一种立式高含固有机物料厌氧消化反应器

1.本发明涉及固体废弃物处理技术领域，特别涉及一种立式高含固有机物料厌氧消化反应器。


背景技术：

2.高含固垃圾厌氧消化反应器按物料运动方向可分为立式与卧式反应器。立式反应器占地面积小，适用于土地紧张的大城市生活垃圾的大规模工业化处理。传统的湿法厌氧发酵技术多以立式反应器为主(如cstr或uasb)。反应器内搅拌是提供厌氧消化均匀环境，促进厌氧消化效率的关键。由于高含固物料黏性较大，且沿重力方向流动，立式机械搅拌存在搅拌阻力大，搅拌困难的问题。因此一般采用气动搅拌，将产生的沼气加压后通入反应器内，产生剪切流动，实现反应器内物料的混合均匀，有底部吹入和夹套循环两种方式。气体搅拌能使物料流动剧烈，但装置相对复杂，动力消耗也较大，且运行中容易造成气体喷嘴容易堵塞，维护比较困难。
3.传统立式反应器一般仅有较少横向内构件，只能改善内构件附近局部区域的流动和传质，不能限制物料纵向运动，不利于功能菌群在反应器内的区域分布和生态优化。


技术实现要素：

4.本发明针对上述缺陷，提供一种能够提高物料的搅拌均匀性，有效控制物料在反应器内整体区域的流动和传质，反应器内多个横向内构件组合有效限制物料的纵向运动，增加物料与厌氧微生物的密切接触，解决常规反应器气体搅拌和立式机械搅拌搅拌动力消耗大，物料混合不均匀问题的立式高含固有机物料厌氧消化反应器。
5.本发明提供如下技术方案：一种立式高含固有机物料厌氧消化反应器，包括桶体、设置于所述桶体上部的进料口、设置于所述桶体下部的出料口、设置于桶体内的隔板，所述隔板包括至少一个第一隔板或至少一个第一隔板和一个第二隔板组合；
6.所述隔板间形成由桶体上部至下部依次分布的若干个局部反应腔室，每个所述局部反应腔室内设置有至少一个卧式搅拌装置；
7.所述隔板的周向侧壁与所述桶体的内壁相连接，且所述隔板上设置有至少一个所述卸料口；或者所述隔板的周向侧壁与所述桶体的内壁之间具有空隙以构成至少一个所述卸料口；相邻两个所述局部反应腔室上的卸料口相错开。
8.进一步地，当所述隔板包括至少一个第一隔板时，所述至少一个第一隔板连续交错布置。
9.进一步地，当所述隔板包括至少一个第一隔板和至少一个第二隔板时，所述至少一个第一隔板和所述至少一个第二隔板于桶体内竖向间隔交替布置。
10.进一步地，每个所述第一隔板上均设置有第一卸料口。
11.进一步地，每个所述第二隔板与所述桶体的两侧的侧壁之间的空隙均设置有两个第二卸料口，每个所述第二隔板的两个第二卸料口关于所述桶体的中轴线中心对称布置。
12.进一步地，所述隔板水平设置或者倾斜设置。
13.进一步地，所述隔板倾斜设置时，所述隔板沿物料的出料方向向上或者向下倾斜。
14.进一步地，所述桶体的外壁上设置有保温层。
15.进一步地，所述搅拌装置包括电机、搅拌轴和搅拌桨，所述搅拌轴位于桶体内，其两端通过轴承可转动连接在桶体的内壁上，也可以将搅拌轴的一端转动连接在桶体上，以悬臂的形式安装，并且搅拌轴至少一个端部穿过桶体的侧壁并伸出到外部；所述电机固定在所述桶体的外壁上，且所述电机的输出轴与所述搅拌轴穿过所述桶体侧壁的一端机械连接，所述搅拌桨安装在所述搅拌轴上。搅拌桨的推力作用方向和大小，可根据实际情况，通过调整电机转速、配置桨叶的样式和大小实现。
16.进一步地，所述搅拌装置垂直或者平行于物料在所述局部反应室内的流动方向。
17.本发明的有益效果为：
18.本发明提供用于高含固有机垃圾连续厌氧发酵的立式反应器，可以有效控制物料在反应器内整体区域的流动和传质，反应器内多个横向内构件组合有效限制物料的纵向运动，增加物料与厌氧微生物的密切接触。采用本发明提供的立式高含固有机物料厌氧消化反应器，由于通过第一隔板连续交错布置或第一隔板、第二隔板组合的连续布置将桶体分割成多个局部反应腔室，以及每个局部反应腔室单独配置的搅拌装置的设置，使得物料从进料到出料的过程中，能够在不同的反应腔室内经历不同的反应阶段。此外，通过第一隔板上设置的第一卸料口，以及第二隔板上设置的两个第二卸料口的设置，使得物料在桶体内下料的过程中，其经过的下料路径变成多路，这样能够有效地避免因为单一下料通路导致的阻塞的情况发生，使得反应过程更加安全和可靠。
附图说明
19.在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
20.图1为本发明实施例1中立式高含固有机物料厌氧消化反应器的结构示意图；
21.图2为本发明实施例2中立式高含固有机物料厌氧消化反应器内部横向内构件、搅拌装置设置方法的一种结构示意图；
22.图3为本发明实施例3内部横向隔板向下倾斜的立式高含固有机物料厌氧消化反应器示意图；
