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一种卧置好 氧 发酵反应器及好氧发酵反应方法

阅读：792发布：2022-10-05

专利汇可以提供一种卧置好氧发酵反应器及好氧发酵反应方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种卧置好氧发酵反应器及好氧发酵反应方法，包括卧置圆筒，在卧置圆筒内安装有搅拌装置。通过与外部接管相连的夹套，将发酵物料快速加热和控制好氧发酵反应在合适的温度下进行，避免了发酵温度过高而引起好氧微生物的死亡及休眠；通过驱动带螺旋叶片的搅拌装置旋转运动，使被发酵物与氧气进行充分且均匀的接触从而产生高速的好氧反应；通过与外部通风系统连接的通风法兰，反应所产生的废气进行集中处理后排放；反应所产生的热量回收加以利用。本发明占地面积小，驱动功率较低，环保节能好。，下面是一种卧置好氧发酵反应器及好氧发酵反应方法专利的具体信息内容。

权利要求

1. 一种卧置好氧发酵反应器，其特征在于：包括卧置圆筒，在卧置圆筒内安装有搅拌装置；所述的搅拌装置为下述两种结构之一：
1）搅拌装置设置有旋转轴、螺旋叶片，螺旋叶片与旋转轴同轴且固连在一起；
2）搅拌装置不设置旋转轴，而是用两端设置的旋转轴头取代旋转轴，两旋转轴头同轴，螺旋叶片与旋转轴头同轴且螺旋叶片两端与旋转轴头固连在一起。
2.根据权利要求1所述的卧置好氧发酵反应器，其特征在于：所述的螺旋叶片间设置有抄板。
3.根据权利要求1所述的卧置好氧发酵反应器，其特征在于：卧置圆筒由支腿支撑，且固定不动，卧置圆筒的两侧分别设置有端盖，卧置圆筒与端盖固定相连；搅拌装置的旋转轴或旋转轴头由固定在两侧端盖上的轴承座支撑，在旋转轴或旋转轴头穿过两侧端盖处分别设有密封装置；搅拌装置由驱动装置驱动。
4.根据权利要求3所述的卧置好氧发酵反应器，其特征在于：进料侧端盖上设置有进料侧通风管法兰和进料孔法兰，进料侧通风管法兰和进料孔法兰布置在进料侧端盖的上部；出料侧端盖上设置有出料孔和出料侧通风管法兰，出料侧通风管法兰布置在出料侧端盖的上部，出料孔布置在出料侧端盖的下部，或者出料孔布置在卧置圆筒底部，上述通风管法兰与外部风管密封连接；外部的进料输送装置与进料侧端盖上的进料孔法兰密封相连，外部的出料输送装置的进料口设置在出料孔的下方。
5.根据权利要求4所述的卧置好氧发酵反应器，其特征在于：在出料孔处设置出料闸门，外部的出料输送装置的进料口设置在出料闸门的下方。
6.根据权利要求1所述的卧置好氧发酵反应器，其特征在于：卧置圆筒的外部设置同轴夹套，夹套接管法兰与外部接管连接；所述的同轴夹套外面包裹有保温层。
7.一种好氧发酵反应方法，其特征在于：包括下列步骤：
(1)外部提供的热水进入卧置好氧发酵反应器的外部夹套，使卧置好氧发酵反应器加热，升温至适合高速好氧发酵的设定温度；
(2)通过输送设备将适量经预处理过的有机废弃物和好氧菌种送入卧置好氧发酵反应器；
(3)在加料的同时，启动卧置好氧发酵反应器的搅拌装置，驱动搅拌装置正方向旋转，借助于卧置好氧发酵反应器内搅拌装置螺旋叶片和抄板的作用，有机废弃物被向出料侧输送，同时有机废弃物被抄起-跌落，使有机废弃物得以跟氧气充分搅拌混合，扩大了发酵原料跟氧气的接触面积；
(4)空气从一个通风管法兰进入卧置发酵反应器的内部，卧置发酵反应器内部好氧反应产生的废气，经另一个通风管法兰排出，集中送至除臭设备处理；
(5)在好氧发酵反应进行中，通过与卧置发酵好氧发酵反应器夹套相连的循环水系统，控制好氧发酵反应始终在恒定温度条件下进行，避免微生物在高温下进入休眠状态；
(6)在好氧发酵反应进行中，根据发酵原料中含氧量的大小及发酵原料的温度，确定好氧发酵反应器的通风时间和风量大小，向好氧发酵反应提供适量的氧气；
(7)在好氧发酵反应过程中，好氧发酵反应器的搅拌装置采用正转-停-反转-停的交替间歇运转的方式进行，搅拌装置的螺旋状叶片在搅拌装置正转时，将发酵原料向出料口侧输送，当搅拌装置反转时，将发酵原料向进料口输送，正、反交替的运行，使新老发酵原料得到充分搅拌的同时使发酵原料与反应器内壁的黏壁量下降，又使搅拌的能耗降到最低；
(8)当好氧反应完成时，排出部分发酵陈料经外部输送设备送至下一工序处理；
(9)当卸料结束后，再次启动外部进料输送设备，将适量的待发酵原料送入卧置好氧发酵反应器内，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；
（10）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。
8.根据权利要求7所述的好氧发酵反应方法，其特征在于：用蒸汽系统代替循环水系统，对卧置好氧发酵反应器及其物料进行加热。
9.根据权利要求7或8所述的好氧发酵反应方法，其特征在于：进入卧置好氧发酵反应器的空气，先加热，再输入卧置好氧发酵反应器。
10.根据权利要求7或8所述的好氧发酵反应方法，其特征在于：在循环水系统或蒸汽系统中加入热能负载，对好氧发酵反应所产生的热能加以回收利用。

