CN113149202A - 厌氧反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种厌氧反应器，所述厌氧反应器包括壳体、电极组件和电源，所述壳体具有反应腔以及与所述反应腔连通的进料口、出料口、排气口和排泥口，所述电极组件包括阳极板和阴极板，所述阳极板和所述阴极板间隔开地设在所述反应腔内，所述电源与所述阳极板和所述阴极板中的每一者电连接。本发明的厌氧反应器提升了厌氧消化的效率。
Description
技术领域
本发明涉及厌氧消化的技术领域，更具体地，涉及一种厌氧反应器。
背景技术
在相关技术中，厌氧消化技术由于具备运行稳定、回收能源和运行负荷高等特点，在各类废水和废弃物的处置中得到广泛应用，但现有的厌氧反应器的厌氧消化的效率比较低，无法满足生产需求。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的实施例提出一种厌氧反应器，该厌氧反应器加入了电极组件，有效地改善了厌氧反应器的性能，提升厌氧消化的效率。
根据本发明实施例的厌氧反应器包括：壳体，所述壳体具有反应腔以及与所述反应腔连通的进料口、出料口、排气口和排泥口；电极组件，所述电极组件包括阳极板和阴极板，所述阳极板和所述阴极板间隔开地设在所述反应腔内；电源，所述电源与所述阳极板和所述阴极板中的每一者电连接。
根据本发明实施例的厌氧反应器，通过在厌氧反应器的反应腔设置阳极板和阴极板，其中，阳极板和阴极板均与电源电连接。在通电时，阳极板的表面发生还原反应，阴极板的表面发生氧化反应，阳极板和阴极板发生电子转移，电子由阳极板向阴极板进行移动进而产生电势，位于该电势区域内的微生物更活跃，提高了该电势区域内的微生物的分解能力，最终改善了厌氧反应器的性能，提升厌氧消化的效率。
在一些实施例中，所述的厌氧反应器进一步包括加热组件，所述加热组件包括：第一主管，所述第一主管的至少部分位于所述反应腔内；第二主管，所述第二主管的至少部分位于所述反应腔内；和多个支管，每个所述支管设在所述反应腔内，每个所述支管的一端与所述第一主管连通，每个所述支管的另一端与所述第二主管连通。
在一些实施例中，所述第一主管的轴向平行于所述第二主管的轴向，所述第一主管的轴线和所述第二主管的轴线位于第一平面内，第二平面与所述第一平面正交，其中所述第一主管在所述第二平面上的投影和所述第二主管在所述第二平面上的投影至少部分重合。
在一些实施例中，多个所述支管沿所述第一主管的轴向并列设置，多个所述支管中的每一者的轴向均垂直于所述第一主管的轴向。
在一些实施例中，所述的厌氧反应器进一步包括搅拌组件，所述搅拌组件包括搅拌轴和多个叶片，所述搅拌轴可旋转地设在所述反应腔内，多个所述叶片位于所述反应腔内且沿所述搅拌轴的轴向间隔设置在所述搅拌轴上。
在一些实施例中，所述排气口设在所述壳体的顶壁上，所述厌氧反应器进一步包括三相分离组件，所述三相分离组件设在所述反应腔内，所述三相分离组件和所述壳体的顶壁相连，所述三相分离组件位于所述排气口的下方且与所述排气口配合。
在一些实施例中，所述壳体的底部设有排泥斗和第一排泥通道，所述第一排泥通道与所述排泥口连通，所述排泥斗具有排泥腔和第二排泥通道，其中所述排泥腔的横截面由上向下减小，所述第二排泥通道的上端与所述排泥腔连通，所述第二排泥通道的下端与所述第一排泥通道连通。
在一些实施例中，所述排泥斗为多个，多个所述排泥斗均匀地设在所述壳体的底部，所述阳极板设在所述壳体的底部，且所述阳极板到与所述阳极板相邻的每一个所述排泥斗之间的距离相等，所述阴极板设在所述壳体的底部，且所述阴极板到与所述阴极板相邻的每一个所述排泥斗之间的距离相等。
在一些实施例中，所述的厌氧反应器，其特征在于，进一步包括抽泥泵，所述抽泥泵具有抽泥泵入口和抽泥泵出口，所述抽泥泵入口和所述排泥口连通，所述抽泥泵出口和所述进料口连通。
在一些实施例中，所述电极组件为多个。
附图说明
图1是根据本发明实施例的厌氧反应器的示意图。
