CN110342975B - 一种立式无机械搅拌仓筒好氧反应器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立式无机械搅拌仓筒好氧反应器及其使用方法，涉及好氧装置技术领域，包括反应器壳体，挡板组件设置在反应器壳体内；曝气组件设置在挡板组件上，用于向反应器壳体内注入氧气；以及进料螺旋输送机，进料螺旋输送机包括套管，套管的外管通过排空气管与反应器壳体的内腔连通，套管的内管通过进料管与反应器壳体的内腔连通。本发明的有益效果是，利用好氧发酵后产生的热量给物料预热，提高发酵效率，降低能耗；可避免传统机械搅拌能耗高、维护维修成本高、长期运行难度大的问题，不采用机械搅拌的情况下，在特定的曝气组件和挡板组件配合下，使物料在折线形的运行轨道内有适宜的活动范围，满足物料的好氧发酵需要，提高发酵效率。

Description

一种立式无机械搅拌仓筒好氧反应器及其使用方法

技术领域

本发明涉及好氧装置技术领域，特别是一种立式无机械搅拌仓筒好氧反应器及其使用方法。

背景技术

随着经济发展和人们生活水平的提高，餐厨垃圾、生活垃圾的数量不断增加，同时畜禽养殖业规模化形成趋势，畜禽粪污集中处理风险不断提高，这些有机固体废弃物加剧了对水体、大气、土壤的污染，同时滋生病菌，传播疾病，危害人们的身体健康。因此寻求餐厨垃圾、生活垃圾、畜禽粪污的合理处理方式，成为备受关注的问题。针对中小规模的有机固体废弃物处理，本发明采用无机械搅拌技术，维修维护简易，可连续稳定运行，同时结合实际情况，安装灵活，可减少占地面积，降低投资成本。

传统厌氧发酵技术虽然有能源化的优势，可以产生沼气，但是当处理规模偏小时，沼气用途受限，因为产生的沼气量较少，沼气发电上网或加工成工业沼气在政策和经济方面都不可行。而且投资较大，同时厌氧微生物对有机物的分解速度缓慢，处理效率低，容易产生恶臭，尤其在堆肥领域厌氧发酵技术实际应用较少；条垛式好氧堆肥占地面积大，且受气候影响大，效率较低。槽式好氧堆肥占地面积较大，投资及运行成本较高。而传统的筒仓式采用机械搅拌物料，故障率高，***需要停产进行维修维护，运行成本大，单体容积规格较小。

传统干式厌氧发酵技术处理有机固体废弃物，通常需要配置沼气净化、沼气贮存、沼气锅炉，以及对发酵后的物料进行晾晒烘干等设备，***比较复杂。传统干式好氧发酵技术，通常采用条垛式、发酵槽(池)式、筒仓式。条垛式好氧发酵将有机固体废弃物原料堆置成条垛型，发酵过程中利用翻堆机对堆体进行翻抛，从而促进有机废弃物快速发酵的一种简易化好氧堆肥处理技术，具有投资成本低、占地面积大、操作环境差、臭气不可控、发酵效率易受环境温度影响等特点。槽(池)式好氧发酵是将原料堆放在堆肥车间里的发酵槽内，为更好地透光保温，通常采用太阳能堆肥车间。在槽底铺设管道曝气充氧，并安装有轨道式翻抛机进行推进式翻抛，当原料从发酵槽的一端推到另一端，即完成一个发酵周期。筒仓式好氧发酵通常由发酵室、主轴传动***、液压动力***、上料提升***、自动出料***、高压送风***、除臭***和自动控制***组成。主轴传动***主要作用是通过主轴转动翻拌物料,高压送风***是将空气通入物料内，为物料提供氧气。

