一種在線測試厭氧條件下廢水生物產氫量的裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開一種在線測試厭氧條件下廢水生物產氫量的裝置，包括依次連接的厭氧發酵池、混氣罐、還原箱以及冷卻罐，所述還原箱內沿著氣體的流動方向設置有多層可供氣體穿過的氧化銅網，所述還原箱的下方設置有一用于測量所述氧化銅網總質量變化的電子秤。本發明專利技術一種在線測試厭氧條件下廢水生物產氫量的裝置，在確保系統安全運行的同時，利用了H2還原氧化銅的化學原理來在線監測厭氧發酵池內的產氫量，而且各個結構部件成本不高，其中被損耗的氧化銅網可以進行更換，將被還原后的氧化銅網放置在干燥空氣中又重新被氧化，可以重復利用，降低了使用成本。本發明專利技術還公開了一種在線測試厭氧條件下廢水生物產氫量的方法，測試方法的原理簡單，數據可靠。

Device and method for on-line testing biological hydrogen yield of anaerobic wastewater

Wastewater biological hydrogen production device of the invention discloses an on-line test under anaerobic conditions, comprises anaerobic fermentation tank, mixing tank, reduction box and cooling tank, a copper oxide multilayer network for gas through setting the flow direction of the reduction box along the gas, the lower part of the reduction box is provided with a an electronic scale used for measuring the total quality of copper oxide. Wastewater biological hydrogen production device of the invention relates to an on-line test under anaerobic conditions, to ensure the safe operation of the system at the same time, using the principle of the chemical reduction of H2 copper oxide to hydrogen production line monitoring anaerobic digestion tank, and each component cost is not high, which is copper oxide net losses can be the replacement of copper oxide is reduced and the network placed in dry air and re oxidation, can be used to reduce the use of cost. The invention also discloses a method for on-line testing the biological hydrogen production of the wastewater under the anaerobic condition. The test method has the advantages of simple principle and reliable data.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及產氫量的檢測設備
，具體涉及的是一種在線測試厭氧條件下廢水生物產氫量的裝置及方法。
技術介紹
