本實(shí)用新型涉及沼氣生產(chǎn)中所使用的一種厭氧發(fā)酵反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

沼氣是一種清潔的可再生能源。厭氧發(fā)酵反應(yīng)器是沼氣生產(chǎn)中的核心裝置。厭氧發(fā)酵反應(yīng)器(以下簡稱發(fā)酵反應(yīng)器)一般分兩類即濕發(fā)酵反應(yīng)器和干發(fā)酵反應(yīng)器?；瘜W(xué)工業(yè)出版社2013年出版、唐艷芳等編著的《大中型沼氣工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用》第49～57頁中所披露的幾種反應(yīng)器都屬于濕發(fā)酵反應(yīng)器，其基本結(jié)構(gòu)包括罐體、出水管、進(jìn)水管。工作時(shí)把發(fā)酵物料和水混合后送入罐中進(jìn)行厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣。由于管道閥門水泵的限制，混合液中物料的粒度不能過大，濃度不能過高(＜10％)。其缺點(diǎn)是：(1)用水量大，冬季能耗高(可達(dá)自產(chǎn)能的30～45％)；(2)污水量多，使用不完的沼液存在二次污染問題，需投入高額污水處理費(fèi)用；(3)不能大量處理秸稈等農(nóng)林固體廢棄物。

干發(fā)酵反應(yīng)器中物料之間沒有液體流動，不設(shè)置管道、閥門、水泵，所以進(jìn)罐的發(fā)酵物料基本不受限制。其缺點(diǎn)是：(1)因?yàn)楦砂l(fā)酵反應(yīng)器中物料間沒有或者基本沒有自由水流動，導(dǎo)致發(fā)酵物料存在嚴(yán)重的濃度梯度，傳熱傳質(zhì)困難；(2)厭氧發(fā)酵過程中至關(guān)重要的PH值、溫度等參數(shù)很難控制，設(shè)備技術(shù)條件要求很高；(3)對于剛性的反應(yīng)器，產(chǎn)氣結(jié)束時(shí)必須置換剩留沼氣，以保證操作安全；(4)大中型發(fā)酵反應(yīng)器進(jìn)出料困難。目前國內(nèi)沼氣生產(chǎn)特別是大中型沼氣生產(chǎn)，絕大多數(shù)是采用濕發(fā)酵反應(yīng)器，主要用來處理糞便和液體生物有機(jī)物。大量秸稈等農(nóng)林業(yè)廢棄物和其它固體生物有機(jī)物沒有得到有效利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供了一種活動床發(fā)酵反應(yīng)器，其目的是一方面能大量利用固體生物廢棄物生產(chǎn)沼氣，另一方面還具有發(fā)酵過程控制容易，用水量少，能耗低，污水零排放，進(jìn)出料簡便，投資省的特點(diǎn)。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的解決方案是提供一種活動床發(fā)酵反應(yīng)器。該反應(yīng)器包括罐體、集氣罩、出氣管、進(jìn)水管、出水管、排泥管、基礎(chǔ)。 集氣罩設(shè)在罐體上部，其下部處于罐體內(nèi)。出氣管設(shè)在集氣罩頂部且與集氣罩連通。罐體固定在基礎(chǔ)上，罐體底部與基礎(chǔ)下部的貯泥池的連通，貯泥池底部設(shè)有排泥管，進(jìn)水管設(shè)在罐體的上部。為了防止罐體內(nèi)固體物料上浮結(jié)殼阻礙沼氣排出，在集氣罩下方設(shè)置了擋板，擋板上有許多通孔，可擋住固體物，僅讓液體、氣體、細(xì)粉通過，擋板周邊固定在罐體內(nèi)壁上。出水管設(shè)在罐體下部，在出水管的上方設(shè)有下活動床，該床設(shè)有許多通孔，只允許液體、氣體、細(xì)粉通過，用以阻擋固體物料進(jìn)入管道系統(tǒng)。下活動床的上面設(shè)有2～8個(gè)頂桿，頂桿下端和下活動床鉸接。下活動床的底部固定在可伸縮的氣囊頂部，并可以隨之上下移動。氣囊底部固定在底座上，底座固定在貯泥池的上方。氣囊底部設(shè)有壓縮空氣進(jìn)氣管。在下活動床的上方設(shè)有上活動床。該床設(shè)有許多通孔，只允許液體、氣體、細(xì)粉通過。上活動床的上面固定有2～8個(gè)可伸縮的吊桿。吊桿的上端和設(shè)在罐體頂部的滑輪上的鋼絲繩連接，鋼絲繩和卷揚(yáng)機(jī)連接。吊桿頂端與鋼絲繩之間為可拆開的活動連接。卷揚(yáng)機(jī)可通過鋼絲繩帶動上活動床上升或下降。在罐體頂部的鋼絲繩入口處設(shè)有密封裝置，當(dāng)?shù)鯒U與鋼絲繩分開后可密封入口，防止漏氣。上述吊桿提升裝置也可以改用螺桿提升裝置或其它提升裝置。上述上活動床和下活動床均為箱體結(jié)構(gòu)。為了方便裝料、出料，在罐體下部的側(cè)壁上設(shè)有側(cè)門。側(cè)門設(shè)有密封裝置，當(dāng)側(cè)門關(guān)閉后不會發(fā)生滲漏現(xiàn)象。在罐體的頂部還設(shè)有壓縮空氣進(jìn)氣管。罐體外部包有隔熱材料和保護(hù)層。上述水管、氣管、排泥管的進(jìn)口處或出口處均設(shè)有閥門。

