CN100436341C - 螺旋式自循环厌氧生物反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋式自循环厌氧生物反应器。它具有反应器本体、支架，反应器本体自下而上分为平推流反应室、集气室和气液分离室；平推流反应室经外圆筒渐扩管与集气室相接，在平推流反应室下端设有排泥管和进水管，平推流反应室内设有螺旋板和回流管，回流管下端通至反应室底部，上端与三相分离器渐缩管中心相连；三相分离器经集气罩下方的污泥回流缝与沉淀室相通，三相分离器经渐缩管上的泥水提升管与气液分离室相通；泥水提升管与回流管均固定于三相分离器顶部的渐扩管回流板上。本发明有效遏制了短流和气涌现象，强化了基质降解；提高了反应器抗冲击负荷能力和酸碱平衡能力；保证了反应器运行性能的高效与稳定。

Description

螺旋式自循环厌氧生物反应器

技术领域

本发明涉及一种螺旋式自循环厌氧生物反应器。

背景技术

厌氧生物处理技术是在厌氧条件下，利用微生物的代谢作用，把有机污染物转化成沼气，从而使污水达到净化的过程。与好氧生物处理相比，厌氧生物处理具有耗能小，污泥产量低，且能回收清洁能源(沼气)的特点，是实现循环经济的有效手段之一，应用前景广阔。

随着人们对厌氧生物过程认识的深入以及对厌氧生物处理技术应用的普及，厌氧生物反应器也得到了较好的开发。迄今，厌氧生物反应器已发展至以厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)和厌氧内循环反应器(IC)为代表的第三代高效反应器。它们的特点是：污泥活性高，菌种持留量大，泥水接触好，传质效果佳。然而，第三代反应器也有其固有的短流严重的缺点，限制了反应器转化效率和出水质量的进一步提高。

针对第三代厌氧生物反应器的上述缺陷，本发明试图通过设置螺旋板通道，延长流程，使泥水混合物沿此通道呈平推流式流动，强化反应器的处理效能，有效遏制短流现象；同时通过三相分离器、泥气提升管与回流管的作用，使污泥回流，回收一部分碱度，中和厌氧发酵产酸阶段产生的酸度，调节酸碱平衡。试验证明，据此开发的新型厌氧生物反应器具有很好的厌氧处理效能，并具有很高的运行稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种螺旋式自循环厌氧生物反应器。

它具有反应器本体、支架，反应器本体自下而上分为平推流反应室、集气室和气液分离室；平推流反应室经外圆筒渐扩管与集气室相接，在平推流反应室下端设有排泥管和进水管，平推流反应室内设有螺旋板和回流管，回流管下端通至反应室底部，上端与三相分离器渐缩管中心相连；三相分离器由集气罩、渐缩管和泥水提升管构成，三相分离器经集气罩下方的污泥回流缝与沉淀室相通，三相分离器经渐缩管上的泥水提升管与气液分离室相通；泥水提升管与回流管均固定于三相分离器顶部的渐扩管回流板上，并由渐扩管回流板与反应器外壁相接。

所述的平推流反应室呈圆筒状，高径比为4～10∶1，平推流反应室直径与螺旋板螺距之比为1∶5～2，平推流反应室横截面积S₁与沉淀室最大横截面积S₂之比为1∶4～6，平推流反应室与回流管横截面积之比为16～25∶1，平推流反应室与泥气提升管的横截面积S₃之比为25～50∶1。沉淀室体积与反应器本体总体积之比为0.5～1.0∶2.4～2.7，外圆筒渐扩管与基准水平面的夹角α成50°～70°，沉淀污泥回流缝缝宽为10～20mm。泥水提升管与三相分离器渐缩管之间的夹角β为30°～45°，渐扩管回流板与基准水平面夹角γ为30°～60°。

本发明的优点：1)所置的螺旋板结构，一方面大大延长了反应室内的泥水流程(实现了有效高径比与实际反应器高径比分离)，使其在所产沼气的作用下呈平推流式流动，有效地遏制了短流现象；另一方面起到了支撑污泥的作用，减轻了上下层污泥间的直接挤压，有助于沼气逸出，防止产生气涌现象；此外，由于污泥产气，螺旋板间存在垂直方向的气搅作用，促进了泥水间的传质，强化了基质降解。2)通过三相分离器、泥水提升管与回流管的协同作用，实现了泥水回流，既可回收一部分碱度，用于调节酸碱平衡，避免有机物转化成挥发酸所致的酸化，还可将污泥回流，补充流失污泥，保证推流反应的高效进行。3)污水经污泥回流缝流至静态沉淀区，不受气搅干扰，泥、水得取有效分离，出水质量良好。4)该反应器能承受高进水有机物浓度，具有很高的容积转化效率和容积产气效率。

