CN100548900C - 列管式生物流化反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于对截面分隔为并列多区内循环生物流床反应器的改进，其特征是外筒内并列分区由并列相间竖置的纵向列管组成，各列管底部设有曝气装置。不仅保留了扇面蜂窝断面流化床优点，而且克服了其不足。可以预制成列管安装，形成标准定型部件，积木式组装，不需人工钻入焊接，制作简单，减少了设计、生产管理麻烦，降低了制造成本，放大处理量，只需增加外筒直径，在不增加高度情况下可以确保理想流化高径比，中心对称列管结构，曝气均匀性及流化效果好。
Description
技术领域
本发明是关于对截面分隔为并列多区内循环生物流床反应器的改进，尤其涉及流化床并列分区的改进。
背景技术
好氧生物流化床以其高效优势，在水处理中得到重视。现有技术内循环三相流化床，例如日本专利昭62-61696，基本都采用塔式同心内、外筒结构，内筒设置为曝气升流区，内外筒间环隙设置为降流区，形成处理水在处理筒内的循环流化。然而为保持内循环流化床有好的水力学特性和载体流化效果，以及高的氧利用率，高径比(H/D)一般要求大于4，这样随着流化床大型化发展，流化床直径的增大，必然导致高度更大增加，此种单一内筒结构或简单设置少数几内筒结构的内循环流化床，当直径大于4米时，其高度达到16-20米左右，此类流化床反应器，不仅强度受到制约，而且过高的高度，还可能对周围环境产生影响。为克服前述内循环流化床放大上的不足，中国专利03136616.3提出采用蜂窝断面结构流化床，即流化床反应器外筒内中心设置有小内筒，内外筒间环隙设置有若干均匀分隔的偶数个径向隔板，将内外筒环隙分隔成偶数个扇面区，相间扇面底部设有曝气装置，使相邻扇面分别形成曝气升流区和降流区内循环。这种蜂窝型断面结构流化床，由于对反应器升、降流区分别进行了约束，单个流化区截面减小，大大降低了流化床反应器整体高度，通过设置不同截面积的分区，可使流化床反应器高度保持9-10米，降低了建设费用和施工难度，减少运行费用，并且可保持流化较高的高径比，克服了现有单内筒或简单设置少数几内筒内循环生物流化床结构的不足。
然而，反应器由径向隔板分隔成若干个扇面结构，经实际工程应用仍然发现某些不足，例如因仍有相对较高(9-10m)的高度，分隔钢板隔板需人工在筒内焊接，并还需施加防腐涂层，制作难度极大，尤其是为确保高质量的流化各隔板需高度垂直，更是增加了制造难度。若为保持好的流化效果，分割截面过小，制作更是困难；如果分割截面过大，则又难以满足高径比(H/D)最低限值，会影响流化及处理效果。其次，为满足理想流化高径比，对于不同直径流化筒均需单独设计计算，给设计增加了工作量，同时也不利于标准化生产。再就是，分隔的扇面为非中心对称截面，升流区曝气难以做到全截面均匀，截面曝气不均匀，一会产生流体附壁效应，即液体与载体混合液沿隔板流速较大，隔板中心部位流速相对较小，会出现在分格内部形成内部流化或造成载体在分格内部处于悬浮状态，形成死水区，影响反应器处理效果；二会导致载体填料向一个位置堆积，最终会使反应器内所有载体填料全部堆积在流化床某一底部位置，造成反应器内只有污水在流化，大大影响处理效果，同时分隔与分隔之间的曝气不均匀性几率会增大，因此稳定性不够理想。此外，此结构流化床唯一只能采用全钢制结构，特别是防腐和维护工作量大，因此仍有值得改进的地方。
发明内容
本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种既可以保持类似蜂窝断面结构的优点，又能克服上述种种不足的列管式生物流化反应器。
本发明目的实现，主要改进是将流化床筒体内径向隔板分隔，改为若干列管相间并列设置，并在各列管底部设置曝气装置，从而克服隔板分隔式蜂窝型断面流化生物反应器的不足，实现本发明目的。具体说，本发明列管式生物流化反应器，包括外筒体和其内若干并列分隔形成的多个并列断面，其特征在于所说并列分隔为并列相间均匀分布的竖置纵向列管，各列管底部设有曝气装置。这样，各列管作为升流区，外筒内各列管间作为共用降流区，形成在外筒内的分区内循环流化。
