一种太阳能电池板覆盖的电发酵反应装置

1.本发明涉及太阳能电发酵技术领域，特别涉及一种太阳能电池板覆盖的电发酵反应装置。


背景技术：

2.厌氧发酵是在水解细菌、产酸细菌、产甲烷菌等共生菌的互营作用下通过水解、酸化、乙酸化和甲烷化等阶段，降解有机废弃物生成甲烷。这些共生菌通过与胞外物质进行电子传递来氧化和还原有机物从而获取能量。氢营养型产甲烷菌以氢气作为电子载体还原二氧化碳产甲烷(种间氢传递)。种间氢传递是厌氧产甲烷系统中最常见的间接种间电子传递方式，也是甲烷生成的重要途径，但是由于氢气难溶于水，常温常压下溶解度低，种间氢传递中还存在着较为复杂的气液相间传质过程，导致氢传递的扩散传质阻力大、传质速率低，严重影响了甲烷的生成。此外，种间氢传递易受到高有机负载率及中间产物积累的影响，被认为是一种脆弱的电子传递过程。电发酵是一种较新颖的工艺，反应器阴阳两极施加较小的电压(0.2-1.5v)使得产电菌在阳极分解有机物并释放电子，产生的电子通过闭合电路到达阴极被电子型产甲烷消耗，从而产生甲烷气体。
3.与传统发酵反应器相比，电发酵反应器不仅能够降解高浓度有机废弃物，并且能够高效处理有毒物质及不易降解的废弃物。同时，电化学系统能够提高电发酵反应器内共生菌活性及产甲烷速率，其甲烷产量能够达到0.31
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0.35l-ch4/g-cod，接近理论最大甲烷产量，在工业应用上为提高有机废弃物处理量和甲烷燃气产生量提供有力帮助。
4.现有的电发酵反应器有以下不足：
5.1)现有的电发酵反应器需要高品质的电力为阴阳两极提供持续的电压，造成了能源的浪费；
6.2)现有的技术只考虑了光照充足时的电力供应，而对夜晚或者光照不足时的技术较为欠缺；
7.3)现有的技术需要额外的电力供应以满足持续的搅拌混合。
8.目前关于将太阳能结合在发酵反应器上的专利仅有两个，专利号为：cn201220079353.1的一种阳光棚内半地下式太阳能厌氧发酵罐，主要包括阳光棚、太阳能增温管、厌氧发酵罐、保温层、热能输送管、增温换热器、沼气输送管，所述的厌氧发酵罐建造在阳光棚内，为半地下式结构，太阳能增温管安装在阳光棚内；所述的太阳能增温管通过热能输送管与厌氧发酵罐内增温换热器连接相通。专利号为cn200710077237.x的太阳能厌氧发酵装置，包括：设有导气嘴、进出料管的腔体，其特征在于：所述腔体的腔壁上至少开设有一个窗口，窗口上安装有太阳能吸收板。但这两个发明均是利用太阳能进行保温，造成资源的浪费。