说明书全文

一种卧置好氧 发酵反应器及好氧发酵反应方法

技术领域

[0001] 本发明属于固体废物处理技术领域，具体涉及一种卧置好氧发酵反应器及好氧发酵反应方法，广泛应用于固体有机废弃物的生物处理。

背景技术

[0002] 好氧发酵通过微生物降解有机物，使有机废弃物实现减量化、无害化、资源化处理。目前广泛采用的堆肥技术，主要存在占地面积大、发酵时间长、低温天气发酵速度下降的缺点，虽然堆肥时通过通风强制输氧、翻堆或搅拌等手段使好氧堆肥的效率或效果得以提高，但发酵产生的热量及臭气向大气排放，造成了环境污染。设备化的达诺（Dano）滚筒式好氧发酵反应器，相对场地发酵具有发酵效率高、占用场地面积小等特点，但发酵效果取决于滚筒长度等因素。为延长有机废弃物等发酵物料在滚筒反应器中的停留时间以保证发酵效果，滚筒的长度通常设计成滚筒直径的10倍以上甚至20倍以上，因此占地面积仍然很大，设备制造成本高昂。滚筒式好氧发酵反应器，由于滚筒旋转驱动功率较大；旋转的滚筒与固定不动的端盖间存在为保证相对运动而必须的间隙，密封较为困难。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种卧置好氧发酵反应器及好氧发酵反应方法，占地面积小，驱动功率低，发酵物与氧气充分接触，产生高效好氧发酵反应，废气集中处理排放，热量回收利用，环保节能好。

[0004] 本发明所采用的技术方案是：一种卧置好氧发酵反应器，包括卧置圆筒，在卧置圆筒内安装有搅拌装置；所述的搅拌装置为下述两种结构之一：
1）搅拌装置设置有旋转轴、螺旋叶片，螺旋叶片与旋转轴同轴且固连在一起；
2）搅拌装置不设置旋转轴，而是用两端设置的旋转轴头取代旋转轴，两旋转轴头同轴，螺旋叶片与旋转轴头同轴且螺旋叶片两端与旋转轴头固连在一起。

[0005] 上述技术方案中，所述的螺旋叶片间设置有抄板。

[0006] 上述技术方案中，卧置圆筒由支腿支撑，且固定不动，卧置圆筒的两侧分别设置有端盖，卧置圆筒与端盖固定相连；搅拌装置的旋转轴或旋转轴头由固定在两侧端盖上的轴承座支撑，在旋转轴或旋转轴头穿过两侧端盖处分别设有密封装置；搅拌装置由驱动装置驱动，驱动装置设置在卧置圆筒的进料侧，驱动装置由电动机、减速器、联轴器依次连接，联轴器与搅拌装置的旋转轴或旋转轴头连接。

[0007] 上述技术方案中，进料侧端盖上设置有进料侧通风管法兰和进料孔法兰，进料侧通风管法兰和进料孔法兰布置在进料侧端盖的上部；出料侧端盖上设置有出料孔和出料侧通风管法兰，出料侧通风管法兰布置在出料侧端盖的上部，出料孔布置在出料侧端盖的下部，或者出料孔布置在卧置圆筒底部，上述通风管法兰与外部风管密封连接；外部的进料输送装置与进料侧端盖上的进料孔法兰密封相连，外部的出料输送装置的进料口设置在出料孔的下方。

