[发明专利]一种高湍流度小型湿式厌氧消化反应器及运行控制方法

权利要求书

1.一种高湍流度小型湿式厌氧消化反应器，其特征在于，反应器主体为圆柱体与等直径锥形顶与锥形底上下相接而成的一体化结构，上附进料系统、出液与排渣系统、气体循环搅拌系统、加热与保温系统、在线监测系统以及观察口、安全阀、气压计三大部件；其中

所述的反应器主体的锥形顶高度、圆柱体高度、锥形底高度、直径的比值为5︰20︰2︰20，液位距圆柱体与锥形顶相交的水平面为0.3-1.0米；

所述的气体循环搅拌系统包括：气体搅拌与沼气储存两部分，厌氧消化生成的沼气经锥形顶端的总出气口排出反应器，管路上依次连接有脱水除浊装置、可调开合度电磁阀、气体流量计、回火防止器，最终通向沼气储存装置，储存气体被部分循环回反应器内进行气体搅拌；气体搅拌是反应器的唯一搅拌方式，反应器内设有5个出气口，均位于圆柱体与锥形底相交水平圆面上，1个在圆心处、出气方向竖直向上，另外4个沿圆周平均分布、出气方向沿锥形底面坡度指向锥形底顶点；

所述的反应器内位于中心的出气口上方固定有防旋涡导流筒，导流筒主体为圆柱体，两端接喇叭口，侧壁外表面均匀分布有扰流刺凸，用于防止旋涡形成，增强局部湍流，刺长与反应器主体直径比值为1︰4，扰流刺凸两两等距交错分布；

所述的加热与保温系统包括圆柱体侧壁双层中空腔壁及固着于中空腔内壁侧的电加热装置；内壁采用良性导热的疏水材料，密布着向反应器内部凸起的肋条，肋条顺流向分布，肋间截面为梯形，肋尖夹角α为30°，肋高与肋间距比值（h/s）取0.8～1.0之间，肋长与隔离带宽之比（L/a）为1/3；外壁为平滑表面。

2.权利要求1所述高湍流度小型湿式厌氧消化反应器的运行控制方法，其特征在于包含如下的步骤：

（1）中温消化，温度控制为35±3℃，周期运行，间歇进料与排液，每周期消化25-30天；

（2）进料理化特性控制方法：控制进料物化性状与组分，其中含水率控制在93%~98%，去除无机颗粒，纤维长为1~4厘米，进料油脂含量为1~12%，碳氮比在10~50之间，当干燥植物秸秆含量超过进料混合物总量的50%时，以质量计，须对混合物进行加水预堆沤处理；

（3）厌氧生物菌群培养启动方法：首次进料添加原料混合物20%和生活污水80%，以体积计，首个周期结束排放有效容积1/3的沼液，下一周期补充等量原料混合物，随后每个周期逐步增加排液量，每周期运行20~30天，经过2~3个月运行，最终进料量达到设计负荷，甲烷含量达到60%，且产气量稳定；

（4）气体搅拌与温度实时控制方法：进料完成后先启动气体搅拌，首次启动在沼气储存装置中引入外源沼气，经半小时气体搅拌后再启动加热，之后根据温度传感器与MLSS监测仪反馈的实时数据经PLC计算后控制搅拌与加热的启停，但当加热程序启动时必须同步启动气体搅拌程序；

（5）沼液排出方法：每次沼液排放前静止沉降1小时，由上至下依次打开排液电磁阀，实现逐层排放，根据需要决定排放高度；

（6）排气控制方法：通过实验确定合理气压阈值，当监测到装置内气体集聚处气压超过阈值，总出气口上的可调开合度电磁阀打开，沼气经脱水除浊后进入储存装置。

3.权利要求1所述高湍流度小型湿式厌氧消化反应器在用于活性污泥、植物秸秆、畜禽粪污厌氧消化方面的应用。