對于中小型的發(fā)酵反應(yīng)器，可以去掉上活動床及其附屬裝置。對于超大型發(fā)酵反應(yīng)器可以增加上活動床的數(shù)量。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)如下：

1、設(shè)置側(cè)門有利于采用裝載機(jī)等通用工程機(jī)械高效地裝、出秸稈等固體物料。設(shè)置可升降的上活動床可以解決大中型反應(yīng)器上部物料的裝出困難。

2、可以采用比較成熟的濕發(fā)酵工藝。由于在固體物料間隙中存在自由流動的水，也就消除了干發(fā)酵反應(yīng)器所存在物料高濃度梯度、傳熱、傳質(zhì)困難等關(guān)鍵問題。水介質(zhì)的存在可方便地實(shí)時(shí)檢測、控制反酵反應(yīng)過程中的PH值、溫度等重要參數(shù)，保證反應(yīng)順利進(jìn)行。設(shè)置上活動床減小了物料的實(shí)際堆高，上活 動床的箱體結(jié)構(gòu)相當(dāng)于在物料堆的中心增加了一個(gè)無固體物料阻擋的液體、氣體通道，這些措施為料堆中心部位的傳溫、傳質(zhì)創(chuàng)造了有利條件。

3、發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)部基本被固體物料填滿，用水量遠(yuǎn)少于傳統(tǒng)的濕發(fā)酵反應(yīng)器，冬季的保溫能耗可減少1/2～2/3。