技术实现要素：

9.发明的目的在于提供一种太阳能电池板覆盖的电发酵反应装置，解决了现有的电
发酵反应器需要高品质的电力为阴阳两极提供持续的电压，造成了能源的浪费；对夜晚或者光照不足时的技术较为欠缺；需要额外的电力供应以满足持续的搅拌混合以及利用太阳能进行保温，造成资源的浪费的问题。
10.本发明是这样实现的，一种太阳能电池板覆盖的电发酵反应装置，所述电发酵反应装置包括电发酵反应器本体、蓄电池、太阳能电池板、电极、搅拌器、光敏电阻以及接线端子盒。
11.所述太阳能电池板置于所述电发酵反应器本体上半部分外侧，且与所述接线端子盒连接，所述电发酵反应器本体下半部分置于地下，所述蓄电池与所述太阳能电池板以及所述接线端子盒相连，所述接线端子盒置于所述电发酵反应器本体外侧且与所述电极以及搅拌器连接，所述搅拌器以及电极均置于所述电发酵反应器本体内侧下方，所述光敏电阻置于所述电发酵反应器本体外侧且通过控制器与所述接线端子盒连接。
12.所述搅拌器置于所述电发酵反应器本体内侧下方，使得菌群和底物能够充分混合。
13.本发明的进一步技术方案是：所述太阳能电池板为柔性太阳能电池板，所述太阳能电池板包括第一太阳能电池板以及第二太阳能电池板，第一太阳能电池板与所述电发酵反应器本体锥形顶部贴合，所述第二太阳能电池板与所述电发酵反应器本体筒状部分贴合。
14.本发明的进一步技术方案是：所述电发酵反应器本体包括置于所述电发酵反应器本体上方且与所述电发酵反应器本体连通的进料结构。
15.本发明的进一步技术方案是：所述进料结构包括进料管以及置于所述进料管上的蠕动泵。
16.本发明的进一步技术方案是：所述电极包括石墨阳极以及石墨阴极，所述石墨阳极与所述接线端子盒正极连接，所述石墨阴极与所述接线端子盒负极连接。
17.本发明的进一步技术方案是：所述石墨阳极和石墨阴极之间的电压为0.2-1.5v。
18.本发明的进一步技术方案是：所述搅拌器置于所述石墨阳极和石墨阴极之间。
19.本发明的进一步技术方案是：所述接线端子盒上设有两个接线端口，两个所述接线端口分别与所述蓄电池和太阳能电池板连接。
20.本发明的进一步技术方案是：控制器根据所述光敏电阻的信号控制所述接线端子盒上的两个接线端口的连通情况。
21.本发明的进一步技术方案是：所述电发酵反应器本体顶端设有与所述电发酵反应器本体连通的出气口。
22.本发明的有益效果：本发明太阳能电池板与蓄电池连接，且通过接线端子盒与电极以及搅拌器连接，使得太阳能电池板将太阳能转化为电能，同时为阴阳两极提供持续性的电压输出，并且同时带动搅拌器工作；
23.本发明充分考虑到了光照不足及夜晚的情况，通过光敏电阻感应光照，然后将信息传送给控制器，控制接线端子盒上的接线端口连通情况，从而使得光照充足时太阳能板将过剩的电力储存在蓄电池中，当太阳能板无法工作时蓄电池输出工作，实现昼夜交替不间断供电需求，从而实现生物甲烷不断的产生；
24.本发明太阳能电池板覆盖在电发酵反应器上，采用柔性的太阳能电池板与电发酵
反应器本体的筒体部分和锥形部分均能很好的贴合，且太阳能电池板将太阳能转化为电能，为阴阳两极提供电压且带动搅拌器工作。
附图说明
25.图1是本发明提供的一种太阳能电池板覆盖的电发酵反应装置的结构示意图。
26.附图标记：1.出气口，2.第一太阳能电池板，3.蓄电池，4.蠕动泵，5.第二太阳能电池板，6.接线端子盒，7.石墨阳极，8.石墨阴极，9.搅拌器，10.电发酵反应器主体，11.第二接线端口，12.第一接线端口，13.光敏电阻。
具体实施方式
27.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
28.需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
29.实施例一：
