申请日2019.12.10
公开(公告)日2020.02.14
IPC分类号C12M1/00; C12M1/107; C12M1/04; C12M1/02
摘要
本发明公开了一种互补搅拌全混合厌氧反应器，包括发酵罐、液体搅拌机构和气液搅拌机构，发酵罐的左侧壁上开设有至少两个沼液入口，发酵罐的右侧壁上开设有至少一个沼液出口，液体搅拌机构包括液体循环泵、液体循环管路和射流盘，沼液出口均与液体循环泵连通，液体循环泵与液体循环管路连通，液体循环管路伸至发酵罐内与发酵罐内的射流盘连通，气液搅拌机构包括气液循环泵、气液循环管路和文丘里管，沼液出口均与气液循环泵连通，气液循环泵与气液循环管路、沼液入口依次连通，文丘里管设置在气液循环管路上，文丘里管的进气端与储气罐连通。本发明实现发酵罐内的全混合搅拌，能够有效预防结壳现象，并能够降低运行成本。
权利要求书
1.一种互补搅拌全混合厌氧反应器，其特征在于：包括发酵罐、液体搅拌机构和气液搅拌机构，所述发酵罐的顶部开设有沼气出口，所述发酵罐的侧壁连通有进料管，所述进料管上设有进料阀，所述进料管用于向所述发酵罐内注入发酵反应物，所述发酵罐的左侧壁上开设有高度不同的至少两个沼液入口，所述发酵罐的右侧壁上开设有至少一个沼液出口，所述液体搅拌机构包括液体循环泵、液体循环管路和射流盘，所述沼液出口均与所述液体循环泵的进口端连通，所述液体循环泵的出口端与所述液体循环管路连通，所述液体循环管路从所述发酵罐的顶部伸至所述发酵罐的内部并与所述发酵罐内的所述射流盘连通，所述气液搅拌机构包括气液循环泵、气液循环管路和文丘里管，所述沼液出口均与所述气液循环泵的进口端连通，所述气液循环泵的出口端与所述气液循环管路、所述沼液入口依次连通，所述文丘里管设置在所述气液循环管路上，所述沼气出口连通有储气罐，所述文丘里管的进气端与所述储气罐连通，所述发酵罐中装填有活性污泥层，所述沼液入口和所述沼液出口的高度均高于所述活性污泥层。
2.根据权利要求1所述的互补搅拌全混合厌氧反应器，其特征在于：所述射流盘为圆形盘或矩形盘，所述射流盘上均布连通有若干个喷管，所述喷管均与所述射流盘呈一定倾斜角度，所述喷管分别向所述射流盘的内侧或外侧倾斜。
3.根据权利要求2所述的互补搅拌全混合厌氧反应器，其特征在于：所述倾斜角度为45°-60°。
4.根据权利要求1所述的互补搅拌全混合厌氧反应器，其特征在于：所述沼液出口分别利用出液管与总出液管连通，所述液体循环泵的进口端与所述总出液管的一端连通，所述气液循环泵的进口端与所述总出液管的另一端连通，所述总出液管上设有气液循环阀门，所述气液循环阀门低于所有的所述沼液出口的高度。
5.根据权利要求1所述的互补搅拌全混合厌氧反应器，其特征在于：所述沼液入口分别利用气液射流管与总进液管连通，所述总进液管与所述文丘里管连通。
6.根据权利要求1所述的互补搅拌全混合厌氧反应器，其特征在于：所述沼液入口在同一竖直线上由下向上依次为零级沼液入口、一级沼液入口、……、N级沼液入口，所述沼液出口在同一竖直线上由下向上依次为一级沼液出口、……、M级沼液出口，N和M均为大于等于1的整数，所述零级沼液入口的高度低于所述一级沼液出口的高度，相等级别的所述沼液入口的高度均高于所述沼液出口的高度。
7.根据权利要求1所述的互补搅拌全混合厌氧反应器，其特征在于：所述发酵罐的底部开设有排泥口，所述排泥口处设有排泥阀。
8.根据权利要求1所述的互补搅拌全混合厌氧反应器，其特征在于：所述发酵罐的顶部设有水封出料口。
说明书
一种互补搅拌全混合厌氧反应器
技术领域
本发明涉及生物反应器技术领域，特别是涉及一种互补搅拌全混合厌氧反应器。
背景技术
沼气发酵是一种处理有机废物，实现废弃物资源化利用的有效途径。其中CSTR全混合厌氧消化是一种效率较高的发酵方法，混合搅拌可以解决微生物与待分解有机物无法充分接触的难题，提高厌氧消化产气速率。然而在发酵一段时间后，发酵液面不可避免的会出现悬浮物结壳现象，造成发酵液传质传热不均匀，严重影响沼气从发酵液中溢出，甚至导致反应停止。
