CN102019162A

CN102019162A - 提高反应装置工作效率的装置

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Publication number: CN102019162A
Application number: CN2009101703249A
Authority: CN
Inventors: 王曦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2009-09-11
Publication date: 2011-04-20

Abstract

本发明涉及化学/生物反应装置的辅助装置，特别是提高反应装置工作效率的装置。现有的相关装置要么是人工操作的装置，要么结构复杂、成本昂贵、实用性差，人们需要一种既简单又便宜也实用的提高反应装置工作效率的装置。本发明的装置是：反应装置内进料口[1]下方布置的弹性尾羽物料盘[5]、物料重力搅拌器[3]二者之一和或上方布置的弹性尾羽物料盘[8]、物料浮力搅拌器[2]二者之一；和或，物料驱动搅拌器[9]。本发明用途广泛，非常适用于沼气发生装置。

Description

提高反应装置工作效率的装置

本发明涉及化学和或生物反应装置的辅助装置，特别是用以提高反应装置的工作效率的装置。

众所周知，为了提高反应装置的工作效率，通常采用添加物料、新料滞留活性区、搅拌反应物、调节反应物温度等等措施，使用的装置是人工操作的机械/电动装置，效果与操作人员的知识、技能、经验、状况等因素密切相关，随机性较强。人们研制了一些自动控制装置，虽然能提高反应装置工作效率，但是结构复杂成本昂贵，很多情况下如沼气发生装置(农村户用沼气池等)等等该类装置并不实用。人们需要一种既简单又便宜也实用的提高反应装置工作效率的装置。

本发明的目的是提出一种既简单又便宜也实用的提高反应装置工作效率的装置。

本发明的技术方案是：

所述的提高反应装置工作效率的装置是：

反应装置内位于进料口下方布置的弹性尾羽物料盘、物料重力搅拌器二者之一；

和或，

反应装置内位于进料口上方布置的弹性尾羽物料盘、物料浮力搅拌器二者之一；

和或，

一端位于反应装置外被来料的机械能驱动一端位于反应装置内进料口处的物料驱动搅拌器。

所述的弹性尾羽物料盘，外形大致是横断面呈开口朝向进料口的U形，或靠近进料口的部分是横断面呈开口朝向进料口的U形其余部分为平板形，或全部为平板形；

所述的弹性尾羽物料盘大致水平或靠近进料口的部分为由近向远倾斜其余部分大致水平；

所述的弹性尾羽物料盘至少有一处被直接固定或经由安装装置固定在反应装置内，未被固定的部分似展开的鸟的尾羽；

相互割裂独立活动的根根尾羽以弹性较好的材料制成具有较佳的弹性。

所述的物料重力搅拌器是：

一根轴其两端直接可转动地安装或经由安装装置可转动地安装在反应装置内位于进料口下方，围绕该轴以轴心线对称均匀分布并固定安装着若干个相互轴向分隔的容器，离进料口最近的最接近水平位置的容器的开口朝向上方即朝向进料口，每一个容器的开口均依次朝向相邻容器的非开口；

所述的物料浮力搅拌器是：

一根轴其两端直接可转动地安装或经由安装装置可转动地安装在反应装置内位于进料口上方，围绕该轴以轴心线对称均匀分布并固定安装着若干个相互轴向分隔的容器，离进料口最近的最接近水平位置的容器的开口朝向下方即朝向进料口，每一个容器的开口均依次朝向相邻容器的非开口。

所述的物料驱动搅拌器是：

一根轴可转动地穿过反应装置的外壳，上部位于反应装置外部，下部位于反应装置内部，该轴经由至少一个反应装置外或反应装置壳体处的滚珠轴承或类似功能的装置可转动地安装；该轴的上部以轴心对称均匀分布并固定安装着若干个相互轴向分隔的开口朝向轴的上方外方的容器；各容器相互间的轴向分隔与投料方向接近于垂直，最佳为垂直；该轴的下部顶端在大致垂直于轴的平面上以轴心对称均匀分布并安装有至少两个搅拌叶片。

