CN213202511U - 厌氧反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了厌氧反应器，包括罐体以及设置在罐体内的物料循环搅拌组件；物料循环搅拌组件包括加热反应管，加热反应管将罐体内的物料反应区分隔成第一循环反应腔室和第二循环反应腔室；同时，所述加热反应管的管壁形成密闭的夹层，所述夹层的内部形成蒸汽腔室，夹层的蒸汽腔室内通入蒸汽，进而能够对罐体内的物料进行加热；罐体的一侧设有高压沼气缓冲罐，高压沼气缓冲罐通过第一沼气排出管向加热反应管的上方喷射沼气；物料在汽提的作用下在加热反应管内形成纵向循环。该厌氧反应器的内部不含有任何转动部件，从而减少运行中类似罐体出现机械故障需要清罐才能维护的窘境。

Description

厌氧反应器

技术领域

本实用新型涉及生活垃圾的厌氧处理设备，更具体地说，它涉及厌氧反应器。

背景技术

餐厨(厨余)垃圾含有超过80％的水，经过预处理后的液相具有高COD，高盐，高SS等特点，在目前通常的厌氧反应器运行中，包括UASB，CSTR等，会发生污泥流失，脂肪酸钙累积，甚至酸化等现象的发生。同时产气效率也随着时间不断降低。COD降解效率逐渐降低。这与厌氧污泥流失导致的污泥负荷降低，同时搅拌不均匀导致的传质效果不佳，惰性物质，浮渣等不能及时排除导致有效空间减少有关。

申请公布号为CN101823793A的中国专利公开了一种厌氧反应器，具体为一种双路循环全混式厌氧反应器，主要包括：反应器主体，进料装置，循环搅拌装置，排污装置，安全防护装置，出水装置，加热装置，检测控制装置，和沼气收集装置等组成。双路循环全混式厌氧反应器具有内循环搅拌装置和外循环搅拌装置；两套循环搅拌装置结合起来对物料进行搅拌，以内循环搅拌为主，外循环搅拌为辅，能有效截留污泥，产期率高，显著减少运行费用，明显改善出水水质等特点。但是该专利仍然存在如下缺点：

1、该厌氧反应器底下的物料容易沉着上不去，上面的物料浮在上面下不来，进而使物料容易分层，无法达成均质化物料的要求；

2、该厌氧反应器无法完成厌氧污泥和物料的均质化混合，含有轻物质的物料容易在浮力和沼气的气提作用下富集在罐体顶端。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型在于提供厌氧反应器，其能够使罐内的物料充分搅拌和混合，并实现沼渣的排出。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：厌氧反应器，包括罐体以及设置在罐体内的物料循环搅拌组件；罐体上设有进料管，且罐体的顶部设有沼气排放管；

物料循环搅拌组件包括加热反应管，所述加热反应管将罐体内的物料反应区分隔成第一循环反应腔室和第二循环反应腔室，加热反应管内的腔室形成所述第一循环反应腔室，加热反应管与罐体之间形成所述第二循环反应腔室；同时，所述加热反应管的管壁形成密闭的夹层，所述夹层的内部形成蒸汽腔室，夹层的蒸汽腔室内通入蒸汽，进而能够对罐体内的物料进行加热；

所述罐体的一侧设有高压沼气缓冲罐，所述高压沼气缓冲罐与罐体之间通过第一沼气排出管实现连通，所述第一沼气排出管穿过罐体的罐壁以及加热反应管的管壁伸入加热反应管的内部，且第一沼气排出管的出口端向加热反应管的上方喷射沼气；物料在汽提的作用下在加热反应管的第一循环反应腔室内向上运动，并进入加热反应管与罐体之间的第二循环反应腔室；物料在第二循环反应腔室内向下运动，并在罐体的底部再次进入加热反应管的第一循环反应腔室内，进而使物料在罐体内形成纵向循环。

物料经过进料管进入罐体内并使其液位高于物料循环搅拌组件；罐体内位于液位以下的区域构成物料反应区，物料在该区域中进行厌氧发酵。

高压沼气缓冲罐通过第一沼气排出管向加热反应管的内部通入蒸汽；物料在汽提的作用下在加热反应管的第一循环反应腔室内向上运动并进入第二循环反应腔室内，第一循环反应腔室的底部形成负压，使得位于第二循环反应腔室的底部的物料进入第一循环反应腔室，而位于第二循环反应腔室的上部的物料在重力的作用下向下运动，并在罐体的底部再次进入加热反应管的第一循环反应腔室内，进而使物料在罐体内形成纵向循环；从而达到使物料与污泥的充分混合，并发生厌氧发酵产生沼气。该厌氧反应器的内部不含有任何转动部件，从而减少运行中类似罐体出现机械故障需要清罐才能维护的窘境。