目前人們在對新能源的研究中，清潔、高效、廉價的氫一直是研究者追求的目標。氫是一種理想的清潔能源，它熱值高，高達3042cal/m3，熱轉化率也高，而且能量密度很高，是普通汽油的3倍，這意味著燃料的自重可減輕2/3。制氫技術主要有物化法和生物法，物化法包括水電解法、甲烷裂解法和水煤氣轉化法等；生物制氫主要有光合制氫和厭氧發酵制氫。物化法存在著耗能大、效率低等問題，生物制氫技術與之相比具有清潔、節能和不消耗礦物資源等突出優點。特別是利用有機廢水生物發酵制氫的方法，不僅解決了有機廢水處理的難題，還產出清潔能源，是一種變廢為寶的新型廢水生物處理技術。然而氫氣由于其無色、無味、密度小等特點，很難用直觀的方式監測其含量，目前監測生物發酵產氫濃度的主要方法是氣相色譜法，但色譜法無法連續監測氫氣濃度，同時使用的色譜柱為需要定時維護或更換的耗材，長期使用成本較高。因此，需開發一種可連續監測有機廢水生物厭氧產氫量的裝置(系統)，在實現在線監測產氫量的同時降低成本。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種在線測試厭氧條件下廢水生物產氫量的裝置，裝置的使用成本較低，且能夠實現在線監測厭氧條件下有機廢水生物的產氫量。本專利技術的目的還在于提供一種在線測試厭氧條件下廢水生物產氫量的方法，測試方法的原理簡單，數據可靠。為了達成上述目的，本專利技術的解決方案是：一種在線測試厭氧條件下廢水生物產氫量的裝置，包括厭氧發酵池、混氣罐、還原箱以及冷卻罐，所述厭氧發酵池的出氣口處安裝有用于監控單位時間內氣體流量的流量計，所述厭氧發酵池通過至少一條氣體輸送管道與所述混氣罐密封連接，所述混氣罐通過混氣輸送管道與所述還原箱密封連接，所述混氣輸送管道上安裝有用于控制進入所述還原箱的氣體流量的混氣流量閥，所述還原箱內沿著氣體的流動方向設置有多層可供氣體穿過的氧化銅網，所述還原箱上設置有加熱裝置，所述還原箱的下方設置有一用于測量所述氧化銅網總質量變化的電子秤，所述電子秤連接有數據輸出終端，所述還原箱通過還原氣體輸送管道與所述冷卻罐密封連接，所述冷卻罐通過冷卻氣體輸送管道與所述厭氧發酵池密封連接。所述混氣罐內設置有攪拌漿。所述氣體輸送管道有兩條，每條所述氣體輸送管道設置在所述厭氧發酵池的不同高度處，每條所述氣體輸送管道上分別安裝有用于控制進入所述混氣罐內的氣體流量的氣體流量閥。所述還原箱包括箱體和位于所述箱體內的框架，所述框架的形狀與所述箱體的外形相適應，各層所述氧化銅網的端部固定在所述框架上，所述箱體的底部設置有多條支腳，各條所述支腳搭載在所述電子秤上。所述加熱裝置為電阻絲和/或紅外燈管。所述還原氣體輸送管道上安裝有排氣閥，所述冷卻氣體輸送管道上也安裝有排氣閥。所述數據輸出終端為計算機。所述冷卻罐的底部設置有排水閥門。一種在線測試厭氧條件下廢水生物產氫量的方法，包括以下步驟：(1)在已加入厭氧發酵產氫細菌的厭氧發酵池內通入有機廢水，打開還原箱內的加熱裝置，使得還原箱內的溫度高于200℃且低于500℃，厭氧發酵池內產生CO2、H2、CH4等混合氣體；(2)在所述厭氧發酵池內產生的混合氣體通過氣體輸送管道進入混氣罐，經過混氣罐混合均勻后，通過混氣輸送管道進入還原箱，由混氣輸送管道上的混氣流量閥控制單位時間內進入還原箱內的氣體流量；(3)混合氣體在還原箱內經過各層氧化銅網，氧化銅網的氧化銅成分被混合氣體中的H2還原為銅，并由電子秤測量得到氧化銅網的總質量減少量a，反應過程中生成的水在所述還原箱內汽化；(4)經過所述還原箱后的剩下的混合氣體通過還原氣體輸送管道進入冷卻罐，通過在所述冷卻罐內進行熱交換，使得剩下的混合氣體降至室溫，通過冷卻氣體輸送管道重新回到所述厭氧發酵池內并經過出氣口上的流量計，由流量計的讀數b計算得到剩下的混合氣體量為b×時間；(5)根據在所述還原箱內發生的反應H2+CuO＝Cu+H2O，得到氧化銅所失去的氧原子將與氫原子結合，在200-500℃條件下生成水蒸氣，通過此化學方程式可計算得到通過氧化銅網的混合氣體中H2的質量，當氧化銅網的總質量減少量為a時，則所述還原箱內混合氣體中含有氫氣質量為0.025a，數據輸出終端由此計算得到產氫量。進一步，考慮到混合氣體中存在甲烷氣體，將反應溫度控制在500℃以下，從而避免甲烷與氧化銅反應，剩下的混合氣體量b×時間可作為氫氣產氣量的校正指標，如果0.025a大于或等于b×時間，則在線檢測氫氣產量的裝置運行正常，如果0.025a小于b×時間，則應該考慮管道中有氫氣泄漏或氧化銅已全部還原成銅，系統內大部分的氫氣無法被還原，需要進行裝置檢修或更換銅網。采用上述結構后，本專利技術一種在線測試厭氧條件下廢水生物產氫量的裝置，在確保系統安全運行的同時，利用了H2還原氧化銅的化學原理來在線監測厭氧發酵池內的產氫量，而且各個結構部件成本不高，其中被損耗的氧化銅網可以進行更換，將被還原后的氧化銅網放置在干燥空氣中又重新被氧化，可以重復利用，降低了使用成本。因此，本專利技術一種在線測試厭氧條件下廢水生物產氫量的裝置，裝置的使用成本較低，且能夠實現在線監測厭氧條件下有機廢水生物的產氫量。本專利技術一種在線測試厭氧條件下廢水生物產氫量的方法，測試方法的原理簡單，數據可靠。