CN219652992U - 一种高固体底物浓度厌氧发酵反应器 - Google Patents

Abstract

本发明属于废弃物资源化利用和环境保护技术领域，公开了一种高固体底物浓度厌氧发酵反应器，包括罐体和设置在罐体内的搅拌装置，所述搅拌装置包括水平搅拌装置和竖直搅拌装置，所述水平搅拌装置位于所述竖直搅拌装置下方。本发明可实现高固体底物浓度的厌氧发酵，能够充分地搅拌混合物料，提高产气效率，降低沼液排放量，节省运营成本。

Description

一种高固体底物浓度厌氧发酵反应器

技术领域

本发明属于废弃物资源化利用和环境保护技术领域，具体来说涉及一种高固体底物浓度厌氧发酵反应器。

背景技术

我国每年的有机废弃物产生量超过50亿吨，若得不到有效处理，将会对自然生态环境和居民生活环境造成严重污染。厌氧发酵制备生物沼气已被公认为是最有效的有机废弃物处理技术。反应器是厌氧发酵技术的核心，目前开发出的反应器有低浓度发酵反应器，如升流式厌氧污泥床、膨胀颗粒污泥床等；高浓度发酵反应器，如完全混合式反应器、厌氧接触反应器等；干发酵反应器，如Dranco竖式推流反应器、Valorga竖式气搅拌反应器等；和其他型式的反应器。高浓度底物厌氧发酵被认为是沼气制备的发展趋势，可以克服沼液产生量大、难以及时消纳的产业瓶颈问题。然而，现有厌氧发酵反应器在底物浓度超过20％时难以实现平稳的高效运行，反应体系的传质传热效率下降。

现有技术中，如中国专利(公开号CN217432571U)公开了一种厌氧消化罐，包括消化罐本体、顶盖、搅拌装置及气膜；所述消化罐本体的顶部设顶盖，消化罐本体的中心位置设搅拌装置，搅拌装置由电机及框式搅拌桨组成桨；所述气膜设于消化罐本体内，并且位于消化罐本体的上部；所述消化罐本体的一侧的设进料口，另一侧设出料口及沼气出口；搅拌装置穿过气膜处设密封结构。该厌氧消化罐在一定程度上能够增强消化罐本体内物料的搅拌混合作用，但是该消化罐只设置有竖直方向的搅拌装置，内部的物料仅能绕该竖直方向的搅拌轴流动，旋转流动方向单一，对于高固体底物浓度的物料来说，部分固体物料仍会聚集、沉积在消化罐底部，导致搅拌混合不彻底，发酵不完全。

发明内容

本发明的目的是提供一种高固体底物浓度厌氧发酵反应器，能够在高固体底物浓度的情况下，实现充分地搅拌混合物料，提高产气效率。

本发明采取的技术方案是高固体底物浓度厌氧发酵反应器，包括罐体和设置在罐体内的搅拌装置，所述搅拌装置包括水平搅拌装置和竖直搅拌装置，所述水平搅拌装置位于所述竖直搅拌装置下方。

优选地，所述水平搅拌装置为螺带螺杆式搅拌桨，竖直搅拌装置为板框式搅拌桨。

优选地，所述板框式搅拌桨的底端与螺带螺杆式搅拌桨的外侧螺带之间的距离不小于10厘米。

优选地，所述板框式搅拌桨和所述螺带螺杆式搅拌桨的旋转轴均连接有搅拌电机，所述搅拌电机设置在罐体的外部。

优选地，所述螺带螺杆式搅拌桨的搅拌轴外围设置均匀分布的2条螺旋上升的不锈钢螺带。

优选地，所述罐体上还设置有温度电极和pH电极。

优选地，所述罐体的顶部设置有进料口、进液口和出气口，罐体的底部设置有出料口。

本发明的有益效果在于：

1、本发明通过水平搅拌装置和竖直搅拌装置，可实现固体浓度在20％～50％的高效厌氧发酵。

2、板框式搅拌桨为反应器顶端的竖直装配，实现物料以搅拌轴为中心的圆形运动，螺带螺杆式搅拌桨为反应器侧面底端的水平装配，实现物料沿搅拌轴方向的回形流动，物料混合更充分，提高产气效率。