还包括反应物温度调节装置：

弹性尾羽物料盘下安装有温度调节装置：温度调节装置是一个电温度调节装置，其电导线与外界电源装置相连，电源装置可以是太阳能和或风能和或沼气等发电装置和或其它装置；或和，温度调节装置是一个可流通冷/热水的吸/散热装置，其水管与外界冷/热水装置相连，冷/热水装置可以是太阳能热水装置或和其它装置；

或和，

物料驱动搅拌器安装有温度调节装置：搅拌叶片外部有效地安装有电加热/制冷装置，或至少部分由导热良好的材料制成的搅拌叶片的内部有效地安装有电加热/制冷装置，所述的轴中轴向有孔可以有效地穿过电导线，电加热/制冷装置经由电导线经控制装置与电源装置相连接，电源装置可以是太阳能和或风能和或沼气等发电装置和或其它装置；或和，所述的轴中轴向有可以流通流体的通道，所述的的搅拌叶片至少部分由导热良好的材料制成，其内部有可以流通流体的通道，搅拌叶片的通道经由轴中通道与外部能加热/制冷的流体源相互形成至少一个贯通的流体回路，冷/热水装置可以是太阳能热水装置或和其它装置。

所述的安装装置是：包括一或两对承接部件，每个承接部件有一个与物料浮力搅拌器或和物料重力搅拌器的轴相配合的水平光滑圆孔，圆孔内有弹簧或类似弹性装置，每个承接部件有一个水平平面可以安装弹性尾羽物料盘；

承接部件可以和反应装置成一体，或非一体但可直接固定安装于反应装置内的相应位置；或者，承接部件可以固定安装于环状安装部件上的相应位置，所述的环状安装部件刚性挺括似硬板腰带，其外表面与反应装置内相应位置的表面相互紧密匹配没有相对运动。

所述的反应装置是既有的沼气发生装置，所述的环状安装部件未安装时是长带状，长度不小于沼气发生装置垂直截面的内径周长，其两端部分相应位置有宽度不小于沼气发生装置开口盖气孔直径的槽状通孔，安装到位后可由沼气发生装置开口外最后连接环状安装部件的两端。

所述的反应装置是既有的沼气发生装置，所述的物料驱动搅拌器的搅拌叶片安装在轴上时，利用的是搅拌叶片与轴可以成直角展开，也可以将搅拌叶片向轴折拢的装置，如公知的活页或类似装置；更好是自由状态为搅拌叶片与轴成直角展开，储运或安装过程中可以用力将搅拌叶片向轴折拢的弹性装置，如加了自由状态为直角的簧片或扭力弹簧的活页或者类似装置；搅拌叶片向轴折拢后其外轮廓最大直径不大于既有的沼气发生装置的进料口(管)最小处的直径。

所述的反应装置是既有的沼气发生装置，所述的弹性尾羽物料盘收卷后横截面最大尺寸不大于沼气发生装置的开口直径；

弹性尾羽物料盘有或可以人工现场开出供沼气发生装置出料管穿过的孔；

所述的弹性尾羽物料盘至少部分表面采用利于相关微生物附着、生长、繁殖的材料，制成有利于相关微生物附着、生长、繁殖的形式例如外表粗糙有空隙等；

当沼气发生装置的原进料口的位置较偏时有与进料口接口配合的进料口延续管，该管的长度可以人工现场截/接，以使进料口适合于安装弹性尾羽物料盘等。

所述的反应装置是既有的沼气发生装置，所述的物料重力搅拌器或物料浮力搅拌器横截面最大尺寸不大于沼气发生装置的开口，或者至少其未组装的单个最大部件即单个容器的横截面最大尺寸不大于沼气发生装置的开口；当沼气发生装置的原进料口的位置较偏时有与进料口接口配合的进料口延续管，该管的长度可以人工现场截/接，以使进料口适合于安装物料重力搅拌器或和物料浮力搅拌器等。