附图标记：
厌氧反应器100，
壳体1，反应腔11，进料口101，出料口102，排气口103，排泥口104，第一安装口105，第二安装口106，电极组件2，阳极板21，阴极板22，电源3，加热组件4，第一主管41，第二主管42，支管43，搅拌组件5，搅拌轴51，叶片52，第一子叶片521，第二子叶片522，三相分离组件6，排泥斗7，第一排泥通道71，排泥腔72，第二排泥通道73。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，根据本发明实施例的厌氧反应器100包括壳体1、电极组件2和电源3。
壳体1具有反应腔11以及与反应腔11连通的进料口101、出料口102、排气口103和排泥口104。
电极组件2包括阳极板21和阴极板22，阳极板21和阴极板22间隔开地设在反应腔11内，电源与阳极板21和阴极板22中的每一者电连接。
根据本发明的厌氧反应器100的具体工作过程如下：
废水和餐厨垃圾等废弃物通过进料口101进入到壳体1内，在反应腔11的底部放置有污泥，污泥中含有大量的微生物，微生物可对反应腔11内的废弃物进行分解，以产生甲烷、一氧化碳和其它气体。
其中，反应腔11内设有阳极板21和阴极板22，阳极板21和阴极板22均与电源3电连接。在通电后，阳极板21的表面发生还原反应，阴极板22的表面发生氧化反应，阳极板21和阴极板22之间发生电子转移，电子由阳极板21向阴极板22进行移动进而产生电势，该电势提高了微生物的分解能力。也就是说，该电势提高了阳极板21附近的微生物的分解能力、阴极板22附近的微生物的分解能力以及阳极板21和阴极板22之间的，即位于上述区域内的微生物更活跃，最终改善了厌氧反应器的性能，提升厌氧消化的效率。
因此，根据本发明实施例的厌氧反应器100具有良好的性能，能够改善微生物的群落结构和强化微生物的厌氧消化过程，提高厌氧反应器100的分解效率。同时，厌氧反应器100内的微生物更活跃，使得厌氧反应器100内的分解产物有利于向产生甲烷的方向进行。厌氧反应器100内的阳极板21和阴极板22只需要消耗很小的电能即可显著提高微生物的活跃程度。
优选地，电源3可设在壳体1的内壁内，由此，使得电源3不与反应腔11内的废弃物和微生物接触，避免了废弃物和微生物腐蚀电源3，延长了电源3的使用寿命。
在一些实施例中，如图1所示，厌氧反应器100进一步包括加热组件4，加热组件4包括第一主管41、第二主管42和多个支管43。
第一主管41的至少部分位于反应腔11内，第二主管42的至少部分位于反应腔11内，每个支管43设在反应腔11内，每个支管43的一端(例如图1中支管43的上端)与第一主管41连通，每个支管43的另一端(例如图1中支管43的下端)与第二主管42连通。
具体地，壳体1上设有第一安装口105和第二安装口106。第一主管41可穿设在第一安装口105内，且第一主管41的一部分位于反应腔11内。第二主管42可穿设在第二安装口106内，且第二主管42的一部分位于反应腔11内，多个支管43位于反应腔11内，多个支管43用于连通第一主管41和第二主管42。
本发明实施例的厌氧反应器100中加热组件4的加热方式可以为暖气式加热。首先将热蒸汽从第一主管41的左端通入第一主管41内，热蒸汽通过第一主管41后逐渐向多个支管43中流动，同时热蒸汽进行散热，使得反应腔11内的温度升高。热蒸汽在散热过程中逐渐冷凝形成水，冷凝后的水在重力的影响下逐渐汇聚到第二主管42内，冷凝后的水可在第二主管42内自由流动并最终从第二主管42的右端流出壳体1。
优选地，第一主管41的左端和第二主管42的右端之间可设置加热器，可将冷凝后的水加热以重复利用，由此，有利于节省资源，降低成本。
