CN106957793B - 卧式厌氧消化反应装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种卧式厌氧消化反应装置，属于固体废弃物处理领域。该系统装置是人为创造厌氧微生物所需要的营养与条件，使反应器内积累高浓度的厌氧微生物，这些微生物通过其生命活动完成有机厌氧代谢过程。本发明包括反应器主体，为卧式结构，其中，反应器主体具有内筒和外夹套，所述内筒具有进料口和出料口，反应器主体内下部设有正向绞龙和逆向绞龙的螺旋推进器，上部设有搅拌器，由一个同心传动轴和轴上连有多组空心叶片组成，每个叶片两侧均设置有耙齿，相邻叶片的耙齿相互交错，叶片内设置堵板和导流板，同心传动轴内腔和外腔分别与每个叶片的进、出水管相连。

Description

卧式厌氧消化反应装置
技术领域
本发明属于固体废弃物处理领域，涉及一种厌氧消化反应实验中应用的卧式厌氧消化反应装置。
背景技术
厌氧消化是一个反应复杂的链式反应过程，由水解，酸化，产乙酸/脱氢，产甲烷四个过程组成。每一个降解步骤由在一定程度上呈互相关系的不同菌群完成，并且对环境的需求有所区别。首先，有机物中的高分子物质或者单体首先被水解发酵菌利用，产生乙酸，氢以及丙酸，丁酸等其他挥发性脂肪酸。氢的累积会抑制乙酸菌的活性，因此维持一个较低的氢分压对于产氢产乙酸菌十分重要，整个厌氧消化过程可以合并为水解产酸和产甲烷两个大阶段。
厌氧消化作用通常需要温度在35-42℃和45-60℃两个区间内，适于甲烷菌活动的pH区间较为狭窄，6.5-8.5，以7.0-8.0为最适宜，当pH降至6.0以下或升至8.5以上的时候，反应过程会受到严重抑制。一个平衡的厌氧消化过程需要两个阶段的反应速率相适应，如果产酸过程进行的太快，导致酸累积，pH降至7.0以下，那么产甲烷菌就会被过酸环境抑制。
现有研究发现，固态厌氧消化的速度都很慢。传统的厌氧反应器在在传质、传热、传动以及信息传递作用效果差，底物的利用、气体及热量的排放不均匀，很大程度上阻碍了厌氧反应的进行。
发明内容
技术问题：本发明提供一种反应器内分布均匀、增加底物与微生物的接触机会，而且反应器内温度均匀的卧式厌氧消化反应装置，能保持厌氧发酵温度的均一性，达到厌氧发酵所需要的稳态，进入反应器的抑制物质能迅速分散，保持较低的浓度水平，底部设有的出渣绞龙，避免了结壳，浮渣，堵塞，气体流出不畅的现象，还节约了能耗，具有较大的实用性和经济效益。
技术方案：本发明的卧式厌氧消化反应装置，包括夹套、设置在所述夹套内的内筒、设置在所述内筒内部的搅拌器和出渣绞龙，所述内筒上设置有与外部连通的进料口和出料口，所述夹套上设置有反应器进水口和反应器出水口，所述搅拌器包括水平设置的转轴和设置在所述转轴上的叶片，所述转轴是中空的，转轴一端设置有搅拌器进水口和搅拌器出水口。
进一步的，本发明装置中，所述叶片为中空圆盘状构造，叶片内部与转轴的中空部分连通。
进一步的，本发明装置中，所述转轴由两根同心管组成，将转轴腔分为相互连通的内腔和外腔，转轴上连有多排叶片，每个叶片内设有连接转轴和叶片内侧的堵板，所述堵板左右分别设有叶片进水口和叶片出水口，所述叶片进水口与外腔相连，所述叶片出水口与内腔相连，叶片内部还设有与转轴连接的内隔板和与叶片内侧连接的外隔板。
进一步的，本发明装置中，所述叶片的两侧均设置有耙齿，相邻叶片的耙齿相互交错。
进一步的，本发明装置中，所述出渣绞龙由正向绞龙和逆向绞龙构成，以便将物料集中到中端排出。
进一步的，本发明装置中，所述出料口上设置有控制旋塞。
进一步的，本发明装置中，所述内筒和夹套的横截面下端为半椭圆形。
