[发明专利]一种适用于农业废弃物沼气发酵的CSTR反应器

摘要

本发明公开了一种适用于农业废弃物沼气发酵的CSTR反应器，其包括罐体、电机、双向搅拌装置、三相分离装置、第一下套筒、第一上套筒、第二下套筒、第二上套筒和第三下套筒、格网、水箱、循环管和循环水泵。所述套筒将罐体内部分为4个区域，水解发酵区、酸性发酵区、甲烷发酵区和回流区，避免了装置内酸化影响甲烷的产率，实现了功能分区。通过循环管、水箱和循环水泵，将循环水再次射入水解发酵区内，不仅对该区域内进行再次搅拌，增加反应底物与污泥的接触面积，也可以使秸秆，牲畜粪便进行再次发酵，使反应底物发酵彻底，减少沼渣量的生成。本发明的反应器解决了现有技术中的搅拌不充分，装置内部易酸化，发酵效率低和产甲烷率低的问题。

主权项

1.一种适用于农业废弃物沼气发酵的CSTR反应器，包括一个罐体，罐体的外壁设置有保温加热层（20）；其特征在于罐体顶壁设置有若干出气口，每个出气口均连接有沼气收集管（8）；罐体的顶壁设置有多个进料口（1），其中一个进料口（1）设置在顶壁中心位置，该进料口（1）下方设置有进料管（12），进料管（12）上端与顶壁固连，下端伸入罐体内；进料管（12）通道旁设有搅拌杆，搅拌杆上设有向下搅拌叶（4）和上提升搅拌叶（5），搅拌杆上端伸出罐体顶壁且通过电机（2）驱动；搅拌杆和进料管（12）外套有第一下套筒（13），第一下套筒（13）为空心圆柱与空心圆台组合结构，圆台大端与圆柱上端连接，且圆台大端外径与圆柱外径相同，圆柱下端与罐体底壁固连，第一下套筒（13）的圆台小端内壁与进料管（12）之间留有间隙，圆台小端上部与罐体顶壁之间留有间隙；第一下套筒（13）内壁设有格网（3），格网（3）中心开有通孔，进料管（12）穿过格网（3）中心通孔并与格网（3）固连；格网（3）上方的套筒内壁设有三相分离装置（11）；第一下套筒（13）外套有第一上套筒（14），第一上套筒（14）为空心圆柱与空心圆台组合结构，圆台小端与圆柱下端连接，且圆台小端外径与圆柱外径相同，圆柱上端与罐体顶壁固连，圆台大端与罐体底壁之间留有间隙；第一上套筒（14）外壁设有三相分离装置（11）；第一上套筒（14）外设有第二下套筒（15），第二下套筒（15）为空心圆柱与空心圆台组合结构，圆台大端与圆柱上端连接，且圆台大端外径与圆柱外径相同，圆柱下端与罐体底壁固连，圆台小端与罐体顶壁之间留有间隙；第二下套筒（15）外套有第二上套筒（16），第二上套筒（16）为空心圆柱与空心圆台组合结构，圆台小端与圆柱下端连接，且圆台小端外径与圆柱外径相同，圆柱上端与罐体顶壁固连，圆台大端与罐体底壁之间留有间隙；第二上套筒（16）外壁设有三相分离装置（11）；第二上套筒（16）外设有第三下套筒（17），第三下套筒（17）为空心圆柱与空心圆台组合结构，圆台大端与圆柱上端连接，且圆台大端外径与圆柱外径相同，圆柱下端与罐体底壁固连，圆台小端与罐体顶壁之间留有间隙；第三下套筒（17）外设有圆柱形套筒（18），圆柱形套筒（18）上端与罐体顶壁固连，圆柱形套筒（18）下端与罐体底壁间留有空隙；第一下套筒（13）所围空间作为空间A；与第一上套筒（14）与第二下套筒（15）之间的空间B相对应的罐体顶壁上，以及与第二上套筒（16）与第三下套筒（17）之间的空间C相对应的罐体顶壁上均设有进料口（1），相对应的罐体底壁上设有出料口（6）；圆柱形套筒（18）与罐体外壁之间的空间为D空间，D空间相对应的罐体底壁上也设有出料口（6）；第一下套筒（13）与罐体连接区域的底部设有回流入口，回流入口通过循环水泵（7）连接有水箱（19），水箱（19）通过循环管（9）与设置在外壁中间处的回流出口相连，循环管（9）上设有阀门（10）；将污泥通过各个进料口（1）加入罐体中，将水通过中心的进料口（1）加进罐体，同时开启循环管（9）的阀门（10）使回水进入水箱（19），待罐体和水箱（19）中水即将充满时停止进水，关闭进料口（1）；开启循环水泵（7），将水箱（19）中的水射入罐体内，通过阀门（10）和循环水泵（7）流量控制循环管（9）中进出水量一致；当农业废弃物原料从中心的进料口（1）进入罐体A区域后启动电机（2），带动搅拌杆上的向下搅拌叶（4）和上提升搅拌叶（5）转动，使得在搅拌过程中原料在两个搅拌叶之间形成对流；第一下套筒（13）内的原料被污泥分解部分溶于水形成沼液，通过循环水流的作用下，进入第一上套筒（14）、第二下套筒（15）、第二上套筒（16）以及第三下套筒（17）之间的区域进一步反应，通过循环管（9）进入水箱（19）后再经循环水泵（7）射入第一下套筒（13）内进行反应，直至高固态反应物反应完全后，开启中间区域的出料口将废物排出。