CN201610429U - 厌氧发酵反应器 - Google Patents

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Abstract

一种厌氧发酵反应器，包括反应器体和分别与其相连的进料装置、沼渣出料装置，在该反应器体的内部一侧设置有进料口，在该进料口下方设置有初次搅拌器，在该反应器体内的发酵液液面位置还设置有液面搅拌器和位于其下方的深度搅拌器，沼气出口设置在该反应器体上方，未经稀释的发酵原料通过该进料装置经由进料口直接进入该反应器体内，并在该反应器体内进行搅拌和发酵，其产生的沼气经过该沼气出口排出，发酵后的沼渣通过沉淀而具有较高的干物质含量，并经由沼渣出料装置排出。本实用新型实现了沼液的“零排放”，克服了原有沼气发酵工艺中沼液排放污染问题，提高了沼渣的营养物含量，本实用新型还简化了反应器结构，降低了工程投资和占地面积。

Description

厌氧发酵反应器
技术领域
本实用新型涉及一种沼气厌氧发酵系统，特别是涉及一种零沼液排放的厌氧发酵反应器。
背景技术
目前国内主要采用厌氧发酵工艺对畜禽粪便进行处理，而在厌氧发酵过程中，会产生大量的沼液。由于我国沼气技术及市场发展还不成熟，尤其是对厌氧发酵剩余产物之一的沼液不能进行合理充分的利用，导致了目前较大部分沼气工程都造成了沼液随意排放的二次污染，大大限制了沼气工程事业的发展与推广。
如图1所示，为现有技术的厌氧发酵反应器结构示意图。在由运输车运至发酵反应系统之后，为了便于在反应器内对畜禽粪便等发酵原料进行搅拌以利于充分反应，在向反应器输送发酵原料时首先需要将发酵原料输送到调节池1’内，并添加大量的水，以在调节池1’内对其进行稀释，从而使得反应器内的粪污发酵原料的含固率(粪污等固体原料在反应液体中所占的比例)被稀释至约5％-8％。随后，经稀释的发酵原料经由进料管2’被输入到高径比约为1-4的厌氧发酵罐3’内。经过水力搅拌后达到均匀混合，在反应器内停留10-20天，进行厌氧发酵。反应器所产生的沼气经过沼气出口4’被输送到净化及存储系统。
在发酵原料输入和搅拌、发酵过程中，由于原料稀释液的加入，会产生大量的沼液超出反应器3’的容量，为达到系统进、出物料平衡，这些超出部分的沼液(或称上清液)经过沼液管5’溢流到沼液池8’内，同时，发酵后形成的沼渣经由沼渣管6’排入到沼渣沉淀池7’内。须了解的是，由于此类反应器一般采用下进上出式的进料方式，且均采用静压法排出沼渣，因此所排出的沼渣含固率也比较低，其干物质含量一般约为6％-10％，因此需要经在沼渣沉淀池7’内沉淀后再输送至运输车运走。
发明内容
为了克服现有沼气发酵系统中沼液排放的二次污染问题，本实用新型提出了一种零沼液排放的厌氧发酵系统及其反应器，在实现高效厌氧发酵的同时，达到只排出沼渣而不排出沼液的稳定运行模式。
在本实用新型的厌氧发酵反应器中，包括反应器体和分别与其相连的进料装置、沼渣出料装置，在该反应器体的内部一侧设置有进料口，在该进料口下方设置有初次搅拌器，在该反应器体内的发酵液液面位置还设置有液面搅拌器和位于其下方的深度搅拌器，沼气出口设置在该反应器体上方，其中，未经稀释的发酵原料通过该进料装置经由进料口直接进入该反应器体内，并在该反应器体内由初次搅拌器进行搅拌以使发酵原料与发酵液快速混合，再经由液面搅拌器和深度搅拌器进行搅拌，使发酵原料进一步与发酵液充分混合，该反应器内产生的沼气经过该沼气出口排出，发酵后的沼渣通过沉淀而具有高的干物质含量，并经由沼渣出料装置排出至与该沼渣出料装置相连的沼渣出料口。
本实用新型将干物质含量较高的鲜粪等发酵原料未经稀释直接送入发酵系统的反应器内，省去了现有技术中设置在反应器旁边的用以进行发酵原料稀释的调节池等设施；通过增加适当的搅拌强度，对原料进行充分的稀释、混合和调配，使发酵原料逐渐分解化开并融入发酵器的混合液中；在适当的搅拌强度下通过一定的高径比，控制水力停留时间与发酵反应时间，从而相比于现有技术增加了厌氧发酵的水力停留时间与污泥龄，使得发酵反应更为充分；由于反应器内所产生的沼渣在经过一定时间的沉降后，浓度基本与进料浓度相平衡，从而在原料输入浓度和总量与沼渣及沼气等输出浓度与总量上实现了平衡，因此避免了沼液的排出，实现了沼液的零排放，因此还完全省去了现有技术中设置在反应器旁边的沼液池；最后，由于所排出的沼渣浓度较高，无须进行沉淀就可以由运输车直接运走，本实用新型的厌氧发酵反应器还可以省去设置在反应器旁边的沼渣沉淀池。
本实用新型的主要优点为实现了沼液的零排放。它克服了原有沼气发酵工艺中沼液排放污染问题，提高了沼渣的营养物含量，使后续的处理变得简便易行。在实际工程中采用本实用新型所述的厌氧发酵系统，不仅可降低工程投资和占地面积，减少沼液的环境污染，对提高沼渣的利用价值，扩大沼渣的利用范围也具有促进作用。
