專利名稱：光合微生物制氫反應器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種制氫反應器，尤其是一種光合微生物制氫反應器。
背景技術：
光合微生物制氫反應器是利用光合細菌，以工廠或生活廢水、動物糞水等為原料產氫，或利用光合細菌和厭養發酵細菌聯合產氫。
現有的光合微生物反應器多由試管和燒瓶，用白熾燈作光源，將試管或燒瓶放入較大的容器中水浴保溫，或直接將加熱棒插入反應器中，主要用于光合微生物的產氫機理、產氫菌生長條件的研究，反應器一般只有幾十毫升或幾百毫升，最大規模的體積也只有四升。國外已有用于藻類和藍細菌培養的規模較大的光合生物反應器，這類反應器都是平板式設計或多組長管式設計，以提高光輻射面積。但是，這類生物反應器主要用于培養藻類，進行水產養殖，或制造氧氣以降低溫室氣體，反應器無溫度控制裝置，安置于室外，通過太陽直接照射獲得光源，產氫率極低。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種產氫率高的光合微生物制氫反應器。
本實用新型的技術方案是一種光合微生物制氫反應器，包括反應罐，太陽光采集、傳輸設備和輔助光源設備組成；太陽光采集、傳輸設備由太陽能聚焦采光器、太陽光光再分配器、光導纖維組成，太陽光光再分配器由四個置于反應罐之中的透明管筒構成，光導纖維一端與太陽能聚焦采光器聯接，另一端置于反應罐中的透明管筒內；輔助光源設備包括燈泡和光導纖維，光導纖維一端與燈泡聯接，另一端置于反應罐中的透明管筒內；在反應罐上部設有原料入口，菌株接種入口和產氣出口，在反應罐下部設有菌液出口。
在反應罐外部設有由水箱、加熱電阻、電泵和管道組成的溫度控制設備，加熱電阻裝在水箱中，一根管道通過反應罐底部及電泵后與水箱下部連通，另一根管道通過水箱上部與反應罐上部連通。
光合微生物制氫反應器創新點1、采用罐狀錐底反應器主體設計。
采用罐狀錐底反應器主體設計比平板式反應器占地面積小，比多組長管式造價低，而且反應器中無滯留區，可避免菌液的聚集。
2、采用濾光器、光再分配器進行太陽光的篩選、過濾以及再分配。
通過篩選、過濾以及再分配后，光導纖維只將與光合細菌生長所需光波波長相耦合的光傳輸到反應器中，大大提高了光的轉化效率，目前國內外尚無該技術在生物法制氫中的應用。
3、采用菌液循環加熱法。
采用菌液循環加熱法代替內置攪拌器，不僅解決了一般生物反應器因內置攪拌器安裝造成的漏氣問題，也解決了較大規模生物反應器菌液的加熱保溫問題，無須采用雙層罐體夾層保溫方法，降低了反應器的生產成本和體積規格。
4、實時監測和反應過程的自動控制。
采用了模糊智能控制方法對pH值、ORP、VSS等光合細菌反應參數進行實時監測，對pH值、溫度、光強等進行自動調整控制，解決了生化反應過程強耦合、大滯后、非線性特征帶來的控制難題，可調整反應器適宜于各種不同生長習性產氫光合微生物的培養和產氫，大大提高了反應器的適用范圍。
光合微生物制氫反應器運行效果反應器利用經處理過的豬糞水為原料產氫，可進行光合細菌連續培養產氫，獲得較高的光轉化效率和原料轉化率，有效太陽能轉化率達到20.2％，原料轉化率達到58.9％。
圖1為本實用新型結構示意圖。
具體實施方式
光合微生物制氫反應器組成光合微生物反應器由錐底反應罐12，溫度控制設備，太陽光采集、傳輸設備和輔助光源設備組成，如圖1所示。
