湿式连续单级厌氧发酵反应器制造技术

一种湿式连续单级厌氧反应器，由反应罐、三相分离装置、气体收集装置、气体压缩装置、气体扩散装置构成，其特征在于反应罐的中部为筒形反应区（９），其下部为圆锥形，内设三相分离装置（１３），上部为圆台形，其上设有气体收集腔（６），该腔体附设有浮渣清理装置（５），腔体（６）的下侧设有浮渣排出口（７）；腔体（６）的顶部设有沼气排气管和真空排汽阀（４）；反应罐的反应区（９）的底部设有进料口（１１），通过管道与物料输送泵连通；反应区（９）的底部设有气体扩散装置（２０），该装置（２０）通过管道与沼气的出口气管道连道；三相分离装置（１３）的底部有残渣排出反应物排出管道和阀门（１６）。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
湿式连续单级厌氧发酵反应器
本专利技术属于环保技术处理领域，具体涉及一种对可生物降解有机物进行厌氧发酵的装置。
技术介绍
由于自然资源的过度开发和污染物质的大量排放，导致全球性的资源短缺，环境污染和生态破坏。随着国内国民经济的发展和人民生活水平的提高，有机废弃物(如餐厨垃圾、畜禽粪便)、生活垃圾的数量急剧增加，生态环境污染问题更加严重，其污染和治理已成为社会普遍关注和实施可持续发展战略的重大课题。在上述固体有机废弃物中，有许多可以用厌氧消化(发酵)技术来处理。目前有推流式厌氧消化(发酵)装置、水压式发酵装置和全混合厌氧消化(发酵)装置等，尤以中温全混合工艺占主导地位，如猪粪中温厌氧消化USR装置，产气率为1.8～2.2m3/(m3·d)，猪粪水常温(18～25℃)两步发酵的UBF装置，产气率1.5～2.0m3/(m3·d)；奶牛粪便中温两步厌氧消化工艺，折流和塞流装置产气率为1.2～1.5m3/(m3·d)；鸡粪高温塞流工业装置产气率为3.0～3.6m3/(m3·d)。厌氧消化新工艺的采用，推进了前后处理技术的完善。但这些装置，目前的处理能力相对较小，远远达不到规模化、自动化、大型化的要求。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种处理规模大、自动化程度高的生物降解有机物的厌氧发酵反应装置。本技术设计的生物降解有机物的厌氧发酵装置，是一种湿式连续单级厌氧发酵反应器，它由反应罐、三相分离装置、气体收集装置、气体压缩装置、气体扩散装置构成，其结构如图1所示。其中，反应罐的中部为筒形反应区9，其下部为圆锥形，内设三相分离装置13，上部为圆台形，其上设有气体收集腔6，该腔体附设有浮渣清理装置5，腔体6的下侧设有浮渣排出口7；腔体6的顶部设有沼气排气管和真空排汽阀4；反应罐的反应区9的底部设有进料口11，通过管道与物料输送泵连通；反应区9的底部设有气体扩散装置20，该装置20通过管道与沼气的出口气管道连道；三相分离装置13-->的底部有残渣排出反应物排出管道和阀门16。本技术中，腔体6顶部的沼气排气管上还设有控制阀3和沼气脱水设备2。本技术中，反应罐采用金属材料，是一个密封容器，其内壁可以涂覆一层防腐材料层，使其具有良好的抗腐蚀性，外部可以设置保温层，以减少热量损失。本技术提供的这种湿式连续单级厌氧发酵反应器，其发酵工艺可在一个单独容器中完成。生化反应在厌氧条件下发生，容器在连续进料—出料的基础上操作。可生物降解有机物通过进料口10进入反应器后，由沼气或液体回流进行搅拌。进料一直持续下去，直到反应器被填充达到预先确定的液位8。为了加速生物降解，反应器中的物料必须进行连续不断的搅拌，并进行有效的混合。在这里，搅拌是通过气体气泡的运动来进行的，气泡运动是气体压缩机将发酵产生的沼气再压入反应器内而形成的。搅拌每天总共进行6～12小时，实际搅拌时间是在悬浮备料输入时以及其后的几个小时。厌氧反应过程中或间歇搅拌或连续搅拌。然后停止搅拌，使物料在静止状态下沉淀，形成只有少量悬浮固体的状态。沉淀足够长的时间后，表面悬浮物通过排出口7被抽出反应器，将其内容物降低到预先确定的较低液位。气体或液体循环搅拌又再开始混合废弃物进料。富余反应物料定期从反应器的排出口17排出。反应器容量取决于一天内可以进行的进料—沉淀—排放循环的次数。进料口11位于压入气体的出口(即气体扩散装置20的喷气口)的上方，设在反应器的中下部，当物料一进入就被气泡搅拌，迅速与其它物料混合。反应器的最底部是残渣沉积处，达到一定量时通过排出口14抽出。最上层设有漂浮物去除装置，进一步将前处理中未清理出去的较重和较轻的杂质去除。