本发明所述纵向列管，可以采用理想流化的圆筒管，这样更符合流化要求，也可以采用中心对称多边形管，其中边数越多，越接近理想流化所需的圆形截面，上述中心对称截面结构更有利于曝气均匀。列管可以采用金属管，但更好为采用不需另设防腐层的非金属管，例如塑料列管、玻璃钢列管等，并且可以采用高效的拉挤工艺生产。列管直径(多边形为外接圆直径)以0.6-1.2米更为合适，列管高度以5-10米更为合适。列管安装，以距底部20-60cm较为适宜，距底部距离过大，会造成污水及生物载体混合液在流化床升流区和降流区的连通区域的流速降低，进而造成载体填料与污泥在底部堆积，影响流化效果；距底部距离过小，则会造成污水及生物载体混合液在流化床升流区和降流区连通区域内流量减小，造成升流区(列管)、降流区流化不均匀。各列管相间设置，在外筒截面内均匀分布，列管数以其各列管面积和占总面积40-60％确定，也不会影响流化效果，当然比例为1∶1或接近1∶1更好，为满足以尽可能保持升流区和降流区截面基本接近，也可以采用不同管径列管组合，只要设计保持截面曝气流速基本一致，并不会影响流化效果。
本发明列管式流化生物反应器，由于采用纵向列管在外筒内均匀相间设置结构，以列管代替隔板分隔扇面，不仅保留了现有技术径向隔板分隔扇面构成蜂窝断面结构流化床的优点，而且克服了其存在的不足。采用相间列管蜂窝断面结构，制作简单，可以预制成列管安装，不需人工钻入焊接，特别是可以采用塑料挤制成型，大大方便了生产、安装和检修维护，并不需另加防腐处理，较好解决了防腐及维护问题；其次，可以设计有限系列列管，形成标准定型部件，有利于标准化生产，积木式组装，减少了设计、生产管理复杂，现场组装方便，省去大量的现场拼接、安装所需焊接，降低了制造成本，制作精度更能接近设计要求，并且放大处理量，只需增加外筒直径，在不增加高度情况下可以确保理想流化高径比。再就是，预成型列管，可以将升流用曝气器预先装配好(耦合为一体)，直径适宜(0.6-1.2m)，中心对称圆形或接近圆形结构，曝气均匀性好，更能保证曝气的均匀性，确保好的流化效果。列管式结构，共用降流区，升流区与降流区转角大，更有利于整个流化床内部形成良好的流化效果。上述种种优点，为现有技术隔板分隔式所不能实现。
以下结合本发明基本结构示意图，进一步说明本发明结构，以帮助更好理解本发明构思及技术方案。
附图说明
图1为本发明列管式生物流化床结构示意图。
图2为图1A-A剖视结构示意图。
具体实施方式
实施例：参见图1、2，流化床外筒2内，纵向均匀排列有Φ0.8m，高10米的若干中空塑料圆柱列管1，各列管底部耦合有盘式曝气装置3，距外筒底部高度0.6m设置，由支架4支撑定位，列管数按其面积和与外筒体截面比接近1∶1确定。进液管6及连接各曝气器的布气管5，由流化床上部进入(此结构更适用于半埋式)，列管上部有载体分离器(图中未给出)。
此外，还可以将供气管及供水管设置在底部，以及曝气装置与列管分离设置等等，一些在技术人员看来非实质性改变，仍属本发明保护范围。
Claims (7)
1、列管式生物流化反应器，包括外筒体和其内若干并列分隔形成的多个并列断面，其特征在于所说并列分隔为并列相间均匀分布的竖置纵向列管，各列管底部设有曝气装置。
2、根据权利要求1所述列管式生物流化反应器，其特征在于所说纵向列管为圆柱筒。
3、根据权利要求1所述列管式生物流化反应器，其特征在于列管直径为0.6-1.2米。
4、根据权利要求1所述列管式生物流化反应器，其特征在于列管高度为5-10米。
5、根据权利要求1所述列管式生物流化反应器，其特征在于列管底部曝气装置与列管偶合成一体。
6、根据权利要求5所述列管式生物流化反应器，其特征在于底部曝气装置为盘式曝气。
7、根据权利要求1、2、3、4、5或6所述列管式生物流化反应器，其特征在于各列管面积和占外筒总截面的40-60％。
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