CN113462536A - 一种仿真肠道式高含固有机物料厌氧消化反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿真肠道式高含固有机物料厌氧消化反应器，包括机架以及固定安装在机架上的多个反应筒体；反应筒体均呈卧式安装并设置有进料口和出料口，反应筒体配置有轴向安装的搅拌装置；多个反应筒体沿机架的高度方向间隔分布在至少两个反应层上，相邻的两个反应层通过连接管连通以使全部的反应筒体依次串联。本发明结构简单、设计合理，通过组合反应腔室形成仿真肠道外立内卧反应器，能够增加物料在反应器内的反应时间，促使物料充分反应，还能够降低对为反应腔室配置的搅拌装置的要求，进而利于提高搅拌效率，减少动力消耗，使反应更加充分，提高反应效率；同时克服了传统卧式反应器占地面积大及对搅拌轴材料强度要求较高的弱点。

Description

一种仿真肠道式高含固有机物料厌氧消化反应器

技术领域

本发明涉及反应器技术领域，特别涉及一种仿真肠道式高含固有机物料厌氧消化反应器。

背景技术

目前，针对高含固有机垃圾厌氧发酵的反应器主要有立式和卧式两种。立式反应器容积率高，占地面积小。但高含固物料的流变特性和搅拌桨设置研究结果表明，立式搅拌耗能较大，物料搅拌的均匀性也难以得到有效保证，物料搅拌困难，出料困难。

卧式反应器一般采用螺杆推进技术可部分解决物料搅拌和进出料问题，但传统卧式反应器长度长，发酵过程中反应器前后物料的含固率差异较大，导致前后的搅拌阻力和扭矩差异极大，经常出现因为物料前后阻力差异较大，导致搅拌轴损坏，因此对于搅拌轴的强度要求非常高。同时卧式反应器的占地面积大，容积率较低，不适合在土地紧张的大城市应用。

发明内容

本发明针对上述缺陷，提供针对现有技术存在的高含固有机垃圾厌氧发酵技术中卧式反应器占地面积大、对搅拌轴材料强度要求非常高，以及立式反应器耗能大、物料搅拌困难且不均匀的问题，本发明的目的在于提供一种仿真肠道式高含固有机物料厌氧消化反应器。

本发明提供如下技术方案：一种仿真肠道式高含固有机物料厌氧消化反应器，包括具有多个反应层的机架以及固定安装在所述机架的多个反应层上的多个反应筒体；所述反应筒体均呈卧式安装，所述反应筒体的两端分别设置有进料口和出料口，且每个所述反应筒体内配置有沿所述反应筒体的轴向方向安装的搅拌装置；多个所述反应筒体沿所述机架的高度方向间隔分布在至少两个所述反应层上，每个所述反应层上设置的每个所述反应筒体依次串联连接，且相邻的两个所述反应层通过连接管连通以使全部的多个所述反应筒体依次串联。

进一步地，当一个所述反应层中设置有多个所述反应筒体时，位于同一个所述反应层上的全部的反应筒体呈折返式排列且首尾依次串联。

进一步地，位于同一个所述反应层上的全部反应筒体呈水平方向折返式排列且首尾依次串联，再进行竖直方向上的串联；或位于同一个所述反应层上的全部反应筒体呈竖直方向上折返式排列且首尾依次串联。

进一步地，所述反应筒体包括周向侧壁以及两个轴向端部，所述进料口和所述出料口均设置在周向侧壁上；所述反应筒体水平放置或根据物料性质和反应过程要求，按一定角度上、下倾斜设置。