进一步的，反应器的内筒和夹套呈圆柱形，材料不限，可设视镜，方便实验人员进行观察反应时物料的状态。内筒的上部设有进料口和出气口，内筒的下部设有出料口，进料口用于向内筒灌注物料，出料口用于将内筒中经厌氧消化反应后的物料排出，出气口用于排出内筒中反应产生的气体。
进一步的，反应器的夹套设在内筒的外部，下端设有反应器进水口，上端设有反应器出水口。
叶片设置在反应器主体的内筒的一端，叶片为空心材料构成，连接搅拌器出水口和搅拌器进水口，可以给物料加热保温，并与电机相连，侧边面板有一个控制面板，可以选择打开和关闭搅拌，并可以调控转速，从而实现内筒中物料的搅拌。
出渣绞龙设置在反应器主体内筒的另一端，也与电机相连，以保证沙石等大比重杂质的清除。并且出渣绞龙左右分别设置正向绞龙和逆向绞龙，可以充分搅匀物料，使反应器内物料均匀分布，避免分层现象，增加了底物与微生物的接触机会，将物料集中推向中部出料口。
本发明反应装置是人为创造厌氧微生物所需要的营养与条件，使反应器内积累高浓度的厌氧微生物，这些微生物通过其生命活动完成有机厌氧代谢过程。本发明对生物质垃圾的“高固体厌氧消化技术”，目前传统的立式厌氧反应器在传质、传热、传动以及信息传递的作用效果差，立式厌氧反应器上下搅拌不均匀，并有大量浮渣，抑制气体的排出，且加热不均匀，全都以夹套的形式加热，导致加热时间长，底物利用、气体及热量的排放不均匀，很大程度上阻碍了厌氧反应的进行。并且国内污泥的特点是浮渣多，且含沙量大，仪器底部磨损严重。将立式厌氧反应器改为卧式，反应器内分布均匀，避免了分层状态，增加底物与微生物的接触机会，而且设有的叶片可以使反应器内温度均匀，能保持厌氧发酵温度的均一性，达到厌氧发酵所需要的稳态，进入反应器的抑制物质能迅速分散，保持较低的浓度水平，避免了结壳，浮渣，堵塞，气体流出不畅的现象，还节约了能耗，具有较大的实用性和经济效益。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
采用发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)反应器主体内设有正向绞龙和逆向绞龙的螺旋推进器，这样可以充分搅匀物料，使反应器内物料分布均匀，避免了分层状态增加底物与微生物的接触机会，
(2)反应器主体内设有中空的搅拌器转轴，叶片也为中空结构，与热水进出口连接，旋转的叶片不仅使反应器内物料搅拌均匀，通过叶片的传热，使反应器内温度均匀，保持厌氧发酵温度的均一性，达到厌氧发酵所需要的稳态，
(3)反应器为卧式结构，横向搅拌器比普通的立式结构，减少了浮渣对产生气向外扩散的阻力，避免了结壳、浮渣影响气体流出不畅的现象，进入反应器的抑制物质能迅速分散，保持较低的浓度水平，以降低抑制物质对厌氧发酵稳态的破坏，反应器主体内筒和夹套的横截面下端为椭圆形，在有正向逆向绞龙的旋转搅拌下，有利于底部渣的混合流动，避免了沉渣堵塞出料口的现象。
(4)叶片两侧均设置有耙齿，并且相邻叶片的耙齿相互交错，进一步增加叶片间物料扰动，还增加了叶片与物料间的传热性能，使物料温度更均匀、更稳定。
(5)叶片内设置堵板和导流板，轴采用两个同心圆结构，避免了热水在大叶片中的短路现象。
附图说明
图1为本发明正剖视图。
图2为本发明叶片侧剖视图。
图3为本发明叶片局部原理图。
图4位本发明侧剖视图。
图中：1为进料口；2为出料口；3为控制旋塞；4为出气口；5为反应器进水口；6为反应器出水口；7为搅拌器进水口；8为搅拌器出水口；9为叶片；10为出渣绞龙；11为转轴；12为轴承；13为减速器。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。
