桨叶立式半连续厌氧消化反应器的制作方法

本发明涉及一种餐厨垃圾、污泥、粪便等高固体含量的易降解有机固体废物的快速厌氧消化产沼气设备，适合乡镇、居住小区等小规模的就地分散处理与资源化，具体是桨叶立式半连续厌氧消化反应器。

背景技术：

随着环保要求的提高，乡镇、农村产生的餐厨垃圾、污泥、粪便等有机固体废物必须得到妥善处理。厌氧消化不仅能对餐厨垃圾、污泥、粪便等有机固体废物进行无害化处理，还能产生沼气，实现废物的资源化，因此，厌氧消化成为乡镇、农村就地分散处理餐厨垃圾、污泥、粪便等有机固体废物的一种良好技术。然而，餐厨垃圾、污泥、粪便等有机固体废物的固体含量较高(﹥15％)，需要适合这类高固体含量有机固体废物厌氧消化的反应器。目前，已经有一些处理餐厨垃圾、污泥等的设备，但是这些设备都是大型装置，规模在100吨/天以上，缺乏小型的能就地分散处理的小型厌氧消化反应器。另外，这些大型装置存在不设搅拌、密封不严实、处理效率低(需要15天以上有机物才能降解完全)、运行不稳定(挥发酸、氨氮、盐分浓度稍高就会发生抑制)、需要外部热源提供热能保温等缺点，针对这些问题，有必要研发带有可调控转速的搅拌、密封严实、效率高(5～10天有机物可完全降解)、运行稳定不需要外部热源提供热能保温的桨叶立式半连续厌氧消化反应器。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能适应高固体含量的易降解有机固体废物的桨叶立式半连续厌氧消化反应器，投入的物料不需要破碎预处理，投料顺畅，密封严实，搅拌速度可调控，操作方便，运行稳定，反应效率高，不需要外部热源提供热能保温。

本发明的技术方案为：

桨叶立式半连续厌氧消化反应器,所述反应器主体上部呈圆柱型，下部呈圆台型，顶部密封连接盖板；在盖板上分别设置进料斗、变频电机和沼气排放管；所述进料斗的一半侧壁为直壁，一半侧壁为倾斜式；所述进料斗顶部设置进料斗盖，进料斗内部设有筛网，底部连通所述反应器主体；所述反应器主体内设有竖直的搅拌轴，所述搅拌轴的上端贯穿所述盖板并与所述变频电机；所述搅拌轴从上而下分别设置三组搅拌叶片，每组搅拌叶片均由四扇叶片组成；每扇叶片宽与长比为1∶5，叶片末端距反应器主体内壁6.3cm；所述沼气排放管连通所述反应器主体；所述反应器主体壁由上到下分别开设三个采样口，每个采样口均设有球阀；反应器主体底部设有排料口，所述排料口设有排料球阀。

还包括支架，所述反应器主体架设在所述支架上。

所述盖板与反应器主体顶部之间夹有胶垫，盖板与反应器主体顶部用螺栓和螺母紧固。

所述进料斗盖外边缘包裹橡胶垫圈，盖上进料斗盖时所述进料斗盖与进料斗顶部密封连接。

所述沼气排放管末端通过等径90°弯头与储气装置对接。

所述反应器主体上部呈圆柱型，高径比为2∶1。

所述三个采样口的位置为：最上方的采样口对应于最上方的搅拌叶片的下方，中间的采样口对应位于中间的搅拌叶片的下方，最下方的采样口对应于最下方的搅拌叶片的上方。

本发明的优点：

(1)反应器内设置三组搅拌叶片，每组搅拌叶片均由四扇叶片组成，每扇叶片宽与长比为1∶5，叶片末端距反应器主体内壁6.3cm，获得良好的搅拌效果；进料斗、采样口、排料口密封严实，确保严格的厌氧环境。良好的搅拌和严格的厌氧环境使该反应器适用于高固体含量的易降解有机固体废物，如餐厨垃圾、污泥、畜禽养殖粪便，固体含量在15％～25％范围内能在正常运行。(2)厌氧消化效率高，5～10天，易降解有机物即可降解完全。(3)能承受较高有机荷载，有机荷载达到4.5kgvs/m³时能正常运行。(4)对多种抑制物质有较强的适应性和缓冲能力，如ph值低至5.5、挥发酸浓度超过3500mg/l、自由氨浓度超过1700mg/l、氯浓度超过5000mg/l时仍能正常运行。(5)产气效率高，能达到0.5m³stp/(kgvs·d)。(6)进料口设置筛网，对物料有很好的筛分性能，进料前不需要对物料进行破碎预处理，操作方便。(7)搅拌叶片受变频电机的控制，转速可在0～1390转/分钟内调控，能实现进料后短期内的高速搅拌和运行期的慢速搅拌，节省能源，也使反应器具有良好的可靠性。(8)不需要采用外部热源提供热量保温，节约能源，大大节约了投资费用及经营费用。

