CN102242052A - 水平折流式干法厌氧发酵反应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水平折流式干法厌氧发酵反应装置,包括发酵反应本体、机械搅拌装置和加热装置,其特征在于所述发酵反应本体由混凝土长方槽于顶部加盖构成;所述机械搅拌装置由两个机械搅拌机构成,并列安装在所述发酵反应本体的内部;所述加热装置安装在所述发酵反应本体的底板内部。本发明装置的反应器内发酵物料含固率可以达到25-40%,同时厌氧微生物的浓度也大大提高,采用水平折流式设计,使物料流动性高且均匀混合,以低成本对大量有机垃圾灵活高效的处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种干法厌氧发酵的反应装置,属于微生物厌氧发酵处理有机固废的技术领域,特别涉及一种水平折流式干法厌氧发酵反应装置。
背景技术
随着有机废弃物(如餐厨垃圾、畜禽粪便、农业废弃物、有机生活垃圾以及污水处理厂产生的污泥)的排放对生态环境所造成的污染问题日益严重,采用厌氧发酵技术对有机废弃物污染进行治理已成为社会可持续发展的一个重要课题。
目前采用厌氧发酵技术处理有机废弃物,主要有推流式厌氧发酵装置、水压式厌氧发酵装置和全混合厌氧发酵装置等,尤以湿法全混合工艺占主导地位;按反应装置内物料含固率的不同,分为湿法与干法两大类,湿法发酵物料的含固率为4~12%,干法发酵物料的含固率可达25~35%。湿法发酵一般采用立式圆柱体全混合式反应装置,因为发酵物料中的含固率低,导致单位有机废弃物所需要的反应装置容积大,占地大,能耗高,投资大,单位容积产气率低。
干法发酵在被用于废弃物处理和残余垃圾处理时的优点是:能够处理含固率较高的有机放废弃物,其发酵前的原材料制备处理成本低,在被计量投入发酵反应器前一般不需要对杂质做进一步的剔除,但是由于卧式干法发酵装置一般采用卧式方柱结构或卧式圆柱形结构,发酵罐整体结构较为细长,比表面积较大,导致反应装置的散热面积较大,不利于发酵反应时温度的稳定控制,同时为了使发酵物料得到充分的反应时间,一般反应装置都很长,反应装置的搅拌装置也相应的较长,设计复杂,机械加工难度大,成本高,投资大。如中国专利申请号是201010288462.X的“一种城市污泥及有机质干法厌氧发酵产沼气的方法及装置”中采用的是双层螺带搅拌器,仍然不能使物料达到较高的含固率。所以,反应器的腔体结构和搅拌排布设计方式,对物料的处理效果影响较大。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种水平折流式干法发酵反应装置,能够对高含固率有机废弃物进行有效的干法厌氧发酵,实现以较低的投入,获得对大量有机垃圾灵活、高效的处理,在结构上采用了一系列特殊的设计。
本发明是通过以下的技术方案实现的:
一种水平折流式干法厌氧发酵反应装置,包括发酵反应本体、机械搅拌装置和加热装置,所述发酵反应本体由混凝土长方槽于顶部加盖构成;所述机械搅拌装置由两个机械搅拌机构成,并列安装在所述发酵反应本体的内部;所述加热装置安装在所述发酵反应本体的底板内部。
所述两个机械搅拌机的中间位置设置隔墙,所述隔墙垂直贯穿于整个发酵反应本体的高度,并且由所述发酵反应本体内腔的一端延伸至另一端,但在另一端保留不封闭式隔墙缺口,在所述发酵反应本体的腔体内部形成不封闭式两个独立反应空间。隔墙和缺口将发酵反应本体内腔分割成不封闭式的两个独立空间,物料进料后即可在两个空间之内采用水平折流式流动方式进行处理,物料充分混合发酵完全并形成推流式反应状态。
所述每个独立反应空间的横截面为正方形。
所述每个独立反应空间的底面是弧形结构,便于搅拌装置将物料搅拌均匀。
所述加热装置为内嵌式换热管,按照所述底面的弧形结构埋在其内部。
所述机械搅拌机由搅拌电机、搅拌轴和搅拌轴上排列的若干搅拌桨构成,搅拌电机安装在所述发酵反应本体外部的一侧,所述搅拌电机连接搅拌轴,搅拌轴通轴贯穿于发酵反应本体的内部。
