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CN201309931Y - 一种基于有机废弃物固体发酵产沼气的卧式厌氧反应器 - Google Patents

一种基于有机废弃物固体发酵产沼气的卧式厌氧反应器 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供了属于有机废弃物厌氧处理技术领域的一种基于有机废弃物固体发酵产沼气的卧式厌氧反应器。卧式筒体上部设置进料口，出料口设置在卧式筒体下部，水平搅拌轴设置在卧式筒体中部，水平搅拌轴经搅拌轴连接装置与电机连接，水平搅拌轴上安装正向涡轮和同轴反向涡轮，或者水平搅拌轴上安装双头右旋螺旋绞龙和同轴双头左旋螺旋绞龙，循环水筒与卧式筒体相连，进料口上端设置平衡罐，平衡罐与集气筒相连。本实用新型适用于不同物性的有机废弃物，可实现发酵过程物料混合均一，热量分布均衡，具有有机物质降解充分，单位有效容积产气率高等特点，同时降低了搅拌能耗。

Description

一种基于有机废弃物固体发酵产沼气的卧式厌氧反应器
技术领域
本实用新型属于有机废弃物厌氧处理技术领域，特别涉及一种基于有机废弃物固体发酵产沼气的卧式厌氧反应器。
背景技术
国民经济的持续增长依赖于能源的可持续发展，在满足日益膨胀的终端能源需求的同时，开发新能源、研制可再生能源、实现能源替代是我国政府能源发展的重要战略思想，其中，沼气已确定为我国可再生能源重点发展产品之一。以有机废弃物资源化为前提、以环境污染状况缓解为目标、以能源替代为依据的沼气厌氧发酵技术业已成为处理、处置、利用城市生活垃圾、畜禽粪便、剩余活性污泥和农业废弃物等有机废弃物最有效、最经济、最环保、前景最广阔的手段之一。
按照有机废弃物进料的固体浓度，厌氧发酵产沼气方式可分为液体发酵、高浓度物料发酵和固体发酵。因具有水耗低，单位容积处理量大，单位容积产气率高，出肥量多，发酵过程废水产生少甚至不产生等特点，在当前水资源日益紧张，环境污染状况逐渐加剧、不可再生资源日益枯竭的形势下，固体厌氧发酵工艺正渐渐取代传统厌氧发酵方式，成为有机废弃物厌氧发酵产沼气技术的发展方向。发展有机废弃物固体厌氧发酵方式迫切需要解决因发酵物料固含量高而导致的传质、传热不均一等技术瓶颈。优化物料搅拌模式与设计合适的厌氧反应器是实现有机废弃物固体厌氧发酵过程传质、传热均一的最有效的策略之一。目前，应用于厌氧发酵产沼气的搅拌方式及有机废弃物固体发酵产沼气的厌氧反应器存在以下缺点：
(1)发酵产沼气装置的结构多为立式。这种结构更适用于进料浓度较低的发酵方式，对于固含量较高的发酵物料易造成未除尽的沼渣不断堆积在装置顶部，导致反应装置清洁工作不易进行及不利于沼气产物逸出。
(2)针对于有机废弃物固体厌氧发酵产沼气的装置多为传统的“窖池”式。这种传统的发酵池多不设置搅拌装置，易造成发酵过程局部温度过高、短链挥发性有机酸代谢中间产物局部累积，从而抑制产甲烷菌群的代谢过程，导致固体废弃物中的有机成分转化率不高，甲烷产量较低，发酵周期长。
(3)厌氧发酵产沼气的搅拌装置大多为适用于液体发酵物料的垂直搅拌轴。由于固体发酵过程物料的流动性差，垂直搅拌轴较难搅动，导致反应器内部发酵物料传质、传热不均一，不利于厌氧反应的进行，这种现象随着发酵物料固含量的提高表现的更加明显。
(4)设置垂直搅拌轴的沼气产生装置能耗大多较高。对于高浓度物料及固体厌氧发酵方式，由于发酵物料的流动性较差，导致其在重力作用下向下聚集的趋势更加明显，要达到发酵物料混合均一的目的则需要较高的搅拌功率，造成能耗大、生产成本高。
(5)搅拌模式单一。有机废弃物物理特性不同，适宜的搅拌模式也不同，因而这种单一搅拌方式的发酵产沼气装置并不具有广泛的适用性。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有有机废弃物固体发酵产沼气技术中传质、传热不均一、搅拌模式单一的不足，提供一种基于有机废弃物固体发酵产沼气的卧式厌氧反应器，其特征在于，卧式筒体1上部设置进料口8，出料口9设置在卧式筒体1下部，水平搅拌轴2设置在卧式筒体1中部，水平搅拌轴2经搅拌轴连接装置3与电机4连接，水平搅拌轴2上安装正向涡轮12和同轴反向涡轮13，或者水平搅拌轴2上安装双头右旋螺旋绞龙14和同轴双头左旋螺旋绞龙15，循环水筒7与卧式筒体1相连，进料口8上端设置平衡罐5，平衡罐5与集气筒6相连。
所述搅拌轴连接装置3由机械密封装置10和卡套连轴装置11构成。
所述正向涡轮12、反向涡轮13倾斜角度为15～75°。
所述正向涡轮12与反向涡轮13倾斜角度相反，交错固定在水平搅拌轴2上。