发明内容

本发明的目的是为了降低能耗，设计了一种立式无机械搅拌仓筒好氧反应器及其使用方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为，一种立式无机械搅拌仓筒好氧反应器，包括反应器壳体，还包括：挡板组件，所述挡板组件设置在所述反应器壳体内；曝气组件，所述曝气组件设置在所述挡板组件上和反应器壳体内底，用于向所述反应器壳体内注入氧气；以及进料螺旋输送机，所述进料螺旋输送机包括套管，所述套管的外管通过排空气管与所述反应器壳体的内腔连通，所述套管的内管通过进料管与所述反应器壳体的内腔连通。

进一步的，所述挡板组件包括布料挡板，中心挡板，上层挡板和下层挡板，所述布料挡板通过固定件设置在反应器壳体内，所述布料挡板与反应器壳体的进料口相对；所述中心挡板通过固定件设置在反应器壳体的内腔出口上方；所述上层挡板通过固定件设置在反应器壳体的侧面，所述下层挡板通过固定件设置在反应器壳体的侧面。

再进一步的，所述布料挡板，中心挡板，上层挡板和下层挡板呈折线型设置。

再进一步的，所述布料挡板、中心挡板均为圆锥体式的侧面结构。

再进一步的，所述布料挡板，中心挡板、上层挡板和下层挡板的顶部均布置若干通孔。

再进一步的，所述曝气组件包括底部曝气件，中心曝气件，上层曝气件和下层曝气件，所述底部曝气件设置在反应器壳体的内底，所述中心曝气件与中心挡板对应设置，所述上层曝气件与上层挡板对应设置，所述下层曝气件与下层挡板对应设置。

进一步的，还包括排料螺旋输送机，所述排料螺旋输送机正对反应器壳体的出口设置。

进一步的，所述反应器壳体的顶部为圆弧顶，筒体为圆筒，底部为圆锥体。

进一步的，所述反应器壳体的顶部设置雷达料位计，用于监测反应器壳体内部的物料高度。

好氧反应器使用方法，包括以下步骤：

A、混合物料

将原料与经过好氧发酵的排出料按质量比1：5～1：3初步混合，以作为进入好氧反应器的物料；

B、设置压力范围并加压

中心曝气件，上层曝气件，下层曝气件和底部曝气件通过管道与空气加热器、空气压缩机连接，分别设置中心曝气件，上层曝气件，下层曝气件和底部曝气件的气压范围为0.07～0.09MPa，0.1～0.12MPa，0.14～0.16MPa和0.17～0.2MPa，空气压缩机出气口压力在0.22～0.25MPa范围内；

C、曝气

开启排空气管上的控制阀，然后分别开启中心曝气件，上层曝气件，下层曝气件和底部曝气件的控制阀，使其分别通过温度在30～35℃的空气；

D、进料

先开启进料管的控制阀，进料螺旋输送机的内管通过进料管将物料输送至反应器壳体的内腔中；

E、排料

当进料正常运行10～15分钟后，进行排料；

F、停止进料、排料

当进料完成后，停止进料螺旋输送机，关闭进料管的控制阀；当反应器壳体内的物料排出后，停止排料；

G、停止曝气

分别关闭中心曝气件，上层曝气件，下层曝气件和底部曝气件的控制阀，同时关闭空气压缩机和排空气管上的控制阀；

H、完成。

进一步的，所述套管的外管底端连接料斗，所述套管的内管底端连接空气引出管。

本发明的有益效果是：利用好氧发酵后产生的热量给物料预热，提高发酵效率，降低能耗；本申请单体容积可达500立方以上，自动控制程度高，无机械搅拌，运行稳定性好，可操作性强，无检修停产之虞，并且能减少运行成本。可避免传统机械搅拌能耗高、维护维修成本高、长期运行难度大的问题，在不采用机械搅拌的情况下，通过特定的曝气组件和挡板组件配合，使物料在折线形的运行轨道内有适宜的活动范围，满足物料的好氧发酵需要，提高发酵效率。可防止曝气管件堵塞，自动化控制难度低，发酵全过程可监控，生产的堆肥质量稳定。