3、罐体上设置有温度电极和pH电极，能够分别实时监控反应体系的温度和pH变化。

4、本发明结构简单，节省运营成本，大幅降低沼液排出量。

附图说明

图1是本发明反应器的结构示意图。

其中，1-板框式搅拌桨，2-螺带螺杆式搅拌桨，3-温度电极，4-pH电极，5-进料口，6-出料口，7-出气口，8-进液口，9-搅拌电机，10-罐体。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

如图1所示，本发明的高固体底物浓度厌氧发酵反应器包括板框式搅拌桨1、螺带螺杆式搅拌桨2、温度电极3、pH电极4、进料口5、出料口6、出气口7，进液口8、搅拌电机9和罐体10。

搅拌装置设置在罐体10的内部，搅拌装置包括水平搅拌装置和竖直搅拌装置，水平搅拌装置位于竖直搅拌装置下方。水平搅拌装置的旋转轴为水平设置，竖直搅拌装置的旋转轴为竖直设置，本实施例中，水平搅拌装置为螺带螺杆式搅拌桨2，竖直搅拌装置为板框式搅拌桨1，板框式搅拌桨1和螺带螺杆式搅拌桨2的旋转轴分别连接有搅拌电机9，搅拌电机9设置在罐体10的外部。

板框式搅拌桨1的搅拌部位为田字形结构，田字形结构的好处在于，起到搅拌混合作用的同时能够节省材料。

螺带螺杆式搅拌桨2的搅拌轴外围设置均匀分布的2条螺旋上升的不锈钢螺带，搅拌轴与螺带之间通过不锈钢圆钢制成的均匀分布的横档连接起来，当搅拌轴被减速电机驱动旋转时，螺带将物料往上推，横档对物料形成有效分割，能够达到搅拌分散的工艺效果。

螺带螺杆式搅拌桨2的搅拌分散能力强，能够更好地对罐体10底部聚集、沉积的高固体底物浓度的物料进行搅拌、分散。

板框式搅拌桨的底端与螺带螺杆式搅拌桨的外侧螺带之间的距离不小于10厘米。

罐体10上还设置有温度电极3和pH电极4，能够分别实时监控反应体系的温度和pH变化。

罐体10的顶部设置有进料口5、出气口7和进液口8，罐体10的底部设置有出料口6。

罐体10内的厌氧发酵的底物类型为农作物秸秆、木屑、畜禽粪便、能源草。

本反应器的工作过程如下：将农作物秸秆、畜禽粪便、厌氧污泥等由进料口5投入到反应器罐体10中，按照固液比1:4～1:1的量由进液口8定量泵入营养液，先开启螺带螺杆式搅拌桨2，水浴加热至厌氧消化最适温度，厌氧消化24～72h，反应体系粘稠度下降，再开启板框式搅拌桨1，继续厌氧发酵一段时间后，由出气口7收集产生的沼气，出料口6排出厌氧发酵后的浆料，温度电极3和pH电极4分别实时监控反应体系的温度和pH变化。

Claims (7)

1.一种高固体底物浓度厌氧发酵反应器，其特征在于，包括罐体和设置在罐体内的搅拌装置，所述搅拌装置包括水平搅拌装置和竖直搅拌装置，所述水平搅拌装置位于所述竖直搅拌装置下方。

2.根据权利要求1所述的高固体底物浓度厌氧发酵反应器，其特征在于，所述水平搅拌装置为螺带螺杆式搅拌桨，竖直搅拌装置为板框式搅拌桨。

3.根据权利要求2所述的高固体底物浓度厌氧发酵反应器，其特征在于，所述板框式搅拌桨的底端与螺带螺杆式搅拌桨的外侧螺带之间的距离不小于10厘米。

4.根据权利要求2所述的高固体底物浓度厌氧发酵反应器，其特征在于，所述板框式搅拌桨和所述螺带螺杆式搅拌桨的旋转轴均连接有搅拌电机，所述搅拌电机设置在罐体的外部。

5.根据权利要求2所述的高固体底物浓度厌氧发酵反应器，其特征在于，所述螺带螺杆式搅拌桨的搅拌轴外围设置均匀分布的2条螺旋上升的不锈钢螺带。

6.根据权利要求1所述的高固体底物浓度厌氧发酵反应器，其特征在于，所述罐体上还设置有温度电极和pH电极。

7.根据权利要求1所述的高固体底物浓度厌氧发酵反应器，其特征在于，所述罐体的顶部设置有进料口、进液口和出气口，罐体的底部设置有出料口。