一种采用脉冲气动搅拌的卵形厌氧反应器及其控制方法技术

本发明专利技术属于厌氧反应器技术领域，具体涉及一种采用脉冲气动搅拌的卵形厌氧反应器及其控制方法，所述厌氧反应器包括厌氧反应器本体、导气管、压气盘；厌氧反应器本体呈卵形，其顶面和底面为平面；导气管为同心套管；压气盘邻近厌氧反应器本体底面设置，且压气盘与导气管导通；压气盘包括上盘片和下盘片；上盘片设置于下盘片上方，上盘片与下盘片之间存在间隙形成第一气流通道，第一气流通道与导气管外管连通；下盘片与厌氧反应器本体底面之间存在间隙形成第二气流通道，第二气流通道与导气管内管连通。本发明专利技术通过间歇气体脉冲的搅拌作用，实现液体的有效混合，同时优化厌氧反应器的结构型式，使之更贴合搅拌流线分布，从而提升反应器的体积利用率。应器的体积利用率。应器的体积利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种采用脉冲气动搅拌的卵形厌氧反应器及其控制方法


[0001]本专利技术属于厌氧反应器
，具体涉及一种采用脉冲气动搅拌的卵形厌氧反应器及其控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，我国对环境污染的重视程度越来越大，厌氧发酵技术作为污水、固废处理领域的核心技术，在环境保护和治理方面扮演着重要角色，在污水处理领域几乎都有它的踪影。然而，厌氧发酵也是一个耗能、造污的过程，在国内节能减排压力剧增的背景下，如何进一步提升厌氧发酵效率、降低能源消耗、保持稳定运行，是该技术满足碳中和要求、实现自我提升的关键。
[0003]传统的厌氧反应器为圆柱形钢制罐，普遍采用机械搅拌的方式，如顶装式搅拌桨叶，通过搅拌轴的旋转带动罐内液体流动，从而实现搅拌混合的目的。桨叶的型式和尺寸对于搅拌效果至关重要，国内的机械搅拌设计难以达到充分混合的目的，导致厌氧罐体积利用率普遍低于80%，而进口搅拌装置采购和维护费用高昂，一般企业承受不起。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种采用脉冲气动搅拌的卵形厌氧反应器及其控制方法，本专利技术摒弃了机械搅拌方式，采用了一种新型气动搅拌方式，通过间歇气体脉冲的搅拌作用，实现厌氧反应器内液体的有效混合，同时优化厌氧反应器的结构型式，使之更贴合搅拌流线分布，从而提升反应器的体积利用率。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种采用脉冲气动搅拌的卵形厌氧反应器，包括：厌氧反应器本体，所述厌氧反应器本体呈卵形，其顶面和底面为平面；若干导气管，所述导气管为同心套管，所述导气管输出端从所述厌氧反应器本体顶面延伸至所述厌氧反应器本体内部，所述导气管输入端通反应气体；若干压气盘，所述压气盘邻近所述厌氧反应器本体底面设置，且所述压气盘与所述导气管导通；所述压气盘包括上盘片和下盘片；所述上盘片设置于所述下盘片上方，所述上盘片与所述下盘片之间存在间隙形成第一气流通道，所述第一气流通道与所述导气管外管连通；所述下盘片设置于所述厌氧反应器本体底面上方，所述下盘片与所述厌氧反应器本体底面之间存在间隙形成第二气流通道，所述第二气流通道与所述导气管内管连通。
[0006]作为本专利技术的进一步优选，所述导气管输入端处所述外管的端部与所述内管焊接密封。
[0007]作为本专利技术的进一步优选，还包括风机、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道以及第五管道，其中：
所述风机输出端连通所述第一管道；所述第一管道与所述第二管道连通，且所述第一管道与所述第三管道连通；所述第二管道与环空体积连通，所述环空体积为所述内管与所述外管之间的空间；所述第三管道与所述内管输入端连通；所述第四管道与所述风机输入端连通；所述第五管道输入端与所述厌氧反应器本体顶面连通，所述第五管道输出端与所述第四管道连通。
[0008]作为本专利技术的进一步优选，所述第一管道上设置有气体过滤器。
[0009]还提供了一种采用脉冲气动搅拌的卵形厌氧反应器的控制方法，包括以下步骤：步骤S1、CFD模拟初步确定脉冲气动搅拌供气压力和供气时间，具体模拟步骤如下：S1
‑
1、建立所述卵形厌氧反应器的三维模型，然后对建立的所述卵形厌氧反应器的三维模型进行网格化处理；S1
‑
2、初设注入气体压力值、初设出口气体压力值、初设注气持续时间；S1
‑
3、利用电脑进行模拟计算；S1
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4、分析模拟结果：从速度分布、气泡大小以及气相体积分数对模拟结果进行分析；S1
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5、经过步骤S1
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2初设注入气体压力值、初设出口气体压力值、初设注气持续时间后，步骤S1
‑
3计算得到的结果未达到预期，对注入气体压力、出口气体压力、注气持续时间进行调整后重复步骤1
‑
3进行再次计算，直至得到期望的计算结果达到理想的搅拌效果，记录此时调整后的注入气体压力值、出口气体压力值、注气持续时间；步骤S2、现场调试S2
