[发明专利]斜置底部进气式好氧发酵反应器及其好氧发酵反应方法

权利要求书

1.一种斜置底部进气式好氧发酵反应器，其特征在于，发酵罐具有圆形的内罐、端盖和夹套，发酵罐由内罐和上端盖、下端盖构成一个密闭发酵的空间，发酵罐的最上部设有进料口和排气口，发酵罐下端盖的下方设有出料口，发酵罐的长度大于或等于直径,发酵罐固定在一个具有高度差的基座上呈斜置状态，发酵罐内安装了一个由若干组切向板或切向板螺旋组合、径向杆、搅拌杆和搅拌轴连接组成的节能型搅拌器；发酵罐内罐底部的外壁上设有若干组空气室，空气室置于夹套内，空气室内侧靠内罐开有若干曝气嘴。

2.根据权利要求1所述的斜置底部进气式好氧发酵反应器，其特征在于，所述的节能型搅拌器其径向杆为多根且径向杆端至搅拌轴心的半径相同，径向杆径向固定在搅拌轴上并在搅拌轴的圆周上均匀布置；所述搅拌杆为多根，固定在径向杆上；所述切向板或切向板螺旋组合与径向杆的端头固定连接。

3.根据权利要求1所述的斜置底部进气式好氧发酵反应器，其特征在于，所述节能型搅拌器有两种结构：一种为径向杆固定在搅拌轴上，搅拌杆固定在径向杆上，切向板固定在径向杆端，成为粘壁性发酵物料用节能型搅拌器；另一种为径向杆固定在搅拌轴上，搅拌杆固定在径向杆上，切向板与螺旋组合固定后再安装固定在径向杆端，成为既防粘壁又带螺旋输送功能的节能型搅拌器。

4.根据权利要求1所述的斜置底部进气式好氧发酵反应器，其特征在于，所述节能型搅拌器两端分别被支撑在两端盖的轴承上，节能型搅拌器的驱动端安装有电机/减速机，电机/减速机带动节能型搅拌器做旋转运动。

5.根据权利要求1所述的斜置底部进气式好氧发酵反应器，其特征在于，所述的发酵罐上部的进料口设置有进料阀门，进料阀门分为手动阀门和自动阀门两种类型；发酵罐外周包裹有绝热保温材料；所述发酵罐的夹套的下部和上部分别设有导热介质入口法兰和导热介质出口法兰，导热介质入口法兰和导热介质出口法兰分别连接导热介质循环管道进出口，构成加热循环回路。

6.根据权利要求1所述的斜置底部进气式好氧发酵反应器，其特征在于，所述的空气室通过进气管与气阀、高压气源相连接，进入空气室的高压气体首先被夹套中循环的导热介质所加热，然后通过曝气嘴进入发酵罐，与被发酵物充分接触混合；所述呈斜置状态的发酵罐上端盖的上方的排气口，通过管道跟排风机连接，排风机再通过管道连接至生物除臭滤塔，废气经生物除臭滤塔过滤处理后排放。

7.根据权利要求1所述的斜置底部进气式好氧发酵反应器，其特征在于，所述下端盖的出料口的两端分别安装有温度传感器和氧含量传感器，温度传感器和氧含量传感器的输出分别连接到控制器的相应输入端，控制器将传感器的输入值跟设定值进行比较，控制器输出连接控制循环泵、热源锅炉、节能型搅拌器、排风机和气阀、高压气源；循环泵、热源锅炉、节能型搅拌器、排风机和气阀、高压气源也可以由控制器设置定时时间来启动和停止而不用传感器。

8.根据权利要求1所述的斜置底部进气式好氧发酵反应器，其特征在于，所述节能型搅拌器的切向板或切向板螺旋组合与发酵罐内壁的间距为1~5cm。

9.根据权利要求1所述的斜置底部进气式好氧发酵反应器，其特征在于，所述的径向杆为片状结构，各径向杆片状结构的长度相同，片状结构宽度远远大于片状结构厚度；所述搅拌杆为圆柱形或方条形、片状形，搅拌杆为方条形或片状形时，其宽度大于厚度；所述切向板为圆柱形或方条形、片状形，切向板为方条形或片状形时，其宽度大于厚度。