本发明由于利用弹性尾羽物料盘/物料重力搅拌器/物料浮力搅拌器等来将新料适当滞留活性区，沉料(比重大的下沉的物料)不断累积到一定程度时其本身的重力驱动弹性尾羽物料盘/物料重力搅拌器进行搅拌，浮料(比重小的上浮的物料)不断累积到一定程度时其本身的浮力驱动弹性尾羽物料盘/物料浮力搅拌器进行搅拌，投料的机械能也用以驱动物料驱动搅拌器进行搅拌，利用安装在弹性尾羽物料盘下或和物料驱动搅拌器的温度调节装置调节反应物温度。本发明的装置无须人工干预，运行效率高，搅拌无须耗用能源，节能效果好，其结构简单、成本低廉、非常实用。

本发明的具体结构由以下的实施例及其附图给出。

图1是根据本发明提出的提高反应装置工作效率的装置的一个实施例的示意图；

图2是根据本发明提出的提高反应装置工作效率的装置的又一个实施例的示意图；

图3是根据本发明提出的提高反应装置工作效率的装置的又一个实施例的示意图；

图4是根据本发明提出的提高反应装置工作效率的装置的又一个实施例的示意图；

图5是根据本发明提出的提高反应装置工作效率的装置的又一个实施例的示意图；

图6是图2所示装置(虚线表示球形反应装置如沼气池等)的侧视图；

图7是图3所示装置的侧视图；

图8是图5所示装置的物料浮力搅拌器的立体示意图；

图9是物料驱动搅拌器(穿过进料管)的立体示意图；

图10是物料驱动搅拌器的上部容器与投料管的关系示意图(局部剖视)；

图11、图12、图13分别是根据本发明提出的提高反应装置工作效率的装置的一个实施例的弹性尾羽物料盘的正视图、俯视图、侧视图；

图14、图15、图16分别是根据本发明提出的提高反应装置工作效率的装置的又一个实施例的弹性尾羽物料盘的正视图、俯视图、侧视图；

图17是根据本发明提出的提高反应装置工作效率的装置的一个实施例的弹性尾羽物料盘的示意图(俯视图)；

图18、图19分别是根据本发明提出的提高反应装置工作效率的装置的又一个实施例，如沼气池的进料口上方的弹性尾羽物料盘的正视图、俯视图；

图20、图21分别是根据本发明提出的提高反应装置工作效率的装置的又一个实施例，如既有沼气池的进料口下方的弹性尾羽物料盘的正视图、俯视图；

图22是根据本发明提出的提高反应装置工作效率的装置的又一个实施例，如提高反应装置(既有沼气池)工作效率的装置的示意图(全剖视)；

图23是图22所示的安装装置的立体示意图；

图24是图22所示的安装装置的环状安装部件两端相接示意图(剖视)；

图25是图22所示的安装装置的示意图。

下面结合附图详细说明依据本发明提出的具体装置的细节及工作情况。

1进料口，1a进料口延续管，1b既有沼气池的进料口，2物料浮力搅拌器，2a、2b、2c、2d分别为物料浮力搅拌器的容器，2z物料浮力搅拌器的转轴，2y物料浮力搅拌器转动范围，3物料重力搅拌器，3a、3b、3c、3d分别为物料重力搅拌器的容器，3z物料重力搅拌器的转轴，3y物料重力搅拌器转动范围，4安装在弹性尾羽物料盘下的温度调节装置，5位于进料口下方的弹性尾羽物料盘，5a位于进料口下方的弹性尾羽物料盘的尾羽，5b、5c分别为位于进料口下方的弹性尾羽物料盘连接/安装部分，5k位于进料口下方的弹性尾羽物料盘的出料管穿孔，6a、6b、6c、6d分别为物料浮力搅拌器的轴向分隔板伸出部分(起搅拌作用)，7a、7b分别为物料浮力搅拌器的两端圆板，8位于进料口上方的弹性尾羽物料盘，8a位于进料口上方的弹性尾羽物料盘的尾羽，8b、8c分别为位于进料口上方的弹性尾羽物料盘连接/安装部分，9物料驱动搅拌器，9a物料驱动搅拌器的轴，9b物料驱动搅拌器的容器，9c物料驱动搅拌器的搅拌叶片，9d电线/水管，9e轴承，9f轴向分隔，9g检测/感应装置的探头，9h活页或类似装置，9t弹性装置(如弹簧等)，9i固定支架，10反应装置(反应罐/反应池/反应间/反应釜等，如沼气池)，11沼气池的出料管，13沼气池的开口，14沼气池的开口盖，15气嘴/气孔，16环状安装部件，16a、16b分别为环状安装部件的两端，16h环状安装部件的外表面，17环状安装部件两端的槽状通孔，18承接部件，18a承接部件的水平光滑圆孔，18b承接部件的安装螺丝孔，18t承接部件的水平光滑圆孔中的弹簧，19投料口，19a投料管道。

