CN101402912A - 一种自混合厌氧反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自混合厌氧反应器，由反应器底板(1)、反应器筒体(2)、反应器封头(3)、进料总管(5)、出气管(14)、排泥管(15)组成，其特征是所述反应器筒体(2)为立式圆柱筒形结构，其下端设有反应器底板(1)，上端设有反应器封头(3)，反应器封头(3)顶部连接出气管(14)；反应器筒体(2)下部分别设有进料总管(5)和排泥管(15)。本发明可解决含固物料在厌氧发酵过程中存在的混合效果差、混合能耗高、进料管堵塞难于清理、物料分布不均匀、气体损失大等问题，可提高含固物料的产气率，具有节能、高效、可实现自动化控制的特点。
Description
技术领域
本发明涉及大中型沼气工程中主体发酵设备，尤其是一种自混合厌氧反应器。
背景技术
大中型沼气工程是解决能源和环境污染问题的重要手段之一，除工业沼气外，大多数沼气工程所使用的发酵原料中都含有较多的不溶性固体。对于含固物料的厌氧消化技术，国内除极少量采用干发酵技术之外，其余均采用湿发酵技术。由于含固物料中大多含有较多的植物秸秆、城市生活生物垃圾和未消化完全的饲料及饲料添加剂，致使采用这类发酵时，容易产生进料管道堵塞、布料器堵塞、物料分布不均匀等问题。国内虽然有部分沼气工程采用升流式固体反应器(USR)、全混合厌氧反应器(CSTR)等发酵技术，但存在如下缺点：
1.多采用全混合厌氧消化器，运行过程需要消耗大量的电能。
2.没有解决好物料的进料堵塞和布料器堵塞问题。由于没有解决好进料与布料器的结构问题，进料管道和布料器经常发生堵塞。尤其是广泛使用的树枝状布料方法，应用于含固物料体系时，堵塞情况的发生更加频繁，并且难以疏通。由于布料问题没解决，所以容易出现混合效果差、物料分布不均匀等问题。
3.有些沼气工程中采用了升流式固体反应器(USR)发酵技术，但反应器中没有设置可供物料形成自混合的装置，所以混合效果差，物料分层明显，物料与活性污泥接触时间短，因而造成物料产气率低等问题的出现。
4.大多数厌氧反应器的出料采取在反应器筒体内侧或外侧设置直接排放管道的方式，由于物料在出料管内下降的过程中会产生虹吸作用，造成大量的生物燃气随同物料一起排出厌氧反应器，造成了较大的能源损失。
本发明采用反应器外总管给料、反应器内多点独立进料、特设方便疏通结构、锥形布料、三级导流、出料平衡等技术方案解决了上述问题，因而具有极大的应用和推广价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种自混合厌氧反应器，以解决传统厌氧反应器能耗高、易堵塞、产率低以及生物燃气利用率低等问题。
本发明的目的是通过下列技术方案实现的：
一种自混合厌氧反应器，由反应器底板1、反应器筒体2、反应器封头3、进料总管5、出气管14、排泥管15组成，其特征是所述反应器筒体2为立式圆柱筒形结构，其下端设有反应器底板1，上端设有反应器封头3，反应器封头3顶部连接出气管14；反应器筒体2下部分别设有进料总管5和排泥管15。
所述进料总管5开口处连接若干进料分管16，进料分管16的进料端为可拆卸的法兰结构。
所述进料分管16末端下方设置锥形布料器4，锥形布料器4为圆锥形，其材质为碳钢或不锈钢。
所述反应器筒体2内部自上而下依次设有上导流罩7、气封8和下导流罩6。
所述反应器筒体2内部上方设有溢流堰9，溢流堰9底端连接降液管10，降液管10下端设有水封器11，水封器11上连接出料管12，出料管12出料端伸出反应器筒体2且开口朝下设置；水封器11上方连接平衡管13，平衡管13末端伸出反应器封头3并弯曲朝下。
所述反应器底板1、反应器筒体2、反应器封头3、进料总管5、下导流罩6、上导流罩7、气封8、溢流堰9、降液管10、水封器11、出料管12、平衡管13、出气管14、排泥管15和进料分管16的材质为碳钢或不锈钢。
本发明所述含固物料为夹杂不溶性固体的发酵产沼气物料，如牛粪、猪粪、鸡粪、水生植物及陆生植物秸秆、城市生活垃圾、城市生活污水处理厂剩余污泥等。
本发明有如下突出特点：
1、本发明的锥形布料器不与进料分管连接形成封闭结构，所以不会发生堵塞问题。
2、本发明的进料总管设置在反应器外，如发生堵塞容易清理；进料分管最外端设置成可拆卸的法兰连接结构，如发生堵塞，可将法兰拆开，便于单独疏通。
3、本发明可实现连续循环流动，对反应器内料液起到自混合的效果。
4、本发明的结构有效地解决了生物燃气被出料带出的问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的进料布料结构示意图。
其中，1为反应器底板、2为反应器筒体、3为反应器封头、4为锥形布料器、5为进料总管、6为下导流罩、7为上导流罩、8为气封、9为溢流堰、10为降液管、11为水封器、12为出料管、13为平衡管、14为出气管、15为排泥管、16为进料分管。
