专利名称：螺旋推流滚筒式厌氧反应器的制作方法
螺旋推流滚筒式厌氧反应器 技术领域 本发明涉及到一种厌氧生物反应器。
背景技术：
厌氧生物反应器己成功应用于处理高浓度有机废水，但现有厌氧生物反应 器用于处理有机垃圾时在进、出料，气体的导排等方面存在许多问题，尤其是 完全混合式厌氧生物反应器中物料的停留时间无法保证，未反应完全的物料会 直接排出反应器。常规推流式厌氧生物反应器，如折板式推流生物反应器，在 工程化应用中存在搅拌效率低，推流流态难以维持等问题。目前，国际上关于 厌氧生物反应器的研究主要是着眼于提高固液分离的效果，延长物料在反应器 内的停留时间，采用了如下的手段或在反应器内部设置沉淀管；或增加物料 与微生物接触时间，提高传质效率；或增设二次气体搅拌，形成环流，提高搅 拌效果等。但这些措施往往增大了厌氧反应器的容积，而且反应器内部结构比 较复杂，不利于运行维护。
滚筒式好氧堆肥发酵罐在动态好氧堆肥领域应用广泛。罐体倾斜放置(倾 角小于3度)，其长径比较大(10: 1以上)。空气由气泵从底端送入好氧发酵 罐内，由顶部排出。通常只在进、出料两端设置推料板，以推动物料进、出。 推料板高度只有直径的千分之几。该好氧堆肥发酵罐在前进过程中完成发酵过 程。虽然具有物料预处理简单、停留时间充分、混合效果好、可连续运行、结 构简单等特点；但是，由于厌氧反应器中代谢微生物以厌氧微生物为主，其生 长代谢环境与好氧微生物不同，因此，该滚筒式好氧堆肥发酵罐不能作为厌氧 生物反应器处理有机垃圾。
发明内容
本发明的目的是公开一种螺旋推流滚筒式厌氧反应器。这种螺旋推流滚筒 式厌氧反应器能确保物料流态为螺旋推流式，在较短的搅拌时间内实现混合，
同时较大程度消除轴向混合作用，避免未反应完全物料过早流失，保证物料的 停留时间，进而有利于反应顺利及高效进行。
为了达到上述目的，本发明在对滚筒式好氧堆肥发酵罐进行的长期研究中 发现内部布置的扬板结构的改变是可以对物料进行充分的搅拌混合的，而且 避免了常规反应器的内部搅拌设备腐蚀等问题。将滚筒式反应器的轴向推流特 性进一步改进和完善，必将有利于反应器内的生熟物料分离。对滚筒的长径比 的优化，可以延长物料的水利停留时间(HRT)和固体停留时间(SRT)，达到发 酵充分之目的。综合上述，可以将好氧堆肥发酵罐优势拓展到厌氧发酵领域。
本发明的具体技术方案是包括电机、筒体及支座。置于支座上的筒体由 外壳、内筒以及夹套组成，其结构特征是内筒的内壁圆周上固结有设计要求 间距并间隔布置的轴向扬板和螺旋扬板;轴向扬板由2 4块均匀布置的四边形 板组成，每块四边形板的板面延伸可与筒体中心轴重合，螺旋扬板由2 4块均 匀布置的扇面形板组成，每块扇面形板与筒体的中心轴呈30 60°夹角，相邻 的四边形板和扇面形板错开布置。筒体的两端设有封盖，封盖的中心固有中空 的转轴，转轴置于支座顶端固有的轴承座内，并使筒体水平面倾斜，倾斜夹角 为3 15、通过皮带将转轴与电机连接，并通过时间继电器控制筒体的转速和 旋转时间。其中一端的转轴内设有与内筒贯通的排气管和进料管，进料管依次 与进料泵和进料槽连接，转轴内还设有热水进水管，热水进水管与贯通夹套的 热水进水弯管连通。筒体另一端的转轴内设有与内筒贯通的出料管，以及通过 与夹套贯通的热水出水弯管连通的热水出水管。转轴内设有机械密封与填料密 封双重密封件。
上述的筒体的形状为圆柱形，其长度与直径比为(6: 1) (10: 1)。 上述的四边形板是长方形或正方形，其高度(轴向)为内筒的半径的1/4
1/3。
上述的扇面形板的弧长为内筒的直径的0. 7 0. 95。 相邻两组扬板的间距为轴向扬板长度的1/2 2/3。 本发明具有如下效果和优点