进一步地，所述搅拌装置包括搅拌电机、搅拌轴和搅拌桨。

进一步地，所述搅拌轴位于所述反应筒体内，且所述搅拌轴的两端分别与所述反应筒体的两端可转动连接。

进一步地，所述搅拌桨固定安装在所述搅拌轴的周向侧壁上。

进一步地，所述搅拌电机固定安装在所述反应筒体的外壁上，且所述搅拌电机的输出轴与所述搅拌轴的其中一个端部机械连接，所述机械连接方式为联轴器或者齿轮传动连接方式。

进一步地，所述反应筒体为所述反应筒体为圆筒状或者方仓状。

进一步地，所述反应筒体由金属或金属/树脂复合材料或者砖石材料制造而成。

本发明的有益效果为：

1、本发明提供的仿真肠道式高含固有机物料厌氧消化反应器，能够实现反应筒体在竖直方向串联，使得物料从进料到出料的过程中，能够在不同的反应腔室内经历不同的反应阶段，并减少常规卧式反应器的占地面积。根据各个反应阶段物料含水量和黏稠度，配置合适的搅拌装置。相比传统单一的反应罐体和单根搅拌轴的反应器，物料依次经过多个反应腔室，使得物料在桶体内滞留足够的时间，使物料的反应更加充分。

2、本发明提供的反应器中的每个反应筒体内均单独设置一个卧式搅拌装置，卧式搅拌装置各自独立，均可单独调节转速，控制物料运动周期。

3、本发明提供的仿真肠道式高含固有机物料厌氧消化反应器模拟肠道的消化功能，具有整体呈“立式”、局部呈“卧式”的外形特征，具有搅拌效率高、出料方便、占地面积小等优点，并且通过增加反应筒体数量的方式降低单个反应筒体的尺寸，进而可进行现场拼装，方便运输和使用。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为本发明的提供的仿真肠道式高含固有机物料厌氧消化反应器结构示意图；

图2为本发明实施例1中仿真肠道式厌氧消化反应器的主视图；

图3为本发明实施例1中搅拌装置的结构示意图；

图4本发明实施例2提供的与实施例1反应筒体形状不同的另一种结构仿真肠道式厌氧消化反应器的示意图的主视图；

图5为本发明实施例2中处于同一反应层内的反应筒体的连接示意图。

图6为本发明实施例3中处于同一反应层内的反应筒体的连接示意图。

图7为本发明实施例3中具有多个反应层的反应筒体的连接示意图。

图中：1-反应筒体、2-反应筒体连接管、3-搅拌装置、3.1-电机、3.2-搅拌轴、3.3-搅拌桨、4-进料口、5-出料口、10-机架。

具体实施例方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示对本发明结构的说明，仅是为了便于描述本发明的简便，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。

另外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个结构内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据本发明的总体思路，联系本方案上下文具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1-2所示，为本实施例提供的一种仿真肠道式高含固有机物料厌氧消化反应器，包括机架10以及固定安装在机架上的多个反应筒体1。

其中，机架10为由有型材拼接而成的具有多个反应层的立式框架结构，包括多个立柱和多个横梁，其通常通过螺栓固定在地面上使用，多个所述反应筒体1沿所述机架的高度方向间隔分布在至少两个反应层上，每个所述反应层上设置的反应筒体1依次串联连接，且相邻的两个所述反应层通过连接管连通以使全部的反应筒体1依次串联。

本实施提供的反应器中的反应筒体1由金属卷制而成的圆筒状结构，反应筒体1内的搅拌过程中无死角。反应筒体1包括周向侧壁以及两个轴向端部，反应筒体1轴向方向的两侧分别设置有进料口4和出料口5，其中，进料口4和出料口5均设置在周向侧壁上。

本实施例中，所有的反应筒体1均呈卧式安装在机架1上，每个反应筒体1都配置有一个沿反应筒体1的轴向方向安装的搅拌装置3，搅拌装置3包括搅拌电机3.1、搅拌轴3.2和搅拌桨3.3。其中，搅拌轴3.2位于反应筒体1内，且搅拌轴3.2的两端分别通过轴承与反应筒体1的两端可转动连接，搅拌桨3.3配置为杆件并固定安装在搅拌轴3.2的周向侧壁上，搅拌电机3.1固定安装在反应筒体1的外壁上，并且该搅拌电机3.1的输出轴与搅拌轴3.2的其中一个端部机械连接，例如联轴器或者齿轮传动连接等方式。或者在另一个实施例中，如图3所示，配置搅拌桨3.3为螺旋叶片。

