用以同步淨化沼氣沼液的光生物反應器的製作方法

2023-07-19 05:51:31 1

本實用新型涉及一種光生物反應器，特別是一種用以同步淨化沼氣沼液的光生物反應器。

背景技術：

沼氣作為是一種取之不盡、用之不竭、造價低廉的可再生的生物質能源也長期受到研究者的青睞。但是現在的沼氣品質低下和沼液汙水難以處理是限制我國沼氣事業可持續發展的兩大瓶頸。厭氧發酵產生的沼氣中可作為燃料的甲烷氣體僅佔30％～40％，另外是佔60％以上的二氧化碳，以及少量的其它氣體。沼氣中可燃氣體組分含量較低，導致了現階段沼氣的可利用性較差，無法實現綠色沼氣生物質能的發展。另外發酵產沼氣過程中產生的副產物沼液是一種高汙染物負荷的汙水，其極易造成水華等嚴重的環境汙染問題。

而前期研究中我們發現雖然藻類提升沼氣品位方面效果顯著，但藻類對沼液中主要汙染物的去除能力有限；藻類光合作用產生的氧氣，可能會與CH4在一定比例下發生爆炸，影響工藝的安全性；而處理後的藻類由於顆粒直徑小，收穫困難，進而影響其資源化循環利用。所以基於以上問題，我們採用了球狀的藻菌共生體，不僅可以解決以上問題，還能做到廢棄物的零排放。

然而市面上所有的以及專利申請中的各類光生物反應器並不能滿足藻菌共生體同步淨化沼氣沼液實驗的需求。因此急需一個適合課題的光生物反應器。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對現有的技術存在上述問題，提出了一種用以同步淨化沼氣沼液的光生物反應器，解決的技術問題是如何充分淨化沼氣和沼液。

本實用新型的目的可通過下列技術方案來實現：用以同步淨化沼氣沼液的光生物反應器，包括盒體和裝於盒體頂部的盒蓋，其特徵在於，盒體內設有淨化單元，淨化單元包括用於放置球狀藻菌共生體的淨化管，淨化管呈直管狀並沿水平方向固設在盒體內，位於同一組淨化單元中的淨化管有多根並分布在同一橫排上，且每根淨化管均是一沿自身軸向對半剖開的管件；所述的盒體的側壁上設有沼液入口，沼液入口的數量和一組淨化單元中的淨化管的數量相同，且沼液入口與對應的淨化管的其中一端連通；盒蓋頂部設有沼氣入口，盒體的側部和底部分別設有沼氣出口和沼液入口，所述的淨化單元位於沼氣入口和沼氣出口之間，所述的盒體外設有使沼氣在沼氣入口和沼氣出口之間循環流動的蠕動泵一以及使沼液在沼液入口和沼液出口之間循環流動的蠕動泵二；所述的盒體和淨化管均由透明材料製成，所述的盒體外還設有與其正對的光源。

安裝時，沼氣入口通過管道一與混合厭氧發酵池相連，蠕動泵一通過橡膠管分別連接沼氣出口和管道一；沼液入口通過管道二與混合厭氧發酵池相連，蠕動泵二通過橡膠管分別連接沼液出口和管道二。

使用時，沼氣和沼液分別在蠕動泵一和蠕動泵二的作用下抽入到盒體內並與球狀藻菌共生體接觸，來同時淨化沼氣和沼液，以提高淨化效率；同時，通過設置蠕動泵一和蠕動泵二，使沼氣和沼液在盒體內循環流動，這樣便可有效提高沼氣和沼液與藻菌共生體接觸的次數，來提高淨化效果。

通過設置盒體和淨化管均由透明材料製成，且盒體外還設有與其正對的光源，起到滅菌的作用，確保球狀藻菌共生體的純度，使提高淨化效果的目的穩定實現；其次，將光源放置在盒體外部，這樣可以避免光源工作時散發的熱量影響球狀藻菌共生體的工作，這樣便可進一步強化提高淨化效果的目的。

在上述的用以同步淨化沼氣沼液的光生物反應器中，所述的淨化單元至少有兩組並沿豎直方向均布；相鄰兩組淨化單元中，上下設置的兩根淨化管處於同一豎排上且位置錯開；處於同一豎排上的若干淨化管中，上一級淨化管的出口與下一級淨化管的入口連通；沼氣入口與位於最上方的淨化單元中的淨化管的入口連通。

採用上述的結構，既可以進一步增加沼氣和沼液與藻菌共生體接觸的次數，來進一步提高淨化效果，又可以提高本反應器的面積利用率。

在上述的用以同步淨化沼氣沼液的光生物反應器中，所述的盒體呈長方體型，所述的光源有兩個且分別設於盒體的前、後兩側，所述的光源由日光燈提供。

在上述的用以同步淨化沼氣沼液的光生物反應器中，所述的盒體的左、右兩側壁的厚度大於該盒體的前、後兩側壁的厚度。

採用上述的結構，在確保盒體結構強度的同時，減少光線射入到盒體內時所受到的阻礙，來確保本反應器的工作穩定性。

在上述的用以同步淨化沼氣沼液的光生物反應器中，所述的盒體的左、右兩側壁的厚度均為15mm，盒體的前、後兩側壁的厚度均為5mm。

在上述的用以同步淨化沼氣沼液的光生物反應器中，所述的盒體由耐高溫玻璃或耐高溫PC板製成，所述的淨化管由耐高溫PET材料製成。

與現有技術相比，本用以同步淨化沼氣沼液的光生物反應器具有以下優點：

1、使用時，沼氣和沼液分別在蠕動泵一和蠕動泵二的作用下抽入到盒體內並與球狀藻菌共生體接觸，來同時淨化沼氣和沼液，以提高淨化效率；同時，通過設置蠕動泵一和蠕動泵二，使沼氣和沼液在盒體內循環流動，這樣便可有效提高沼氣和沼液與藻菌共生體接觸的次數，來提高淨化效果。