作为优选，所述第二循环反应腔室内还设有多个循环套管，且循环套管的两端在纵向上形成高度差，其中，循环套管的一端形成物料进料口，循环套管的另一端形成物料出料口，循环套管的所述物料进料口的高度大于循环套管的所述物料出料口的高度；所述高压沼气缓冲罐上还设有多个第二沼气排出管，所述第二沼气排出管穿过罐体的罐壁和循环套管的管壁伸入至循环套管的内部。

作为优选，所述循环套管呈U型，所述循环套管的物料进料口的高度大于加热反应管的顶部的高度，所述第二沼气排出管上伸入至循环套管的内部的一端设置在物料出料口的管段内，且第二沼气排出管的出气口端向循环套管的上方喷射沼气。

作为优选，所述第一沼气排出管沿加热反应管管壁的切线方向伸入至加热反应管内，且第一沼气排出管的出口端倾斜向上设置。

作为优选，所述高压沼气缓冲罐上还设有第三沼气排出管，所述第三沼气排出管穿过罐体的罐壁伸入至罐体的内部，且第三沼气排出管上位于罐体的一端设置在加热反应管的正下方。

作为优选，所述罐体上位于物料反应区的上部还设有第二轻渣排放管，且所述第二轻渣排放管穿过罐体的罐壁伸出至罐体的外部。

作为优选，所述罐体的底部呈倒锥形。

作为优选，所述罐体的顶部呈锥形。

作为优选，所述罐体的底部还设有重渣排出管。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、该厌氧反应器的内部不含有任何转动部件，从而减少运行中类似罐体出现机械故障需要清罐才能维护的窘境；

2、该厌氧反应器依靠沼气的气提以及周向搅拌的方式可以达成物料的充分混合而没有死角。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

附图标记：1、罐体；2、第一支架；3、进料管；4、沼气排放管；5、加热反应管；6、第二支架；7、蒸汽排入管；8、蒸汽排出管；9、高压沼气缓冲罐；10、第一沼气排出管；11、分离器壳体；12、排水套管；13、排水管；14、污泥挡流套筒；15、循环泵；16、取料循环管；17、第一进料循环管；18、污泥排出管；19、循环套管；20、第二沼气排出管；21、第一套管；22、第二套管；23、第三沼气排出管；25、重渣排出管；26、第一轻渣排放管；27、第二轻渣排放管；28、支撑杆。

具体实施方式

参照附图对本实用新型做进一步说明。

本实施例公开了厌氧反应器，如图1所示，包括罐体1、设置在罐体1内的物料循环搅拌组件以及沼液分离器，且沼液分离器位于物料循环搅拌组件的上方，沼液分离器通过第一支架2固定在罐体1内且位于罐体1的上部；其中，罐体1的底部呈倒锥形；罐体1的顶部亦呈锥形，罐体1的底部呈倒锥形，有利于重物质的聚集，罐体1的顶部呈锥形，有利于蒸汽的聚集；罐体1上设有进料管3，且罐体1的顶部还设有沼气排放管4；物料经过进料管3进入罐体1内并使其液位高于物料循环搅拌组件且低于沼液分离器，罐体1内位于物料液位以下的区域构成物料反应区，物料在该区域中进行厌氧发酵并产生沼气；同时，物料循环搅拌组件与沼液分离器之间形成沼气区。

物料循环搅拌组件包括加热反应管5，加热反应管5通过第二支架6固定在罐体1内，且位于罐体1的中下部，其中，第二支架为多个纵向设置的第三支撑杆，第三支撑杆的底部与罐体1固定连接，第三支撑杆的上部与加热反应管固定连接；加热反应管5将罐体1内的物料反应区分隔成第一循环反应腔室和第二循环反应腔室，加热反应管5内的腔室形成第一循环反应腔室，加热反应管5与罐体1之间形成第二循环反应腔室；同时，罐体1的内部还设有用于对物料进行的加热的加热装置，该加热装置可以为一加热盘管；或者，加热装置包括加热反应管5的管壁形成密闭的夹层，夹层的内部形成蒸汽腔室，夹层的蒸汽腔室内通入蒸汽，即加热反应管5上连接有与夹层的蒸汽腔室连通的蒸汽排入管7和蒸汽排出管8，蒸汽经蒸汽排入管7进入加热反应管5的管壁的蒸汽腔室内，然后经过蒸汽排出排出，如此，可以实现对加热反应管5的管壁的加热，进而能够对罐体1内物料的加热。相比较于传统的管式盘管的加热方式，加热反应管5蒸汽加热的方式的受热面更大，管式的容易结垢。

