公布日：2024.06.21
申請日：2024.04.30
分類號：C02F3/28(2023.01)I
摘要
本發明涉及一種污水處理自循環式厭氧消化反應器，包括底座、一級消化爐、二級消化爐、投放模塊、攪拌電機、攪拌軸、攪拌模塊、連接卡板、增強模塊、集氣模塊、PH感應模塊。本發明通過在多個位置進行多方向噴射的方式向反應爐中投放添加劑，并設置有功率可切換的攪拌模塊，與投放模塊之間進行聯動，在投放添加劑時自動切換為大功率的強效模式，增強對污水的攪拌效率，并利用多方向的攪動、振動等方式加速添加劑在污水中的擴散，使添加劑均勻擴散至污水中以促進消化反應的完成。
權利要求書
1.一種污水處理自循環式厭氧消化反應器，其特征在于，包括：底座(1)，其上端從右往左依次設置有一級消化爐(2)、二級消化爐(3)；投放模塊(4)，其均勻設置在一級消化爐(2)的外壁上，投放模塊(4)通過多次、多點噴射方式向一級消化爐(2)中投放添加劑以提升反應速度以及維持反應環境穩定；攪拌電機(5)，其安裝在底座(1)中，攪拌電機(5)的輸出端上連接有攪拌軸(6)，攪拌軸(6)轉動設置在一級消化爐(2)的內部；攪拌模塊(7)，其從上往下依次設置在攪拌軸(6)上，相鄰的攪拌模塊(7)之間通過連接卡板(8)進行配合，具備變形功能的攪拌模塊(7)在工作中存在一節能工位、一強效工位；增強模塊(9)，其設置在攪拌模塊(7)上，增強模塊(9)增強攪拌模塊(7)的攪拌效果使攪拌更均勻；集氣模塊(10)，其下端分別與一級消化爐(2)、二級消化爐(3)的頂端連接，集氣模塊(10)收集反應過程中產生的氣體；PH感應模塊(11)，其設置在攪拌軸(6)的中部，PH感應模塊(11)對一級消化爐(2)內部的酸堿值進行監測。
2.根據權利要求1所述的一種污水處理自循環式厭氧消化反應器，其特征在于，所述底座(1)包括：底座外殼(12)，其內部從右往左依次安裝有進料單元(13)、轉移單元(14)、出料單元(15)，進料單元(13)與一級消化爐(2)的底部之間連通，轉移單元(14)將一級消化爐(2)、二級消化爐(3)之間進行連通，出料單元(15)與二級消化爐(3)的底部之間進行連通。
3.根據權利要求2所述的一種污水處理自循環式厭氧消化反應器，其特征在于，所述投放模塊(4)包括：連接塊(41)，其安裝在一級消化爐(2)的側壁上，連接塊(41)的內部開設有連通槽與一級消化爐(2)的內部之間相連通；儲存單元(42)，其安裝在底座外殼(12)的前端右側，儲存單元(42)通過輸送管(421)與連通槽之間連通；分隔板(43)，其左右滑動設置在連通槽的中部，分隔板(43)將連通槽劃分為上方的進料槽(411)、下方的注射艙(412)；滑動柱(44)，其左右滑動設置在分隔板(43)的內部，滑動柱(44)與分隔板(43)之間連接有彈簧一，滑動柱(44)遠離分隔板(43)的一端安裝在推動板(45)上，推動板(45)安裝在投放電推件(46)的輸出端上，投放電推件(46)通過電機座安裝在底座外殼(12)上；噴射機構(47)，其設置在注射艙(412)中。