附图说明

图1是本申请好氧反应器的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大示意图；

图3是本申请曝气件的结构示意图。

以上各图中，1、反应器壳体；21、布料挡板；22、中心挡板；23、上层挡板；31、底部曝气件；32、中心曝气件；33、上层曝气件；4、进料螺旋输送机；41、外管；42、内管；5、排空气管；6、进料管；7、排料螺旋输送机；8、雷达料位计。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

一种立式无机械搅拌仓筒好氧反应器，如图1和图2所示，包括反应器壳体1，挡板组件，曝气组件和进料螺旋输送机4。

如图1所示，反应器壳体1的顶部为圆弧顶，筒体为圆筒，底部为圆锥体。

如图2所示，挡板组件设置在反应器壳体1内，挡板组件包括布料挡板21，中心挡板22，上层挡板23和下层挡板24，布料挡板21通过固定件设置在反应器壳体1内，布料挡板21与反应器壳体1的进料口相对，布料挡板21将原料向四周分布，布料挡板21的固定件呈圆周均匀分布在布料挡板21上面，布料挡板21的作用是扩大物料分布区域，同时可以提高好氧反应器容积利用率。中心挡板22通过固定件设置在反应器壳体1的内腔出口上方；上层挡板23通过固定件设置在反应器壳体1的侧面，下层挡板24通过固定件设置在反应器壳体1的侧面。布料挡板21，中心挡板22，上层挡板23和下层挡板24呈折线型设置，形成折线形的运行轨道，防止局部物料发酵不完全或过度发酵，同时可起到一定的混料作用。另外，由于出料设置在反应器壳体1的底部圆锥中心，因此上层挡板23和下层挡板24可起到调节物料相同的发酵周期的作用。布料挡板21、中心挡板22均为圆锥体式的侧面结构。布料挡板21，中心挡板22、上层挡板23和下层挡板24的顶部均布置若干通孔，使顶部空气自由流通，并能防止局部热量聚积。

曝气组件设置在所述挡板组件2上和反应器壳体1内底，用于向反应器壳体1内注入氧气。曝气组件包括底部曝气件31，中心曝气件32，上层曝气件33和下层曝气件34，其具体形状参考图3，曝气件的曝气管出口设有防堵装置，防堵装置由气管、喇叭口、弹簧以及堵头组成。气管是空气的通道，堵头的作用是防止好氧发酵的物料进入气管。弹簧的作用是连接气管与堵头，防止堵头脱落。喇叭口的设计为防止堵头在使用过程中产生移位，同时起到提高空气流通面积，减小空气流通阻力的作用。弹簧的材质采用记忆钛合金，弹簧直径2～3mm。堵头的上、下端均为圆锥体，使下部的圆锥体侧面可以与喇叭口紧密贴合。采用上、下端的圆锥体，可以减少空气压力损失。当需要向好氧反应器通入空气时，由空气压缩机向气管通入空气，在空气的压力的作用下堵头的下端圆锥侧面离开喇叭口形成缝隙，空气通过缝隙进入好氧反应器。此防堵装置结构简单，可靠耐用，并且可以减少空气出口的阻力，降低能耗。每个曝气管出口均垂直向上。

底部曝气件31设置在反应器壳体1的内底，中心曝气件32与中心挡板22对应设置，上层曝气件33与上层挡板23对应设置，下层曝气件34与下层挡板24对应设置。底部曝气件31，中心曝气件32，上层曝气件33和下层曝气件34形成曝气***，向好氧反应器提供空气，物料利用空气中的有效成分氧气进行好氧发酵。底部曝气件31，中心曝气件32，上层曝气件33和下层曝气件34均结合物料挡板结构设计，物料形成折线形的运行轨道，显著提高空气利用率，防止空气在上升过程中形成“主通道”而产生短路。底部曝气件31，中心曝气件32，上层曝气件33和下层曝气件34每组的曝气压力均独立控制，避免因为阻力不同而产生空气分布不均。上述好氧所需要的空气由空气压缩***提供。空气压缩***包括空气压缩机，以及空气压缩机出口依次连接的空气加热器、缓冲罐1～2立方米以及从缓冲罐引出四组出气管，每组出气管均设置减压阀，四组出气管分别连接曝气组件，即底部曝气件31，中心曝气件32，上层曝气件33和下层曝气件34。