10.一种斜置底部进气式好氧发酵反应方法，其特征在于，包括：

（1）设计制造斜置底部进气式好氧发酵反应器，发酵罐具有圆形的内罐、端盖和夹套，发酵罐由内罐和上端盖、下端盖构成一个密闭的发酵空间，发酵罐的最上部设有进料口和排气口,发酵罐下端盖的下方设置有出料口,发酵罐的长度大于或等于直径,发酵罐固定在一个具有高度差的基座上呈斜置状态，发酵罐内安装了一个由若干组切向板或切向板螺旋组合、径向杆、搅拌杆和搅拌轴连接组成的节能型搅拌器；发酵罐内罐底部的外壁上设有若干组空气室，空气室置于夹套内，空气室内侧靠内罐开有若干曝气嘴；所述的节能型搅拌器其径向杆为多根且径向杆端至搅拌轴心的半径相同，径向杆径向安装在搅拌轴上并且在搅拌轴的圆周上均匀布置；所述搅拌杆为多根，安装在径向杆上；所述切向板或切向板螺旋组合与径向杆的端头连接固定；所述发酵罐上部的进料口设置有进料阀门，发酵罐外周包裹有绝热保温材料；所述发酵罐的夹套的下部和上部分别设有导热介质入口法兰和导热介质出口法兰，导热介质入口法兰和导热介质出口法兰分别连接导热介质循环管道进出口，构成加热循环回路；所述的空气室通过进气管与气阀、高压气源相连接，进入空气室的高压气体首先被夹套中循环的导热介质所加热，然后通过曝气嘴进入发酵罐，与被发酵物充分接触混合；

（2）启动设备：操作员打开总电源，向设备送电，按动设备启动按钮，控制器分别顺序控制循环泵、热源锅炉启动；加热系统中经热源锅炉加热的导热介质在循环泵的作用下，经导热介质入口法兰进入好氧发酵反应器的夹套中，使好氧发酵反应器内罐被加热；

（3）加料：按动加料按钮,控制器控制输送设备启动，适量经预处理过的有机废弃物和好氧菌种被输送设备送入好氧发酵反应器，输送设备启动的同时，控制器控制节能型搅拌器旋转，当加料完成后，控制器控制输送设备、节能型搅拌器停止，控制进料阀门关闭，使臭气不会沿着进料口外溢；

（4）曝气发酵：进料阀门关闭后，控制器控制加热系统使被加热物料升温至适宜高温好氧发酵条件的设定温度，控制器控制高压气源/气阀启动、节能型搅拌器旋转，来自于高压气源的空气通过进气管进入空气室，并首先被夹套中的循环导热介质所加热，然后通过曝气嘴进入发酵罐，与被发酵物接触供氧；

（5）废气处理：当控制器控制高压气源/气阀开启时，同时控制连接排气口的排风机启动，排风机通过管道，将发酵废气集中输送至生物除臭滤塔，废气经生物除臭滤塔过滤处理后排放；

（6）延时控制：高压气源/气阀、节能型搅拌器转动采取延时关闭的控制方式，当控制器设定的延时时间到，控制器自动关闭高压气源/气阀，并延时关闭排风机，自动控制节能型搅拌器停止转动；

（7）发酵条件自动调节：控制器根据氧含量传感器的反馈，控制高压气源的输出，当控制器检测到氧含量传感器测得的氧含量低于下限设定值时，控制器控制开启气阀，打开高压气源，压缩空气通过进气管道从发酵罐底部的空气室曝气嘴进入罐内并向上弥漫，与被发酵物充分接触混合；当控制器检测到氧含量传感器检测的含氧量高于上限设定值，控制器控制高压气源关闭；控制器也可以设定定时来控制气阀、高压气源的打开与关闭，在省去氧含量传感器时仍保证发酵供氧；

控制器根据温度传感器的反馈，控制节能型搅拌器的动作，当控制器检测到温度传感器测得的温度值高于温度设定值时，控制器控制电机减速机启动，驱动节能型搅拌器旋转，节能型搅拌器的搅拌时间由控制器控制，控制器也可以设定定时来控制电机减速机的启动和停止，使物料定时获得翻动；

（8）加热系统温度调节：控制器根据温度传感器的反馈，控制循环泵和热源锅炉的启动和停止，当温度传感器检测的温度低于设定值时，循环泵启动，延时t1秒后锅炉启动；当温度传感器检测的温度高于设定值时，控制器控制热源锅炉停止运行，延时t2秒后控制循环泵停止运行，t1、t2的值取决于系统的惯性，可以在运行现场调整确定；

（9）出料：当发酵的时间到达设定后，控制器控制打开出料闸门，并控制节能型搅拌器反转将已经发酵好的物料挤出，由外部输送设备送至下一工序处理；

（10）当卸料结束后，控制器控制将出料口关闭，再次启动外部加料输送设备，将适量的待发酵原料送入斜置底部进气式好氧发酵反应器内，而留下的发酵陈料作为酵母，对新进入的原料进行接种、发酵；

(11) 重复以上步骤，使有机废弃物的生物发酵降解反应高速地循环下去；

（12）当全部工作完成后，控制器切断高压气源电源、热源锅炉电源，关闭气阀，关闭进料阀门。