现行的沼气发酵工艺中，搅拌方法主要有人工搅拌、机械搅拌、气体搅拌、液体搅拌。但这些搅拌方式都存在一定的问题：(1)人工搅拌，人工搅拌费时费力，对于秸秆性原料和高浓度发酵过程，人工搅拌并不能达到完全混合的目的，在工程设备中更难以实现。(2)机械搅拌，机械搅拌是指在反应器内部加装机械叶片，需要外部电机提供动力，实现机械搅拌。(3)气体搅拌，气体搅拌是指把已产生的沼气通过外部加压回流到设备中形成气泡，气泡上升带动沼液与微生物混合，达到搅拌作用。(4)液体搅拌，液体搅拌是指沼液通过泵的作用在反应器中流动，以此达到搅拌作用。
上述的几种搅拌方式都能起到搅拌作用，但结壳现象不可避免，要有效解决结壳问题必须持续增大搅拌功率或者打开反应器清理结壳层，耗能高、处理麻烦，增加了运营成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种互补搅拌全混合厌氧反应器，以解决上述现有技术存在的问题，实现发酵罐内的全混合搅拌，能够有效预防结壳现象，并能够降低运行成本。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种互补搅拌全混合厌氧反应器，包括发酵罐、液体搅拌机构和气液搅拌机构，所述发酵罐的顶部开设有沼气出口，所述发酵罐的侧壁连通有进料管，所述进料管上设有进料阀，所述进料管用于向所述发酵罐内注入发酵反应物，所述发酵罐的左侧壁上开设有高度不同的至少两个沼液入口，所述发酵罐的右侧壁上开设有至少一个沼液出口，所述液体搅拌机构包括液体循环泵、液体循环管路和射流盘，所述沼液出口均与所述液体循环泵的进口端连通，所述液体循环泵的出口端与所述液体循环管路连通，所述液体循环管路从所述发酵罐的顶部伸至所述发酵罐的内部并与所述发酵罐内的所述射流盘连通，所述气液搅拌机构包括气液循环泵、气液循环管路和文丘里管，所述沼液出口均与所述气液循环泵的进口端连通，所述气液循环泵的出口端与所述气液循环管路、所述沼液入口依次连通，所述文丘里管设置在所述气液循环管路上，所述沼气出口连通有储气罐，所述文丘里管的进气端与所述储气罐连通，所述发酵罐中装填有活性污泥层，所述沼液入口和所述沼液出口的高度均高于所述活性污泥层。
优选的，所述射流盘为圆形盘或矩形盘，所述射流盘上均布连通有若干个喷管，所述喷管均与所述射流盘呈一定倾斜角度，所述喷管分别向所述射流盘的内侧或外侧倾斜。
优选的，所述倾斜角度为45°-60°。
优选的，所述沼液出口分别利用出液管与总出液管连通，所述液体循环泵的进口端与所述总出液管的一端连通，所述气液循环泵的进口端与所述总出液管的另一端连通，所述总出液管上设有气液循环阀门，所述气液循环阀门低于所有的所述沼液出口的高度。
优选的，所述沼液入口分别利用气液射流管与总进液管连通，所述总进液管与所述文丘里管连通。
优选的，所述沼液入口在同一竖直线上由下向上依次为零级沼液入口、一级沼液入口、……、N级沼液入口，所述沼液出口在同一竖直线上由下向上依次为一级沼液出口、……、M级沼液出口，N和M均为大于等于1的整数，所述零级沼液入口的高度低于所述一级沼液出口的高度，相等级别的所述沼液入口的高度均高于所述沼液出口的高度。
优选的，所述发酵罐的底部开设有排泥口，所述排泥口处设有排泥阀。
优选的，所述发酵罐的顶部设有水封出料口。
相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明在发酵罐中同时设置液体搅拌机构和气液搅拌机构，液体搅拌机构能够从发酵罐顶部向下射流，结合气液搅拌机构从发酵罐侧壁的沼液进口处水平射流，使发酵罐内沼液出现紊流，同时从不同高度的沼液入口向发酵罐内进行气液喷射，沼液在不同高度层中分别形成涡流，实现发酵罐内的全混合搅拌，显著提高搅拌效果，并能够有效预防结壳现象，从而无需持续增大搅拌功率或者打开发酵罐清理结壳层，能够降低运行成本。（发明人张无敌;刘健峰;唐郑康;宋源琳;喻厚启;王昌梅;赵兴玲;尹芳;吴凯;柳静;杨红）