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1、调试准备：现场安装所述卵形厌氧反应器，并运行；S2
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2、设定搅拌目标：具体为设定含固率均匀度和设定运动速度；S2
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3、进行调试：依据步骤S1
‑
5中得到的调整后的注入气体压力值、出口气体压力值、注气持续时间开始运行；S2
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4、调试含固率均匀度：通过调节所述风机频率实现供气压力大小的调节，通过PLC控制器控制所述风机的启停来实现供气时间的调节，达到调试的搅拌目标即设定的含固率均匀度；S2
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5、调试离子浓度差：通过调节所述风机频率实现供气压力大小的调节，通过PLC控制器控制所述风机的启停来实现供气时间的调节，达到调试的搅拌目标即设定的离子浓度差。
[0010]通过以上技术方案，相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术摒弃了机械搅拌方式，采用了间歇式气动搅拌方式，通过间歇气体脉冲的搅拌作用，实现厌氧反应器内液体的有效混合；间歇式气动搅拌方式：通过气动阀门控制风机的开启和关闭，风机开启时输出的气体实现搅拌，风机关闭时停止输气和搅拌，故气动搅拌不是连续的，为间歇式。
[0011]2、本专利技术厌氧反应器呈卵形从而无棱角，因此较大程度上消除了搅拌死区的出
现，从而增大了可供厌氧发酵的工作体积，且使之更贴合搅拌流线分布，从而容积利用率增大。
附图说明
[0012]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0013]图1是本专利技术整体结构连接关系示意图；图2是本专利技术搅拌过程中气泡分布以及液体环流方向示意图；图3是本专利技术导气管与第二管道、第三管道连接示意图；图4是本专利技术压气盘结构示意图；图5是本专利技术具有多组导气管和压气盘的厌氧反应器结构示意图。
[0014]图中：1、第一管道；1.1、第一手动阀门；1.2、气体过滤器；1.3、第一气动调节阀；2、第二管道；2.1、第二手动阀门；2.2、第一气动控制阀；2.3、第一安全阀；3、第三管道；3.1、第二手动阀门；3.2、第三气动控制阀；3.3、第二安全阀；4、第四管道；4.1、第三气动控制阀；5、第五管道；6、厌氧反应器本体；7、压气盘；7.1、上盘片；7.2、下盘片；8、导气管；9.1、第一阀门控制开关；9.2、第二阀门控制开关；9.3、第三阀门控制开关；9.4、第四阀门控制开关；10、风机；11、plc控制器11；12、螺栓、13、支撑筋。
具体实施方式
[0015]现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。
[0016]本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用脉冲气动搅拌的卵形厌氧反应器，其特征在于，包括：厌氧反应器本体，所述厌氧反应器本体呈卵形，其顶面和底面为平面；若干导气管，所述导气管为同心套管，所述导气管输出端从所述厌氧反应器本体顶面延伸至所述厌氧反应器本体内部，所述导气管输入端通反应气体；若干压气盘，所述压气盘邻近所述厌氧反应器本体底面设置，且所述压气盘与所述导气管导通；所述压气盘包括上盘片和下盘片；所述上盘片设置于所述下盘片上方，所述上盘片与所述下盘片之间存在间隙形成第一气流通道，所述第一气流通道与所述导气管外管连通；所述下盘片设置于所述厌氧反应器本体底面上方，所述下盘片与所述厌氧反应器本体底面之间存在间隙形成第二气流通道，所述第二气流通道与所述导气管内管连通。2.根据权利要求1所述的一种采用脉冲气动搅拌的卵形厌氧反应器，其特征在于：所述导气管输入端处所述外管的端部与所述内管焊接密封。3.根据权利要求2所述的一种采用脉冲气动搅拌的卵形厌氧反应器，其特征在于：还包括风机、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道以及第五管道，其中：所述风机输出端连通所述第一管道；所述第一管道与所述第二管道连通，且所述第一管道与所述第三管道连通；所述第二管道与环空体积连通，所述环空体积为所述内管与所述外管之间的空间；所述第三管道与所述内管输入端连通；所述第四管道与所述风机输入端连通；所述第五管道输入端与所述厌氧反应器本体顶面连通，所述第五管道输出端与所述第四管道连通。4.根据权利要求3所述的一种采用脉冲气动搅拌的卵形厌氧反应器，其特征在于：所述第一管道上设置有气体过滤器。5.一种采用脉冲气动搅拌的卵形厌氧反应器的控制方法，所述控制方法对权利要求1至4任一采用脉冲气动搅拌的卵形厌氧反应器进行控制，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、CFD模拟初步确定脉冲气动搅拌供气压力和供气时间，具体模拟步骤如下：S1

【专利技术属性】
技术研发人员：童胜宝，郑晓宇，邹婷，
申请(专利权)人：光大环境科技中国有限公司光大环保技术研究院南京有限公司，
类型：发明
国别省市：