[發明專利]一種可調靜磁場與鎳基添加物復合強化提高沼氣產量裝置

在審

• 申請號: 202110661146.0
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113373026A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 王恭;鄭鵬飛;趙波;曹生現;沙浩;張葉;唐振浩;范思遠;孫天一;劉鵬;呂昌旗;孫硼;張振遠
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: C12M1/107
• 分類號: C12M1/107;C12M1/02;C12M1/04;C12M1/38
• 代理公司: 佛山知正知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 44483
• 代理人: 堯娟

本發明一種可調靜磁場與鎳基添加物復合強化提高沼氣產量裝置，包括保溫層、可調靜磁場發生裝置、磁場檢測裝置、多功能攪拌裝置和厭氧消化反應罐；所述保溫層安裝在裝置最外端，所述可調靜磁場發生裝置安裝在保溫層內，所述厭氧消化反應罐安裝在靜磁場發生裝置內，所述磁場檢測裝置緊貼安裝在厭氧消化反應罐的四周和底部，所述厭氧消化反應罐安裝在裝置中心位置，所述多功能攪拌裝置安裝在厭氧消化反應罐內。本發明結構簡單，操作方便，不需要特殊設備，既能保證溫度恒定，又能保證磁場強度穩定，并提升了生物質厭氧產氣效率，保證了生產可再生能源的經濟性和環保性。

技術領域

本發明屬于生物質厭氧消化領域，具體涉及一種可調靜磁場與鎳基添加物復合強化提高沼氣產量裝置。

背景技術

目前，由于全球對不可再生能源，比如化石燃料的過度開發和燃燒所導致的能源短缺和環境污染，人類對可再生能源的需求也越來越大，厭氧消化是一種經濟有效的將生物質轉化為沼氣的技術，可以將有機物轉化為沼氣，對于生物質資源高效再利用具有十分重要的現實意義，然而，傳統的厭氧消化技術由于產氣率低，產氣周期長，不能得到大規模推廣。

然而，有研究發現，多孔導電材料既可以富集菌群，又可以充當導電體，使電子更容易從充當電子供體的產酸菌轉移到充當電子受體的產甲烷菌中，而且，H⁺也可以迅速轉移到特定的產甲烷菌中，氫型產甲烷菌通過同時接受電子和H⁺，可以快速地將CO₂還原為CH₄，本裝置所使用的添加劑泡沫鎳-二氧化鈦即為多孔導電材料，它多孔結構和骨架上的多溝壑表面及二氧化鈦無生物毒性的特點，使得其更利于菌群的附著，有利于形成電活性生物膜，從而促進電子傳遞。

也有許多研究指出，磁場可以通過使跨膜蛋白和可溶性蛋白構象的改變，從而使生物效應更加顯著，磁性被認為能促進細胞生長的變化，這將促使細胞進入增殖狀態，并提高糖酵解速率，有研究表明，在厭氧消化反應器中，靜磁場可以使乳酸菌的相對豐度大約提高10％，甲烷八疊球菌和氫營養型產甲烷菌數量也同樣得到了提升，并且靜磁場還提升了參與乙酸轉化為甲烷的酶活性，因此，在厭氧反應器周圍添加磁場可以促進厭氧微生物生長繁殖，從而促進有機物的降解，最終促進產氣量的提升。

因此，本發明通過添加靜態磁場和生物親和多孔導電材料，改善厭氧消化環境和提升微生物消化能力，使得有機物能夠更快速和更徹底地被分解利用，從而提升厭氧消化產氣量。

發明內容

(一)解決的技術問題

本發明的目的在于，針對厭氧消化產氣速率慢、產氣量低等問題，提供一種可調靜磁場與鎳基添加物復合強化提高沼氣產量裝置，利用磁場促進微生物生長代謝及復合添加劑促進微生物種間電子直接轉移，從而有效解決上述問題。本發明操作簡便，既能調節磁場強度，以保持最佳的發酵環境，還能通過填料棒便捷地回收添加劑，以便重復利用。

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種可調靜磁場與鎳基添加物復合強化提高沼氣產量裝置，包括保溫層、可調靜磁場發生裝置、磁場檢測裝置、多功能攪拌裝置和厭氧消化反應罐；所述保溫層安裝在裝置最外端，為厭氧消化提供合適的溫度條件，所述可調靜磁場發生裝置安裝在保溫層內，所述厭氧消化反應罐安裝在靜磁場發生裝置內，為厭氧消化提供合適的磁環境，所述磁場檢測裝置緊貼安裝在厭氧消化反應罐的四周和底部，用來監測磁場強度，所述厭氧消化反應罐安裝在裝置中心位置，所述多功能攪拌裝置安裝在厭氧消化反應罐內。

優選的，所述保溫層通過進水口和排水口進行熱水循環保溫，所述進水口和排水口與外部熱水加熱器相連。