本发明的进一步技术方案是：所述极片包括阴极极片和阳极极片。
本发明的进一步技术方案是：所述支撑结构为塔架，所述塔架远离所述风力发电结构的一端置于所述发酵反应器主体的顶部。
本发明的进一步技术方案是：所述蓄电池置于所述支撑结构内。
本发明的有益效果：本发明利用风力发电为电发酵产甲烷反应装置供电，维持阴阳极之间的电位，且风力发电同时能带动搅拌器转动，通过一个驱动能同时给发酵反应供电和搅拌装置供电，整个装置的设计合理且能有效的节约电能资源；
本发明可利用风能发电装置将风能转化为电能，直接供电发酵产甲烷反应器使用，能很好的满足发酵反应的供电需求，同时经济成本低且环保节约；
本发明可利用风电叶片的转动通过驱动轴以及传动齿轮组的配合带动搅拌器转动，通过风力驱动，经济成本低且环保节约，搅拌器的转动可防止发酵反应器主体污泥沉底，使污泥内的微生物更好地接触底物。
附图说明
图1是本发明提供的一种耦合风能驱动的电发酵反应器的结构示意图；
图2是本发明提供的优选实施例中的一种耦合风能驱动的电发酵反应器的结构示意图。
附图标记：1.风力传感器，2.风机叶片，3.发电机，4.传动齿轮组，5.制动器，6.支撑结构，7.PLC控制器，8.蓄电池，9.发酵反应器主体，10.保温层，11.阳极，12.搅拌器，13.阴极，14.出气口，15.风力发电结构。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例一：
图1-图2示出了一种耦合风能驱动的电发酵反应器，所述电发酵反应器包括发酵反应器主体9、搅拌结构12、极片、风力发电结构15、支撑结构6以及蓄电池7，
所述风力发电结构15通过所述支撑结构6与所述发酵反应器主体9连接，所述搅拌结构顶端通过传动齿轮组4与所述风力发电结构15驱动连接，且所述搅拌结构下端置于所述发酵反应器主体9内，所述蓄电池7与所述风力发电结构15电性连接，所述极片置于所述发酵反应器主体9内且与所述蓄电池7电性连接。
在本实施例中，所述风力发电结构15包括驱动轴、置于所述驱动轴一端的风机叶片2以及与所述驱动轴连接的发电机3，所述发电机3与所述蓄电池7电性连接，所述传动齿轮组4包括套设在所述驱动轴上的第一传送齿轮以及置于所述搅拌结构顶端设有且与所述第一传动齿轮配合的第二传动齿轮。在本实施例中，所述传动齿轮组4包括两个啮合的锥形齿轮。
在本实施例中，所述风力发电结构15还包括置于所述驱动轴上靠近所述风机叶片2一端的风力传感器1以及置于所述驱动轴另一端的制动器5，所述风力传感器1与所述制动器5通过PLC控制器7电性连接。在本实施例中，所述PLC控制器7置于所述支撑结构6上。
在本实施例中，所述搅拌结构包括搅拌轴以及置于所述搅拌轴底部的搅拌器12，所述搅拌轴顶端通过传动齿轮组与所述风力发电结构15连接，所述搅拌轴远离所述风力发电结构15的一端穿过所述发酵反应器主体9且与所述发酵反应器主体9转动连接。
在本实施例中，所述搅拌器12靠近所述发酵反应器9内侧底部设置。
在本实施例中，所述搅拌器12外周包括3片分布均匀的搅拌叶片。
如图2所示，作为优选实施例，所述发酵反应器主体9顶部设有导向套，所述搅拌轴从导向套内穿过且与所述导向套转动连接。
在本实施例中，所述搅拌器12与所述蓄电池8电性连接。
在本实施例中，所述发酵反应器主体9顶部设有出气口14，所述发酵反应器主体9外套设有保温层10。
在本实施例中，所述极片包括阴极极片13和阳极极片11。
在本实施例中，所述支撑结构6为塔架，所述塔架远离所述风力发电结构15的一端置于所述发酵反应器主体9的顶部。
在本实施例中，所述蓄电池8置于所述支撑结构6内。