2、通過設置盒體和淨化管均由透明材料製成，且盒體外還設有與其正對的光源，起到滅菌的作用，確保球狀藻菌共生體的純度，使提高淨化效果的目的穩定實現；其次，將光源放置在盒體外部，這樣可以避免光源工作時散發的熱量影響球狀藻菌共生體的工作，這樣便可進一步強化提高淨化效果的目的。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

圖2是圖1中A處的放大結構示意圖。

圖3是盒體和淨化管的連接結構示意圖。

圖中，1、盒體；1a、沼液入口；1b、沼氣出口；1c、沼液出口；2、盒蓋；2a、沼氣入口；3、淨化管；4、蠕動泵一；5、蠕動泵二；6、管道一；7、橡膠管；8、管道二；9、光源。

具體實施方式

以下是本實用新型的具體實施例並結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步的描述，但本實用新型並不限於這些實施例。

如圖1所示，本用以同步淨化沼氣沼液的光生物反應器由盒體1、盒蓋2、淨化單元、蠕動泵一4、蠕動泵二5等組成。盒體1和盒蓋2均由透明材料製成，其中，盒體1由耐高溫玻璃或耐高溫PC板製成，淨化管3由耐高溫PET材料製成。

具體來說，盒體1呈長方體型，且其頂部敞口。如圖3所示，盒體1的左、右兩側壁的厚度大於該盒體1的前、後兩側壁的厚度，且在實際產品中，盒體1的左、右兩側壁的厚度均為15mm，盒體1的前、後兩側壁的厚度均為5mm。

盒蓋2設於盒體1頂部，盒蓋2側壁的形狀與盒體1盒口處的內壁相匹配，盒蓋2卡入到盒口內並與盒體1相固定，此時，盒蓋2將盒體1的盒口封閉。

如圖1至圖3所示，淨化單元至少有兩組且沿豎直方向均布在盒體1內。淨化單元包括用於放置球狀藻菌共生體的淨化管3，淨化管3呈直管狀並沿水平方向固設在盒體1內。位於同一組淨化單元中的淨化管3有多根並分布在同一橫排上，且每根淨化管3均是一沿自身軸向對半剖開的管件。在本實施例中，優選淨化單元的數量為3組，淨化管3通過粘結的方式與盒體1固定。

進一步說明，相鄰兩組淨化單元中，上下設置的兩根淨化管3處於同一豎排上且位置錯開；處於同一豎排上的若干淨化管3中，上一級淨化管3的出口與下一級淨化管3的入口連通，以形成曲折的過流通道。

如圖1所示，盒體1的側壁上設有沼液入口1a，沼液入口1a的數量與一組淨化單元中的淨化管3的數量相同，沼氣入口2a的位置與位於最上方的淨化單元的淨化管3的位置一一對應，且沼氣入口2a與對應的淨化管3的入口連通。

盒蓋2頂部設有沼氣入口2a，盒體1的側部和底部分別設有沼氣出口1b和沼液入口1a，且淨化單元位於沼氣入口2a和沼氣出口1b之間。盒體1外設有使沼氣在沼氣入口2a和沼氣出口1b之間循環流動的蠕動泵一4以及使沼液在沼液入口1a和沼液出口1c之間循環流動的蠕動泵二5。具體來說，安裝時，沼氣入口2a通過管道一6與混合厭氧發酵池相連，蠕動泵一4通過橡膠管7分別連接沼氣出口1b和管道一6；沼液入口1a通過管道二8與混合厭氧發酵池相連，蠕動泵二5通過橡膠管7分別連接沼液出口1c和管道二8。

如圖1所示，盒體1外還設有與其正對的光源9。在本實施例中，光源9有兩個且分別設於盒體1的前、後兩側，光源9由日光燈提供。

本反應器的具體操作流程如下：

1.在盒體1中安裝好淨化管3；

2.蓋上盒蓋2，用報紙進行包裹後放入滅菌鍋中進行滅菌；

3.在超淨臺內先用滅菌之後的橡皮管將管道、蠕動泵、沼液出口1c和沼氣出口1b連接好；

4.將培養好的球狀藻菌共生體均勻鋪在淨化管3上，然後蓋上盒蓋2保證其密封性後，接著通入沼氣；

5.直至沼氣充滿整個盒體1後再通入沼液，然後開始用蠕動泵一4和蠕動泵二5分別對沼氣和沼液進行循環，在循環的過程中，需要控制沼液的流量與流速，沼液在淨化管3上的液體厚度不能超過藻菌球的直徑，以保證藻菌球可以對沼氣進行充分的淨化；

6.在黑暗的環境下，控制好整體溫度，在盒體1的前後兩側安裝上日光燈，對其進行照射，整個反應體系開始進行。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。