4.根據權利要求3所述的一種污水處理自循環式厭氧消化反應器，其特征在于，所述噴射機構(47)包括：增壓板(471)，其左右滑動設置在注射艙(412)中，連接塊(41)的內部開設有與注射艙(412)連通的氣壓平衡室(413)，氣壓平衡室(413)位于增壓板(471)的外側，氣壓平衡室(413)通過連通管(414)與一級消化爐(2)內部相連通，增壓板(471)與氣壓平衡室(413)之間連接有彈簧二；L型推桿(472)，其左右滑動設置在氣壓平衡室(413)的內部，L型推桿(472)與氣壓平衡室(413)之間連接有彈性密封件，L型推桿(472)的下端與增壓板(471)之間連接；推進塊(473)，其安裝在推動板(45)的下端，推進塊(473)與L型推桿(472)之間的位置相對應；卡塊(474)，其上下滑動設置在注射艙(412)中，卡塊(474)與注射艙(412)之間連接有彈簧三，增壓板(471)的上端開設有與卡塊(474)的下端位置對應的卡接槽，分隔板(43)的下端開設有與卡塊(474)的上端位置對應的解鎖槽(475)；分層板(476)，其安裝在注射艙(412)的內端，分層板(476)將注射艙(412)的內端分隔為兩下兩條注射通道，上方的注射通道中左右滑動設置有堵頭一(477)，堵頭一(477)與上方的注射通道之間連接有彈簧四，堵頭一(477)的內部開設有T型的貫通槽，下方的注射通道中左右滑動設置有堵頭二(478)，堵頭二(478)通過連接桿與增壓板(471)之間連接。
5.根據權利要求3所述的一種污水處理自循環式厭氧消化反應器，其特征在于，所述攪拌模塊(7)包括：攪拌框架，其由攪拌件一(71)、攪拌件二(72)、攪拌件三(73)、攪拌件四(74)、攪拌件五(75)組成，攪拌件一(71)固定安裝在攪拌軸(6)的外周，攪拌件二(72)左右滑動設置在攪拌件一(71)上，攪拌件二(72)的上端上下滑動設置有攪拌件三(73)，攪拌件二(72)的下端上下滑動設置有攪拌件四(74)，攪拌件四(74)與攪拌件五(75)之間為滑動配合，攪拌件五(75)上下滑動設置在攪拌軸(6)的外周；擴展機構一(76)，其將攪拌件二(72)、攪拌件四(74)進行聯動配合；擴展機構二，其將攪拌件二(72)、攪拌件三(73)進行聯動配合，擴展機構二與擴展機構一(76)的結構相同；鎖定機構(77)，其將攪拌件一(71)、攪拌件二(72)之間的位置進行鎖定。
6.根據權利要求5所述的一種污水處理自循環式厭氧消化反應器，其特征在于，所述擴展機構一(76)包括：螺紋柱(761)，其轉動設置在攪拌件四(74)上，攪拌件二(72)上開設有與螺紋柱(761)螺紋配合的螺紋槽；轉動齒輪(762)，其套設安裝在螺紋柱(761)的底部外周，攪拌件五(75)上安裝有與轉動齒輪(762)嚙合的驅動齒條板(763)。
7.根據權利要求6所述的一種污水處理自循環式厭氧消化反應器，其特征在于，所述鎖定機構(77)包括：鎖定板(771)，其安裝在驅動齒條板(763)的外端，鎖定板(771)的下端開設有鎖定槽(772)，鎖定槽(772)中上下滑動設置有鎖定塊(773)，鎖定塊(773)與鎖定槽(772)之間連接有彈簧五；鎖定銷(774)，其上下滑動設置在攪拌件二(72)中，鎖定銷(774)與攪拌件二(72)之間連接有彈簧六，鎖定銷(774)與鎖定槽(772)之間的位置對應；滑動楔一(775)，其左右滑動設置在攪拌件二(72)中，滑動楔一(775)上開設有與鎖定銷(774)位置對應的容納槽(776)；滑動楔二(777)，其上下滑動設置在攪拌件二(72)中，滑動楔二(777)與滑動楔一(775)之間為擠壓配合；滑動楔三(778)，其左右滑動設置在攪拌件二(72)中，滑動楔三(778)與滑動楔二(777)之間為擠壓配合；解鎖組件(779)，其設置在一級消化爐(2)的內壁上。
