两相厌氧反应器的制作方法

    专利2025-10-08  23


    本技术涉及脱水市政污泥、厨余垃圾、粪便秸秆等高含固有机固废厌氧发酵领域,特别涉及一种基于动物瘤胃仿生原理的两相厌氧反应器。


    背景技术:

    1、厌氧技术在污水处理领域巨大的成就,但是在高含固率物料(含固率≥8%)领域进展缓慢。目前可用厌氧技术处理的高含固率物料主要有城市垃圾、污水处理场剩余污泥、餐厨垃圾、畜禽粪便、农业废弃物秸秆等,高含固率发酵面临的主要问题是流动性差,传质效率低、需要严格的预处理、进出料困难,产甲烷细菌对环境因素十分敏感,不易大量繁殖,产甲烷效率低。

    2、反刍动物使发酵处于一种微氧环境条件下,区别于传统厌氧发酵一般维持整个发酵处于绝对厌氧条件,有利于促进高含固有机物的水解酸化,此外,反刍动物与其瘤胃中的微生物形成了长期稳定的互利共生关系,反刍动物为微生物提供一个相对稳定的、有营养来源的内环境,该内环境条件中适宜的ph、温度与氧化还原电位能够促进瘤胃微生物的新陈代谢,能有高效的对高含固有机固废进行厌氧消化。

    3、鉴于此,将反刍动物的各个消化器官根据其功能仿生成不同类型的反应器,以期能够解决高含固率发酵面临的问题。


    技术实现思路

    1、本实用新型基于反刍动物瘤胃仿生原理,开发了一种脱水市政污泥、厨余垃圾、粪便秸秆等高含固有机固废厌氧发酵的一种两相厌氧反应器。

    2、为达到上述目的,本实用新型的两相厌氧反应器,所述的反应器具有一个呈蛋型或球形的壳体,在所述的壳体内设置有发酵产酸相反应区、产甲烷相反应区以及气水分离区;

    3、其中,发酵产酸相反应区位于壳体中部,产甲烷相反应区位于发酵产酸相反应区外部的下半部分;气水分离区位于发酵产酸相反应区外部的上半部分;所述的发酵产酸相反应区通过有机酸选择性半透膜与产甲烷相反应区之间隔开;

    4、所述发酵产酸相反应区设置有通过管道连接壳体外的进料口和出渣口,在进料口处设置有进料控制气阀,出渣口处设置有出渣控制气阀;在发酵产酸相反应区内设置有气动蠕动搅拌装置;

    5、一呼吸式供气装置,通过管道连接气动蠕动搅拌装置、进料控制气阀、出渣控制气阀;其中,当呼吸式供气装置呼气以向气动蠕动搅拌装置、进料控制气阀、出渣控制气阀同时供气时,进料控制气阀和出渣控制气阀封闭进料口和出渣口,气动蠕动搅拌装置进行伸展动作;当呼吸式供气装置吸气时,进料口和出渣口打开,气动蠕动搅拌装置进行收缩动作。

    6、进一步地,所述产甲烷相反应区内部设有悬浮球填料。

    7、进一步地,还包括有机固废粉碎机,所述的粉碎机的出料口与进料口的下料管相连通。

    8、进一步地,所述的气动蠕动搅拌装置包括:发酵产酸相反应区内设有柔性主气囊,柔性主气囊连接有若干条形柔性支气囊,条形柔性支气囊呈“s”状,气囊的膨胀收缩由吹洗一体化风机驱动;柔性主气囊上端通过刚性气管连接进料控制气阀,下端通过刚性气管连接出渣控制气阀。

    9、进一步地,所述的柔性主气囊通过管道与进料控制气阀和出渣控制气阀连接。

    10、进一步地,在产甲烷相反应区出口设置有填料拦截网。

    11、进一步地,在所述的发酵产酸相反应区外对应机酸选择性半透膜设置有碗形阻气集水壳,碗形阻气集水壳内表面设置有导流槽;碗形阻气集水壳底部中心处设置有出水口。

    12、进一步地,在产甲烷相反应区出口所对应的壳体上设置溢流堰板,对应溢流堰板的壳体上设置有排水管道。

    13、进一步地,在气水分离区上部壳体上设置有气态膜,气态膜与壳体之间形成气体收集区;所述的气体收集区所对应的壳体上连接有真空泵管。

    14、为达到上述目的,本实用新型的两相厌氧反应器处理方法,所述的方法是采用上述的反应器完成的,包括下述步骤:

    15、利用呼吸式供气装置按预定呼吸频率进行以下动作:当呼吸式供气装置呼气以向气动蠕动搅拌装置、进料控制气阀、出渣控制气阀同时供气时,进料控制气阀和出渣控制气阀封闭进料口和出渣口,气动蠕动搅拌装置进行伸展动作以对发酵产酸相反应区内的有机固废进行搅拌;当呼吸式供气装置吸气时,进料口和出渣口打开,在进料的同时完成出渣,同时,气动蠕动搅拌装置进行收缩动作以对发酵产酸相反应区内的机固废进行再次搅拌。

    16、进一步地,还包括:

    17、进入发酵产酸相反应区内的有机固废中的水通过有机酸选择性半透膜进入到产甲烷相反应区;在真空作用下通过气态膜进入到气体收集区;

    18、产甲烷相反应区的废水通过溢流堰板排出。

    19、本实用新型利用呼吸式供气装置按预定呼吸频率控制气动蠕动搅拌装置、进料控制气阀、出渣控制气阀,以同时完成进料、排渣、蠕动等动作,克服了传统厌氧反应器处理高含固有机固废时存在的流动性差,传质效率低、预处理困难、进出料困难的问题,能够有效提高甲烷产率。



    技术特征:

    1.一种两相厌氧反应器,其特征在于:所述的反应器具有一个呈蛋型或球形的壳体,在所述的壳体内设置有发酵产酸相反应区、产甲烷相反应区以及气水分离区;

    2.如权利要求1所述的两相厌氧反应器,其特征在于:所述产甲烷相反应区内部设有悬浮球填料。

    3.根据权利要求1所述的两相厌氧反应器,其特征在于:还包括有机固废粉碎机,所述的粉碎机的出料口与进料口的下料管相连通。


    技术总结
    本技术公开一种两相厌氧反应器。具有一个呈蛋型或球形的壳体,在壳体内设置有发酵产酸相反应区、产甲烷相反应区以及气水分离区;所述的发酵产酸相反应区通过有机酸选择性半透膜与产甲烷相反应区之间隔开;所述发酵产酸相反应区设置有通过管道连接壳体外的进料口和出渣口,在进料口和出渣口处设置有控制气阀;在发酵产酸相反应区内设置有气动蠕动搅拌装置;一呼吸式供气装置,通过管道连接气动蠕动搅拌装置、进料控制气阀、出渣控制气阀;其中,当呼吸式供气装置供气时,进料控制气阀和出渣控制气阀封闭进料口和出渣口,气动蠕动搅拌装置进行伸展动作;当呼吸式供气装置吸气时,进料口和出渣口打开,气动蠕动搅拌装置进行收缩动作。

    技术研发人员:刘晓辉,朱红生
    受保护的技术使用者:中冶华天南京工程技术有限公司
    技术研发日:20230919
    技术公布日:2024/4/29
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