发酵好的物料出口设在靠近反应器的下部，但处于残渣沉积处的上部，只有腐熟好的物料才能进入此位置，也就是说进入此位置的物料一定达到了腐熟度要求，因此一般只需在开工时进行一次腐熟度检测，其它完全可以由工艺保证。沼气出口设在反应器的上部，一部分沼气循环用于反应器内物料的搅拌，绝大部分沼气通过出口1被收集。新配好的物料不断送入反应器，发酵腐熟的物料则不断排出，可以保证工作的连续性。生物反应器未设置加热系统，恒温由三个条件来保证，一是通过反应器的保温层保温，二是不断增加的用热水混合的新物料来调节反应器内物料的温度，三是生化过程中微生物活动所产生的热。要实现恒温，还要严格控制各种工艺参数，参数的控制主要通-->过自动和人工相结合的方式进行。生物反应器可采用并联操作或单独运行，当负荷达到4.0～7.0kgVS/反应器·m3/天的设计容积时，物料在反应器内停留时间可达18天，整个工艺过程不受气候环境的影响，具有极高的运行稳定性。生物反应器的操作压力允许在1500Pa至3000Pa之间变化。如果压力超出这一限制，自动解压4开始工作。湿式连续单级厌氧反应器通过厌氧菌、初级水解、乙酸和甲烷菌这些物质的综合作用，可将很多种可生物降解有机物转化为沼气和二氧化碳，甲烷菌在完全无氧的状态下更为活跃。基本应用是将来自生活垃圾中可生物降解有机物转化为沼气。典型应用是处理来自餐厨垃圾、畜禽粪便及其它含有可生物降解有机物的固体废弃物。该装置的基本特征主要是利用内部固体分离装置，使得固体物料与液体有效地分离，同时避免脱气(即除去二氧化碳和甲烷气)，而这是在使用外部澄清设备时一种很普遍的现象。连同持续进料，持续出料，使之成为能够高效处理生活垃圾而且产沼率(产甲烷和二氧化碳)很高的一种新装置，产生的甲烷是一种很有价值的燃气。附图说明图1为本技术湿式连续单级厌氧发酵反应器的结构示意图。图中标号：1为沼气出气口，2为沼气脱水设备，3为沼气出口阀，4为真空排气阀，5为浮渣清理设备，6为气体收集空间，7为浮渣排出口，8为反应器内最低液面，9为反应区，10为物料来源，11为物料进口，12为物料输送泵，13为三相分离区，14为残渣排出口，15为残渣排出阀，16为反应后物料排出阀，17为物料排出口，18为沼气压缩泵，19为沼气调节阀，20为气体扩散装置。具体实施方式实施例1：以生活垃圾中可生物降解有机物为例。以处理100吨/日生活垃圾的装置进行说明。通常城市生活垃圾中可生物降解有机物的含量为45～75％，本实例中生活垃圾中可生物降解有机物的含量为70％，通过适当的垃圾分选措施，可以得到含有绝大部分可生物降解有机物的发酵物料67吨，同时加入54m3的工艺用水，在集粉碎、分选和备料一体的设备中进行混合，稀释，得到含水85％的物料115吨，进入本技术所述的湿式连续单级厌氧反应器。该反应器结构如图1所示，其容积为2000立方米，直径为13米，高为28米。-->生产时，适合进行厌氧发酵的温度包括常温、中温(33～39℃)和高温(50～60℃)三种温度范围，通常采用中温和高温，在本实例中，采用的发酵温度为中温。物料进入反应器，初期不出料，最长的停留时间可以达到18天，根据可生物降解有机物的特性，通常生活垃圾的物料停留时间为12～18天。反应器进入正常生产期后，每天进料115吨，产生约7500m3的沼气，同时排出105吨消化污泥，其含固率为8～11％，脱水后，可以得到含水率为70％的发酵剩余物，这部分物料可以作为生产有机肥料的基质。本装置中，对反应器中的液位高度、温度、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1、一种湿式连续单级厌氧反应器，由反应罐、三相分离装置、气体收集装置、气体压缩装置、气体扩散装置构成，其特征在于反应罐的中部为筒形反应区(9)，其下部为圆锥形，内设三相分离装置(13)，上部为圆台形，其上设有气体收集腔(6)，该腔体附设有浮渣清理装置(5)，腔体(6)的下侧设有浮渣排出口(7)；腔体(6)的顶部设有沼气排气管和真空排汽阀(4)；反应罐的反应区(9)的底部设有进料口(11)，通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘会友，王峻辉，韩立宏，梁怡侃，於慧娜，于猛，余晓来，
申请(专利权)人：上海神工环保股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：