[發明專利]一種太陽能輔熱CSTR厭氧中試反應裝置

在審

• 申請號: 201410814967.3
• 申請日: 2014-12-23
• 公開（公告）號: CN104531523A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 劉偉偉;馬歡;楊智良;王強;趙弘;宗文明
• 申請（專利權）人: 安徽農業大學
• 主分類號: C12M1/38
• 分類號: C12M1/38;C12M1/36;C12M1/34;C12M1/107;C12M1/02
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

【技術領域】

本發明涉及一種厭氧發酵研究裝置，具體涉及一種太陽能輔熱CSTR厭氧中試反應裝置。

【背景技術】

近年來，中國沼氣事業快速發展，2002～2013年中國政府累積投入各項資金315億元用于發展沼氣事業，并取得顯著成效。截至2012年底農村戶用沼氣池保有量已達4083萬戶，年產沼氣137.78億m³，建設各類沼氣工程9.19萬處，其中大型工程5596處，年產沼氣19.83億m³，集中供氣154萬戶，年發電3.84億kw·h。與此同時，在《生物質能“十二五”發展規劃》、《可再生能源發展中長期規劃》中都將沼氣作為重點的發展領域。沼氣技術已成為各類有機廢棄物無害化、資源化處理及節能減排的重要手段，也是中國農村能源及新能源開發中的重要組成部分。

然而，在中國沼氣事業規模快速擴大的同時，沼氣厭氧發酵技術及裝備的落后也嚴重影響其整體水平的提高及綜合效益的發揮。特別是在沼氣厭氧發酵技術研究領域，盡管取得了豐富的科研成果，但大量的專利及文獻均是在實驗室小試規模的基礎上完成，研究結果與沼氣工程實際應用仍存在差異，難以直接應用于實際生產。也有少量報道是在中試規模下完成，但利用沼氣工程領域應用最廣泛的連續攪拌反應器系統(continuous?stirred?tank?reactor以下簡稱CSTR)反應器的研究卻鮮見報道。如：何辰慶等人的研究采用容積6.5m³的鋼板焊接的臥式厭氧發酵罐為反應裝置(何辰慶，戴良偉，李士蘭，等.甜菜渣厭氧消化制取沼氣中試發酵條件的研究[J].遼寧大學學報·自然科學版，1987，2：59-64)；周孟津等人的研究采用固定床及水壓式沼氣池為反應裝置(周孟津，楊秀山.以秸稈和豬糞為原料半兩步沼氣發酵中試研究[J].中國沼氣，1988，6(4)：15-19.)；杜靜等人的研究采用厭氧折流板中試反應器進行(杜靜，嚴少華，常志州，等.太湖藍藻產沼氣潛力及復合折流板反應器(ABR)工藝中試[J].江蘇農業學報，2008，24(6)：948-953)；孫朦朦等人進行的研究采用自制的長方形臥式反應器和常規水壓式沼氣池進行(孫朦朦，李玉英，柴春月，等.中試秸稈沼氣發酵好氧生理菌群的時空動態[J].南陽師范學院學報，2009，8(9)：53-56)；劉圣根等人進行的中試研究采用自行設計的4m³矩形反應器進行(劉圣根，黃衛東，許子牧，等.水花生、水葫蘆厭氧消化產沼氣的中試實驗研究[J].環境工程學報，2011，5(6)：1310-1314)；李道義等人進行的干式厭氧發酵中試研究采用臥式反應器進行(李道義，李樹君，景全榮，等.連續高溫干式厭氧發酵牛糞制取沼氣中試[J].中國沼氣，2013，31(5)：20-24)。這些中試研究所采用的反應器大都為臥式或傳統水壓式沼氣池，對厭氧發酵過程的發酵液pH值、溫度、氧化還原電位，以及所產沼氣成分等缺乏有效的實時監測，也與國內外沼氣工程主體反應器的發展現狀及趨勢不符。CSTRCSTR厭氧反應器具有良好原料適應性、高效、傳質傳熱均勻，有效避免浮渣、結殼等優點，同時工程施工方便、造價較低，是國內外大中型沼氣工程的主要池形。隨著中國沼氣技術及裝備水平的發展，CSTRCSTR厭氧反應器應用將越來越廣泛。而目前國內專門設計的應用于厭氧發酵中試研究的CSTR厭氧中試反應裝置仍舊空白。

【發明內容】

針對以上問題，本發明設計了可以實現發酵液及產氣自動化在線監測、系統運行智能控制的CSTR厭氧中試反應裝置，并采用太陽能集熱器輔助加熱、電加熱的方式保證其中溫或高溫運行。

本發明是通過以下技術方案實現的，提供一種太陽能輔熱CSTR厭氧中試反應裝置，包括：

用于儲存料液的CSTR厭氧反應器，其上端設有電機，該電機的轉軸上固定連接有攪拌槳，該攪拌槳設于CSTR厭氧反應器內部，且較CSTR厭氧反應器內料液液面低，所述CSTR厭氧反應器上設有用于監測其內部溫度、pH值、壓力、氣體流量、沼氣成分的監測裝置，且所述CSTR厭氧反應器的外壁設有用于為其內部提供熱能的夾套層，該夾套層頂端設有一冷水口，底端設有一熱水口；

用于采集太陽能并將太陽能轉換為熱能的太陽能集熱器，其通過冷水口與夾套層相連通；

與太陽能集熱器相連通的儲熱水箱，其通過熱水口與夾套層相連通。