23.图4为本发明实施例3内部横向隔板向上倾斜的立式高含固有机物料厌氧消化反应器示意图；
24.图中：1
‑
桶体、2
‑
第一隔板、2
‑1‑
第一卸料口、3
‑
第二隔板、3
‑1‑
第二卸料口、4
‑
卧式搅拌装置、6
‑
进料口、7
‑
出料口、8
‑
反应腔室。
25.具体实施例方式
26.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
27.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示对本发明结构的说明，仅是为了便于描述本发明的简便，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，
因此不能理解为对本发明的限制。
28.对于本技术方案中的“第一”和“第二”，仅为对相同或相似结构，或者起相似功能的对应结构的称谓区分，不是对这些结构重要性的排列，也没有排序、或比较大小、或其他含义。
29.另外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个结构内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据本发明的总体思路，联系本方案上下文具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.本发明提供一种立式高含固有机物料厌氧消化反应器，包括桶体1、设置于桶体上部的进料口6、设置于桶体下部的出料口7、设置于桶体内的隔板，隔板包括至少一个第一隔板2或至少一个第一隔板和至少一个第二隔板组合3形成的组合；
31.隔板间形成由桶体上部至下部依次分布的若干个局部反应腔室，每个局部反应腔室内设置有至少一个卧式搅拌装置4；
32.隔板的周向侧壁与桶体的内壁相连接，且隔板上设置有至少一个卸料口；或者隔板的周向侧壁与桶体的内壁之间具有空隙以构成至少一个卸料口；相邻两个局部反应腔室上的卸料口相错开。
33.当隔板包括至少一个第一隔板2时，至少一个第一隔板2连续交错布置。
34.当隔板包括至少一个第一隔板2和至少一个第二隔板3时，至少一个第一隔板2和至少一个第二隔板3于桶体内竖向间隔交替布置。
35.每个第一隔板2上均设置有第一卸料口2
‑
1；每个第二隔板3，每个第二隔板与桶体的两侧的侧壁之间的空隙均设置有两个第二卸料口3
‑
1，每个第二隔板的两个第二卸料口3
‑
1关于桶体的中轴线中心对称布置。
36.隔板水平设置或者倾斜设置，当隔板倾斜设置时，隔板沿物料的出料方向向上或者向下倾斜。桶体的外壁上设置有保温层。搅拌装置包括电机、搅拌轴和搅拌桨，搅拌轴位于桶体内，其两端通过轴承可转动连接在桶体的内壁上，也可以将搅拌轴的一端转动连接在桶体上，以悬臂的形式安装，并且搅拌轴一个端部穿过桶体的侧壁并伸出到外部，电机固定在所述桶体的外壁上，且电机的输出轴与搅拌轴穿过桶体侧壁的一端机械连接，搅拌桨安装在搅拌轴上。搅拌装置垂直或者平行于物料在局部反应室内的流动方向。
37.根据实际所要达到的厌氧消化的需求，可以选择第一隔板2单独连续布置，在桶体内形成多个竖向连续的局部分隔腔室，也可以选择第一隔板2和第二隔板3形成一个局部分隔腔室，然后若干个第一隔板2和第二隔板3间隔交替布置，形成多个竖向连续的局部分隔腔室，进而形成多种不同的室内被分解物体的竖向垂直下流路线，并且辅以每个局部分解腔室在大致的水平面方向上可以任意角度布置的方式，能够使厌氧消化室内的被分解物质充分搅拌、消化，避免分解不完全的现象发生，搅拌装置各自独立，均可单独调节转速，控制物料运动周期。
38.实施例1
39.如图1所示，为本实施例提供的一种立式高含固有机物料厌氧消化反应器，，包括桶体1、第一隔板2、第二隔板3和卧式搅拌装置4。
40.桶体1的上部设置有进料口6，下部设置有出料口7。对于金属制成的桶体1，桶体1的底部设置成漏斗形，从而方便下料，防止物料淤积。
41.第一隔板2和第二隔板3交替设置有多个，多个第一隔板2和第二隔板3均固定安装在桶体1内，第一隔板2和第二隔板3将桶体1分割成多个沿上下方向呈一列分布的局部反应腔室8，即，在桶体1的高度方向上，多个局部反应腔室8层叠设置，并且，相邻的两个局部反应腔室8通过第一卸料口2
‑
1和第二卸料口3
‑
1依次串联连通，即，相邻的两个局部反应腔室8均通过第一卸料口2
‑
1和第二卸料口3
‑
1连通。
42.本实施例中，卸料口配置为第一隔板2、第二隔板3的周向侧壁与桶体1的内壁之间的空隙。其中，卸料口也用于反应产物的沼气排出的通道。
43.本实施例中，设置隔板2为平板，通过焊接或者螺栓连接的方式固定在桶体1内。