附图说明
图1为现有技术的厌氧发酵反应器结构示意图。
图2为本实用新型的厌氧发酵反应器结构示意图。
其中的附图标记说明如下：
现有技术
1’、调节池；2’、进料管；3’、厌氧发酵罐；4’、沼气出口；
5’、沼液管；6’、沼渣管；7’、沼渣池；8’、沼液池。
本实用新型
1、原料运输车；2、反应器体；3、进料装置；4、进料口；
5、初次搅拌器；6、液面搅拌器；7、深度搅拌器；8、沼气出口；
9、沼渣出料装置；10、沼渣出料口；11、沼渣运输车。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细描述。
如图2所示，为本实用新型的厌氧发酵反应器结构示意图。该反应器包括反应器体2和分别与其相连的进料装置3、沼渣出料装置9，在该反应器体2的内部一侧设置有进料口4，在该进料口4下方设置有初次搅拌器5，在该反应器体2内的发酵液液面位置还设置有液面搅拌器6和位于其下方的深度搅拌器7，沼气出口8设置在该反应器体2上方，其中，未经稀释的发酵原料通过该进料装置3经由进料口4直接进入该反应器体2内，并在该反应器体2内由初次搅拌器5进行搅拌以使发酵原料与发酵液快速混合，再经由液面搅拌器6和深度搅拌器7进行搅拌，使发酵原料进一步与发酵液充分混合，该反应器2内产生的沼气经过该沼气出口8排出，发酵后的沼渣通过沉淀而形成干物质含量较高的沼渣，经由沼渣出料装置9排出至与该沼渣出料装置9相连的沼渣出料口10。
所述未经稀释的发酵原料的含固率约为15％-25％，在该反应器体2内的与发酵液混合后的发酵原料的含固率约为6％-8％，所排出的沼渣的含固率约为18％-20％。
将该进料口4下部插入该发酵液液面位置以下。
该反应器体2的高径比约为1-4。
该液面搅拌器6和该深度搅拌器7的搅拌功率约为4-16千瓦，转速约为20-80转/分钟。
该进料装置3包括设置在地面上的带式输送机和连接在其输送带上的原料输送斗。
该沼渣出料装置9包括出料管，该出料管的一端伸入至该反应器体2底部，另一端伸出该反应器体2并升高至地面以上，其中，在该出料管内设置螺旋推进器和与其连接的电泵。
其中，本实用新型的厌氧发酵反应器的工作过程如下：
含固率在15％-25％左右的干清粪污原料由运输车1运至发酵反应系统，通过进料装置3(在本实施例中为原料输送斗和带式输送机)运至发酵反应器的进料口4，完成自动进料过程。进料口4一侧与反应器体2外边缘在同一立面，有利于进料斗顺利、准确的将粪污原料倒入反应器体2中。原料经进料口4落入反应器体2内，进料口4的下部插入发酵液液面以下来保持一定的水封，以保证不泄露沼气。原料进入高径比约为1-4的反应器体2后，初次搅拌机5会进行搅拌，使原料与发酵液快速混合。液面搅拌器6和深度搅拌器7搅动反应器内由原料和发酵液组成的混合液体，令其进行旋转，搅拌机的功率约为4-16千瓦，转速约为20-80转/分钟，使发酵原料进一步与发酵液充分混合。由于整个系统无沼液排放，即无上清液的产生，因此使用液面搅拌器6对混合液面进行大力搅拌，可以保持发酵液液面无结壳现象出现。反应器体2内所产生的沼气经过沼气出口8被输送到净化及存储系统。发酵后的沼渣通过沉淀，形成干物质含量较高(含固率约为18％-20％)的沼渣，由沼渣出料装置9(在次实施例中为螺旋推进器出料管和电泵)将沼渣排出至沼渣出料口10，再输送到沼渣运输车11上直接运走，从而达到系统进、出物料平衡，最终实现发酵系统无沼液的排出。
与现有技术相比，本实用新型的优点为：
1)将干物质含量较高的鲜粪等发酵原料未经稀释直接送入发酵系统的反应器内，省去了现有技术中设置在反应器旁边的用以进行发酵原料稀释的调节池等设施；
2)通过增加适当的搅拌强度，对原料进行充分的稀释、混合和调配，使发酵原料逐渐分解化开并融入发酵器的混合液中；
3)在适当的搅拌强度下通过一定的高径比，控制水力停留时间与发酵反应时间，从而相比于现有技术增加了厌氧发酵的水力停留时间与污泥龄，使得发酵反应更为充分；
4)由于反应器内所产生的沼渣在经过一定时间的沉降后，浓度基本与进料浓度相平衡，从而在原料输入浓度和总量与沼渣及沼气等输出浓度与总量上实现了平衡，因此避免了沼液的排出，实现了沼液的零排放，因此还完全省去了现有技术中设置在反应器旁边的沼液池；
5)由于所排出的沼渣浓度较高，无须进行沉淀就可以由运输车直接运走，本实用新型的厌氧发酵反应器还可以省去设置在反应器旁边的沼渣沉淀池。
本实用新型的主要优点为实现了沼液的零排放。它克服了原有沼气发酵工艺中沼液排放污染问题，提高了沼渣的营养物含量，使后续的处理变得简便易行。在实际工程中采用本实用新型所述的厌氧发酵系统，不仅可降低工程投资和占地面积，减少沼液的环境污染，对提高沼渣的利用价值，扩大沼渣的利用范围也具有促进作用。