1. 由于本发明在内筒内采用了独特的螺旋和轴向扬板进行了交替、错位、 间隔布置，因此使得反应器内部物料流态呈螺旋推流式，物料可在较短的搅拌 时间内实现混合，同时较大程度消除轴向混合作用，从而避免了未反应完全物 料过早流失，保证物料有充分的停留时间，进而有利于反应顺利及高效进行。
2. 由于本发明的内筒内采用了螺旋和轴向扬板交替、错位、间隔布置，与 使用传统的厌氧反应器相比，氢气产量提高50%。
3. 由于本发明的筒体水平倾斜，倾斜夹角为与水平面呈3 15°，所以，顶 钿空间充裕，便于气体的富集与导排。
4. 本发明的反应器与常规的完全混合式厌氧反应器相比，省去了机械搅拌 系统。因此，本发明具有结构简单，便于运行维护的优点。
图l为本发明的结构示意图 图2为本发明的A-A剖面图 图3为本发明的B-B剖面图 图4为本发明的C-C剖面图 附图中的标号说明如下
1—排气管；2—双重密封件；3—热水进水弯管；4—螺旋扬板；5—轴向扬
板；6—夹套；7—内筒；8—封盖；9一转轴；10—热水出水管；11—出料管； 12—热水出水弯管；13—支座；14一进料槽；15—进料泵；16—进料管；17— 电动机；18—热水进水管；19—外壳；20—轴承座;21—扇面形板；22—四边 形板。
具体实施例方式
首先，请参阅图1~4。
本发明的螺旋推流滚筒式厌氧反应器的内筒7与夹套6采用不锈钢铸成，
整个筒体水平倾角3=3° 15°。筒体的形状为圆柱形，其长度与直径比为(6: 1) (10: 1)。两端的封盖8的材料为不锈钢，并采用橡胶法兰密封。所有管道釆
用不锈钢材料。管道之间以及管道与夹套6接口处采用无缝焊接。螺旋扬板4
与轴向扬板5均采用6mra不锈钢板制成，按照设计要求的一定间距(为轴向扬 板长度的1/2 2/3)并交替布置两组扬板 一组螺旋布置， 一组轴向布置，再 将一组螺旋扬板4螺旋布置，依次类推并错开焊接在内筒7的壁上。单组扬板 在一个断面内呈品字形(3块)或矩形(4块)排开。这里每组轴向扬板5由3 块(可以选用2-4块)均匀布置的四边形板22组成，每块四边形板22的板面 延伸部分可与筒体中心轴重合，该四边形板22是长方形或正方形，其高度为内 筒7的半径的1/4 1/3。每一组螺旋扬板4由3块均匀布置的扇面形板21组 成，每块扇面形板21的板面延伸与筒体的中心轴呈30 60°夹角，该扇面形板 21的两条弧长长度相等或不等，为内筒7的直径的0.7 0.95，高度与四边形 板22的相等。四边形板22沿长度方向正对扇面形板21中心线，下一组扬板(包 括轴向扬板与螺旋扬板)与前一组扬板相比沿中心轴旋转60°。筒体的两端的法 兰与封盖8通过橡胶密封圈和螺栓螺母连接，既能满足厌氧反应的要求又便于 安装维修。两个封盖8的中心均焊有中空的转轴9,两个转轴9置于两个支座 13的顶端固定连接的轴承座20内，并使筒体与水平面倾斜，倾斜夹角为3 15°。 通过皮带将一端的转轴9与电机17连接，电机17选用转速为20 40rpm，并 通过时间继电器控制筒体的转速和旋转时间，转动周期为5 10rain/h。其中较 高位置一端的转轴9内设有与内筒7贯通的排气管1和进料管16，进料管16 依次与进料泵15和进料槽14连接，便于自动进料。转轴9内还设有热水进水 管18，热水进水管18与贯通夹套6的热水进水弯管3连通。筒体位置较低一 端的转轴9内设有与内筒7贯通的出料管11,以及通过与夹套6贯通的热水出 水弯管12连通的热水出水管10。出料管ll上有热电偶，与温控系统相连控制 体系温度。转轴9内设有机械密封与填料密封双重密封件2，由动环、静环、 弹簧片、轴承盖、钢板、填料等组成。动环随转轴9转动，静环与弹簧片相连， 弹簧片另一端抵在动环上实现机械密封；静环与钢板之间装有填料，以实现筒 体运动时，进料管16、热水进水管18与排气管1静止，密封不会漏。