在一些实施例中，如图1所示，第一主管41的轴向(例如图1中所示的左右方向)平行于第二主管42的轴向(例如图1中所示的左右方向)，第一主管41的轴线和第二主管42的轴线位于第一平面(第一平面平行于左右方向和上下方向)内，第二平面(第二平面平行于左右方向和前后方向)与第一平面正交。其中第一主管41在第二平面上的投影和第二主管42在第二平面上的投影至少部分重合，即在上下方向上，第一主管41和第二主管42至少部分是相对的，由此多个支管43设在第一主管41和第二主管42之间时，可降低支管43的长度，降低了加热组件4的成本。
在一些实施例中，如图1所示，多个支管43沿第一主管41的轴向并列设置，多个支管43中的每一者的轴向(例如图1中所示的上下方向)均垂直于第一主管41的轴向。由此，有利于第一主管41内的热蒸汽向支管43内流动，使得加热组件4能够更快速地对反应腔11进行加热。
在一些实施例中，如图1-图所示，厌氧反应器100进一步包括搅拌组件5，搅拌组件5包括搅拌轴51和多个叶片52，搅拌轴51可旋转地设在反应腔11内，多个叶片52位于反应腔11内且沿搅拌轴51的轴向(例如图1中所示的左右方向)间隔设置在搅拌轴51上。
具体地，搅拌轴51沿左右方向水平设置，搅拌轴51的左端和壳体1的左侧壁相连，搅拌轴51的右端和壳体1的右侧壁相连，搅拌轴51可在反应腔11内自由旋转。
多个叶片52可沿左右方向间隔开的设在搅拌轴51上，可以理解的是，废弃物中可能含有高分子材料，而高分子材料无法被微生物所分解，使得与高分子材料所接触的微生物不产生分解效果，即上述微生物不做工。通过搅拌轴51带动叶片52旋转以搅拌反应腔11内的污泥和废弃物，使得上述与高分子材料所述接触的微生物能够更频繁的和废弃物中可以分解的物质接触，提高了微生物的分解效率。
优选地，叶片52包括第一子叶片521和第二子叶片522，第一子叶片521和第二子叶片522可沿搅拌轴51的径向对称地设在搅拌轴51上，多个叶片52可沿搅拌轴51的轴向以相对的间隔设在搅拌轴51上。由此，可使搅拌组件5的搅拌效果更均匀，有利于提高厌氧反应器的性能，提升厌氧消化的效率。
在一些实施例中，如图1所示，排气口103设在壳体1的顶壁上，厌氧反应器100进一步包括三相分离组件6，三相分离组件6设在反应腔11内，三相分离组件6和壳体1的顶壁相连，三相分离组件6位于排气口103的下方且与排气口103配合。
具体地，三相分离组件6设在反应腔11内并包覆排气口103，反应腔11内产生的气体在上升过程中会携带一定的固体和液体。而三相分离组件6位于排气口103的下方且包覆排气口103，反应腔11内产生的气体会先经过三相分离组件6，三相分离组件6可将气体中所携带的固体和液体过滤掉，由此，提高了从反应腔11排出的气体的纯度，有利于后续作业。
在一些实施例中，如图1所示，壳体1的底部设有排泥斗7和第一排泥通道71，第一排泥通道71与排泥口104连通，排泥斗7具有排泥腔72和第二排泥通道73，其中排泥腔72的横截面由上向下减小，第二排泥通道73的上端与排泥腔72连通，第二排泥通道73的下端与第一排泥通道71连通。
具体地，排泥斗7大体为漏斗形，排泥腔72的内表面为倒锥形，由此，有利于排泥腔72内的污泥向下流动，第二排泥通道73连通排泥腔72和第一排泥通道71。第一排泥通道71可设在壳体1的底壁内，有利于提高壳体1的利用率。
在一些实施例中，排泥斗7为多个，多个排泥斗7均匀地设在壳体1的底部，优选地，壳体1的底部大体为方形，排泥斗7为3个，3个排泥斗7沿左右方向均匀地设在壳体1的底部。由此，使得反应腔11内的污泥可均匀地流向3个排泥斗7，提高了排泥斗7的利用率，提高了污泥的流动速度。
阳极板21设在壳体1的底部，且阳极板21到与阳极板21相邻的每一个排泥斗7之间的距离相等。阴极板22设在壳体1的底部，且阴极板22到与阴极板22相邻的每一个排泥斗7之间的距离相等。
优选地，阳极板21设在左侧排泥斗7和中间排泥斗7之间，阴极板22设在右侧排泥斗7和中间排泥斗7之间，由此，使得污泥流向排泥斗7时，污泥更容易接触到阳极板21和阴极板22，提高了阳极板21和阴极板22的利用率。