本发明的工作原理：风力传感器1可测定实时风速大小，并将数据传输至PLC控制器7。有风时，风机叶片2通过转动将风能转换为机械能，电动机3将机械能转换为电能，并输送至蓄电池8储存，同时，为提高厌氧发酵性能，蓄电池8放电，使阳极11与阴极13维持恒定电位，为防止污泥沉底，使污泥内的微生物更好地接触底物，风机叶片2通过传动齿轮组4带动搅拌结构转动，从而使搅拌器12转动；无风时，PLC控制器7控制蓄电池8放电，驱动搅拌器12转动且使阳极11与阴极13维持恒定电位。风速过大时，为避免搅拌器12转速过快，影响污泥内微生物活性，PLC控制器7通过制动器5降低风机叶片2转速至合适的范围。发酵反应器主体9内生成的甲烷由出气口14排出并进行收集。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耦合风能驱动的电发酵反应器，其特征在于：所述电发酵反应器包括发酵反应器主体(9)、搅拌结构(12)、极片、风力发电结构(15)、支撑结构(6)以及蓄电池(8)，
所述风力发电结构(15)通过所述支撑结构(6)与所述发酵反应器主体(9)连接，所述搅拌结构顶端通过传动齿轮组(4)与所述风力发电结构(15)驱动连接，且所述搅拌结构下端置于所述发酵反应器主体(9)内，所述蓄电池(8)与所述风力发电结构(15)电性连接，所述极片置于所述发酵反应器主体(9)内且与所述蓄电池(8)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种耦合风能驱动的电发酵反应器，其特征在于，所述风力发电结构(15)包括驱动轴、置于所述驱动轴一端的风机叶片(2)以及与所述驱动轴连接的发电机(3)，所述发电机(3)与所述蓄电池(8)电性连接，所述传动齿轮组(4)包括套设在所述驱动轴上的第一传送齿轮以及置于所述搅拌结构顶端且与所述第一传动齿轮配合的第二传动齿轮。
3.根据权利要求2所述的一种耦合风能驱动的电发酵反应器，其特征在于，所述风力发电结构(15)还包括置于所述驱动轴上靠近所述风机叶片(2)一端的风力传感器(1)以及置于所述驱动轴另一端的制动器(5)，所述风力传感器(1)与所述制动器(5)通过PLC控制器(7)电性连接。
4.根据权利要求3所述的一种耦合风能驱动的电发酵反应器，其特征在于，所述PLC控制器(7)置于所述支撑结构(6)内。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种耦合风能驱动的电发酵反应器，其特征在于，所述搅拌结构包括搅拌轴以及置于所述搅拌轴底部的搅拌器(12)，所述搅拌轴顶端通过传动齿轮组与所述风力发电结构(15)连接，所述搅拌轴远离所述风力发电结构(15)的一端穿过所述发酵反应器主体(9)，并与所述发酵反应器主体(9)转动连接。
6.根据权利要求5所述的一种耦合风能驱动的电发酵反应器，其特征在于，所述搅拌器(12)与所述蓄电池(8)电性连接。
7.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种耦合风能驱动的电发酵反应器，其特征在于，所述发酵反应器主体(9)顶部设有出气口(14)，所述发酵反应器主体(9)外套设有保温层(10)。
8.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种耦合风能驱动的电发酵反应器，其特征在于，所述极片包括阴极极片(13)和阳极极片(11)。
9.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种耦合风能驱动的电发酵反应器，其特征在于，所述支撑结构(6)采用塔架式结构，所述塔架远离所述风力发电结构(15)的一端置于所述发酵反应器主体(9)的顶部。
10.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种耦合风能驱动的电发酵反应器，其特征在于，所述蓄电池(8)置于所述支撑结构(6)内。
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