[0008] 上述技术方案中，在出料孔处设置出料闸门，外部的出料输送装置的进料口设置在出料闸门的下方。

[0009] 上述技术方案中，卧置圆筒的外部设置同轴夹套，夹套接管法兰与外部接管连接；所述的同轴夹套外面包裹有保温层。

[0010] 一种好氧发酵反应方法，包括下列步骤：(1)外部提供的热水进入卧置好氧发酵反应器的外部夹套，使卧置好氧发酵反应器加热，升温至适合高速好氧发酵的设定温度；
(2)通过输送设备将适量经预处理过的有机废弃物和好氧菌种送入卧置好氧发酵反应器；
(3)在加料的同时，启动卧置好氧发酵反应器的搅拌装置，驱动搅拌装置正方向旋转，借助于卧置好氧发酵反应器内搅拌装置螺旋叶片和抄板的作用，有机废弃物被向出料侧输送，同时有机废弃物被抄起-跌落，使有机废弃物得以跟氧气充分搅拌混合，扩大了发酵原料跟氧气的接触面积；
(4)空气从一个通风管法兰进入卧置发酵反应器的内部，卧置发酵反应器内部好氧反应产生的废气，经另一个通风管法兰排出，集中送至除臭设备处理；
(5)在好氧发酵反应进行中，通过与卧置发酵好氧发酵反应器夹套相连的循环水系统，控制好氧发酵反应始终在恒定温度条件下进行，避免微生物在高温下进入休眠状态；
(6)在好氧发酵反应进行中，根据发酵原料中含氧量的大小及发酵原料的温度，确定好氧发酵反应器的通风时间和风量大小，向好氧发酵反应提供适量的氧气；
(7)在好氧发酵反应过程中，好氧发酵反应器的搅拌装置采用正转-停-反转-停的交替间歇运转的方式进行，搅拌装置的螺旋状叶片在搅拌装置正转时，将发酵原料向出料口侧输送，当搅拌装置反转时，将发酵原料向进料口输送，正、反交替的运行，使新老发酵原料得到充分搅拌的同时使发酵原料与反应器内壁的黏壁量下降，又使搅拌的能耗降到最低；
(8)当好氧反应完成时，排出部分发酵陈料经外部输送设备送至下一工序处理；
(9)当卸料结束后，再次启动外部进料输送设备，将适量的待发酵原料送入卧置好氧发酵反应器内，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；
(10)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。

[0011] 上述技术方案中，进入卧置好氧发酵反应器的空气，先加热，再输入卧置好氧发酵反应器。

[0012] 上述技术方案中，用蒸汽系统代替循环水系统，对卧置好氧发酵反应器及其物料进行加热。

[0013] 上述技术方案中，在循环水系统或蒸汽系统中加入热能负载，对好氧发酵反应所产生的热能加以回收利用。

[0014] 本发明的有益效果是：本发明提出的带发酵温度控制的卧置好氧发酵反应器，占地面积小，驱动功率较低；通过与外部接管相连的夹套，可将发酵物料快速加热和控制好氧发酵反应在合适的温度下进行，避免了发酵温度过高而引起好氧微生物的死亡及休眠；通过驱动带螺旋叶片的搅拌器旋转运动，可使被发酵物与氧气进行充分且均匀的接触从而产生高速的好氧反应；通过与外部通风系统连接的通风法兰，反应所产生的废气可进行集中处理后排放；反应所产生的热量可回收加以利用。
附图说明

[0015] 图1为本发明实施例1的主视图；图2为本发明实施例2的主视图；
图3为图1的左视图；
图4为图1的右视图；
图2的左视图与图1的左视图同；
图2的右视图与图1的右视图同。

[0016] 图中编号：1—支腿，2—进料侧端盖，3—进料侧密封装置，4—联轴器，5—减速器，6—电动机，7—进料侧轴承座， 8—进料孔法兰，9—进料侧夹套接管法兰，10—保温层，11—夹套, 12—卧置圆筒, 13—抄板，14—螺旋叶片，15—筋板，16—旋转轴，17—出料侧通风管法兰，18—出料侧密封装置，19—出料侧轴承座，20—出料侧端盖，21—出料闸门，
22—出料侧夹套接管法兰，23—进料侧通风管法兰，24—出料闸门驱动装置，25—轴头。