8.根據權利要求7所述的一種污水處理自循環式厭氧消化反應器，其特征在于，所述解鎖組件(779)包括：解鎖板(780)，其通過銷軸轉動設置在連接塊(41)位于一級消化爐(2)內部的側壁上，解鎖板(780)的頂端中部開設有避讓槽，避讓槽中安裝有錐齒輪一(781)；錐齒輪二(782)，其安裝在轉動桿(783)的端部，錐齒輪二(782)與錐齒輪一(781)之間嚙合，轉動桿(783)轉動設置在連接塊(41)上，轉動桿(783)與連接塊(41)之間連接有彈簧七，轉動桿(783)的外周交錯布置有兩處擠壓塊(784)；彈性桿(785)，其左右滑動設置在連接塊(41)的內部，彈性桿(785)為彈性可伸縮結構，彈性桿(785)與連接塊(41)之間連接有彈簧八，彈性桿(785)的一端與滑動柱(44)之間位置對應，彈性桿(785)的另一端開設有盲孔槽，盲孔槽的內部安裝有擠壓層(786)，擠壓層(786)與擠壓塊(784)之間為擠壓配合。
9.根據權利要求5所述的一種污水處理自循環式厭氧消化反應器，其特征在于，所述增強模塊(9)包括：推動單元(91)，其安裝在攪拌軸(6)上，推動單元(91)的輸出端上安裝有輔助件，輔助件上通過電動轉盤轉動設置有螺旋桿(92)，螺旋桿(92)的另一端轉動設置在攪拌件二(72)上，螺旋桿(92)為彈性可伸縮結構，螺旋桿(92)外側的螺旋幅度大于內側的螺旋幅度；凸輪件(93)，其安裝在螺旋桿(92)遠離攪拌軸(6)的一端；振動板(94)，其上下滑動設置在攪拌件二(72)中，振動板(94)與攪拌件二(72)之間連接有彈簧九，振動板(94)與凸輪件(93)的位置相對應，振動板(94)的下端兩側安裝有波浪板(95)；觸發開關(96)，其安裝在一級消化爐(2)的側壁上，觸發開關(96)與推動單元(91)之間為電連接，推動板(45)的中部安裝有與觸發開關(96)位置對應的觸發壓件(97)。
10.根據權利要求5所述的一種污水處理自循環式厭氧消化反應器，其特征在于，所述連接卡板(8)將相鄰的攪拌模塊(7)中的攪拌件三(73)、攪拌件四(74)進行連接，連接卡板(8)安裝在位于上方的攪拌件四(74)的底部，連接卡板(8)的位置與攪拌件三(73)相對應。
發明內容
為了使添加劑更加快速、均勻地在污水中擴散開來，保持厭氧消化反應穩定、高效地進行，本申請提供一種污水處理自循環式厭氧消化反應器。
本申請提供的一種污水處理自循環式厭氧消化反應器采用如下的技術方案：一種污水處理自循環式厭氧消化反應器，包括底座、一級消化爐、二級消化爐、投放模塊、攪拌電機、攪拌軸、攪拌模塊、連接卡板、增強模塊、集氣模塊、PH感應模塊，底座的上端從右往左依次設置有一級消化爐、二級消化爐，投放模塊均勻設置在一級消化爐的外壁上，投放模塊通過多次、多點噴射方式向一級消化爐中投放添加劑以提升反應速度以及維持反應環境穩定，攪拌電機安裝在底座中，攪拌電機的輸出端上連接有攪拌軸，攪拌軸轉動設置在一級消化爐的內部，攪拌模塊從上往下依次設置在攪拌軸上，相鄰的攪拌模塊之間通過連接卡板進行配合，具備變形功能的攪拌模塊在工作中存在一節能工位、一強效工位，增強模塊設置在攪拌模塊上，增強模塊增強攪拌模塊的攪拌效果使攪拌更均勻，集氣模塊的下端分別與一級消化爐、二級消化爐的頂端連接，集氣模塊收集反應過程中產生的氣體，PH感應模塊設置在攪拌軸的中部，PH感應模塊對一級消化爐內部的酸堿值進行監測。
