[发明专利]一种自循环厌氧发酵增效装置与方法

说明书

本发明公开了一种自循环厌氧发酵增效装置，包括厌氧发酵反应器，其特征在于，在厌氧发酵反应器的入口位置设置有用于向反应体系中投加磁性生物炭的磁性生物炭投加装置，在厌氧发酵反应器的消化液出口设置有用于回收消化液内的磁性生物炭的可移动的电磁铁，电磁铁通过机械臂连接电机，电机通过机械臂控制电磁铁移动于厌氧发酵反应器的磁性生物炭投加装置或者消化液出口位置。本发明的优点主要体现在：1、磁性生物炭在发酵结束后可以进行回收利用。2、磁性生物炭利用固废制备，可实现固废循环利用。3、效果显著，甲烷产率高。4、使用电磁铁和控制器，实现了自循环控制。

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，特别涉及一种自循环厌氧发酵增效装置与方法。

背景技术

在处理固体废弃物时，采用厌氧发酵技术可以实现固体废弃物的减量化、资源化和无害化，能够得到沼气能源回用于生活，而沼气中最有利用价值的组分为甲烷，约占比例为50％-70％，是优质的气体燃料。现有技术中在厌氧发酵的增效研究中，主要采用的是通过投加生物炭、GAC等非生物导电材料，实现厌氧发酵系统的增效，但是这种方法中投加的介质在反应结束后无法进行有效的回收利用，造成材料的浪费。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种自循环厌氧发酵增效装置与方法，通过投加磁性生物炭，可以对厌氧发酵起到增效目的，通过电磁铁装置，实现磁性生物炭的回收和再投放。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种自循环厌氧发酵增效装置，包括厌氧发酵反应器1，其特征在于，在厌氧发酵反应器1的入口位置设置有用于向反应体系中投加磁性生物炭的磁性生物炭投加装置7，在厌氧发酵反应器1的消化液出口2设置有用于回收消化液内的磁性生物炭的可移动的电磁铁3，电磁铁3通过机械臂4连接电机5，电机5通过机械臂4控制电磁铁3移动于厌氧发酵反应器1的磁性生物炭投加装置7或者消化液出口2位置。

所述磁性生物炭投加装置7设置有计量装置，控制投入反应体系的磁性生物炭的量为1-20g/L。

所述消化液出口2设置有电磁阀，所述磁性生物炭投加装置7的出口设置有翻板阀6，所述电磁阀和翻板阀6均连接控制器，所述控制器同时连接厌氧发酵反应器1的产气量和气组检测装置、电磁铁3的供电开关以及电机5，当消化液排放完毕，关闭电磁阀，电机5控制电磁铁3移动至磁性生物炭投加装置7上方，断电释放磁性生物炭，打开翻板阀6，投加磁性生物炭至反应体系，电磁铁3移动至消化液出口2，通电待吸附，完成一轮循环。

本发明还提供了一种基于所述自循环厌氧发酵增效装置的自循环厌氧发酵增效方法，在厌氧发酵中，利用磁性生物炭投加装置7将磁性生物炭投加到厌氧发酵反应体系中，定期对产气量和气组进行检测(记录检测值)，基质消耗完后，在排除消化液时，利用电磁铁3吸附消化液内的磁性生物炭，待排放结束，利用电机5通过机械臂4将电磁铁3移动至磁性生物炭投加装置7上方，断电释放磁性生物炭，开始下一轮反应。

所述磁性生物炭通过水热法合成制备：在氮气保护下，将生物炭加至超纯水中，震荡后得到悬浊液，依次向悬浊液中加入FeCl₃·6H₂O、FeSO₄·7H₂O和乙酸钠，之后水浴加热，将合成的黑色固体置于烧杯中清洗，在烧杯旁放置磁铁，固体会被吸附到烧杯边缘靠近磁铁位置，将水倒出，重复清洗数次，经真空干燥后备用。

所述超纯水用量为50mL，生物炭用量为0.28g，FeCl₃·6H₂O用量为0.42g，FeSO₄·7H₂O用量为0.25g，乙酸钠用量为0.25g，水浴加热温度为90℃。

所述生物炭的制作方法是将木屑置于500℃缺氧环境中，控制升温幅度为12-15℃/min，温度达到500℃后维持2h，降温后过筛，孔径控制在0.25mm-1mm之间，干燥储存备用。