CN2880296Y - 餐厨垃圾处理酸化反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种餐厨垃圾处理酸化反应器,由反应器主罐体、酸化液离心分离部分、物料搅拌部分、物料加热及保温部分构成。在主罐体内部装有金属圆筒形过滤器,由安装于主罐体顶部的电机带动高速旋转,实现酸化液与固体物料分离,过滤后的酸化液由抽吸泵抽至甲烷相反应器,而粗物料则继续留在反应器中酸化。物料采用内循环式气体搅拌形式,残渣由反应器底部排料口排出。温控仪根据温度感应探头测定的温度来控制加热装置对反应器主罐体进行加热及保持恒温。本实用新型针对餐厨垃圾的特点,在水解酸化过程中定时把水解酸化的清液提取出来,未消化的固体物料留在酸化相继续酸化,促使酸化效果显著增加。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种餐厨垃圾处理酸化反应器,是一种用来对餐厨垃圾进行高效水解酸化处理的反应装置,属于环境保护领域。
背景技术
随着城市经济的发展,城市生活垃圾产生量持续增加,生活垃圾组分也随消费结构和能源结构的改变相应变化,表现为有机物含量高、含水量大以及混合收集的垃圾热值低等显著特点,餐厨垃圾在生活垃圾中所占的比重可高达70%。
餐厨垃圾作为有机废物的一种,所占比例大,易于专门收集,集中处理。另外餐厨垃圾氮磷钾等营养元素高,应该实施资源化,对餐厨垃圾单独处理能够节约生活垃圾的处理成本并有效控制生活垃圾的污染。
餐厨垃圾是一种复杂的有机物料,复杂物料的厌氧降解过程可以被分为四个阶段,分别是水解阶段、发酵(或酸化)阶段、产乙酸阶段和产甲烷阶段。通常在厌氧反应器中对废水进行处理可以有一步和二步两种方式,处理固体有机物也如此。一步厌氧处理是在一个反应器中进行,二步厌氧处理是在两个不同的反应器中进行,分别是水解酸化与甲烷相反应器。对于一般的低分子的有机化合物来说,水解酸化较容易,相对来说甲烷相是整个反应的限速步骤,而对于餐厨垃圾这样的大分子有机物来说,水解酸化是整个反应的重要过程,水解阶段里包含着蛋白质、碳水化合物和脂类水解,水解酸化程度的高低直接影响到后续甲烷相的产甲烷量。
国内目前对有机废物的厌氧消化研究主要集中在单相法,对两相法的研究较少,对两相法中酸化反应器的研究更少。对于处理餐厨垃圾两相法处理效果明显优于单相法,两相法中水解酸化的效果尤为重要,水解酸化程度的好坏除了与操作条件有关外,还与反应器的构型有关。在水解酸化过程中如果能够及时把水解酸化的清液及时提取出来,未消化的固体物料留在酸化相继续酸化,这样就能够促进酸化趋于彻底。日本国立环境研究所曾研究过用MBR(膜生物反应器)法来提取酸化液,但是这样的操作费用太高,至今没有推广应用。基于此,开发一种实用高效的酸化反应器尤为迫切重要。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足,提供一种餐厨垃圾处理酸化反应器,能够高效处理餐厨垃圾并能实现酸化液与未消化物料的有效分离。
为实现这一目的,本实用新型设计的酸化反应器由反应器主罐体、酸化液离心分离部分、物料搅拌部分、物料加热及保温部分构成。
主罐体为圆筒形,采用金属耐腐蚀材料或有机玻璃钢材料或无机陶瓷材料制成,用三角支架支撑。主罐体的侧面下方设置物料输入管道连接至餐厨垃圾粉碎装置,另一侧面设样品采集口,可通过采集口采集样品进行分析,以此了解酸化反应器的运行状况。主罐体的上部留有气体收集空间并设有气体安全排放口和气体收集口,主罐体的锥形底部设置料渣排放口,装于主罐体内部中间的过滤器通过电机轴与装于主罐体顶部圆台上的电机连接在一起。过滤器侧面为多孔网状,其底部设置的酸化液输出管道通过单向阀与抽吸泵连接,圆环形穿孔管安装于主罐体内部下方物料中间,穿孔管的端管穿出主罐体与空压机相连。主罐体周围套有电加热夹套,电加热夹套与外壳之间包有保温材料,温度感应探头从主罐体上部筒体伸入反应物料中,探头接线与温控仪相连,由温控仪控制电加热夹套工作或停止。
本实用新型中的酸化液离心分离部分——过滤器为圆筒形金属不锈钢材质,由安装于主罐体顶部的电机带动高速旋转,从而实现酸化液与固体物料分离。过滤后的酸化液通过过滤器底部的管道,由抽吸泵抽至甲烷相反应器中,进行进一步的反应。
本实用新型的物料加热及保温部分包括主罐体周围套有的电加热夹套及电加热夹套与外壳之间的保温材料。电加热夹套可采用云母电阻丝加热夹套,电阻丝两端接线柱接线至温控仪。保温材料可采用玻璃保温棉等。
温度感应探头的接线与温控仪相连,根据设定的温度及探头测得的实际温度,温控仪控制电加热夹套工作或停止,以保证罐体内物料处于恒温状态。
经粉碎的餐厨垃圾物料由进料口进入反应器主罐体,在气体搅拌的作用下使反应器主罐体中的物料混合均匀,温控仪根据温度感应探头测定的温度来控制主罐体周围的加热装置对反应器主罐体进行加热,至设定温度后保持恒温。反应器中的物料进行水解酸化,酸化后酸化液由过滤器滤出,并由抽吸泵抽至甲烷相反应器,而粗物料则继续留在反应器中酸化。酸化过程中所产的气体与搅拌用的气体一起由气体收集口进入气体收集装置。残渣由反应器底部排料口排出。
