阅读说明：本技术 一种半连续进样cstr反应装置 (CSTR reaction unit of semicontinuous appearance ) 是由 严建中 张启华 郑成志 于 2019-10-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及环境保护技术领域,且公开了一种半连续进样CSTR反应装置,解决了目前市场上的半连续进样CSTR反应装置操作不便,使用复杂,部件更换不便、无法对进料量、进料速度、频率进行灵活设置、无法实时监测相关数据、无法在线测量物料厌氧发酵过程中产生的气体量的问题,其包括叶轮搅拌器,所述叶轮搅拌器的一端安装有反应池,反应池的顶部安装有池体出气口；本发明提供了一种实验室小型半连续进样CSTR反应装置,可以实时在线测量物料厌氧发酵过程中产生的气体量、可以实时在线监测物料厌氧发酵过程中的参数如温度、pH值、可以灵活的设置进料量、进料速率和频率、操作简单,使用方便,反应装置模块化设计,易于更换部件的优点。(The invention relates to the technical field of environmental protection, and discloses a semi-continuous sample injection CSTR reaction device, which solves the problems that the semi-continuous sample injection CSTR reaction device in the current market is inconvenient to operate, complicated to use, inconvenient to replace parts, incapable of flexibly setting the feeding amount, the feeding speed and the frequency, incapable of monitoring relevant data in real time and incapable of measuring the gas amount generated in the anaerobic fermentation process of materials on line; the invention provides a small-sized semi-continuous sample injection CSTR reaction device for a laboratory, which has the advantages of capability of measuring the gas quantity generated in the anaerobic fermentation process of materials in real time on line, capability of monitoring parameters such as temperature and pH value in the anaerobic fermentation process of the materials in real time on line, capability of flexibly setting the feeding quantity, the feeding speed and the feeding frequency, simplicity in operation, convenience in use, modular design of the reaction device and easiness in part replacement.)

一种半连续进样CSTR反应装置

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体为一种半连续进样CSTR反应装置。

背景技术

CSTR（Continuously Stirred Tank Reactor）又称理想混合流反应器或连续搅拌反应器，进出物料的操作是连续的，即一边连续恒定地向反应器内加入反应物，同时连续不断地把反应产物引出反应器外，这样的流动状况很接近理想混合流动模型或全混流模型，这种全混流也是一种理想化的假设，实际工业生产中广泛使用连续搅拌釜式反应器进行液相反应，只要达到足够的搅拌强度，其流型很接近于全混流，CSTR反应器内，所有空间位置的物系性质是均匀的，并且等于反应器出口处的物料性质，即：物料的浓度和温度处处相等，且等于反应器流出物料的浓度和温度，CSTR反应器内物系的所有参数，如T、C、P等均不随时间变化，从而不存在时间独立变量，独立变量是空间。

目前工业上使用较多的厌氧反应器，包括UASB-上流式厌氧污泥床、EGSB-厌氧膨胀颗粒床反应器、CSTR-完全混合式厌氧反应器、IC-内循环厌氧反应器、ABR-厌氧折流板反应器、AF-厌氧生物滤池、UBF-复合式厌氧流化床、AC-厌氧接触工艺、USR-升流式厌氧固体反应器和化粪池等，其中，CSTR反应装置在工业上应用最为广泛，但使用期间大多需要专人值守，以保证反应器中物料的量持续在稳定反应的状态，因此需要频繁进行人工填料，所以，发展一种可连续进料的CSTR反应装置具有重要意义，在实验室建立小型反应装置对这种连续进料的CSTR反应装置进行模拟，有利于评估其运行效率，优化其运行参数，但是，目前缺乏这类小型反应装置。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种半连续进样CSTR反应装置，有效的解决了目前市场上的半连续进样CSTR反应装置操作不便，使用复杂，部件更换不便、无法对进料量、进料速度、频率进行灵活设置、无法实时监测相关数据、无法在线测量物料厌氧发酵过程中产生的气体量、实验装置体型过大的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种半连续进样CSTR反应装置，包括叶轮搅拌器，所述叶轮搅拌器的一端安装有反应池，反应池的顶部安装有池体出气口，池体出气口的顶部安装有导气管，导气管的一端安装有计量池，计量池的顶部安装有计量进气口，计量池位于计量进气口侧面的顶部安装有计量出气口，反应池位于池体出气口侧面的顶部安装有温度计，反应池位于温度计侧面的顶部安装有pH计，反应池的外部安装有电加热套，反应池的侧面安装有应急进料器，应急进料器的一端安装有应急球形阀，反应池的底部安装有进料管，进料管内腔的中部安装有进料球形阀，进料管的底部安装有进料机构，进料机构的内腔安装有进料自动活塞机构，进料自动活塞机构延伸至进料机构外部的一端安装有进料自动活塞推进器，进料自动活塞推进器的外部安装有泄漏托盘，进料机构的侧面安装有填料管，填料管内腔的中部安装有填料球形阀，填料管的一端安装有填料器，填料器的内腔安装有填料手动活塞。