優選的，所述底座包括底座外殼、進料單元、轉移單元、出料單元，底座外殼的內部從右往左依次安裝有進料單元、轉移單元、出料單元，進料單元與一級消化爐的底部之間連通，污水從進料單元進入一級消化爐中，轉移單元將一級消化爐、二級消化爐之間進行連通，轉移單元將一級消化爐中經過反應的污泥抽吸至二級消化爐中利用余熱繼續反應，出料單元與二級消化爐的底部之間進行連通，二級消化爐中的污泥反應結束后經過出料單元轉移至指定區域。
優選的，所述投放模塊包括連接塊、儲存單元、分隔板、進料槽、注射艙、滑動柱、推動板、投放電推件、噴射機構，連接塊安裝在一級消化爐的側壁上，連接塊的內部開設有連通槽與一級消化爐的內部之間相連通，儲存單元安裝在底座外殼的前端右側，儲存單元的內部存儲有添加劑，包括化學添加劑以及生物添加劑，化學添加劑用于調節消化反應中的酸堿平衡，生物添加劑中包含特定類型的厭氧菌或促進微生物生長的酶和其他營養物質，生物添加劑被用來增強厭氧消化過程中的生物降解效率，如消化池啟動階段、消化效率下降或希望提高產氣量時，便可通過投放生物添加劑來實現上述目的，儲存單元通過輸送管與連通槽之間連通，分隔板左右滑動設置在連通槽的中部，分隔板將連通槽劃分為上方的進料槽、下方的注射艙，初始狀態下進料槽、注射艙之間連通，當進行投放時，分隔板將進料槽、注射艙之間分隔開來，從而僅將注射艙內部的添加劑投放到一級消化爐中，實現了添加劑的定量投放，滑動柱左右滑動設置在分隔板的內部，滑動柱與分隔板之間連接有彈簧一，彈簧一起到支撐及復位作用，滑動柱遠離分隔板的一端安裝在推動板上，推動板安裝在投放電推件的輸出端上，投放電推件通過電機座安裝在底座外殼上，噴射機構設置在注射艙中。
優選的，所述噴射機構包括增壓板、氣壓平衡室、連通管、L型推桿、推進塊、卡塊、解鎖槽、分層板、堵頭一、堵頭二，增壓板左右滑動設置在注射艙中，連接塊的內部開設有與注射艙連通的氣壓平衡室，氣壓平衡室位于增壓板的外側，氣壓平衡室通過連通管與一級消化爐內部相連通，連通管的內部設置有現有技術的過濾結構，從而防止固體雜質進入氣壓平衡室中，增壓板與氣壓平衡室之間連接有彈簧二，彈簧二起到復位作用，L型推桿左右滑動設置在氣壓平衡室的內部，L型推桿與氣壓平衡室之間連接有彈性密封件，L型推桿的下端與增壓板之間連接，推進塊安裝在推動板的下端，推進塊與L型推桿之間的位置相對應，卡塊上下滑動設置在注射艙中，卡塊與注射艙之間連接有彈簧三，彈簧三始終對卡塊保持向上推動的趨勢，增壓板的上端開設有與卡塊的下端位置對應的卡接槽，初始狀態的卡塊插入在卡接槽中從而將增壓板的位置鎖定，分隔板的下端開設有與卡塊的上端位置對應的解鎖槽，初始狀態的解鎖槽與卡塊之間處于錯位狀態，當解鎖槽移動至卡塊正上方時，在彈簧三的作用下，卡塊向上移動插入解鎖槽中，從而使增壓板的位置解鎖，并且解鎖槽為梯形，在分隔板復位時，卡塊與解鎖槽的斜邊之間擠壓，從而不會阻礙分隔板復位，同時也使得卡塊被擠壓復位，分層板安裝在注射艙的內端，分層板將注射艙的內端分隔為兩下兩條注射通道，上方的注射通道中左右滑動設置有堵頭一，堵頭一與上方的注射通道之間連接有彈簧四，彈簧四起到復位作用，堵頭一的內部開設有T型的貫通槽，添加劑從堵頭一內部噴出時，T型的貫通槽使得添加劑在一級消化爐內部呈上下方向噴射的形態噴出，從而加速添加劑在上下方向上的擴散，下方的注射通道中左右滑動設置有堵頭二，堵頭二通過連接桿與增壓板之間連接。
