[发明专利]一种有机生活垃圾制氢装置

说明书

技术领域

本发明涉及微生物学装置，具体涉及一种生物制氢装置。

背景技术

日常生活中，餐饮业和家庭都会有大量的厨余和剩饭菜，通常这些有机生活垃圾都是与普通垃圾一起填埋，既污染环境，也耗费社会资源。生物制氢技术为解决有机生活垃圾的处理问题提供了新途径，既可减轻污染环境压力，也可解决能源紧缺问题。

目前，生物制氢的方法主要有光解水制氢、发酵制氢和光合制氢。其中，光解水制氢是微藻及蓝细菌以太阳能为能源，以水为原料，通过光合作用及其特有的产氢酶系，将水分解为氢气和氧气；发酵制氢是异养型厌氧细菌利用碳水化合物等有机物，通过发酵作用产生氢气；光合制氢是光合细菌利用有机物通过光发酵作用产生氢气。专利号为00231651.X的中国专利公开了一种“生物发酵制氢装置”，该装置利用发酵制氢的方法，使含有糖类、蛋白质等有机物的粮食及废水通过发酵液的作用产生氢气。专利号为200410060366.4的中国发明专利中公开了一种“太阳能光合生物制氢装置”，该装置是利用光合制氢的方法，使光合细菌在太阳光照条件下分解禽兽粪便等有机物以产生氢气。发酵制氢技术具有产氢速率高、对条件要求低和可利用的有机物范围广的优点，但是对于发酵分解后的小分子有机酸、醇类物质，发酵细菌无法将其进一步分解进而产生氢。在光合制氢技术中，光合细菌利用光能，催化有机物厌氧酵解产生的小分子有机酸、醇类物质为底物的正向自由能反应进而产氢。因此，将发酵制氢和光合制氢两种制氢方法结合在一起，相互利用，相互补充，形成发酵和光合耦合制氢技术可以大大提高氢气的产量和能源的转化率。专利号为200610049909.1的中国专利公开了一种“生物质及固体有机废弃物发酵和光合耦合产氢装置”，该装置包括水解和酸化反应器、有机酸发酵产氢反应器和光合产氢反应器，其中有机酸发酵产氢反应器和光合产氢反应器内均设有填料床，生物质和有机固体废弃物首先在水解和酸化反应器中水解酸化成有机酸液，通过物料泵由水解和酸化反应器的底部输出，并由有机酸发酵产氢反应器的底部输入到有机酸发酵产氢反应器中，在其所携带的产氢菌株的代谢作用下，产生氢气以及乙醇、乙酸等小分子有机酸，再通过物料泵由光合产氢反应器的底部输送到光合产氢反应器中，在光照条件下，光合细菌将上述的小分子有机酸降解并产生氢气。该专利方案在的氢气产量、能源转化率和基质利用率方面都获得突破性的提高，但该技术方案存在以下的不足：有机酸液在机酸发酵产氢反应器和光合产氢反应器内单向流动，导致有机酸液和菌株接触不充分，为了使有机酸液和菌株反应更充分，需要增加一物料泵来实现有机酸液的外循环。

专利号为95213562.0的中国专利公开了一种用于污水处理的内循环生物流化床，该生物流化床的床体为一下端封闭的直筒，床体内自下而上依次同轴设置两端敞口的提升管、导流管和隔离管，其中，导流管上端为直径小于提升管直径的敞口，下端为直径大于提升管直径的敞口，中部为位于提升管上端口处的锥形过渡部分；床体的下端设有曝气头以及入水口，上端设有出水口。待处理的废水从床体下端的入水口进入反应器内，压缩空气通过床体下端的曝气头对废水进行曝气充氧，废水在提升管内向上流动，在提升管的上端口处一部分废水在导流管中间锥形过渡部分的阻挡下，弯折向下流动，使得废水在床体内形成循环流动。当将这种生物流化床应用于生物制氢时，由于反应液在反应器内能形成循环流动，提高了反应液与菌株接触的机率，使得反应液与菌株接触更充分，有利于提高产氢率。但是这种生物流化床结构必须有辅助气源，且这个气源必须能提供足够大的压力才能推动液体克服重力形成循环流动，消耗的辅助能量较多。

发明内容

鉴于现有技术存在上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种产氢率高且无需辅助能源的有机生活垃圾制氢装置。

本发明解决上述问题的技术方案为：

一种有机生活垃圾制氢装置，它包括垃圾粉碎机、流体泵、发酵制氢反应器和光合制氢反应器，其中所述的发酵制氢反应器和光合制氢反应器的反应筒内均同轴设有起内循环作用的导流筒，光合制氢反应器内所设的导流筒的筒壁内设有光源；其特征在于：

整个有机生活垃圾制氢装置主要由垃圾粉碎机、流体泵、发酵制氢反应器和光合制氢反应器组依次连接组成；其中所述的光合制氢反应器组由两台以上的光合制氢反应器并联组成；

所述的发酵制氢反应器和每一光合制氢反应器的反应液入口管都设在反应筒的顶部，且进入反应筒内后都一直延伸至导流筒内；所述的发酵制氢反应器和每一光合制氢反应器的反应液出口的标高均高于导流筒的上端面。