罐体1的一侧设有高压沼气缓冲罐9，高压沼气缓冲罐9与罐体1之间通过第一沼气排出管10实现连通，且第一沼气排出管10穿过罐体1的罐壁以及加热反应管5的管壁伸入加热反应管5的内部，且第一沼气排出管10的出口端向加热反应管5的上方喷射沼气；物料在汽提的作用下在加热反应管5的第一循环反应腔室内向上运动，并进入加热反应管5与罐体1之间的第二循环反应腔室；物料在第二循环反应腔室内向下运动，并在罐体1的底部再次进入加热反应管5的第一循环反应腔室内，进而使物料在罐体1内形成纵向循环。其中，第一沼气排出管10上设有第一阀门，第一阀门控制第一沼气排出管10的打开和闭合。

沼液分离器包括顶部形成开口的分离器壳体11，分离器壳体11内固定有排水套管12，排水套管12的顶端的进水口位于分离器壳体11的中上部，分离器壳体11的底部呈倒锥形，如此，方便污泥在分离器壳体11的底部中央位置聚集；同时，排水套管12的底部设有排水管13，且排水管13穿过罐体1的罐壁伸出至罐体1的外部，作为优选，排出套管上还套设有污泥挡流套筒14，污泥挡流套筒14的底部与反应器壳体11的底部之间存有空隙，进而使得进入分离器壳体内的物料能够从分离器的底部穿过所述空隙进入污泥挡流套筒内，且污泥挡流套筒14的顶部尺寸大于其底部尺寸；罐体1的一侧还设有循环泵15，该循环泵15的进料口通过取料循环管16与罐体1的内部连通，循环泵15的出料口通过第一进料循环管17与罐体1的内部连通，且第一进料循环管17上位于罐体1的一端穿过罐体1的罐壁并伸入至分离器壳体11内；分离器壳体11的底部还设有污泥排出管18，污泥排出管18穿过罐体1的罐壁伸出至罐体1的外部；同时，污泥排出管18进一步延伸并穿过罐体1的罐壁伸入至罐体1内；污泥排出管18上位于罐体1的外部的部位安装有第四阀门。作为优选，分离器壳体11的底部还设有多个第一支撑杆28，第一支撑杆28的一端与分离器壳体11固定连接，第一支撑杆28的另一端固定在所述第一支架2上。其中，第一支架2为多个纵向设置的第二支撑杆，第二支撑杆的底部与罐体1固定连接，第一支撑杆的上部与沼液分离器固定连接。

物料经过进料管3进入罐体1内并使其液位高于物料循环搅拌组件且低于沼液分离器；罐体1内位于液位以下的区域构成物料反应区，物料在该区域中进行厌氧发酵产生沼气，沼气经过沼气排放管4输送至沼气柜中储存，部分沼气经过沼气增压风机增压后输送至高压沼气缓冲罐内。

高压沼气缓冲罐9通过第一沼气排出管10向加热反应管5的内部通入蒸汽；物料在汽提的作用下在加热反应管5的第一循环反应腔室内向上运动并进入第二循环反应腔室内，第一循环反应腔室的底部形成负压，使得位于第二循环反应腔室的底部的物料进入第一循环反应腔室，而位于第二循环反应腔室的上部的物料在重力的作用下向下运动，并在罐体1的底部再次进入加热反应管5的第一循环反应腔室内，进而使物料在罐体1内形成纵向循环；从而达到使物料与污泥的充分混合，并发生厌氧发酵产生沼气。沼气上升至沼液分离器，由于沼液分离器有较大的面积，通过沼液分离器底部的阻流作用，沼气会发生折流向上的流动，沼气中的水分将在此与沼气有分离功效，沼气中的水蒸气将得到一定的分离；也可减轻后续冷凝水的处理。

循环泵15通过物料循环管和第一进料循环管17将物料反应区中沼液输送至分离器壳体11内，沼液在分离器壳体11内静置一定时间后形成分层，即底部为较重物料，中部为水，顶层为浮渣；分离器壳体11中部的水经过排水套管12和排水管13排出至罐体1外；打开第一阀门，可以使分离器壳体11底部的污泥通过污泥排出管18回流至罐体1内，从而达成污泥回流的目的，保证污泥尽可能少的流失。第一进料循环管17上还连接有第二进料循环管，第二进料循环管上位于罐体1的一端设置在罐体1的中部，且其高度高于循环套管19的进料口；第一进料循环管17上还连接有第三进料循环管，第三进料循环管上位于罐体1的一端穿过罐体1的侧壁进入沼液分离器内。