一种卧式厌氧消化反应装置，包括内筒、设置在所述内筒外的夹套、设置在所述内筒内部的叶片和出渣绞龙，所述内筒上设置有与外部连通的进料口1和出料口2，所述夹套上设置有反应器进水口5和反应器出水口6。叶片9、出渣绞龙10放置在内筒中。
进一步的，反应器主体的内筒和夹套呈圆柱形，材料不限，可设视镜，方便实验人员进行观察反应时物料的状态。内筒的上部设有进料口1和出气口4，内筒的下部设有出料口2。进料口1用于向内筒灌注物料，物料经过一段时间厌氧消化后，出料口2用于将内筒中经厌氧消化反应后的物料排出，出气口4用于排出内筒中反应产生的气体。
进一步的，反应器的夹套设在内筒的外部，内筒外的夹套下端设有反应器进水口5，上端设有反应器出水口6，保证了厌氧反应的温度。
叶片9设置在反应器主体的内筒的一端，为空心材料构成，转轴11由两根同心管组成，将转轴腔分为内腔9-7和外腔9-6，转轴11上连有多排叶片，每个叶片9内设有堵板，堵板左右分别设有叶片进水口9-4，叶片出水口9-5，叶片进水口9-4与转轴11的外腔9-6相连，叶片出水口9-5与转轴11的内腔9-7相连，为防止叶片9内液体短路，堵板9-1之后分别设有内隔板9-2，外隔板9-3。为增加反应器内物料的混合搅拌作用，叶片9上设有耙齿。
出渣绞龙10设置在反应器主体内筒的另一端，也与电机相连，以保证沙石等大比重杂质的清除。并且出渣绞龙10左右分别设置正向绞龙和逆向绞龙，可以充分搅匀物料，使反应器内物料均匀分布，避免分层现象，增加了底物与微生物的接触机会，将物料集中推向中部的出料口2。
进一步的，出料口2旁边设有的旋塞3控制了出料的速度和流量，方便取渣也很大程度上避免了出料口的堵塞。
上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种卧式厌氧消化反应装置，其特征在于，该装置包括夹套、设置在所述夹套内的内筒、设置在所述内筒内部的搅拌器和出渣绞龙(10)，所述内筒上设置有与外部连通的进料口(1)和出料口(2)，所述夹套上设置有反应器进水口(5)和反应器出水口(6)，所述搅拌器包括水平设置的转轴(11)和设置在所述转轴(11)上的叶片(9)，所述转轴(11)是中空的，转轴(11)一端设置有搅拌器进水口(7)和搅拌器出水口(8)，所述叶片(9)为中空圆盘状构造，叶片(9)内部与转轴(11)的中空部分连通，所述转轴(11)由两根同心管组成，将转轴腔分为相互连通的内腔(9-7)和外腔(9-6)，转轴(11)上连有多排叶片(9)，每个叶片(9)内设有连接转轴(11)和叶片(9)内侧的堵板(9-1)，所述堵板(9-1)左右分别设有叶片进水口(9-4)和叶片出水口(9-5)，所述叶片进水口(9-4)与外腔(9-6)相连，所述叶片出水口(9-5)与内腔(9-7)相连，叶片(9)内部还设有与转轴(11)连接的内隔板(9-2)和与叶片(9)内侧连接的外隔板(9-3)。
2.根据权利要求1所述的卧式厌氧消化反应装置，其特征在于，所述叶片(9)的两侧均设置有耙齿，相邻叶片(9)的耙齿相互交错。
3.根据权利要求1所述的卧式厌氧消化反应装置，其特征在于，所述出渣绞龙(10)由正向绞龙和逆向绞龙构成，以便将物料集中到中端排出。
4.根据权利要求1所述的卧式厌氧消化反应装置，其特征在于，所述出料口(2)上设置有控制旋塞(3)。
5.根据权利要求1所述的卧式厌氧消化反应装置，其特征在于，所述内筒和夹套的横截面下端为半椭圆形。
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