優選的，所述攪拌模塊包括攪拌框架、擴展機構一、鎖定機構，攪拌框架由攪拌件一、攪拌件二、攪拌件三、攪拌件四、攪拌件五組成，初始狀態的攪拌框架處于收縮狀態（節能工位）對污水進行低速、勻速攪動，當投放添加劑時，攪拌框架擴大展開（強效工位）對污水進行高速（高速為相較于低速攪動得出的結論，其僅是相對于低速攪動提高了一定速度而已）、勻速攪動，攪拌件一固定安裝在攪拌軸的外周，攪拌件二左右滑動設置在攪拌件一上，攪拌件二的上端上下滑動設置有攪拌件三，攪拌件二的下端上下滑動設置有攪拌件四，攪拌件四與攪拌件五之間為滑動配合，攪拌件五上下滑動設置在攪拌軸的外周，擴展機構一將攪拌件二、攪拌件四進行聯動配合，擴展機構二將攪拌件二、攪拌件三進行聯動配合，擴展機構二與擴展機構一的結構相同，鎖定機構將攪拌件一、攪拌件二之間的位置進行鎖定。
優選的，所述擴展機構一包括螺紋柱、轉動齒輪、驅動齒條板，螺紋柱轉動設置在攪拌件四上，攪拌件二上開設有與螺紋柱螺紋配合的螺紋槽，轉動齒輪套設安裝在螺紋柱的底部外周，攪拌件五上安裝有與轉動齒輪嚙合的驅動齒條板，當攪拌件二沿徑向向外側移動時，轉動齒輪與驅動齒條板之間發生相對位移，轉動齒輪轉動，螺紋柱跟隨轉動齒輪轉動，從而使得攪拌件四下降，攪拌件五跟隨攪拌件四下降，同樣的，在擴展機構二的作用下，攪拌件三向上滑動，從而使得整體攪拌框架呈現外擴展開的狀態，展開后的攪拌框架與污水間的接觸面積增大，從而增強了攪拌效果。
優選的，所述鎖定機構包括鎖定板、鎖定槽、鎖定塊、鎖定銷、滑動楔一、容納槽、滑動楔二、滑動楔三、解鎖組件，鎖定板安裝在驅動齒條板的外端，鎖定板的下端開設有鎖定槽，鎖定槽中上下滑動設置有鎖定塊，鎖定塊與鎖定槽之間連接有彈簧五，彈簧五起到復位作用，鎖定銷上下滑動設置在攪拌件二中，鎖定銷與攪拌件二之間連接有彈簧六，彈簧六始終對鎖定銷保持向下推動的趨勢，鎖定銷與鎖定槽之間的位置對應，初始狀態的鎖定銷插入到鎖定槽中從而將驅動齒條板與攪拌件二之間的位置進行鎖定（此時攪拌框架無法擴大展開），滑動楔一左右滑動設置在攪拌件二中，滑動楔一上開設有與鎖定銷位置對應的容納槽，滑動楔二上下滑動設置在攪拌件二中，滑動楔二與滑動楔一之間為擠壓配合，滑動楔三左右滑動設置在攪拌件二中，滑動楔三與滑動楔二之間為擠壓配合，解鎖組件設置在一級消化爐的內壁上，初始狀態的容納槽與鎖定銷之間的位置錯位，當解鎖組件觸發滑動楔一發生位移使得容納槽與鎖定銷之間的位置對應時，在彈簧六的作用下，鎖定銷向下移動插入到容納槽中并從鎖定槽中脫離，驅動齒條板與攪拌件二之間的位置解鎖（此時攪拌框架可擴大展開），同時，移動的滑動楔一通過滑動楔二將滑動楔三向外擠出，當攪拌框架擴大展開至最大后，滑動楔三與一級消化爐的內壁接觸并被擠壓復位，在滑動楔二的作用下，滑動楔一被擠壓復位，鎖定銷被擠壓向上移動復位，由于此時攪拌框架處于最大擴展狀態，向上移動的鎖定銷并不與驅動齒條板之間接觸，當之后攪拌框架進行收縮時，驅動齒條板與鎖定銷之間逐漸靠近，鎖定銷與鎖定塊之間接觸并擠壓，鎖定塊被擠壓向上移動，從而使得鎖定銷順利跨過鎖定塊進入鎖定槽中，從而將驅動齒條板與攪拌件二之間的位置重新鎖定。