该厌氧反应器的内部不含有任何转动部件，从而减少运行中类似罐体1出现机械故障需要清罐才能维护的窘境；同时，其依靠沼气气提以及周向搅拌的方式可以达成物料的充分混合而没有死角，且不会出现分层现象；另外，其通过沼液分离器，可以达成物料的分离，悬浮物可以得到去除，沼气也能达成一定的气液分离，且通过沼液分离器的物料回流，使罐体1内保存有较高浓度的污泥量；从而达成SRT>HRT，成为类EGSB高效厌氧反应器，有机负荷可达到6～8kgCOD/m3/d；COD去除效率达到90％以上；亦能降低水力停留时间，相对于比CSTR等工艺，可以减少罐体1容积，从而降低建造成本。

作为优选，第二循环反应腔室内还设有多个循环套管19，且多个循环套管19沿罐体1的周向方向均匀分布，循环套管19呈U型，循环套管19的两端在纵向上形成高度差，其中，循环套管19的一端形成物料进料口，循环套管19的另一端形成物料出料口，循环套管19的物料进料口的高度大于循环套管19的物料出料口的高度；高压沼气缓冲罐9上还设有多个第二沼气排出管20，第二沼气排出管20穿过罐体1的罐壁和循环套管19的管壁伸入至循环套管19的内部。具体的，循环套管19包括竖直方向设置的第一套管21，第一套管21的底部向上折弯形成第二套管22，第一套管21的顶端形成物料进料口，第二套管22的顶部形成物料出料管，在循环套管19的一端通入沼气促进物料向上运动，如此，可以促进罐体1内边缘物料的纵向循环。进一步的，循环套管19的物料进料口的高度大于加热反应管5的顶部的高度；且循环套管19的物料出料口低于加热反应管5的顶部的高度；第二沼气排出管20上伸入至循环套管19的内部的一端设置在物料出料口的管段内，即第二沼气排出管20上伸入至循环套管19的内部的一端设置在第二套管22内，且第二沼气排出管20的出气口端向循环套管19的上方喷射沼气。如此，可以使得物料反应区顶部的物料(包括浮渣等)通过循环套管19进入到反应区中部，达成与污泥的充分接触与反应。其中，第二沼气排出管20上设有第二阀门，第二阀门控制第二沼气排出管20的打开和闭合。

进一步的，高压沼气缓冲罐9上还设有第三沼气排出管23，第三沼气排出管23穿过罐体1的罐壁伸入至罐体1的内部，且第三沼气排出管23上位于罐体1的一端设置在加热反应管5的正下方。如此，可以促进物料在罐体1内进行纵向循环。其中，第三沼气排出管23上设有第三阀门，第三阀门控制第三沼气排出管23的打开和闭合。

同时，罐体1的底部还设有重渣排出管25，当罐体1内的物料进行反应一段时间后，打开阀门，通过高液位的水力压力，可以将重渣排出管25管口处的累计重渣排除至罐体1外。

物料反应区中的物料在反应一定时间后、以及分离器壳体11内物料在静置一定时间后均会形成一层浮渣，为了避免浮渣不能及时排除而导致有效空间减少，本申请在罐体1以及分离器壳体11上均设有轻渣排放管，具体的如下：

分离器壳体11的上部还设有第一轻渣排放管26，且第一轻渣排放管26穿过罐体1的罐壁伸出至罐体1的外部。当罐体1内的物料进行反应一段时间后，通过循环泵15向分离器壳体11的内部输送沼液，使得分离器壳体11内的液位上升至第一轻渣排放管26，此时，打开阀门即可将浮渣排出，包括未消化油脂，轻质脂肪酸钙以及其他难消化的悬浮物。罐体1上位于物料反应区的上部还设有第二轻渣排放管27，且第二轻渣排放管27穿过罐体1的罐壁伸出至罐体1的外部。罐体1上设有第二轻渣排放管27，其可通过进料管3进料抬高液位的办法，将物料反应区顶部的浮渣去除，减少顶部粘度物料的累积，便于沼气扩散。罐体1的一侧还设有集渣池，分离器壳体11内的形成的浮渣以及罐体1反应区内形成的浮渣统一回收至集渣池内。通过沼液分离器不但可以去除浮渣，同时通过自然分层，保留厌氧污泥，减少出水SS的含量，大大增加了有效厌氧污泥的停留时间，沼液分离器起到一定的沉淀和浓缩的功能，厌氧污泥得以保留在厌氧反应器内。