本实施例中，可以设置成每个反应层只有一个反应筒体1，也即，各个反应筒体1单独占据一层。同时，相邻的两个反应层通过连接管2连通以使全部的反应筒体1依次串联，而在本实施例中，即是上一层的反应筒体1的出料口5通过一个连接管2与下一层的反应筒体1的进料口4连接，并且，优选连接管2呈竖直状态，以便于物料下料，相应的，反应筒体1的首尾方向交错布置，从而使所有的反应筒体1呈“弓”字型或者“Z”字型方式串联连接。

使用时，将物料从最上方的一个反应筒体1的进料口4中加入，物料由进料口进入反应器，在搅拌装置3的作用下，以新进物料的堆积挤压为推动力，或以桨叶转动作为推动力，在水平方向上向前运动，物料进行充分反应的同时，也随之向出料口5一侧流动，并通过连接管2进入下一层的反应筒体1中，至筒体连接结构—连接管2处，因重力作用在垂直方向上掉落，过渡进入下一反应筒体1；或通过向前的挤压力使物料进入同层折返串联的另一个筒体，在下一层反应筒体1中继续进行反应的同时，也在下一层反应筒体1所配置的搅拌装置3的作用下向该反应筒体1的出料口5流动，并进入到再下一层反应筒体1中继续进行反应，依次类推，直至物料反应后的残渣从最下方的一个反应筒体1的出料口5中流出。卧式搅拌装置使物料与厌氧微生物充分接触。物料继续沿第二个反应筒体水平向前运动。各个卧式搅拌装置根据当前局部反应区域内物料所处的反应阶段设置不同的转速，可单独控制，以适应不同罐体内的物料性质和发酵要求。反应结束后物料由出料口排出。物料在整个反应器内呈“弓”字的运动轨迹，在各反应筒体中为水平推流的运动方式。

可以理解的是，由于反应的进行，各个反应筒体1中物料的粘稠度也随之发生变化，因此其所需的搅拌装置3的功率以及尺寸也会随之变化，而本实施例中各个搅拌装置3相互之间独立设置，因此便于进行功率和尺寸的配置。同时，由于将反应空间分割成多个反应筒体1，使得每个反应筒体1的尺寸得到降低，为其配置的搅拌装置3的要求也得以降低，从而实现降本增效。另外，多个反应筒体1的设置，还使得物料的反应阶段被合理的分配在不同的反应筒体1中，从而使得物料在桶体内滞留足够的时间，使物料的反应更加充分。

实施例2

本实施例提供的反应器中的反应筒体1为由砖石材料制造而成的方仓状结构，如图4-5所示。如图4所示，各反应筒体1的连接管2可省略，用砖石替代。

实施例3

如图6-7所示，为本实施例提供的一种仿真肠道式高含固有机物料厌氧消化反应器反应筒体的组合方式。本实施例中，所有的反应筒体1均呈卧式，每个反应筒体1都配置有一个沿反应筒体1的轴向方向安装的搅拌装置3，搅拌装置3包括搅拌电机3.1、搅拌轴3.2和搅拌桨3.3。

其中，搅拌轴3.2位于反应筒体1内，且搅拌轴3.2的两端分别通过轴承与反应筒体1的两端可转动连接，搅拌桨3.3配置为杆件并固定安装在搅拌轴3.2的周向侧壁上，搅拌电机3.1固定安装在反应筒体1的外壁上，并且该搅拌电机3.1的输出轴与搅拌轴3.2的其中一个端部机械连接，例如联轴器或者齿轮传动连接等方式。