44.上述的局部反应腔室8内设置有一个卧式搅拌装置4。例如本实施例中，设置隔板2有两个，从而在桶体1内分割出三个局部反应腔室8，而在另一实施例中，隔板2的数量可以是其他数值。
45.本实施例中，隔板2均水平设置，物料依靠卧式搅拌装置4的搅动作用以及上层局部反应腔室8中的物料给予的压力，而在本层局部反应腔室8内运动，从而进行下料，以此类推。并且，在第一个隔板2和第二隔板3水平设置的情况下，搅拌装置3中的搅拌轴优选平行于物料的出料方向布置，并且布置在桶体1的中部位置。
46.物料由进料口进入反应器，沿第一隔板2水平运动，以新进物料的堆积挤压为推动力。至第一卸料口2
‑
1，因重力落进新的局部反应区域，第一卸料口2
‑
1位于反应区中心轴位置。物料沿第二隔板3水平向四周运动，至第二卸料口3
‑
1，因重力落进新的局部反应区域。物料重复，沿第一隔板2水平向反应器中心轴方向运动。各个水平搅拌装置根据需求安装在相邻隔板之间或隔板卸料口位置处，并根据当前局部反应区域内物料所处的反应阶段，设置不同的转速。反应结束后物料由出料口排出。
47.如此设置，使得物料从桶体1上部的进料口6投入后，需要依次通过多个局部反应腔室8才能够从出料口7中排出，这就使得物料从进料到出料的过程中，能够在各个局部反应腔室8内经历不同的反应阶段，而由于各个反应阶段物料含水量和黏稠度也不同，因此为不同反应阶段的局部反应腔室8配置合适的搅拌装置4的尺寸和功率也不相同。例如，物料在反应的初期，其含固率较高，搅拌阻力较大，故而为处于上方的局部反应腔室8所配置的搅拌装置3设置更大尺寸的搅拌轴和更大功率的电机；而物料在反应的后期会产生水，从而使搅拌的阻力减小，故而为处于下方的局部反应腔室8所配置的搅拌装置4设置较小尺寸的搅拌轴和较小功率的电机。并且，由于将桶体1设置出多个局部反应腔室8，相比传统单一的反应罐体的反应器，物料依次经过多个局部反应腔室8，使得物料在桶体1内滞留足够的时间，就避免了物料还没有充分反应就被提前排出的情况，使物料的反应更加充分，而相比于单反应罐体单根搅拌轴的反应器，本发明能够降低对搅拌装置4的强度和功率的要求，便于提供物料搅拌效果，更好的搅拌效果能够加速反应进行，避免酸化。
48.搅拌装置包括电机、搅拌轴和搅拌桨，搅拌轴位于桶体内，其两端通过轴承可转动连接在桶体的内壁上，也可以将搅拌轴的一端转动连接在桶体上，以悬臂的形式安装，并且搅拌轴一个端部穿过桶体的侧壁并伸出到外部，电机固定在所述桶体的外壁上，且电机的输出轴与搅拌轴穿过桶体侧壁的一端机械连接，搅拌桨安装在搅拌轴上。搅拌装置垂直或
者平行于物料在局部反应室内的流动方向。
49.本实施例中，优选桶体1的外壁上设置有保温层(图中未示出)，保温层为敷设在桶体1上的盘管，使用时盘管中通热水或者蒸汽，从而使桶体1内部维持适于反应的温度，例如有机物料厌氧发酵时，需要30℃的温度，在环境温度较低时，通过在盘管中通入热水或者蒸汽使桶体1升温，从而确保反应正常进行。
50.实施例2
51.如图2所示，本实施例设置桶体1由金属制成的筒型结构，并且设置搅拌装置4，搅拌轴布置方向垂直于物料的运动方向。或者与物料的运动方向之间具有一夹角均可。本实例中多个第一隔板2连续放置，第一卸料口2
‑
1交错形式布置。具体地，第一卸料口2
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1布置在桶体1的右侧，则与其相邻的卸料口2
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1布置在桶体1的左侧。第一卸料口2
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1在位置上以交错形式布置，物料由进料口6进入反应器的桶体内，沿第一隔板2水平运动，以新进物料的堆积挤压为推动力。至第一卸料口2
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1，因重力落进新的局部反应区域。水平卧式搅拌装置4使物料与厌氧微生物充分接触。物料继续沿第一隔板2水平运动。各个水平卧式搅拌装置4根据当前局部反应区域内物料所处的反应阶段设置不同的转速。反应结束后物料由出料口排出。
52.以使物料在桶体1内沿往复折返路径通过，例如z型、之字型或者弓字型路径，从而进一步提高物料在桶体1内的留存时间，使反应更加充分。
53.实施例3
54.如图3所示，本实施例中第一隔板可以向下倾斜一定角度，也可如图4所示向上倾斜一定角度。保证物料的停留时间，使物料充分搅拌。
55.虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。