本发明反应器设计新颖、结构合理、原料厌氧消化反应效果好，生产效率高，是一种新型的餐厨垃圾、污泥和粪便等高固体有机物厌氧消化反应器。

附图说明

图1是本发明桨叶立式半连续厌氧消化反应器的结构示意图。

图2是图1中搅拌轴和搅拌叶片的连接结构示意图。

图3是图2的俯视示意图。

图4是图1中进料斗的结构示意图。

图5是图4的俯视示意图。

图中：1-变频电机；2-沼气排放管；3-盖板；4-进料斗盖；5-进料斗；6-筛网；7-反应器主体；8-搅拌轴；9-搅拌叶片；10-采样口；11-球阀；12-支架；13-排料球阀。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作详细描述，但不构成对本发明权利要求保护范围的限制。

如图1-图5所示，桨叶立式半连续厌氧消化反应器,所述反应器主体7上部呈圆柱型，高径比为2∶1；反应器主体7下部呈圆台型，上部和下部采用不锈钢一体化成型。

所述反应器主体7顶部设有盖板3，盖板3为圆型，与反应器主体7上部适配。所述盖板3与反应器主体7顶部之间夹有胶垫，并用螺栓和螺母将盖板3与反应器主体7顶部紧密连接，确保密封严实。

在盖板3上分别设置进料斗5、变频电机1和沼气排放管2。

所述进料斗5的一半侧壁为竖直的直壁，一半侧壁为倾斜式类似漏斗形状，能保证投料顺畅进入反应器主体7内；进料斗5顶部设置进料斗盖4，所述进料斗盖4外边缘包裹橡胶垫圈，盖上进料斗盖4时所述进料斗盖4与进料斗5顶部密封连接，确保进料斗5密封严实。进料斗5底部连通所述反应器主体7，进料斗5内部下方设有筛网6，避免较大颗粒物料进入反应器主体7内。

所述变频电机1有底座，底座底部与盖板3之间夹有石棉垫，通过螺栓和螺母紧固变频电机1在盖板3上。所述反应器主体7内设有竖直的搅拌轴8，所述搅拌轴8的上端贯穿所述盖板3并与所述变频电机1连接；所述搅拌轴8从上而下分别设置三组搅拌叶片9，每组搅拌叶片9均由四扇叶片组成，每扇叶片宽与长比为1∶5，叶片末端距反应器主体内壁6.3cm；四扇叶片成十字型对称固定在搅拌轴8上。

所述沼气排放管2连通所述反应器主体7，沼气排放管2末端采用等径90°弯头便于与储气装置对接。

在所述反应器主体壁由上到下分别开设三个采样口10，每个采样口10均设有球阀11进行开关；所述三个采样口10的位置为：最上方的采样口10对应于最上方的搅拌叶片9的偏下方，中间的采样口10对应位于中间的搅拌叶片9的偏下方，最下方的采样口10对应于最下方的搅拌叶片9的偏上方。

所述反应器主体7底部设有排料口，所述排料口设有排料球阀13。排料球阀13法兰与反应器主体7底端法兰之间夹有石棉垫，二者用螺栓和螺母连接。

所述反应器主体7底部共有三个支架12，相邻两个支架12之间的夹角为1200，支架12上端与所述反应器主体7底部焊接，能有效支撑和保持反应器的稳定。

将餐厨垃圾和污泥按1∶1混合加入本发明反应器中，经过5～10天，vs的降解率在87％以上。在有机荷载达到4.5kgvs/m³时，ph值低至5.5、挥发酸浓度超过3500mg/l、自由氨浓度超过1700mg/l、氯浓度超过5000mg/l，仍能正常运行。在调整ph值为7.1和有机荷载为3.5kgvs/m³左右时，产气效率最高能达到0.5m³stp/(kgvs·d)。