優選的，所述解鎖組件包括解鎖板、錐齒輪一、錐齒輪二、轉動桿、擠壓塊、彈性桿、擠壓層，解鎖板通過銷軸轉動設置在連接塊位于一級消化爐內部的側壁上，初始狀態的解鎖板與連接塊的側壁之間平行貼合，此時，解鎖板將注射通道封閉，當解鎖板轉動九十度后，解鎖板將鎖定機構解鎖，之后，解鎖板再次轉動九十度與連接塊的側壁之間平行貼合，從而對解鎖后展開的攪拌框架做避讓，解鎖板的頂端中部開設有避讓槽，避讓槽中安裝有錐齒輪一，錐齒輪二安裝在轉動桿的端部，錐齒輪二與錐齒輪一之間嚙合，轉動桿轉動設置在連接塊上，轉動桿與連接塊之間連接有彈簧七，彈簧七為扭矩彈簧，彈簧七起到復位作用，轉動桿的外周交錯布置有兩處擠壓塊，擠壓塊在轉動桿的周向相差九十度布置，擠壓層依次與擠壓塊發生擠壓，從而使轉動桿轉動一百八十度，在錐齒輪一、錐齒輪二的嚙合作用下，解鎖板轉動一百八十度（分兩次轉動，單次轉動九十度），由于轉動桿為轉動設置在連接塊中，此種設計相較于滑動連接保證了密封性，彈性桿左右滑動設置在連接塊的內部，彈性桿為彈性可伸縮結構，彈性桿與連接塊之間連接有彈簧八，彈簧八起到復位作用，彈性桿的一端與滑動柱之間位置對應，彈性桿的另一端開設有盲孔槽，盲孔槽的內部安裝有擠壓層，擠壓層與擠壓塊之間為擠壓配合。
優選的，所述增強模塊包括推動單元、螺旋桿、凸輪件、振動板、波浪板、觸發開關、觸發壓件，推動單元安裝在攪拌軸上，推動單元的輸出端上安裝有輔助件，輔助件上通過電動轉盤轉動設置有螺旋桿，螺旋桿的另一端轉動設置在攪拌件二上，螺旋桿為彈性可伸縮結構，螺旋桿外側的螺旋幅度大于內側的螺旋幅度，當螺旋桿轉動時，螺旋桿外側的大螺旋將處于一級消化爐外周的添加劑快速向內部進行攪拌輸送，輸送一定距離后，螺旋桿外側的大螺旋變為小螺旋，此時螺旋桿仍將添加劑向內部進行攪拌輸送，但更加少量均勻，從而避免添加劑過多向中部堆積的情況發生，凸輪件安裝在螺旋桿遠離攪拌軸的一端，振動板上下滑動設置在攪拌件二中，振動板與攪拌件二之間連接有彈簧九，彈簧九起到支撐及復位作用，振動板與凸輪件的位置相對應，振動板的下端兩側安裝有波浪板，凸輪件轉動時不斷擊打振動板使其發生振動，波浪板跟隨振動板進行上下振動，從而加速添加劑在上下方向上的擴散，觸發開關安裝在一級消化爐的側壁上，觸發開關與推動單元之間為電連接，推動板的中部安裝有與觸發開關位置對應的觸發壓件。
優選的，所述連接卡板將相鄰的攪拌模塊中的攪拌件三、攪拌件四進行連接，連接卡板安裝在位于上方的攪拌件四的底部，連接卡板的位置與攪拌件三相對應，當攪拌框架進行擴大展開時，相鄰的兩攪拌框架之間，位于下方的攪拌件三插入到連接卡板組成的卡槽中，從而使相鄰的兩攪拌框架之間卡接起來，增強結構的穩定性。
綜上所述，本申請的有益技術效果如下：本發明所述的一種污水處理自循環式厭氧消化反應器，通過在多個位置進行多方向噴射的方式向反應爐中投放添加劑，并設置有功率可切換的攪拌模塊，與投放模塊之間進行聯動，在投放添加劑時自動切換為大功率的強效模式，增強對污水的攪拌效率，并利用多方向的攪動、振動等方式加速添加劑在污水中的擴散，使添加劑均勻擴散至污水中以促進消化反應的完成。
（發明人：類成明;類成亮;程普偉;劉妍婷;厲建國;宋青錄）