本实用新型针对餐厨垃圾的特点,在水解酸化过程中定时把水解酸化的清液提取出来,未消化的固体物料留在酸化相继续酸化,促使酸化效果显著增加。反应器结构简单,能够实现低成本的对各种餐厨垃圾进行处理,提高水解酸化的效率,为后续甲烷相处理提供更为有利的条件。
附图说明
附图为本实用新型酸化反应器的结构示意图。
图中:1-电机,2-气体收集空间,3-气体安全排放口,4-气体收集口,5-反应器主罐体,6-保温层外壳,7-保温材料,8-加热夹套,9-采样口,10-穿孔管,11-支架,12-抽吸泵,13-泵前单向阀,14-排料口,15-物料输入管道,16-反应器中物料正常液位,17-物料输入管道中的液位,18-温度感应探头,19-过滤器,20-电机轴,21-输出管道。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的技术方案作进一步描述。
本实用新型设计的酸化反应器,应用于两相发酵工艺中的第一步酸化发酵工艺,其特点是能提供酸化反应恒温条件并实现酸化液与未消化固体物料的分离。反应器由反应器主罐体、酸化液离心分离部分、物料搅拌部分、物料加热及保温部分构成。
反应器具体结构如图1所示,反应器主罐体5为圆筒形,采用三角支架11支撑。主罐体5的侧面下方设置物料输入管道15连接至餐厨垃圾粉碎装置,主罐体5的另一侧面设样品采集口9。主罐体5的上部留有气体收集空间2,并设有带有安全阀的气体安全排放口3和装有气体压力表的气体收集口4。主罐体5的的锥形底部设置料渣排放口14,通过自动控制阀门将料渣排出。酸化液离心分离在一个金属圆筒形的过滤器19中进行,过滤器19装于主罐体内部中间,通过电机轴20与装于主罐体顶部圆台上的电机1连接在一起。过滤器19侧面为多孔网状,其底部设置酸化液输出管道21,输出管道21通过一个单向阀13与抽吸泵12连接。圆环形穿孔管10安装于主罐体5内部下方物料中间,穿孔管10的端管穿出主罐体外与空压机相连。主罐体周围套有电加热夹套8,电加热夹套8与外壳6之间包有保温材料7。温度感应探头18从主罐体上部筒体伸入反应物料中,探头接线与温控仪相连,由温控仪控制电加热夹套8工作或停止。
工作时,粉碎的餐厨垃圾通过适当调配后作为反应物料,经过物料输入管道15进入反应器主罐体5。物料输入管道中的物料液位17比主罐体5高出一定位置,以此来液封罐体中的气体,保证反应器中的气体具有一定的压力,同时防止气体从进料口逸出。图中,16为反应器中物料的液位。空压机将酸化相及甲烷相收集到的气体压缩至穿孔管10,气体通过穿孔管的小孔进入物料中并扩散,将新进物料与罐体内物料搅拌均匀。释放后的气体与反应器中所产生的气体一起进入主罐体顶部的气体收集空间2,并通过气体收集口4进入气体收集装置。搅拌用的气体在反应器与气体收集装置中进行内循环,反应器主罐体5与其它部件采用密封连接,罐体内部一直保持厌氧状态。当反应器中压力超过一定的大小后,气体从带安全阀的气体安全排放口3中排出。根据反应设定温度及温控探头18感应的实际温度,外设的温控仪自动控制加热夹套8的工作或停止,以维持反应器内处于恒温状态。加热夹套8外层包覆的保温材料7能防止或减少热量向周围环境中扩散,减少加热夹套的工作时间,节约加热夹套的电耗。待反应器中物料达到酸化反应时间后,启动电机1,电机轴20带动过滤器19高速旋转,物料在过滤器的离心剪切作用下进行分离。带有微小颗粒的酸化液进入过滤器19内部,并通过输出管道21及抽吸泵前的单向阀13,由抽吸泵12抽至甲烷相进行下一步的反应,粗物料仍保留在反应器中继续酸化。反应器中残留的料渣由底部排料口14定期排出,作为肥料回收利用。当需要了解反应器运行情况时,可通过采样口9采集反应物料进行分析。电机1、抽吸泵12以及泵前单向阀13均由外设的继电器控制,包括电加热夹套8在内,反应器的运行全部采用自动控制。
Claims (2)
1、一种餐厨垃圾处理酸化反应器,其特征在于圆筒形的主罐体(5)采用三角支架(11)支撑,主罐体(5)的侧面下方设置物料输入管道(15)连接至餐厨垃圾粉碎装置,另一侧面设样品采集口(9),主罐体(5)的上部留有气体收集空间(2)并设有气体安全排放口(3)和气体收集口(4),主罐体(5)的锥形底部设置料渣排放口(14),装于主罐体内部中间的过滤器(19)通过电机轴(20)与装于主罐体顶部圆台上的电机(1)连接在一起,过滤器(19)侧面为多孔网状,其底部设置的酸化液输出管道(21)通过单向阀(13)与抽吸泵(12)连接,圆环形穿孔管(10)安装于主罐体(5)内部下方物料中间,穿孔管(10)的端管穿出主罐体(5)与空压机相连;主罐体周围套有电加热夹套(8),电加热夹套(8)与外壳(6)之间包有保温材料(7),温度感应探头(18)从主罐体(5)上部筒体伸入反应物料中,探头接线与温控仪相连,由温控仪控制电加热夹套(8)工作或停止。
2、根据权利要求1的餐厨垃圾处理酸化反应器,其特征在于所述电加热夹套(8)为云母电阻丝加热夹套。
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