工作过程:物料由转轴9内的进料管16进入螺旋推流滚筒式厌氧反应器的 内筒7，由内筒7底部的转轴9内的出料管11排出，产生的气体由排气管l排
出。开启电机17转动筒体，物料在螺旋扬板4带动下形成局部螺旋流，缓慢向 底部流动。轴向扬板5不断将物料扬起、抛落，实现物料搅拌，螺旋扬板与轴 向扬板之间预留的间隔形成的流态过渡区消除了物料轴向混合作用。在此一组 螺旋布置， 一组轴向布置，交替布置，并且以一定角度错开和有一定的间隔的 多对扬板作用下，此反应器避免了未反应完全物料过早流失，保证了物料有充 分的停留时间，进而有利于反应顺利及高效进行。在筒体的温控系统控制下， 保证厌氧反应质量。电机17开停与转速由时间继电器控制。
权利要求
1.螺旋推流滚筒式厌氧反应器，包括电机(17)、筒体及支座(13)，置于支座(13)上的筒体由外壳(19)、内筒(7)以及夹套(6)组成，其特征在于内筒(7)的内壁圆周上固结有设计要求间距并间隔布置的轴向扬板(5)和螺旋扬板(4)，轴向扬板(5)由2-4块均匀布置的四边形板(22)组成，每块四边形板(22)的板面延伸线与筒体中心轴重合，螺旋扬板(4)由2-4块均匀布置的扇面形板(21)组成，每块扇面形板(21)与筒体的中心轴呈30～60°夹角，相邻的四边形板(22)和扇面形板(21)错开布置；筒体的两端设有封盖(8)，封盖(8)的中心固有中空的转轴(9)，转轴(9)置于支座(13)顶端固有的轴承座(20)内，并使筒体与水平面倾斜夹角为3～15°；通过皮带将转轴(9)与电机(17)连接，并通过时间继电器控制筒体的转速和旋转时间；其中一端的转轴(9)内设有与内筒(7)贯通的排气管(1)和进料管(16)，进料管(16)依次与进料泵(15)和进料槽(14)连接，转轴(9)内还设有热水进水管(18)，热水进水管(18)与贯通夹套(6)的热水进水弯管(3)连通；筒体另一端的转轴(9)内设有与内筒(7)贯通的出料管(11)，以及通过与夹套(6)贯通的热水出水弯管(12)连通的热水出水管(10)；转轴(9)内设有机械密封与填料密封双重密封件(2)。
2. 根据权利要求1所述的螺旋推流滚筒式厌氧反应器，其特征在于所述的筒体的形状为圆柱形，其长度与直径比为(6: 1) (10: 1)。
3. 根据权利要求1所述的螺旋推流滚筒式厌氧反应器，其特征在于所述的四边形板(22)是长方形或正方形，其高度为内筒(7)的半径的1/4 1/3。
4. 根据权利要求1所述的螺旋推流滚筒式厌氧反应器，其特征在于所述的扇面形板(21)的弧长是内筒(7)的直径的0. 7 0. 95。
5. 根据权利要求1所述的嫘旋推流滚筒式厌氧反应器，其特征在于所述 的设计要求间距布置轴向扬板(5)和螺旋扬板(4)的间距是轴向扬板长度的 1/2 2/3。
全文摘要
螺旋推流滚筒式厌氧反应器，涉及一种厌氧反应器。筒体水平倾斜3～15°，内筒(7)内固有设计间距的螺旋、轴向交替布置的两组扬板，两端的封盖(8)上的转轴(9)通过皮带与电机(17)连接，转轴(9)内设有与内筒(7)贯通的排气管(1)和进料管(16)，进料管(16)依次与进料泵(15)和进料槽(14)连接，该转轴(9)内还设有通过与夹套(6)贯通的热水进水弯管(3)连通的热水进水管(18)；另一端的转轴(9)内设有与内筒(7)贯通的出料管(11)，以及通过与夹套(6)贯通的热水出水弯管(12)连通的热水出水管(10)。本发明结构简单合理，运行维护方便，物料流态为螺旋推流式，消除了轴向混合，未反应完全物料过早流失等弊病。
文档编号C02F3/28GK101172707SQ20071004707
公开日2008年5月7日 申请日期2007年10月16日 优先权日2007年10月16日
发明者徐迪民, 明 李, 牛冬杰, 星 王, 赵由才 申请人:同济大学