上述的空气加热器采用螺旋缠绕管式换热器。以80～95℃的热水作为加热介质，管内介质为被加热的空气，壳内介质为提供热量的热水。空气加热器以燃气锅炉或电加热器作为热源。

进料螺旋输送机4包括套管，套管的外管41通过排空气管5与反应器壳体1的内腔连通，套管的内管42通过进料管6与反应器壳体1的内腔连通。外管41连通从反应器壳体1逸出的空气，内管42连通进入反应器壳体1的物料。经过好氧发酵后的空气温度升高，在物料通过进料螺旋输送机2时，利用此部分的热量给物料预热，提高发酵效率，降低能耗。

物料进入反应器壳体1后经过布料挡板21初步布料，而后进入好氧发酵状态。在发酵过程中，物料在发酵过程由上层挡板23，中心挡板22和下层挡板24布料，同时由上层曝气件33，中心曝气件32，下层曝气件34和底部曝气件31提供发酵所需空气好氧菌利用空气中的氧气。排料螺旋输送机7正对反应器壳体1的出口设置，将料排出。反应器壳体1的顶部设置雷达料位计8，用于监测反应器壳体1内部的物料高度。套管的外管41底端连接料斗，套管的外管41底端连接空气引出管，空气引出管与臭气处理装置连接，降低污染。

出料阀17设在反应器壳体1的底部中心位置，既可以减小排出物料阻力，也可以减少前后进入反应器的物料发酵周期的差异。

好氧反应器在使用时，包括以下步骤：

A、混合物料

将原料与经过好氧发酵的排出料按质量比1：5～1：3初步混合，以作为进入好氧反应器的物料。

B、设置压力范围并加压

中心曝气件32，上层曝气件33，下层曝气件34和底部曝气件31通过管道与空气加热器、空气压缩机连接，分别设置中心曝气件32，上层曝气件33，下层曝气件34和底部曝气件31的气压范围为0.07～0.09MPa，0.1～0.12MPa，0.14～0.16MPa和0.17～0.2MPa，空气压缩机出气口压力在0.22～0.25MPa范围内。

C、曝气

开启排空气管5上的控制阀，然后分别开启中心曝气件32，上层曝气件33，下层曝气件34和底部曝气件31的控制阀，使其分别通过温度在30～35℃的空气。

D、进料

先开启进料管6的控制阀，进料螺旋输送机4的内管42通过进料管6将物料输送至反应器壳体1的内腔中。

E、排料

当进料正常运行10～15分钟后，进行排料。

F、停止进料、排料

当进料完成后，停止进料螺旋输送机4，关闭进料管6的控制阀；当反应器壳体1内的物料高度达到正常范围后，停止排料。

G、停止曝气

分别关闭中心曝气件32，上层曝气件33，下层曝气件34和底部曝气件31的控制阀，同时关闭空气压缩机和排空气管5上的控制阀。

H、完成。

本申请的好氧反应器为半连续生产，即：每天投料一定的料、排一定的料，保持反应器内物料高度在正常的范围内即可(不用将反应器中的物料全部排出)。

以上参考了优选实施例对本发明进行了描述，但本发明的保护范围并不限制于此，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，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，且不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。因此，任何落入权利要求的范围内的所有技术方案均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种立式无机械搅拌仓筒好氧反应器，包括反应器壳体(1)，其特征在于，还包括：

挡板组件，所述挡板组件设置在所述反应器壳体(1)内；

曝气组件，所述曝气组件设置在所述挡板组件上和反应器壳体(1)内底，用于向所述反应器壳体(1)内注入氧气；

以及进料螺旋输送机(4)，所述进料螺旋输送机(4)包括套管，所述套管的外管(41)通过排空气管(5)与所述反应器壳体(1)的内腔连通，所述套管的内管(42)通过进料管(6)与所述反应器壳体(1)的内腔连通；