附图说明

附图是螺旋式自循环厌氧生物反应器结构示意图。图中：1.平推流反应室；2.集气室；3.气液分离室；4.排泥管；5.进水管；6.螺旋板；7.取样口；8.回流管；9.污泥回流缝；10.外圆筒渐扩管；11.集气罩；12.渐缩管；14.三相分离器；15.出水管；16：泥水提升管；17.渐扩管回流板；18.进泥口；19.排气管；20.支架。

具体实施方式

如附图所示，螺旋式自循环厌氧生物反应器具有反应器本体，它具有反应器本体、支架20，反应器本体自下而上分为平推流反应室1、集气室2和气液分离室3；平推流反应室1经外圆筒渐扩管10与集气室2相接，在平推流反应室1下端设有排泥管4和进水管5，平推流反应室1内设有螺旋板6和回流管8，回流管8下端通至反应室底部，上端与三相分离器14渐缩管12中心相连；三相分离器14由集气罩11、渐缩管12和泥水提升管16构成，三相分离器14经集气罩11下方的污泥回流缝9与沉淀室相通，三相分离器14经渐缩管12上的泥水提升管16与气液分离室3相通；泥水提升管16与回流管8均固定于三相分离器14顶部的渐扩管回流板17上，并由渐扩管回流板17与反应器外壁相接。

平推流反应室1呈圆筒状，高径比为4～10∶1，平推流反应室1直径与螺旋板6螺距之比为1∶5～2，平推流反应室1横截面积S₁与沉淀室最大横截面积S₂之比为1∶4～6，平推流反应室1与回流管8横截面积之比为16～25∶1，平推流反应室1与泥气提升管16的横截面积S₃之比为25～50∶1。沉淀室体积与反应器本体总体积之比为0.5～1.0∶2.4～2.7，外圆筒渐扩管10与基准水平面的夹角α成50°～70°，沉淀污泥回流缝9缝宽为10～20mm。泥水提升管16与三相分离器14渐缩管12之间的夹角β为30°～45°，渐扩管回流板17与基准水平面夹角γ为30°～60°。

螺旋式自循环厌氧生物反应器可由有机玻璃和钢板构建。接种污泥从进泥口经由气液分离室和回流管加入至反应室中。废水从反应室底部两螺旋板间的进水口进入，与回流的污泥混合后在反应室内发生反应，产生沼气。在沼气推动下，泥水呈平推流式流动。至反应室上部的泥水混合物，由集气室收集，实现泥、水、气三相的第一级分离，部分泥水气混合物被泥水提升管带入气液分离室，实现泥、水、气三相的第二级分离，分离后的泥水混合物通过回流管返回至反应室内，实现自循环，调节酸碱平衡，强化基质降解，并补充流失污泥，保证推流反应的高效、稳定运行。污水在反应室内处理后，经过污泥回流缝旁流至沉淀室，沉淀污泥依靠重力经污泥回流缝返回至反应室。出水通过出水管引出。

Claims (4)

1.一种螺旋式自循环厌氧生物反应器，其特征在于：它具有反应器本体、支架(20)，反应器本体自下而上分为平推流反应室(1)、集气室(2)和气液分离室(3)；平推流反应室(1)经外圆筒渐扩管(10)与集气室(2)相接，在平推流反应室(1)下端设有排泥管(4)和进水管(5)，平推流反应室(1)内设有螺旋板(6)和回流管(8)，回流管(8)下端通至反应室底部，上端与三相分离器(14)渐缩管(12)中心相连；三相分离器(14)由集气罩(11)、渐缩管(12)和泥水提升管(16)构成，三相分离器(14)经集气罩(11)下方的污泥回流缝(9)与沉淀室相通，三相分离器(14)经渐缩管(12)上的泥水提升管(16)与气液分离室(3)相通；泥水提升管(16)与回流管(8)均固定于三相分离器(14)顶部的渐扩管回流板(17)上，并由渐扩管回流板(17)与反应器外壁相接。

2.根据权利要求1所述的一种螺旋式自循环厌氧生物反应器，其特征在于：所述的平推流反应室(1)呈圆筒状，高径比为4～10∶1，平推流反应室(1)直径与螺旋板(6)螺距之比为1∶5～2，平推流反应室(1)横截面积S₁与沉淀室最大横截面积S₂之比为1∶4～6，平推流反应室(1)与回流管(8)横截面积之比为16～25∶1，平推流反应室(1)与泥气提升管(16)的横截面积S₃之比为25～50∶1。

3.根据权利要求1所述的一种螺旋式自循环厌氧生物反应器，其特征在于：所述的沉淀室体积与反应器本体总体积之比为0.5～1.0∶2.4～2.7，外圆筒渐扩管(10)与基准水平面的夹角α成50°～70°，沉淀污泥回流缝(9)缝宽为10～20mm。

4.根据权利要求1所述的一种螺旋式自循环厌氧生物反应器，其特征在于：所述的泥水提升管(16)与三相分离器(14)渐缩管(12)之间的夹角β为30°～45°，渐扩管回流板(17)与基准水平面夹角γ为30°～60°。

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