具体实施方式

[0017] 下面根据附图1、附图3、附图4对本发明的实施例1进行说明。本实施例1采用的搅拌装置设置有旋转轴。

[0018] 一种带发酵温度控制的卧置好氧发酵反应器，由卧置圆筒、搅拌装置、两侧的端盖及密封、进出料孔、通风管法兰、驱动装置、出料装置、夹套等部件组成。

[0019] 卧置圆筒12由支腿1支撑，且固定不动。支腿1至少有两组，其数量依卧置圆筒12的长度而定。

[0020] 卧置圆筒12的两侧分别设置有进料侧端盖2和出料侧端盖20，卧置圆筒12与两侧端盖固定相连。

[0021] 搅拌装置由抄板13、螺旋叶片14、筋板15、旋转轴16组成。螺旋叶片14通过筋板15与旋转轴16连接，在螺旋叶片14间设置有物料抄板13。抄板13在纵向与搅拌装置的旋转轴轴线平行。

[0022] 搅拌装置设置在卧置圆筒12内，旋转轴16由固定在进料侧端盖2上的进料侧轴承座7和固定在出料侧端盖20上的出料侧轴承座19支撑，在旋转轴16穿过进料侧端盖2和出料侧端盖20处分别设有进料侧密封装置3和出料侧密封装置18。

[0023] 在反应器的进料侧设置有驱动装置。驱动装置由电动机6、减速器5、联轴器4依次连接，联轴器4与搅拌装置的旋转轴16连接，驱动装置驱动搅拌装置转动，驱动装置通过支架固定在进料侧端盖2上。

[0024] 进料侧端盖2上设置有进料侧通风管法兰23和进料孔法兰8，进料侧通风管法兰23和进料孔法兰8布置在进料侧端盖2的上部；出料侧端盖20上设置有出料闸门21和出料侧通风管法兰17，出料侧通风管法兰17布置在出料侧端盖20的上部，出料闸门21布置在出料侧端盖20的下部，出料闸门21由出料闸门驱动装置24驱动。

[0025] 反应器的通风管法兰与外部风管密封连接。

[0026] 外部的进料输送装置与进料侧端盖2上的进料孔法兰8密封相连，外部的出料输送装置的进料口设置在出料侧端盖20的出料闸门21的下方。

[0027] 卧置圆筒12的外部装置有同轴筒状换热夹套11。在进、出料端分别设置有进料侧夹套接管法兰9和出料侧夹套接管法兰22与外部循环水管连接。

[0028] 反应器的夹套11外面包裹有保温层10，此保温层由保温隔热材料组成，如岩棉、聚胺脂、石棉等。

[0029] 下面根据附图2、附图3、附图4对本发明的实施例2进行说明。本实施例2与实施例1的不同之处在于采用的搅拌装置没有旋转轴，而是用两端设置的旋转轴头取代旋转轴。

[0030] 一种带发酵温度控制的卧置好氧发酵反应器，由卧置圆筒、搅拌装置、两侧的端盖及密封、进出料孔、通风管法兰、驱动装置、出料装置、夹套等部件组成。

[0031] 卧置圆筒12由支腿1支撑，且固定不动。支腿1至少有两组，其数量依卧置圆筒12的长度而定。

[0032] 卧置圆筒12的两侧分别设置有进料侧端盖2和出料侧端盖20，卧置圆筒12与两侧端盖固定相连。

[0033] 搅拌装置由抄板13、螺旋叶片14、筋板15、旋转轴头25组成。螺旋叶片14通过筋板15与旋转轴头25连接，在螺旋叶片14间设置有物料抄板13。抄板13在纵向与搅拌装置的旋转轴轴线平行。

[0034] 搅拌装置设置在卧置圆筒12内，旋转轴头25由固定在进料侧端盖2上的进料侧轴承座7和固定在出料侧端盖20上的出料侧轴承座19支撑，在旋转轴头25穿过进料侧端盖2和出料侧端盖20处分别设有进料侧密封装置3和出料侧密封装置18。

[0035] 在反应器的进料侧设置有驱动装置。驱动装置由电动机6、减速器5、联轴器4依次连接，联轴器4与搅拌装置驱动端的旋转轴头25连接，驱动装置驱动搅拌装置转动，驱动装置通过支架固定在进料侧端盖2上。

[0036] 进料侧端盖2上设置有进料侧通风管法兰23和进料孔法兰8，进料侧通风管法兰23和进料孔法兰8布置在进料侧端盖2的上部；出料侧端盖20上设置有出料闸门21和出料侧通风管法兰17，出料侧通风管法兰17布置在出料侧端盖20的上部，出料闸门21布置在出料侧端盖20的下部，出料闸门21由出料闸门驱动装置24驱动。