如图所示：

所述的提高反应装置工作效率的装置是：

反应装置内位于进料口[1]下方布置的弹性尾羽物料盘[5]、物料重力搅拌器[3]二者之一；

和或，

反应装置内位于进料口[1]上方布置的弹性尾羽物料盘[8]、物料浮力搅拌器[2]二者之一；

和或，

一端位于反应装置外被来料的机械能驱动一端位于反应装置内进料口处的物料驱动搅拌器[9]。

所述的弹性尾羽物料盘[5]或[8]，外形大致是横断面呈开口朝向进料口的U形，或靠近进料口[1]的部分是横断面呈开口朝向进料口的U形其余部分为平板形，或全部为平板形；

所述的弹性尾羽物料盘[5]或[8]大致水平或靠近进料口[1]的部分为由近向远倾斜其余部分大致水平；

所述的弹性尾羽物料盘[5]或[8]至少有一处被直接固定或经由安装装置固定在反应装置内，未被固定的部分似展开的鸟的尾羽；

相互割裂独立活动的根根尾羽[5a]或[8a]以弹性较好的材料制成具有较佳的弹性。

所述的物料重力搅拌器[3]是：

一根轴[3z]其两端直接可转动地安装或经由安装装置可转动地安装在反应装置内位于进料口[1]下方，围绕该轴[3z]以轴心线对称均匀分布并固定安装着若干个相互轴向分隔的容器[3a]、[3b]、[3c]、[3d]等，离进料口[1]最近的最接近水平位置的容器的开口朝向上方即朝向进料口[1]，每一个容器的开口均依次朝向相邻容器的非开口；

所述的物料浮力搅拌器[2]是：

一根轴[2z]其两端直接可转动地安装或经由安装装置可转动地安装在反应装置内位于进料口[1]上方，围绕该轴[2z]以轴心线对称均匀分布并固定安装着若干个相互轴向分隔的容器[2a]、[2b]、[2c]、[2d]等，离进料口[1]最近的最接近水平位置的容器的开口朝向下方即朝向进料口[1]，每一个容器的开口均依次朝向相邻容器的非开口；

实际上，物料重力搅拌器[3]和物料浮力搅拌器[2]两者的结构可以完全相同，两者的区别仅在于安装位置的不同。

所述的物料驱动搅拌器[9]是：

一根轴[9z]可转动地穿过反应装置的外壳，上部位于反应装置外部，下部位于反应装置内部，该轴[9z]经由至少一个反应装置外或反应装置壳体处的滚珠轴承或类似功能的装置[9e]可转动地安装；该轴[9z]的上部以轴心对称均匀分布并固定安装着若干个相互轴向分隔的开口朝向轴的上方外方的容器[9b]；各容器[9b]相互间的轴向分隔[9f]与投料方向接近于垂直，最佳为垂直；该轴[9z]的下部顶端在大致垂直于轴的平面上以轴心对称均匀分布并安装有至少两个搅拌叶片[9c]。

还包括反应物温度调节装置[4]：

弹性尾羽物料盘[5]下安装有温度调节装置[4]：温度调节装置[4]是一个电温度调节装置，其电导线与外界电源装置相连，电源装置可以是太阳能和或风能和或沼气等发电装置和或其它装置；或和，温度调节装置[4]是一个可流通冷/热水的吸/散热装置，其水管与外界冷/热水装置相连，冷/热水装置可以是太阳能热水装置或和其它装置：