所述搅拌轴在各自的独立反应空间内的横截面上居中布置。使各个方向的来料都可以同等的进行搅拌。
所述搅拌桨在搅拌到最高位时,高出发酵物料的最高液位。便于浮渣的去除。
所述发酵反应本体于隔板缺口对面的外表面同时设置进料口和出料口。
所述发酵反应本体的外表面还设置安全释放口、温度传感器、料位计和气体收集口。
本发明的有益效果为:
本发明中,由于反应装置的槽体体积较大,通过两套搅拌装置间歇或连续的搅拌使物料在反应装置内流动,充分均匀混合,以达到完全反应的目的,同时推动物料在发酵装置内由隔墙一侧的进料口折流到隔墙另一侧的出料口,通过出料装置被抽出反应装置。
反应器内的发酵物料含固率可以达到25~40%,同时厌氧微生物的浓度也得到很大程度的提高,使得单位容积的产气率大大提高。本发明结构简单,维护与操作简单,无固体沉积物产生,密闭无废气释放。
附图说明
图1是水平折流式干法厌氧发酵反应装置内部结构的俯视图
图2是隔墙缺口的结构图
图3是进出料端面的内部主视图
图1、图2和图3中的部件名称为:
1-发酵反应本体,2-隔墙,3-搅拌电机,4-搅拌轴,5-搅拌桨,6-安全释放口,7-温度传感器,8-料位计,9-气体收集口,10-进料口,11、12-出料口,13-换热管,14-底面弧形结构,15-隔墙缺口。
具体实施方式
以下结合附图和实施例,对本发明做进一步说明。
如图1,包括发酵反应本体1、机械搅拌装置(搅拌电机3,搅拌轴4,搅拌桨5)和加热装置(换热管13),发酵反应本体1由混凝土长方槽于顶部加盖构成;机械搅拌装置由两个机械搅拌机构成,并列安装在所述发酵反应本体1的内部;加热装置安装在发酵反应本体1的底板内部。
两个机械搅拌机的中间位置设置隔墙2,隔墙垂直贯穿于整个发酵反应本体1的高度,并且由所述发酵反应本体1内腔的一端延伸至另一端,但在另一端保留不封闭式隔墙缺口15,在发酵反应本体1的腔体内部形成不封闭式两个独立反应空间。其中每个独立反应空间的横截面为正方形;每个独立反应空间的底面是弧形结构14。
如图1和3,加热装置为内嵌式换热管13,按照所述底面的弧形结构埋在其内部。
机械搅拌机由搅拌电机3、搅拌轴4和搅拌轴上排列的若干搅拌桨5构成,搅拌电机3安装在所述发酵反应本体外部的一侧,搅拌电机3连接搅拌轴4,搅拌轴4通轴贯穿于发酵反应本体1的内部。搅拌轴3在各自的独立反应空间内的横截面上居中布置。搅拌桨5在搅拌到最高位时,高出发酵物料的最高液位。
如图1、图2和图3,发酵反应本体1与隔板缺口15对面的外表面同时设置进料口10和出料口11、12。发酵反应本体1的外表面还设置安全释放口6、温度传感器7、料位计8和气体收集口9。
如图1、图2和图3,应用本发酵反应装置处理有机垃圾(城市生活废弃物中的有机垃圾部分)或餐厨垃圾的工作原理,具体流程如下:有机垃圾(或餐厨垃圾)经过简单的破碎预处理,不需要除杂直接由进料输送装置通过进料口10入发酵反应本体1内腔。进料操作可以采用连续式,或者半连续式。进入发酵反应本体1的物料,由于内部隔墙2的隔断作用,必须绕着发酵反应本体1经过隔墙缺口15,折流以后,才能到达出料口11(或12)。搅拌装置由搅拌电机3,搅拌轴4和搅拌桨5组成,搅拌装置的转速为1-2r/min,在双搅拌装置的作用下,一方面物料充分混合发酵完全,在搅拌器的作用下使砂石、碎玻璃等重杂质不会沉淀;木屑、塑料等轻物质得以破碎不会产生浮渣,另一方面形成推流式的反应状态,物料折流到出料端面,有机垃圾(或餐厨垃圾)在发酵装置中的停留时间为20--25天。发酵完全的有机垃圾(或餐厨垃圾)通过出料装置排出发酵装置,其中部分沼渣,回流至进料端面作为菌种,为新物料接种。发酵装置底部的弧形结构可以保证搅拌装置搅拌的均匀性,同时方便发酵反应装置1进出料时物料的流动。通过底板上内嵌的换热装置13并结合发酵反应装置1顶部的温度传感装置7,可以有效的控制发酵反应装置1内的发酵温度,保持在55-58℃。厌氧反应产生的沼气,通过沼气收集口9收集后,供后续利用。发酵反应本体1顶部的料位计8实时监控发酵反应本体1内物料的高度,作为进出料操作的依据。当沼气产量超过正常值时,或者进、出料量短时间内超过正常进、出料量时,发酵反应本体1内的压力将会随之升高或降低,发酵反应本体1内的压力变化到达预先设定的阈值时,沼气安全释放口6打开泄压,以保护发酵反应本体1的安全。