在一些实施例中，电极组件2为多个，多个电极组件2可均匀地设在反应腔11内，有利于进一步提高反应腔11内微生物的分解效率。
在一些实施例中，厌氧反应器100进一步包括抽泥泵(未示出)，抽泥泵具有抽泥泵入口和抽泥泵出口，抽泥泵入口和排泥口104连通，抽泥泵出口和进料口101连通。由此，当反应腔11内的污泥在长时间沉积后，反应腔11内底部的污泥可能会凝结成块状，降低了微生物的分解效率，通过抽泥泵可将反应腔11底部的污泥抽出、打碎后重新送入反应腔11内，有利于提高反应腔11内参与分解的微生物的含量，进而提高了厌氧反应器100厌氧消化的效率。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种厌氧反应器，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体具有反应腔以及与所述反应腔连通的进料口、出料口、排气口和排泥口；
电极组件，所述电极组件包括阳极板和阴极板，所述阳极板和所述阴极板间隔开地设在所述反应腔内；
电源，所述电源与所述阳极板和所述阴极板中的每一者电连接。
2.根据权利要求1所述的厌氧反应器，其特征在于，进一步包括加热组件，所述加热组件包括：
第一主管，所述第一主管的至少部分位于所述反应腔内；
第二主管，所述第二主管的至少部分位于所述反应腔内；和
多个支管，每个所述支管设在所述反应腔内，每个所述支管的一端与所述第一主管连通，每个所述支管的另一端与所述第二主管连通。
3.根据权利要求2所述的厌氧反应器，其特征在于，所述第一主管的轴向平行于所述第二主管的轴向，所述第一主管的轴线和所述第二主管的轴线位于第一平面内，第二平面与所述第一平面正交，其中所述第一主管在所述第二平面上的投影和所述第二主管在所述第二平面上的投影至少部分重合。
4.根据权利要求3所述的厌氧反应器，其特征在于，多个所述支管沿所述第一主管的轴向并列设置，多个所述支管中的每一者的轴向均垂直于所述第一主管的轴向。
5.根据权利要求1所述的厌氧反应器，其特征在于，进一步包括搅拌组件，所述搅拌组件包括搅拌轴和多个叶片，所述搅拌轴可旋转地设在所述反应腔内，多个所述叶片位于所述反应腔内且沿所述搅拌轴的轴向间隔设置在所述搅拌轴上。
6.根据权利要求1所述的厌氧反应器，其特征在于，所述排气口设在所述壳体的顶壁上，所述厌氧反应器进一步包括三相分离组件，所述三相分离组件设在所述反应腔内，所述三相分离组件和所述壳体的顶壁相连，所述三相分离组件位于所述排气口的下方且与所述排气口配合。
7.根据权利要求1所述的厌氧反应器，其特征在于，所述壳体的底部设有排泥斗和第一排泥通道，所述第一排泥通道与所述排泥口连通，所述排泥斗具有排泥腔和第二排泥通道，其中所述排泥腔的横截面由上向下减小，所述第二排泥通道的上端与所述排泥腔连通，所述第二排泥通道的下端与所述第一排泥通道连通。
8.根据权利要求7所述的厌氧反应器，其特征在于，所述排泥斗为多个，多个所述排泥斗均匀地设在所述壳体的底部，所述阳极板设在所述壳体的底部，且所述阳极板到与所述阳极板相邻的每一个所述排泥斗之间的距离相等，所述阴极板设在所述壳体的底部，且所述阴极板到与所述阴极板相邻的每一个所述排泥斗之间的距离相等。
9.根据权利要求1所述的厌氧反应器，其特征在于，进一步包括抽泥泵，所述抽泥泵具有抽泥泵入口和抽泥泵出口，所述抽泥泵入口和所述排泥口连通，所述抽泥泵出口和所述进料口连通。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的厌氧反应器，其特征在于，所述电极组件为多个。
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- 2021-03-15 CN CN202110276377.XA patent/CN113149202A/zh active Pending
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