另外，第一进料循环管17、第二进料循环管以及第三进料循环管的打开和关闭可以通过在循环泵15的出料口端设置切换阀门；或者，第一进料循环管17上安装有第五阀门，第二进料循环管上安装有第六阀门，第三进料循环管上安装有第七阀门，进而实现第五阀门、第六阀门以及第七阀门三者各自独立工作而互不干扰。

本实用新型中，需要理解的是，术语“上”、“下”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实用新型和简化描述，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本具体实施例中的指定方向仅仅是为了便于表述各部件之间位置关系以及相互配合的关系。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.厌氧反应器，其特征是：包括罐体(1)以及设置在罐体(1)内的物料循环搅拌组件；罐体(1)上设有进料管(3)，且罐体(1)的顶部设有沼气排放管(4)；

物料循环搅拌组件包括加热反应管(5)，所述加热反应管(5)将罐体(1)内的物料反应区分隔成第一循环反应腔室和第二循环反应腔室，加热反应管(5)内的腔室形成所述第一循环反应腔室，加热反应管(5)与罐体(1)之间形成所述第二循环反应腔室；同时，所述加热反应管(5)的管壁形成密闭的夹层，所述夹层的内部形成蒸汽腔室，夹层的蒸汽腔室内通入蒸汽，进而能够对罐体(1)内的物料进行加热；

所述罐体(1)的一侧设有高压沼气缓冲罐(9)，所述高压沼气缓冲罐(9)与罐体(1)之间通过第一沼气排出管(10)实现连通，所述第一沼气排出管(10)穿过罐体(1)的罐壁以及加热反应管(5)的管壁伸入加热反应管(5)的内部，且第一沼气排出管(10)的出口端向加热反应管(5)的上方喷射沼气；物料在汽提的作用下在加热反应管(5)的第一循环反应腔室内向上运动，并进入加热反应管(5)与罐体(1)之间的第二循环反应腔室；物料在第二循环反应腔室内向下运动，并在罐体(1)的底部再次进入加热反应管(5)的第一循环反应腔室内，进而使物料在罐体(1)内形成纵向循环。

2.根据权利要求1所述的厌氧反应器，其特征是：所述第二循环反应腔室内还设有多个循环套管(19)，且循环套管(19)的两端在纵向上形成高度差，其中，循环套管(19)的一端形成物料进料口，循环套管(19)的另一端形成物料出料口，循环套管(19)的所述物料进料口的高度大于循环套管(19)的所述物料出料口的高度；所述高压沼气缓冲罐(9)上还设有多个第二沼气排出管(20)，所述第二沼气排出管(20)穿过罐体(1)的罐壁和循环套管(19)的管壁伸入至循环套管(19)的内部。

3.根据权利要求2所述的厌氧反应器，其特征是：所述循环套管(19)呈U型，所述循环套管(19)的物料进料口的高度大于加热反应管(5)的顶部的高度，所述第二沼气排出管(20)上伸入至循环套管(19)的内部的一端设置在物料出料口的管段内，且第二沼气排出管(20)的出气口端向循环套管(19)的上方喷射沼气。

4.根据权利要求1或2所述的厌氧反应器，其特征是：所述第一沼气排出管(10)沿加热反应管(5)管壁的切线方向伸入至加热反应管(5)内，且第一沼气排出管(10)的出口端倾斜向上设置。

5.根据权利要求1所述的厌氧反应器，其特征是：所述高压沼气缓冲罐(9)上还设有第三沼气排出管(23)，所述第三沼气排出管(23)穿过罐体(1)的罐壁伸入至罐体(1)的内部，且第三沼气排出管(23)上位于罐体(1)的一端设置在加热反应管(5)的正下方。

6.根据权利要求1所述的厌氧反应器，其特征是：所述罐体(1)上位于物料反应区的上部还设有第二轻渣排放管(27)，且所述第二轻渣排放管(27)穿过罐体(1)的罐壁伸出至罐体(1)的外部。

7.根据权利要求1所述的厌氧反应器，其特征是：所述罐体(1)的底部呈倒锥形。

8.根据权利要求1所述的厌氧反应器，其特征是：所述罐体(1)的顶部呈锥形。

9.根据权利要求1所述的厌氧反应器，其特征是：所述罐体(1)的底部还设有重渣排出管(25)。

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