[0037] 反应器的通风管法兰与外部风管密封连接。

[0038] 外部的进料输送装置与进料侧端盖2上的进料孔法兰8密封相连，外部的出料输送装置的进料口设置在出料侧端盖20的出料闸门21的下方。

[0039] 卧置圆筒12的外部装置有同轴筒状换热夹套11。在进、出料端分别设置有进料侧夹套接管法兰9和出料侧夹套接管法兰22与外部循环水管连接。

[0040] 反应器的夹套11外面包裹有保温层10，此保温层由保温隔热材料组成，如岩棉、聚胺脂、石棉等。

[0041] 本发明工作时，启动循环水系统，循环水系统的热源加热循环水，热水经进料侧夹套接管法兰9、进入反应器夹套11，再由出料侧夹套接管法兰22流出，对卧置圆筒12和物料加热，可将待发酵物料快速加热至好氧发酵反应所需的温度。根据不同的发酵工艺，热水的进出方式也可与之相反，即热水从出料侧进入夹套，从进料侧流出。

[0042] 启动外部输送设备，适量经预处理过的固体有机废弃物和好氧发酵菌通过外部的进料输送装置，经进料侧端盖2上的进料孔法兰8进入卧置圆筒12内。

[0043] 在加料的同时，启动卧置好氧发酵反应器搅拌装置的驱动装置，电动机6通过减速器5、联轴器4，驱动搅拌装置绕其轴线正反向旋转运动。卧置圆筒12内的物料在螺旋叶片14的作用下前后运动，而抄板13不断将物料抄起，使其与氧气充分地接触。好氧菌在含氧空气的作用下，开始大量繁殖并开始降解消化物料。

[0044] 启动进排气系统，经由进料侧外部的通风管道、进料侧端盖2上进料侧通风管法兰23向卧置好氧发酵反应器输入空气，向好氧发酵反应提供所需的氧气，好氧发酵反应产生的废气，经出料侧端盖20上的出料侧通风管法兰17、出料侧外部的通风管道，送往除臭设备集中处理后排放。根据发酵工艺的不同，也可以采用相反的连接方式。废气从进料侧排出，新鲜空气从出料侧进入。

[0045] 在高温好氧发酵反应进行中，通过与卧置发酵好氧发酵反应器夹套11相连的循环水系统，控制好氧发酵反应始终在恒定温度条件下进行，避免微生物在高温下进入休眠状态。

[0046] 在好氧发酵反应过程中，卧置好氧发酵反应器的搅拌装置采用正转-停-反转-停…的交替间歇运转的方式进行。搅拌装置的螺旋状叶片在搅拌装置正转时，将发酵原料向出料口侧输送，当搅拌装置反转时，将发酵原料向进料口输送，正、反交替的运行，在使新老发酵原料得到充分搅拌的同时使发酵原料与卧置好氧发酵反应器圆筒12内壁的黏壁量下降，又使搅拌的能耗降到最低，而抄板13不断将物料抄起，使其与氧气充分地接触。好氧菌在含氧空气的作用下，开始大量繁殖并开始降解消化物料。

[0047] 当高温好氧反应完成时，卧置好氧发酵反应器的出料闸门驱动装置24打开出料闸门21，电动机6通过减速器5和联轴器4驱动搅拌装置绕其轴线旋转，卧置圆筒12内的好氧发酵产成品在螺旋叶片14的作用下向后运动，经出料侧端盖20上的出料闸门21，排出部分发酵陈料经外部的出料输送装置送往下道工艺进行处理。

[0048] 当卸料结束后，卧置好氧发酵反应器的出料闸门驱动装置24关闭出料闸门21，再次启动外部进料输送设备，将适量的待发酵原料送入卧置好氧发酵反应器内。

[0049] 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。

[0050] 在上述好氧发酵反应方法中，可在循环水系统中加入热能负载，对好氧发酵反应所产生的热能加以回收利用。

[0051] 在上述好氧发酵反应方法中，进入卧置发酵反应器的空气，也可先加热，再输入卧置发酵反应器。

[0052] 在上述好氧发酵反应方法中，也可用蒸汽系统代替循环水系统，对好氧发酵反应器及其物料进行加热。还可在此系统中加入热能负载，对好氧发酵反应所产生的热能加以回收利用。

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