所述曝气组件包括底部曝气件(31)，中心曝气件(32)，上层曝气件(33)和下层曝气件(34)，所述底部曝气件(31)设置在反应器壳体(1)的内底，所述中心曝气件(32)与中心挡板(22)对应设置，所述上层曝气件(33)与上层挡板(23)对应设置，所述下层曝气件(34)与下层挡板(24)对应设置；

底部曝气件(31)、中心曝气件(32)、上层曝气件(33)和下层曝气件(34)的曝气管出口均设有防堵装置，防堵装置由气管、喇叭口、弹簧以及堵头组成；

所述挡板组件包括布料挡板(21)，中心挡板(22)，上层挡板(23)和下层挡板(24)，所述布料挡板(21)通过固定件设置在反应器壳体(1)内，所述布料挡板(21)与反应器壳体(1)的进料口相对；

所述中心挡板(22)通过固定件设置在反应器壳体(1)的内腔出口上方；所述上层挡板(23)通过固定件设置在反应器壳体(1)的侧面，所述下层挡板(24)通过固定件设置在反应器壳体(1)的侧面；

所述布料挡板(21)，中心挡板(22)、上层挡板(23)和下层挡板(24)的顶部均布置若干通孔。

2.根据权利要求1所述的一种立式无机械搅拌仓筒好氧反应器，其特征在于，所述布料挡板(21)，中心挡板(22)，上层挡板(23)和下层挡板(24)呈折线型设置。

3.根据权利要求1所述的一种立式无机械搅拌仓筒好氧反应器，其特征在于，所述布料挡板(21)、中心挡板(22)均为圆锥体式的侧面结构。

4.根据权利要求1所述的一种立式无机械搅拌仓筒好氧反应器，其特征在于，还包括排料螺旋输送机(7)，所述排料螺旋输送机(7)正对反应器壳体(1)的出口设置。

5.根据权利要求1所述的一种立式无机械搅拌仓筒好氧反应器，其特征在于，所述反应器壳体(1)的顶部为圆弧顶，筒体为圆筒，底部为圆锥体。

6.根据权利要求1所述的一种立式无机械搅拌仓筒好氧反应器，其特征在于，所述反应器壳体(1)的顶部设置雷达料位计(8)，用于监测反应器壳体(1)内部的物料高度。

7.根据权利要求1至6中任一项所述好氧反应器使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、混合物料

将原料与经过好氧发酵的排出料按质量比1：5～1：3初步混合，以作为进入好氧反应器的物料；

B、设置压力范围并加压

中心曝气件(32)，上层曝气件(33)，下层曝气件(34)和底部曝气件(31)通过管道与空气加热器、空气压缩机连接，分别设置中心曝气件(32)，上层曝气件(33)，下层曝气件(34)和底部曝气件(31)的气压范围为0.07～0.09MPa，0.1～0.12MPa，0.14～0.16MPa和0.17～0.2MPa，空气压缩机出气口压力在0.22～0.25MPa范围内；

C、曝气

开启排空气管(5)上的控制阀，然后分别开启中心曝气件(32)，上层曝气件(33)，下层曝气件(34)和底部曝气件(31)的控制阀，使其分别通过温度在30～35℃的空气；

D、进料

先开启进料管(6)的控制阀，进料螺旋输送机(4)的内管(42)通过进料管(6)将物料输送至反应器壳体(1)的内腔中；

E、排料

当进料正常运行10～15分钟后，进行排料；

F、停止进料、排料

当进料完成后，停止进料螺旋输送机(4)，关闭进料管(6)的控制阀；当反应器壳体(1)内的物料高度达到正常范围后，停止排料；

G、停止曝气

分别关闭中心曝气件(32)，上层曝气件(33)，下层曝气件(34)和底部曝气件(31)的控制阀，同时关闭空气压缩机和排空气管(5)上的控制阀；

H、完成。