或和，

物料驱动搅拌器[9]安装有温度调节装置：搅拌叶片[9c]外部有效地安装有电加热/制冷装置，或至少部分由导热良好的材料制成的搅拌叶片[9c]的内部有效地安装有电加热/制冷装置，所述的轴中轴向有孔可以有效地穿过电导线，电加热/制冷装置经由电导线[9d]经控制装置与电源装置相连接，电源装置可以是太阳能和或风能和或沼气等发电装置和或其它装置；或和，所述的轴中轴向有可以流通流体的通道，所述的的搅拌叶片[9c]至少部分由导热良好的材料制成，其内部有可以流通流体的通道，搅拌叶片[9c]的通道经由水管[9d]、轴中通道与外部能加热/制冷的流体源相互形成至少一个贯通的流体回路，冷/热水装置可以是太阳能热水装置或和其它装置。

所述的安装装置是：包括一或两对承接部件[18]，每个承接部件[18]有一个与物料浮力搅拌器[2]或和物料重力搅拌器[3]的轴[2z]/[3z]相配合的水平光滑圆孔[18a]，圆孔[18a]内有弹簧或类似弹性装置[18t]，每个承接部件[18]有一个水平平面可以安装弹性尾羽物料盘[5]/[8]；

承接部件[18]可以和反应装置成一体，或非一体但可直接固定安装于反应装置内的相应位置；或者，承接部件[18]可以固定安装于环状安装部件[16]上的相应位置，所述的环状安装部件[16]刚性挺括似硬板腰带，其外表面[16h]与反应装置内相应位置的表面相互紧密匹配没有相对运动。

所述的反应装置是既有的沼气发生装置，所述的环状安装部件[16]未安装时是长带状，长度不小于沼气发生装置垂直截面的内径周长，其两端部分[16a]/[16b]相应位置有宽度不小于沼气发生装置开口盖气孔[15]直径的槽状通孔[17]，安装到位后可由沼气发生装置开口外最后连接环状安装部件[16]的两端[16a]和[16b]。

所述的反应装置是既有的沼气发生装置，所述的物料驱动搅拌器[9]的搅拌叶片[9c]安装在轴[9a]上时，利用的是搅拌叶片[9c]与轴[9a]可以成直角展开，也可以将搅拌叶片[9c]向轴[9a]折拢的装置，如公知的活页或类似装置[9h]；更好是自由状态为搅拌叶片[9c]与轴[9a]成直角展开，储运或安装过程中可以用力将搅拌叶片[9c]向轴[9a]折拢的弹性装置[9t]，如加了自由状态为直角的簧片或扭力弹簧的活页或者类似装置；搅拌叶片[9c]向轴[9a]折拢后其外轮廓最大直径不大于既有的沼气发生装置的进料口(管)最小处的直径。

所述的反应装置是既有的沼气发生装置，所述的弹性尾羽物料盘[5]或[8]收卷后横截面最大尺寸不大于沼气发生装置的开口直径，可以收卷后放入沼气发生装置然后展开安装；

弹性尾羽物料盘[5]有或可以人工现场开出供沼气发生装置出料管[11]穿过的孔[5k]；

所述的弹性尾羽物料盘[5]或[8]至少部分表面采用利于相关微生物附着、生长、繁殖的材料，制成有利于相关微生物附着、生长、繁殖的形式例如外表粗糙有空隙等；

当沼气发生装置的原进料口[1b]的位置较偏时有与进料口接口配合的进料口延续管[1a]，该管的长度可以人工现场截/接，以使进料口[1]适合于安装弹性尾羽物料盘[5]或[8]等。

所述的反应装置是既有的沼气发生装置，所述的物料重力搅拌器[3]或物料浮力搅拌器[2]横截面最大尺寸不大于沼气发生装置的开口，或者至少其未组装的单个最大部件即单个容器的横截面最大尺寸不大于沼气发生装置的开口，可以分部件放入沼气发生装置中组装；当沼气发生装置的原进料口[1b]的位置较偏时有与进料口接口配合的进料口延续管[1a]，该管的长度可以人工现场截/接，以使进料口[1]适合于安装物料重力搅拌器[3]或和物料浮力搅拌器[2]等。

本发明的提高反应装置工作效率的装置解决了既有沼气发生装置(静态发酵沼气池)存在“微生物贫乏区”、“发酵盲区”、“液料短路”，且池内原料分层(由上至下为浮渣层、清液层、活性层、沉淀层)严重，带来清渣、除料困难，产气率低，不好管理等技术问题。