進一步，所述混氣罐內設置有攪拌漿，攪拌槳緩慢旋轉將混氣罐內的混合氣體充分混合，減少不同密度氣體的富集對裝置監測結果造成的影響。進一步，所述氣體輸送管道有兩條，每條所述氣體輸送管道設置在所述厭氧發酵池的不同高度處，確保厭氧發酵池內不同區域的混合氣體進入混氣罐，同樣可減少不同密度氣體的富集對裝置監測結果造成的誤差。進一步，所述還原氣體輸送管道上安裝有排氣閥，所述冷卻氣體輸送管道上也安裝有排氣閥。在裝置運行前或更換氧化銅網后，通過各個排氣閥排空裝置內的空氣，使系統內部不存在氧氣，保護了厭氧發酵池內的厭氧環境，同時保障氫氣不與氧氣發生接觸，確保裝置運行安全。進一步，所述冷卻罐的底部設置有排水閥門，定時打開排水閥門，使還原箱內發生還原反應產生的水蒸汽進入冷卻罐冷卻后能夠排出。附圖說明圖1為一種在線測試厭氧條件下廢水生物產氫量的裝置的結構示意圖。圖中：厭氧發酵池1出氣口11流量計12混氣罐2還原箱3箱體31支腳311框架32氧化銅網33冷卻罐4氣體輸送管道5氣體流量閥51混氣輸送管道6混氣流量閥61電子秤7計算機8還原氣體輸送管道9排氣閥91冷卻氣體輸送管道10排氣閥101具體實施方式為了進一步解釋本專利技術的技術方案，下面通過具體實施例來對本專利技術進行詳細闡述。一種在線測試厭氧條件下廢水生物產氫量的裝置，如圖1所示，包括厭氧發酵池1、混氣罐2、還原箱3以及冷卻罐4，厭氧發酵池1的頂部設置有出氣口11，出氣口11處安裝有用于監控單位時間內產氣流量的流量計12，厭氧發酵池1通過至少一條氣體輸送管道5與混氣罐2密封連接，氣體輸送管道5上安裝有用于控制由厭氧發酵池1進入混氣罐2內的氣體流量的氣體流量閥51。混氣罐2內設置有可緩慢旋轉的攪拌漿(圖中未示出)，混氣罐2通過混氣輸送管道6與還原箱3的一端密封連接，混氣輸送管道6上安裝有用于控制由混氣罐2進入還原箱3的氣體流量的混氣流量閥本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種在線測試厭氧條件下廢水生物產氫量的裝置，包括厭氧發酵池、混氣罐、還原箱以及冷卻罐，其特征在于：所述厭氧發酵池的出氣口處安裝有用于監控單位時間內氣體流量的流量計，所述厭氧發酵池通過至少一條氣體輸送管道與所述混氣罐密封連接，所述混氣罐通過混氣輸送管道與所述還原箱密封連接，所述混氣輸送管道上安裝有用于控制進入所述還原箱的氣體流量的混氣流量閥，所述還原箱內沿著氣體的流動方向設置有多層可供氣體穿過的氧化銅網，所述還原箱上設置有加熱裝置，所述還原箱的下方設置有一用于測量所述氧化銅網總質量變化的電子秤，所述電子秤連接有數據輸出終端，所述還原箱通過還原氣體輸送管道與所述冷卻罐密封連接，所述冷卻罐通過冷卻氣體輸送管道與所述厭氧發酵池密封連接。

【技術特征摘要】
1.一種在線測試厭氧條件下廢水生物產氫量的裝置，包括厭氧發酵池、混氣罐、還原箱以及冷卻罐，其特征在于：所述厭氧發酵池的出氣口處安裝有用于監控單位時間內氣體流量的流量計，所述厭氧發酵池通過至少一條氣體輸送管道與所述混氣罐密封連接，所述混氣罐通過混氣輸送管道與所述還原箱密封連接，所述混氣輸送管道上安裝有用于控制進入所述還原箱的氣體流量的混氣流量閥，所述還原箱內沿著氣體的流動方向設置有多層可供氣體穿過的氧化銅網，所述還原箱上設置有加熱裝置，所述還原箱的下方設置有一用于測量所述氧化銅網總質量變化的電子秤，所述電子秤連接有數據輸出終端，所述還原箱通過還原氣體輸送管道與所述冷卻罐密封連接，所述冷卻罐通過冷卻氣體輸送管道與所述厭氧發酵池密封連接。2.根據權利要求1所述的一種在線測試厭氧條件下廢水生物產氫量的裝置，其特征在于：所述混氣罐內設置有攪拌漿。3.根據權利要求1所述的一種在線測試厭氧條件下廢水生物產氫量的裝置，其特征在于：所述氣體輸送管道有兩條，每條所述氣體輸送管道設置在所述厭氧發酵池的不同高度處，每條所述氣體輸送管道上分別安裝有用于控制進入所述混氣罐內的氣體流量的氣體流量閥。4.根據權利要求1所述的一種在線測試厭氧條件下廢水生物產氫量的裝置，其特征在于：所述還原箱包括箱體和位于所述箱體內的框架，所述框架的形狀與所述箱體的外形相適應，各層所述氧化銅網的端部固定在所述框架上，所述箱體的底部設置有多條支腳，各條所述支腳搭載在所述電子秤上。5.根據權利要求1所述的一種在線測試厭氧條件下廢水生物產氫量的裝置，其特征在于：所述加熱裝置為電阻絲和/或紅外燈管。6.根據權利要求1所述的一種在線測試厭氧條件下廢水生...

【專利技術屬性】
技術研發人員：柯景詩，
申請(專利權)人：高科環保工程集團有限公司，
類型：發明
國別省市：福建;35