Claims (6)

1.一种厌氧发酵反应器，其特征是：该反应器包括反应器体(2)和分别与其相连的进料装置(3)、沼渣出料装置(9)，在该反应器体(2)的内部一侧设置有进料口(4)，在该进料口(4)下方设置有初次搅拌器(5)，在该反应器体(2)内的发酵液液面处还设置有液面搅拌器(6)和位于其下方的深度搅拌器(7)，沼气出口(8)设置在该反应器体(2)上方。
2.根据权利要求1所述的厌氧发酵反应器，其特征是：将该进料口(4)下部插入所述发酵液液面以下。
3.根据权利要求1或2所述的厌氧发酵反应器，其特征是：该反应器体(2)的高径比为1-4。
4.根据权利要求1或2所述的厌氧发酵反应器，其特征是：该液面搅拌器(6)和该深度搅拌器(7)的搅拌功率为4-16千瓦，转速为20-80转/分钟。
5.根据权利要求1或2所述的厌氧发酵反应器，其特征是：该进料装置(3)包括设置在地面上的带式输送机和连接在其输送带上的原料输送斗。
6.根据权利要求1或2所述的厌氧发酵反应器，其特征是：该沼渣出料装置(9)包括出料管，该出料管的一端伸入至该反应器体(2)底部，另一端伸出该反应器体(2)并升高至地面以上，其中，在该出料管内设置螺旋推进器和与其连接的电动机。
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