具体实施方式
一种自混合厌氧反应器，由反应器底板1、反应器筒体2、反应器封头3、进料总管5、出气管14、排泥管15组成。反应器筒体2为立式圆柱筒形结构，其下端设有反应器底板1，上端设有反应器封头3，反应器封头3顶部连接出气管14；反应器筒体2下部分别设有进料总管5和排泥管15。
进料总管5开口处连接若干个进料分管16，进料分管16的出口端在反应器底板1上方均布，进料分管16的进料端为可拆卸的法兰结构。进料总管5设置在反应器外，如发生堵塞容易清理；进料分管16由进料总管5开口分出，如发生堵塞，可将法兰拆开，单独清理。
进料分管16末端下方设置锥形布料器4，锥形布料器4为圆锥形，其材质为碳钢或不锈钢。锥顶在进料分管16的中心，进料分管16中的料液向下流经锥形布料器4时，流向发生改变，沿锥形布料器4圆锥形表面倾斜向下流动，并扩散为一个圆形布水区。
反应器筒体2内部自上而下依次设有上导流罩7、气封8、下导流罩6。上导流罩7呈圆锥形，锥顶向上；下导流罩6呈圆锥形，锥顶向下。
反应器筒体2内部上方设有溢流堰9，溢流堰9与反应器筒体2围成圆环槽，溢流堰9底端连接有降液管10，降液管10下端设有水封器11，水封器11上连接出料管12，出料管12出料端伸出反应器筒体2且开口朝下设置；水封器11上方连接平衡管13，平衡管13末端伸出反应器封头3并弯曲朝下。
反应器为立式、圆柱形，采用碳钢或不锈钢板卷焊而成。反应器底板1、锥形布料器4、气封8和水封器11采用碳钢或不锈钢板制得。反应器筒体2、下导流罩6、上导流罩7和溢流堰9采用碳钢或不锈钢板卷焊而成。反应器封头3采用碳钢或不锈钢板焊制，并呈一定的圆弧拱形。
进料总管5、降液管10、出料管12、平衡管13、出气管14、排泥管15、进料分管16均采用碳钢或不锈钢管制作，具体尺寸可根据工况设定、调整。
具体工作过程如下：
物料(牛粪、猪粪等)由进料总管5分别进入各进料分管16，进料分管16中的料液向下流经锥形布料器4时，流向发生改变，沿锥形布料器4圆锥形表面倾斜向下流动，并扩散为一个圆形布水区，并与厌氧反应器中预先放置的活性污泥接触后按常规方式厌氧发酵产生生物燃气、沼液和沼渣。
物料及发酵产生的生物燃气通过下导流罩6与反应器筒体2所形成的环形区域向上流动，经气封8的折流作用，物料及生物燃气由上导流罩7的中间向上流动；具有沉降性能的活性污泥及固体颗粒则沿上导流罩7与反应器筒体2所形成的环形区域向下流动，经气封8的折流作用，具有沉降性能的活性污泥及固体颗粒则沿下导流罩6的中间流到反应器底部。如此连续循环流动，对反应器内料液起到自混合的效果。
生物燃气与料液分离后通过生物燃气出气管14排出反应器；经厌氧发酵后的料液液位超过溢流堰9的上端时，料液便溢流进入溢流堰9，然后通过降液管10进入水封器11，当水封器内的料液液位超过出料管11顶端时，物料即溢流进入出料管11而流出反应器；为防止料液流出水封器11时由于虹吸作用将发酵产生的生物燃气抽出，故在水封器11上部设置平衡管13与外界沟通。
沉降在厌氧反应器底部的沉渣、污泥等通过排泥管15定期排出。
Claims (6)
1、一种自混合厌氧反应器，由反应器底板(1)、反应器筒体(2)、反应器封头(3)、进料总管(5)、出气管(14)、排泥管(15)组成，其特征是所述反应器筒体(2)为立式圆柱筒形结构，其下端设有反应器底板(1)，上端设有反应器封头(3)，反应器封头(3)顶部连接出气管(14)；反应器筒体(2)下部分别设有进料总管(5)和排泥管(15)。
2、根据权利要求1所述的一种自混合厌氧反应器，其特征是所述进料总管(5)开口处连接若干进料分管(16)，进料分管(16)的进料端为可拆卸的法兰结构。
3、根据权利要求2所述的一种自混合厌氧反应器，其特征是所述进料分管(16)末端下方设置锥形布料器(4)，锥形布料器(4)为圆锥形，其材质为碳钢或不锈钢。
4、根据权利要求1所述的一种自混合厌氧反应器，其特征是所述反应器筒体(2)内部自上而下依次设有上导流罩(7)、气封(8)和下导流罩(6)。
5、根据权利要求1所述的一种自混合厌氧反应器，其特征是所述反应器筒体(2)内部上方设有溢流堰(9)，溢流堰(9)底端连接降液管(10)，降液管(10)下端设有水封器(11)，水封器(11)上连接出料管(12)，出料管(1 2)出料端伸出反应器筒体(2)且开口朝下设置；水封器(11)上方连接平衡管(13)，平衡管(13)末端伸出反应器封头(3)并弯曲朝下。
6、根据权利要求1、2、4、5所述的一种自混合厌氧反应器，其特征是所述反应器底板(1)、反应器筒体(2)、反应器封头(3)、进料总管(5)、下导流罩(6)、上导流罩(7)、气封(8)、溢流堰(9)、降液管(10)、水封器(11)、出料管(12)、平衡管(13)、出气管(14)、排泥管(15)和进料分管(16)的材质为碳钢或不锈钢。
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