如图1、图2和图3,应用本发酵反应装置处理畜禽粪便或污泥的工作原理,具体流程如下:畜禽粪便(或脱水污泥)无需预处理,可以直接由进料输送装置通过进料口10入发酵反应本体1内腔。进料操作可以采用连续式,或者半连续式。进入发酵反应本体1的物料,由于内部隔墙2的隔断作用,必须绕着发酵反应本体1经过隔墙缺口15,折流以后,才能到达出料口11(或12)。搅拌装置由搅拌电机3,搅拌轴4和搅拌桨5组成,搅拌装置的转速为1-2r/min,在双搅拌装置的作用下,一方面物料充分混合发酵完全,在搅拌器的作用下使砂石、碎玻璃等重杂质不会沉淀;另一方面形成推流式的反应状态,物料折流到出料端面,畜禽粪便(或脱水污泥)在发酵装置中的停留时间为15--20天。发酵完全的畜禽粪便(或脱水污泥)通过出料装置排出发酵装置,进入脱水装置,其中部分经脱水装置后产生的沼液回流至进料端面作为菌种,为新物料接种。发酵装置底部的弧形结构可以保证搅拌装置搅拌的均匀性,同时方便发酵反应本体1进出料时物料的流动。通过底板上内嵌的换热装置13并结合发酵反应本体1顶部的温度传感装置7,可以有效的控制发酵反应本体1内的发酵温度,保持在35-38℃。厌氧反应产生的沼气,通过沼气收集口9收集后,供后续利用。发酵反应本体1顶部的料位计8实时监控发酵反应本体1内物料的高度,作为进出料操作的依据。当沼气产量超过正常值时,或者进、出料量短时间内超过正常进、出料量时,发酵反应本体1内的压力将会随之升高或降低,发酵反应本体1内的压力变化到达预先设定的阈值时,沼气安全释放口6打开泄压,以保护发酵反应本体1的安全。
Claims (10)
1.一种水平折流式干法厌氧发酵反应装置,包括发酵反应本体、机械搅拌装置和加热装置,其特征在于所述发酵反应本体由混凝土长方槽于顶部加盖构成;所述机械搅拌装置由两个机械搅拌机构成,并列安装在所述发酵反应本体的内部;所述加热装置安装在所述发酵反应本体的底板内部。
2.如权利要求1所述的水平折流式干法厌氧发酵反应装置,其特征在于所述两个机械搅拌机的中间位置设置隔墙,所述隔墙垂直贯穿于整个发酵反应本体的高度,并且由所述发酵反应本体内腔的一端延伸至另一端,但在另一端保留不封闭式隔墙缺口,在所述发酵反应本体的腔体内部形成不封闭式两个独立反应空间。
3.如权利要求2所述的水平折流式干法厌氧发酵反应装置,其特征在于所述每个独立反应空间的横截面为正方形。
4.如权利要求2所述的水平折流式干法厌氧发酵反应装置,其特征在于所述每个独立反应空间的底面是弧形结构,便于搅拌装置将物料搅拌均匀。
5.如权利要求1所述的水平折流式干法厌氧发酵反应装置,其特征在于所述加热装置为内嵌式换热管,按照所述底面的弧形结构埋在其内部。
6.如权利要求1所述的水平折流式干法厌氧发酵反应装置,其特征在于所述机械搅拌机由搅拌电机、搅拌轴和搅拌轴上排列的若干搅拌桨构成,搅拌电机安装在所述发酵反应本体外部的一侧,所述搅拌电机连接搅拌轴,搅拌轴通轴贯穿于发酵反应本体的内部。
7.如权利要求6所述的水平折流式干法厌氧发酵反应装置,其特征在于所述搅拌轴在各自的独立反应空间内的横截面上居中布置。
8.如权利要求6所述的水平折流式干法厌氧发酵反应装置,其特征在于所述搅拌桨在搅拌到最高位时,高出发酵物料的最高液位。
9.如权利要求1所述的水平折流式干法厌氧发酵反应装置,其特征在于所述发酵反应本体于隔板缺口对面的外表面同时设置进料口和出料口。
10.如权利要求1所述的水平折流式干法厌氧发酵反应装置,其特征在于所述发酵反应本体的外表面还设置安全释放口、温度传感器、料位计和气体收集口。
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