优选的，所述应急进料器的顶部安装有应急管，应急进料器顶部应急管的内腔与应急球形阀相安装。

优选的，所述进料机构位于反应池的正下方，且进料机构的底部开设有活动孔。

优选的，所述计量出气口与大气直接接触，且计量出气口与计量进气口均设置在计量池的顶部。

优选的，所述进料自动活塞机构的底部固定有推送杆，且进料自动活塞机构上推送杆的一端与进料机构底部的活动孔相匹配。

优选的，所述填料器的两端均开设有辅助孔，且填料器两端的辅助孔分别与填料管和填料手动活塞的一端相契合。

优选的，所述填料手动活塞的一端固定有调节块，且填料手动活塞上调节块的直径大于填料器一端辅助孔的直径。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）、本发明提供了一种实验室小型半连续进样CSTR反应装置，可用于实验室研究各类有机物料厌氧消化的机理和参数优化；

2）、本发明具有可以实时在线测量物料厌氧发酵过程中产生的气体量；

3）、本发明具有可以实时在线监测物料厌氧发酵过程中的参数如温度、pH值；

4）、本发明具有可以灵活的设置进料量、进料速率和频率；

5）、本发明具有操作简单，使用方便，反应装置模块化设计，易于更换部件。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明整体的结构示意图；

图2为本发明反应池的结构示意图；

图3为本发明进料机构的结构示意图；

图中：1、叶轮搅拌器；2、池体出气口；3、温度计；4、pH计；5、反应池；6、应急进料器；7、应急球形阀；8、进料球形阀；9、进料管；10、进料机构；11、填料球形阀；12、填料管；13、填料器；14、进料自动活塞推进器；15、泄漏托盘；16、电加热套；17、进料自动活塞机构；18、填料手动活塞；19、导气管；20、计量池；21、计量进气口；22、计量出气口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一，由图1、图2和图3给出，本发明包括叶轮搅拌器1，通过叶轮搅拌器1的设置，使得其可以对反应池5内部物质进行均匀搅拌，叶轮搅拌器1的一端安装有反应池5，反应池5的顶部安装有池体出气口2，池体出气口2的顶部安装有导气管19，导气管19的一端安装有计量池20，计量池20的顶部安装有计量进气口21，计量池20位于计量进气口21侧面的顶部安装有计量出气口22，反应池5位于池体出气口2侧面的顶部安装有温度计3，通过温度计3的设置，使得其可以进行温度的实时监控，反应池5位于温度计3侧面的顶部安装有pH计4，反应池5的外部安装有电加热套16，反应池5的侧面安装有应急进料器6，应急进料器6的一端安装有应急球形阀7，反应池5的底部安装有进料管9，进料管9内腔的中部安装有进料球形阀8，进料管9的底部安装有进料机构10，进料机构10的内腔安装有进料自动活塞机构17，进料自动活塞机构17延伸至进料机构10外部的一端安装有进料自动活塞推进器14，进料自动活塞推进器14的外部安装有泄漏托盘15，进料机构10的侧面安装有填料管12，填料管12内腔的中部安装有填料球形阀11，填料管12的一端安装有填料器13，填料器13的内腔安装有填料手动活塞18。

实施例二，在实施例一的基础上，应急进料器6的顶部安装有应急管，应急进料器6顶部应急管的内腔与应急球形阀7相安装，通过应急进料器6的设置，使得其可以及时地进行相应物质的补充，避免出现实验中断的情况。

实施例三，在实施例一的基础上，进料机构10位于反应池5的正下方，且进料机构10的底部开设有活动孔，通过进料机构10的设置，使得其通过进料机构10配合进料自动活塞机构17进行相关物质的输送。

实施例四，在实施例一的基础上，计量出气口22与大气直接接触，且计量出气口22与计量进气口21均设置在计量池20的顶部，通过计量出气口22的设置，使得其气体排放更加便捷，减少气体排放不便所带来的麻烦。

实施例五，在实施例一的基础上，进料自动活塞机构17的底部固定有推送杆，且进料自动活塞机构17上推送杆的一端与进料机构10底部的活动孔相匹配，通过进料自动活塞机构17的设置，使得其可以对进料机构10内部的物质进行推送，从而带动其物质进行位置上的变动。

实施例六，在实施例一的基础上，填料器13的两端均开设有辅助孔，且填料器13两端的辅助孔分别与填料管12和填料手动活塞18的一端相契合，通过填料器13的设置，使得其可以进行物质的补充

实施例七，在实施例一的基础上，填料手动活塞18的一端固定有调节块，且填料手动活塞18上调节块的直径大于填料器13一端辅助孔的直径，通过填料手动活塞18的设置，使得其可以通过人力进行相关物质的输送。

工作原理：工作时，将待实验的物料（比如农业秸秆、餐厨垃圾、禽畜粪便、有机废水）和微生物菌种一起放入反应池5内，开启叶轮搅拌器1进行搅拌均匀，启动电加热套16给反应池5加热，提供厌氧消化所需要的温度，另将待实验的物料和微生物菌种混合后，装入填料器13内，打开填料球形阀11，推动填料手动活塞18，将物料注入进料机构10内，关闭填料球形阀11，开启进料球形阀8，启动进料自动活塞推进器14，推动进料自动活塞机构17，将进料机构10内的物料按照设定的速率和频率注入反应池5内，同时，开启应急球形阀7，将反应过的物料推入应急进料器6内，承接排出的反应物料，如果遇到紧急情况，可直接将新的物料装入应急进料器6内，手动推入新的物料到反应池5内进行反应；

反应池5上设有的温度计3实时测量反应过程物料的温度，pH计4实时测量反应过程物料的pH值，厌氧消化产生的气体通过导气管19进入计量池20，实时测量气体流量，测量过后的气体通过计量出气口22排到大气中，或者尾接气体收集袋，进行后续气体组分分析。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。