反應罐12的容積為三十升，由透明材料制成，有四個透明管筒13置于反應罐之中，用于太陽光和輔助光源傳輸設備的安放。反應罐體上安裝有菌株接種入口2、原料入口3、菌液出口4、產氣出口1。輔助光源設備包括燈泡9和光導纖維14，光導纖維14一端與燈泡9聯接，另一端置于反應罐中的透明管筒13內；太陽光采集、傳輸設備，由太陽能聚焦采光器11、濾光器(現有技術)、四個透明管筒13組成的太陽光光再分配器、光導纖維14組成，完成太陽光的聚焦采集、過濾，并將與光合產氫菌的吸收光譜特性相耦合的光經由光導纖維14從四個置于反應器中的透明管筒13輸送到反應器的反應罐12中，以改善深層區域光照度差的問題，使太陽光在反應液中的分配比較均勻，以達到光能的高效率轉化，同時降低了單位面積光導纖維傳輸的光負荷，增加有效光密度。
溫度控制設備由加熱水箱5、加熱電阻5-1及溫度控制器(現有技術)組成，菌液加溫循環管從加熱水箱中通過，溫度控制器可自動控制水箱溫度，在電泵作用下從反應器主體下方管道7流出的菌液經過水箱加熱從菌液加溫循環管道6入口流入反應器罐體，在保持菌液穩定的生長溫度的同時，形成菌液自動攪拌，無須另外安裝攪拌裝置。
通過pH值測量、光強測量、溫度測量、氧化還原電位等實時監測設備引出口可對菌液的pH值、光強度、溫度和氧化還原電位等進行實時測量，根據測量結果由響應控制設備對反應器的運行狀況進行自動調整。光合微生物制氫反應器工作原理用于制氫的原料和光合細菌菌株分別由原料入口3和菌株接種入口2流入反應器罐體中，光合細菌生長過程中各生化參數和光強、溫度等參數通過pH值、ORP、VSS、光強、溫度監測設備實時得到，經由監測設備引出口傳輸到pH值、光強、溫度控制器，控制器再對太陽光采集、傳輸設備、輔助光源、溫度控制設備、pH調節設備進行控制，控制反應罐及菌液處于光合細菌產氫所需的最佳生長繁殖條件下，產出的氣體由產氣出口1排出反應罐，進行進一步處理利用。
權利要求1.一種光合微生物制氫反應器，其特征是包括反應罐，太陽光采集、傳輸設備和輔助光源設備組成；太陽光采集、傳輸設備由太陽能聚焦采光器、太陽光光再分配器、光導纖維組成，太陽光光再分配器由四個置于反應罐之中的透明管筒構成，光導纖維一端與太陽能聚焦采光器聯接，另一端置于反應罐中的透明管筒內；輔助光源設備包括燈泡和光導纖維，光導纖維一端與燈泡聯接，另一端置于反應罐中的透明管筒內；在反應罐上部設有原料入口，菌株接種入口和產氣出口，在反應罐下部設有菌液出口。
2.根據權利要求1所述的光合微生物制氫反應器，其特征是在反應罐外部設有由水箱、加熱電阻、電泵和管道組成的溫度控制設備，加熱電阻裝在水箱中，一根管道通過反應罐底部及電泵后與水箱下部連通，另一根管道通過水箱上部與反應罐上部連通。
專利摘要本實用新型公開了一種光合微生物制氫反應器，其特征是由反應器主體，溫度控制設備，太陽光采集、傳輸設備，輔助光源設備組成，太陽光采集、傳輸設備由太陽能聚焦采光器、濾光器、太陽光光再分配器、光導纖維組成，太陽光光再分配器由四個置于反應器之中透明管筒構成。光合微生物制氫反應器運行效果反應器利用經處理過的豬糞水為原料產氫，可進行光合細菌連續培養產氫，獲得較高的光轉化效率和原料轉化率，有效太陽能轉化率達到20.2％，原料轉化率達到58.9％，產氫量達到m
文檔編號C12P3/00GK2918431SQ20062003228
公開日2007年7月4日 申請日期2006年6月12日 優先權日2006年6月12日
發明者張全國, 楊群發, 周汝雁, 張軍合 申請人:河南農業大學