[发明专利]一种用于气体输送及物料搅拌的一体化装置及包括该装置的生物反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于气体输送及物料搅拌的一体化装置及包括该装置的生物反应 器。

背景技术

以H₂和CO为主要成分的合成气来源广泛，包括生物质热解气化燃气、人工煤气、 焦炉煤气等，其产量巨大，可以作为燃料使用从而缓解能源压力，具有良好的开发前景。 但是，其应用存在以下问题：H₂密度小、难液化、易泄露，不易存储和运输；CO具有生 物毒害性，安全隐患大。将以H₂和CO为主要成分的合成气甲烷化转化为天然气，不仅 易于存储运输和使用，也提高了安全性，利于其推广应用。

合成气甲烷化的方法主要包括化学法、物理法和生物法。其中化学法是利用高温高 压和催化剂把合成气中除甲烷外的其他成分转化为甲烷，物理法是采用变压吸附分离、 深冷分离、膜分离等方法对合成气中的甲烷进行提纯。生物法是利用厌氧发酵微生物将 H₂和CO转化为甲烷，和化学法和物理法相比具有投资运行成本低、H₂和CO转化率高、 无二次污染等优势，更重要的是生物法可同时完成餐厨粪便等有机废弃物的甲烷化过程， 实现多原料的同步处理，对发展和推广合成气高品位利用技术具有重要意义。

中国专利：“一种气液混合搅拌装置”(申请号：201510119968.0，申请公布号CN 104772083A)；其公开了一种气液混合搅拌装置，其包括机架和机座，所述机座固定在 机架上，所述机架上固定安装有减速机，所述减速机的输入端连有电机，输出端连有搅 拌轴，所述搅拌轴内部中空，搅拌轴的上端连有进气管，下端设有圆盘涡轮式弯叶搅拌 器，所述搅拌轴底端位于圆盘涡轮式弯叶搅拌器中心，并开有通气的曝气孔。该专利主 要特点是在进气时将气体打散与液体混合，对于气泡大小和分散程度没有要求，不能有 效增加气体停留时间，也无法充分混合固体浓度相对较高的反应物料，只适用于一些反 应速率快的气液化学反应。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种用于气体输送及物料搅拌的一体化装 置；该装置针对H₂和CO在厌氧生物反应器内的生物转化过程，增加缓冲进气室用于降 低进气速度波动时对微生物的冲击作用，且采用微孔曝气装置增加细小气泡与微生物反 应的接触面积，同时配合多层斜叶圆盘涡轮搅拌器，能够使生物反应器内的物料由中心 向下再沿生物反应器主体的四周内壁向上循环，不仅实现了厌氧反应物料的充分混合， 也有效增加了气体与微生物接触反应的时间，强化了气体的生物转化过程。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种包括上述用于气体输送及物料搅拌的一 体化装置的生物反应器；所述生物反应器配合上述的一体化装置，能够使生物反应器内 的物料由中心向下再沿生物反应器主体的四周内壁向上循环，不仅实现了厌氧反应物料 的充分混合，也有效增加了气体与微生物接触反应的时间，且该生物反应器上设有气体 循环管路，该气体循环管路能够适应不同的进气成分，并通过反应器主体的内腔与所述 缓冲进气室的内腔之间的循环作用实现高效彻底的转化。

为解决上述第一个技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种用于气体输送及物料搅拌的一体化装置，所述装置包括旋转搅拌轴及用于驱动 旋转搅拌轴旋转的电机；

所述旋转搅拌轴上设置有具有进气口的缓冲进气室，所述旋转搅拌轴可相对缓冲进 气室旋转，且所述旋转搅拌轴与所述缓冲进气室之间的衔接处密封设置；

所述旋转搅拌轴的搅拌部置于所述缓冲进气室外，且该旋转搅拌轴的搅拌部上设有 斜叶圆盘涡轮搅拌器，所述旋转搅拌轴的底端设有微孔曝气装置；微孔曝气装置用于增 加细小气泡与微生物反应的接触面积，并配合多层斜叶圆盘涡轮搅拌器，能够使生物反 应器内的物料由中心向下再沿生物反应器主体的四周内壁向上循环，实现了厌氧反应物 料的充分混合，有效的增加了气体与微生物接触反应的时间，强化了气体的生物转化过 程。

在所述缓冲进气室内的旋转搅拌轴的轴壁上设有通气孔道，该通气孔道通过旋转搅 拌轴内设置的进气腔室与所述微孔曝气装置连通设置。

进一步的，所述缓冲进气室为箱体结构。