所述双头右旋螺旋绞龙14、双头左旋螺旋绞龙15为同轴正反向螺旋绞龙，双头右旋螺旋绞龙14内部套着同轴的双头左旋螺旋绞龙15，二者固定于水平搅拌轴2上。
所述循环水筒7带加热控温装置，温度控制范围为20～55℃。
所述有机废弃物包括城市生活垃圾、畜禽粪便、剩余活性污泥和农业废弃物。
本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型适用于不同物性的有机废弃物，可实现固体发酵过程物料混合均一，热量分布均衡，具有有机物质降解充分，单位有效容积产气率高等特点；
(2)本实用新型采用长径比高的卧式筒体，从而达到弱化搅拌轴在轴向的作用力，减小搅拌功率，降低搅拌能耗目的，通过水平搅拌方式使得进料均一，排沼渣完全；
(3)本实用新型通过设置在电机与水平搅拌轴连接部位的易拆卸的卡套连轴装置和机械密封装置，实现搅拌模式不同的水平轴互换，可应用于物性不同的固体有机废弃物厌氧发酵产沼气。
附图说明
图1本实用新型的结构示意图；
图2搅拌轴连接装置的结构示意图；
图3同轴正反方向涡轮的结构示意图；
图4同轴双头左右旋螺旋绞龙的结构示意图；
图中标号：
1-卧式筒体；2-水平搅拌轴；3-搅拌轴连接装置；4-电机；5-平衡罐；6-集气筒；7-循环水筒；8-进料口；9-出料口；10-机械密封装置；11-卡套连轴装置；12-正向涡轮；13-反向涡轮；14-双头右旋螺旋绞龙；15-双头左旋螺旋绞龙。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
实施例1
一种基于有机废弃物固体发酵产沼气的卧式厌氧反应器，图1为本实用新型的结构示意图，卧式筒体1采用圆柱形，卧式放置，卧式筒体1上部设置进料口8，出料口9设置在卧式筒体1下部，水平搅拌轴2设置在卧式筒体1中部，水平搅拌轴2经搅拌轴连接装置3与电机4(电机的功率为1.5KW，转速为30转/分)连接，搅拌轴连接装置3由机械密封装置10和卡套连轴装置11构成，示意图如图2所示，水平搅拌轴2一端由固定在法兰中间的耐磨轴瓦支撑，靠近电机4的另一端由固定在法兰上的外部机械密封装置支撑，水平搅拌轴2上交错固定着具有相反倾斜角度20°的正向涡轮12与反向涡轮13，同轴正反方向涡轮的结构示意图如图3所示，循环水筒7与卧式筒体1相连，进料口8上端设置平衡罐5，平衡罐5与集气筒6相连。
反应器运行方式，首先启动电机4，电机4驱动水平搅拌轴2旋转，然后将固含量为20％的剩余活性污泥由进料口8加入卧式筒体1中，旋转的水平搅拌轴2带动正向涡轮12搅拌剩余活性污泥向出料口9方向流动，而同轴反向涡轮13则搅拌剩余活性污泥向进料口8方向流动，污泥发酵物料在正向涡轮12和反向涡轮13推动下均匀地混合，循环水筒7(温度控制为35℃)中的水经过水泵抽提进入卧式筒体1的夹层，实现反应器内部污泥物料的恒温厌氧发酵过程，厌氧发酵产生的沼气经设置在进料口上端的集气口进入平衡罐5，然后流入集气筒6，厌氧发酵结束后，沼渣在搅拌装置运行的情况下，经打开的出料口9，排出卧式筒体1。
实施例2
一种基于有机废弃物固体发酵产沼气的卧式厌氧反应器，图1为本实用新型的结构示意图，卧式筒体1采用圆柱形，卧式放置，卧式筒体1上部设置进料口8，出料口9设置在卧式筒体1下部，水平搅拌轴2设置在卧式筒体1中部，水平搅拌轴2经搅拌轴连接装置3与电机4(电机的功率为1.5KW，转速为20转/分)连接，搅拌轴连接装置3由机械密封装置10和卡套连轴装置11构成，示意图如图2所示，水平搅拌轴2一端由固定在法兰中间的耐磨轴瓦支撑，靠近电机4(电机的功率为1.5KW，转速为20转/分)的另一端由固定在法兰上的外部机械密封装置支撑，水平搅拌轴2上安装双头右旋螺旋绞龙14和同轴双头左旋螺旋绞龙15，同轴双头左右旋螺旋绞龙的结构示意图如图4所示，循环水筒7与卧式筒体1相连，进料口8上端设置平衡罐5，平衡罐5与集气筒6相连。
反应器运行方式，首先启动电机4，电机4驱动水平搅拌轴2旋转，然后将固含量为17％的猪粪由进料口8加入卧式筒体1中，旋转的水平搅拌轴2带动双头右旋螺旋绞龙14搅拌猪粪发酵物料向出料口9方向流动，而同轴双头左旋螺旋绞龙15则搅拌猪粪发酵物料向进料口8方向流动，猪粪发酵物料在双头右旋螺旋绞龙14和双头左旋螺旋绞龙15推动下均匀地混合，循环水筒7(温度控制为30℃)中的水经过水泵抽提进入卧式筒体1的夹层，实现反应器内部猪粪物料的恒温厌氧发酵过程，厌氧发酵产生的沼气经设置在进料口上端的集气口进入平衡罐5，然后流入集气筒6，厌氧发酵结束后，沼渣在搅拌装置运行的情况下，经打开的出料口9，排出卧式筒体1。