30.图1示出了一种太阳能电池板覆盖的电发酵反应装置，所述电发酵反应装置包括电发酵反应器本体10、蓄电池3、太阳能电池板、电极、搅拌器9、光敏电阻13以及接线端子盒6，
31.所述太阳能电池板置于所述电发酵反应器本体10上半部分外侧，且与所述接线端子盒6连接，所述电发酵反应器本体10下半部分置于地下，所述蓄电池3与所述太阳能电池板通过导线连接，且与所述接线端子盒6连接，所述接线端子盒6置于所述电发酵反应器本体10外侧且与所述电极以及搅拌器9连接，所述搅拌器9以及电极均置于所述电发酵反应器本体10内侧下方，所述光敏电阻13置于所述电发酵反应器本体10外侧且通过控制器与所述接线端子盒6连接。
32.搅拌器9的搅拌端置于电发酵反应器本体10的内侧底部，使得物料能更好的反应。
33.电发酵反应器本体10下半部分置于地面以下，能对电发酵反应器本体10底部的发酵菌种起到很好的保温作用，使得效果好且能节约能源。
34.在本实施例中，所述太阳能电池板为柔性太阳能电池板，所述太阳能电池板包括第一太阳能电池板2以及第二太阳能电池板5，第一太阳能电池板2与所述电发酵反应器本体10锥形顶部贴合，所述第二太阳能电池板5与所述电发酵反应器本体10筒状部分贴合。
35.在本实施例中，所述电发酵反应器本体10包括置于所述电发酵反应器本体10上方且与所述电发酵反应器本体10连通的进料结构。在本实施例中，所述进料结构包括进料管
以及置于所述进料管上的蠕动泵4。
36.在本实施例中，所述电极包括石墨阳极7以及石墨阴极8，所述石墨阳极7与所述接线端子盒6正极连接，所述石墨阴极8与所述接线端子盒6负极连接。
37.在本实施例中，所述石墨阳极7和石墨阴极8之间的电压为0.2-1.5v。
38.在本实施例中，所述搅拌器9置于所述石墨阳极7和石墨阴极8之间。
39.在本实施例中，所述接线端子盒6上设有两个接线端口，两个所述接线端口分别与所述蓄电池3和太阳能电池板连接。所述接线端口包括第一接线端口12和第二接线端口11，所述第一接线端口12与太阳能电池连接，所述第二接线端口11与蓄电池3连接。控制器根据光敏电阻13的信号控制第一接线端口12和第二接线端口11是否通电。
40.在本实施例中，控制器根据所述光敏电阻13的信号控制所述接线端子盒6上的两个接线端口的连通情况。从而能根据光照的情况选择是太阳能直接供电还是蓄电池进行供电，保证电极之间的电压稳定，保证该装置的使用效果。
41.在本实施例中，所述电发酵反应器本体10顶端设有与所述电发酵反应器本体10连通的出气口1。
42.本发明的工作原理：电发酵反应器放置于室外，电发酵反应器上半部分置于地上，反应器顶部和上部四周均匀覆盖柔性太阳能电池板，反应器下部置于地下对底部发酵菌种起到保温作用。待处理的有机废弃物通过蠕动泵4进入反应器主体，当室外天晴或者太阳光充足时，第一太阳能电池板2及第二太阳能电池板5吸收太阳能，将太阳能转化为电能，生成的电力通过接线端子盒6，接线端子盒6外接搅拌器9为搅拌器9供电，搅拌器9对整个电发酵反应器本体10进行充分搅拌，使得发酵菌种和有机废弃物充分混合。接线端子盒6安装在电发酵反应器本体10的外部，接线端子盒6的正极连接石墨阳极7，负极连接石墨阴极8，为阴阳两极施加0.2-1.5v左右的电压。太阳能电池板转化生成的过剩的电力则将储存在蓄电池3中。接线端子6两端各有两个接线端口，分别为第一接线端口12和第二接线端口11，并且接线端子盒6外部安装光敏电阻13，当光照充分时第一接线端口12与太阳能电池板相连为电极与搅拌器9供电，当光照不充足或者夜间时光敏电阻13发生反馈，第一接线端口12断开，与蓄电池3相连的第二接线端口11闭合，蓄电池3则会启动工作，蓄电池中的电力通过第二接线端子盒11为搅拌器9和阴阳极供电。这则可以保证该反应器能够在白天和夜晚24小时的循环中不间断工作，有源源不断的生物甲烷产生。
43.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。