[发明专利]一种在线测试厌氧条件下废水生物产氢量的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及产氢量的检测设备技术领域，具体涉及的是一种在线测试厌氧条件下废水生物产氢量的装置及方法。

背景技术

目前人们在对新能源的研究中，清洁、高效、廉价的氢一直是研究者追求的目标。氢是一种理想的清洁能源，它热值高，高达3042cal/m³，热转化率也高，而且能量密度很高，是普通汽油的3倍，这意味着燃料的自重可减轻2/3。

制氢技术主要有物化法和生物法，物化法包括水电解法、甲烷裂解法和水煤气转化法等；生物制氢主要有光合制氢和厌氧发酵制氢。物化法存在着耗能大、效率低等问题，生物制氢技术与之相比具有清洁、节能和不消耗矿物资源等突出优点。特别是利用有机废水生物发酵制氢的方法，不仅解决了有机废水处理的难题，还产出清洁能源，是一种变废为宝的新型废水生物处理技术。

然而氢气由于其无色、无味、密度小等特点，很难用直观的方式监测其含量，目前监测生物发酵产氢浓度的主要方法是气相色谱法，但色谱法无法连续监测氢气浓度，同时使用的色谱柱为需要定时维护或更换的耗材，长期使用成本较高。因此，需开发一种可连续监测有机废水生物厌氧产氢量的装置(系统)，在实现在线监测产氢量的同时降低成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在线测试厌氧条件下废水生物产氢量的装置，装置的使用成本较低，且能够实现在线监测厌氧条件下有机废水生物的产氢量。

本发明的目的还在于提供一种在线测试厌氧条件下废水生物产氢量的方法，测试方法的原理简单，数据可靠。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种在线测试厌氧条件下废水生物产氢量的装置，包括厌氧发酵池、混气罐、还原箱以及冷却罐，所述厌氧发酵池的出气口处安装有用于监控单位时间内气体流量的流量计，所述厌氧发酵池通过至少一条气体输送管道与所述混气罐密封连接，所述混气罐通过混气输送管道与所述还原箱密封连接，所述混气输送管道上安装有用于控制进入所述还原箱的气体流量的混气流量阀，所述还原箱内沿着气体的流动方向设置有多层可供气体穿过的氧化铜网，所述还原箱上设置有加热装置，所述还原箱的下方设置有一用于测量所述氧化铜网总质量变化的电子秤，所述电子秤连接有数据输出终端，所述还原箱通过还原气体输送管道与所述冷却罐密封连接，所述冷却罐通过冷却气体输送管道与所述厌氧发酵池密封连接。

所述混气罐内设置有搅拌浆。

所述气体输送管道有两条，每条所述气体输送管道设置在所述厌氧发酵池的不同高度处，每条所述气体输送管道上分别安装有用于控制进入所述混气罐内的气体流量的气体流量阀。

所述还原箱包括箱体和位于所述箱体内的框架，所述框架的形状与所述箱体的外形相适应，各层所述氧化铜网的端部固定在所述框架上，所述箱体的底部设置有多条支脚，各条所述支脚搭载在所述电子秤上。

所述加热装置为电阻丝和/或红外灯管。

所述还原气体输送管道上安装有排气阀，所述冷却气体输送管道上也安装有排气阀。

所述数据输出终端为计算机。

所述冷却罐的底部设置有排水阀门。

一种在线测试厌氧条件下废水生物产氢量的方法，包括以下步骤：

(1)在已加入厌氧发酵产氢细菌的厌氧发酵池内通入有机废水，打开还原箱内的加热装置，使得还原箱内的温度高于200℃且低于500℃，厌氧发酵池内产生CO₂、H₂、CH₄等混合气体；

(2)在所述厌氧发酵池内产生的混合气体通过气体输送管道进入混气罐，经过混气罐混合均匀后，通过混气输送管道进入还原箱，由混气输送管道上的混气流量阀控制单位时间内进入还原箱内的气体流量；

(3)混合气体在还原箱内经过各层氧化铜网，氧化铜网的氧化铜成分被混合气体中的H₂还原为铜，并由电子秤测量得到氧化铜网的总质量减少量a，反应过程中生成的水在所述还原箱内汽化；

(4)经过所述还原箱后的剩下的混合气体通过还原气体输送管道进入冷却罐，通过在所述冷却罐内进行热交换，使得剩下的混合气体降至室温，通过冷却气体输送管道重新回到所述厌氧发酵池内并经过出气口上的流量计，由流量计的读数b计算得到剩下的混合气体量为b×时间；