本实施例提供的反应器设置至少有两个或者更多数量的反应筒体1处于同一个反应层内如图6所示，，设置位于同一个反应层上的全部的反应筒体1呈一排排列且首尾依次串联。进入所述仿真肠道式高含固有机物料厌氧消化反应器内的物料在同一个反应层上呈折返式运动后进入下一层，在第二层物料继续折返式运动。

如图7所示，反应器设置至少有两个反应层或者更多数量的反应层，设置位于同一个反应层上的全部的反应筒体1呈一排排列且首尾依次串联。进入所述仿真肠道式高含固有机物料厌氧消化反应器内的物料在同一个反应层上呈折返式运动后进入下一层，在向下的反应层间物料均为折返式运动。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种仿真肠道式高含固有机物料厌氧消化反应器，其特征在于，包括具有多个反应层的机架(10)以及固定安装在所述机架(10)的多个反应层上的多个反应筒体(1)；所述反应筒体(1)均呈卧式安装，所述反应筒体(1)的两端分别设置有进料口(4)和出料口(5)，且每个所述反应筒体(1)内配置有沿所述反应筒体的轴向方向安装的搅拌装置；多个所述反应筒体(1)沿所述机架(10)的高度方向间隔分布在至少两个所述反应层上，每个所述反应层上设置的每个所述反应筒体(1)依次串联连接，且相邻的两个所述反应层通过连接管(2)连通以使全部的多个所述反应筒体(1)依次串联。

2.根据权利要求1所述的一种仿真肠道式高含固有机物料厌氧消化反应器，其特征在于，当一个所述反应层中设置有多个所述反应筒体(1)时，位于同一个所述反应层上的全部的反应筒体(1)呈折返式排列且首尾依次串联。

3.根据权利要求2所述的一种仿真肠道式高含固有机物料厌氧消化反应器，其特征在于，位于同一个所述反应层上的全部反应筒体呈水平方向折返式排列且首尾依次串联，再进行竖直方向上的串联；或位于同一个所述反应层上的全部反应筒体呈竖直方向上折返式排列且首尾依次串联。

4.根据权利要求1所述的一种仿真肠道式高含固有机物料厌氧消化反应器，其特征在于，所述反应筒体(1)包括周向侧壁以及两个轴向端部，所述进料口(4)和所述出料口(5)均设置在周向侧壁上；所述反应筒体(1)水平放置或根据物料性质和反应过程要求，按一定角度上、下倾斜设置。

5.根据权利要求1所述的一种仿真肠道式高含固有机物料厌氧消化反应器，其特征在于，所述搅拌装置包括搅拌电机(3.1)、搅拌轴(3.2)和搅拌桨(3.3)。

6.根据权利要求5所述的一种仿真肠道式高含固有机物料厌氧消化反应器，其特征在于，所述搅拌轴(3.2)位于所述反应筒体(1)内，且所述搅拌轴(3.2)的两端分别与所述反应筒体(1)的两端可转动连接。

7.根据权利要求5所述的一种仿真肠道式高含固有机物料厌氧消化反应器，其特征在于，所述搅拌桨(3.3)固定安装在所述搅拌轴(3.2)的周向侧壁上。

8.根据权利要求5所述的一种仿真肠道式高含固有机物料厌氧消化反应器，其特征在于，所述搅拌电机(3.1)固定安装在所述反应筒体(1)的外壁上，且所述搅拌电机(3.1)的输出轴与所述搅拌轴(3.2)的其中一个端部机械连接，所述机械连接方式为联轴器或者齿轮传动连接方式。

9.根据权利要求1所述的一种仿真肠道式高含固有机物料厌氧消化反应器，其特征在于，所述反应筒体(1)为所述反应筒体为圆筒状或者方仓状。

10.根据权利要求1所述的一种仿真肠道式高含固有机物料厌氧消化反应器，其特征在于，所述反应筒体由金属或金属/树脂复合材料或者砖石材料制造而成。

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