4、沼液直接循環(huán)使用，污水零排放，省去了污水處理費(fèi)用。

5、運(yùn)行過程不受發(fā)酵物中塑料、木塊、砂石影響，可簡化物料予處理工序。

6、單位容積產(chǎn)氣量高，設(shè)備占地少，投資省。

7、可高效處理秸稈、樹葉、雜草等農(nóng)林廢棄物和廚余、糞便、城市固體生物質(zhì)有機(jī)物，通用性強(qiáng)。

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行具體描述。

附圖說明

附圖是本實(shí)用新型實(shí)施例的簡圖，中間剖開。

具體實(shí)施方式

附圖示出罐體1為立式裝置，上部設(shè)有集氣罩3，集氣罩下部處于罐體1內(nèi)。集氣罩頂部設(shè)有與其相通的沼氣出氣管5，出氣管與沼氣貯存罐(圖中未畫出)連通。擋板4設(shè)在集氣罩3的下方，其周邊固定在罐體1的內(nèi)壁上。擋板為多孔板。擋板4的下方設(shè)有上活動床10，上活動床的上面設(shè)有4個(gè)可伸縮的吊桿9，吊桿頂端與固定在罐體1頂部的滑輪7上的鋼絲繩8連接。鋼絲繩與卷揚(yáng)機(jī)(圖中未畫出)連接。當(dāng)上活動床10上升到預(yù)定位置時(shí)，可固定不動。吊桿9頂端與鋼絲繩8為可拆開的活動連接。罐體1頂部的鋼絲繩8入口處設(shè)有密封裝置6，當(dāng)鋼絲繩8與吊桿9分開后密封裝置6可以密封入口。下活動床12設(shè)在罐體1下部，下活動床上面鉸接有4個(gè)頂桿20，下活動床12的底面固定在可伸縮的氣囊13的頂部，并可隨之上升或下降。上活動床10和下活動床12均為箱體結(jié)構(gòu)，其上、下板上均設(shè)有許多通孔。氣囊13固定在底座15上，氣囊底部設(shè)有壓縮空氣管18。底座15固定在貯泥池17的上方，貯泥池設(shè)在基礎(chǔ)14的下部。罐體1固定在基礎(chǔ)14上，罐體的底部與貯泥池17連通。排泥管16設(shè)在貯泥池17的底部。貯泥池17上方設(shè)有出水管19。出水管與沼液池(圖中未畫出)連通。進(jìn)水管21設(shè)在罐體1的上部。進(jìn)水管與水泵(圖中未畫出)連通。 罐體1的頂部設(shè)有壓縮空氣進(jìn)氣管2。罐體1下部的側(cè)壁設(shè)有側(cè)門11。罐體外包50毫米厚巖棉和薄鋼板。罐體1為普通鋼板，也可用搪瓷鋼板或鋼筋混凝土。基礎(chǔ)14為鋼筋混凝土。壓縮空氣管2和18均與空壓機(jī)(圖中未畫出)連通。

開始裝料時(shí)，先開啟側(cè)門11，下降上活動床10，使其落到下活動床12上面，用裝載機(jī)把予處理過的發(fā)酵料的一部分裝到上活動床的上面。裝完后，開動卷揚(yáng)機(jī)把上活動床10帶料提升到預(yù)定位置，并固定。拆開吊桿9與鋼絲繩8之間的連接，密封入口6。再把頂桿20扳到垂直狀態(tài)，然后把余料全部裝滿上活動床10和下活動床12之間的空間。裝料結(jié)束后，關(guān)閉側(cè)門11，啟動水泵把沼液池中的沼液抽入罐體1中。當(dāng)沼液完全淹沒集氣罩3的下口時(shí)，把水泵切換到連通出水管19和進(jìn)水管21的狀態(tài)，使罐體1內(nèi)的液體持續(xù)或斷續(xù)循環(huán)，厭氣發(fā)酵開始進(jìn)行。產(chǎn)生的沼氣通過集氣罩3和排氣管5進(jìn)入貯氣罐。

隨著沼氣不斷釋出，罐體1內(nèi)固體物料的體積逐步減少，在不補(bǔ)充水的情況下，液面將不斷下降，當(dāng)液面降到上活動床10以下時(shí)，床面上物料會失去物料間的流動水，進(jìn)入干發(fā)酵狀態(tài)。此時(shí)如果大量補(bǔ)充水，又會產(chǎn)生傳統(tǒng)濕發(fā)酵反應(yīng)器用水量大，污水處理代價(jià)大的問題。為了防止上述現(xiàn)象出現(xiàn)，當(dāng)水位下降時(shí)，可往氣囊13中充壓縮空氣，使氣囊膨脹，占據(jù)物料體積減少空出的空間，保持液面不降始終淹住固體物料。

發(fā)酵結(jié)束后為了方便出渣，首先放掉罐體1中的沼液，然后從進(jìn)氣管2通入壓縮空氣，脫除沼渣中的殘液，同時(shí)繼續(xù)對氣囊13充氣，氣囊頂部升高，下活動床12隨之升高，其上面的頂桿20迫使上活動床10上升，擠壓沼渣，以盡量脫除渣中水分。吊桿9能伸縮，不會阻礙上活動床10移動。上述脫水過程同時(shí)也清除了罐體1中殘留沼氣。

沼液排盡后，放回下活動床12，開啟側(cè)門11，用裝載機(jī)先出盡罐體1下部的沼渣，再放平頂桿20，打開密封口6，連接吊桿9和鋼絲繩8，下降上活動床10并放到下活動床12之上，繼續(xù)出盡沼渣。在發(fā)酵過程中，定期抽取貯泥池17中的沉淀物。防止堵塞排水系統(tǒng)。上述過程可反復(fù)進(jìn)行。

以上所述，僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)例，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可做若干變形和改造，都應(yīng)視屬于本實(shí)用新型保護(hù)范圍。