Claims (6)

1、一种基于有机废弃物固体发酵产沼气的卧式厌氧反应器，其特征在于，卧式筒体(1)上部设置进料口(8)，出料口(9)设置在卧式筒体(1)下部，水平搅拌轴(2)设置在卧式筒体(1)中部，水平搅拌轴(2)经搅拌轴连接装置(3)与电机(4)连接，水平搅拌轴(2)上安装正向涡轮(12)和同轴反向涡轮(13)，或者水平搅拌轴(2)上安装双头右旋螺旋绞龙(14)和同轴双头左旋螺旋绞龙(15)，循环水筒(7)与卧式筒体(1)相连，进料口(8)上端设置平衡罐(5)，平衡罐(5)与集气筒(6)相连。
2、，根据权利要求1所述的一种基于有机废弃物固体发酵产沼气的卧式厌氧反应器，其特征在于，所述搅拌轴连接装置(3)由机械密封装置(10)和卡套连轴装置(11)构成。
3、根据权利要求1所述的一种基于有机废弃物固体发酵产沼气的卧式厌氧反应器，其特征在于，所述正向涡轮(12)、反向涡轮(13)倾斜角度为15～75°。
4、根据权利要求1或3所述的一种基于有机废弃物固体发酵产沼气的卧式厌氧反应器，其特征在于，所述正向涡轮(12)与反向涡轮(13)倾斜角度相反，交错固定在水平搅拌轴(2)上。
5、根据权利要求1所述的一种基于有机废弃物固体发酵产沼气的卧式厌氧反应器，其特征在于，所述双头右旋螺旋绞龙(14)、双头左旋螺旋绞龙(15)为同轴正反向螺旋绞龙，双头右旋螺旋绞龙(14)内部套着同轴的双头左旋螺旋绞龙(15)，二者固定于水平搅拌轴(2)上。
6、根据权利要求1所述的一种基于有机废弃物固体发酵产沼气的卧式厌氧反应器，其特征在于，所述循环水筒(7)带加热控温装置，温度控制范围为20～55℃。
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