与已有技术相比具有很多优点，例如：

1、克服发酵盲区和料液短路：利用弹性尾羽物料盘/物料重力搅拌器/物料浮力搅拌器等来将新料适当滞留活性区，将进、出料相对隔断，使入池新料必须适当滞留于反应最活跃的活性层一段时间后，才搅拌布料，从而增加了料液在池内的有效流程和有效滞留时间，解决了静态沼气池存在的“微生物贫乏区”、“发酵盲区”、“液料短路”等技术问题。

2、微生物成膜增殖：利用空隙率较高的弹性尾羽物料盘表面形成微生物生长繁殖的载体，通过沼气微生物的富集增殖，在其表面形成厌氧生物膜。从而保留了高活性的微生物，减少了微生物流失。弹性尾羽物料盘成为微生物附着、生长、繁殖的载体，固菌增殖效果好。

3、自动破壳与强制搅拌：利用弹性尾羽物料盘/物料重力搅拌器/物料浮力搅拌器/物料驱动搅拌器进行强制搅拌和自动破壳。

4、无须人工操作，运行效率高。

5、无须耗用能源，节能效果好。

6、其结构简单、成本低廉。

7、安装简单，使用方便，实用性强。

8、适于工业化、标准化、自动化、大批量生产。

Claims

1.提高反应装置工作效率的装置，其特征在于：

所述的提高反应装置工作效率的装置是：

和或，

2.根据权利要求1所述的提高反应装置工作效率的装置，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的提高反应装置工作效率的装置，其特征在于：

所述的物料重力搅拌器[3]是：

所述的物料浮力搅拌器[2]是：

4.根据权利要求1所述的提高反应装置工作效率的装置，其特征在于：

所述的物料驱动搅拌器[9]是：

一根轴[9z]可转动地穿过反应装置的外壳，上部位于反应装置外部，下部位于反应装置内部，该轴[9z]经由至少一个反应装置外或反应装置壳体处的滚珠轴承或类似功能的装置[9e]可转动地安装；该轴[9z]的上部以轴心对称均匀分布并固定安装着若干个相互轴向分隔的开口朝向轴的上方外方的容器[9b]；各容器[9b]相互间的轴向分隔[9f]与投料方向接近于垂直，最佳为垂直；该轴[92]的下部顶端在大致垂直于轴的平面上以轴心对称均匀分布并安装有至少两个搅拌叶片[9c]。

5.根据权利要求1所述的提高反应装置工作效率的装置，其特征在于：

还包括反应物温度调节装置[4]：

弹性尾羽物料盘[5]下安装有温度调节装置[4]：温度调节装置[4]是一个电温度调节装置，其电导线与外界电源装置相连，电源装置可以是太阳能和或风能和或沼气等发电装置和或其它装置；或和，温度调节装置[4]是一个可流通冷/热水的吸/散热装置，其水管与外界冷/热水装置相连，冷/热水装置可以是太阳能热水装置或和其它装置；

或和，

6.根据权利要求1所述的提高反应装置工作效率的装置，其特征在于：

7.根据权利要求1或6所述的提高反应装置工作效率的装置，其特征在于：

8.根据权利要求1或4所述的提高反应装置工作效率的装置，其特征在于：

9.根据权利要求1或2所述的提高反应装置工作效率的装置，其特征在于：

所述的反应装置是既有的沼气发生装置，所述的弹性尾羽物料盘[5]或[8]收卷后横截面最大尺寸不大于沼气发生装置的开口直径；

10.根据权利要求1或3所述的提高反应装置工作效率的装置，其特征在于：

所述的反应装置是既有的沼气发生装置，所述的物料重力搅拌器[3]或物料浮力搅拌器[2]横截面最大尺寸不大于沼气发生装置的开口，或者至少其未组装的单个最大部件即单个容器的横截面最大尺寸不大于沼气发生装置的开口；当沼气发生装置的原进料口[1b]的位置较偏时有与进料口接口配合的进料口延续管[1a]，该管的长度可以人工现场截/接，以使进料口[1]适合于安装物料重力搅拌器[3]或和物料浮力搅拌器[2]等。