CN101007680A - 一种高效厌氧生物反应器 - Google Patents

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本发明公开了一种高效厌氧生物反应器。它具有反应器本体，在反应器本体下端设有进水管和升流式反应室，升流式反应室经渐扩管与沉淀室外圆筒相接，沉淀室内设有三相分离器I室、泥气提升管，泥气提升管上端接有三相分离器II室，其底部为渐扩管，三相分离器I室上部为渐缩管，下部为集气罩，集气罩与外圆筒渐扩管之间设有沉淀污泥回流缝，泥气提升管通过水平支撑板与外圆筒相接，水平支撑板下接出水折流挡板，泥气提升管外侧设有沉淀室。本发明能实现泥、水、气的有效分离，反应器内能持留高污泥浓度，随出水流失的污泥较少，反应器具有很高的效能和优质的出水；能实现污泥循环并强化基质降解，缓解短流所致的负面影响，保证反应器的稳定运行。

Description

一种高效厌氧生物反应器
技术领域
本发明涉及一种高效厌氧生物反应器。
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第三代。第一代厌氧生物反应器以普通厌氧消化池为代表，其基本特征是：反应器呈全混合，没有污泥循环，处理效率较低。第二代厌氧生物反应器以升流式厌氧污泥床(UASB)反应器为代表，其基本特征是：设有三相分离装置，污泥循环利用，处理效率较高。第三代厌氧生物反应器以厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)和厌氧内循环反应器(IC)为代表，其基本特征是：缓解了UASB反应器运行中出现的短流问题，提高了反应器的处理效率。但第三代厌氧生物反应器也有其固有的缺陷。例如，EGSB反应器需要液体回流，不仅增加了动力能耗，而且使反应器呈全混合，处理效能及出水水质难以进一步提高。IC反应器在实现内循环前，易出现短流，运行控制比较困难。
针对第三代厌氧生物反应器的上述缺陷，本发明试图通过对三相分离器的改进，在反应器内持留高浓度污泥；限制反应器上下区段的返混，强化反应器的处理效能；通过三相分离器I室、泥气提升管、三相分离器II室的作用，减轻沼气上逸所致短流的负面影响。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高效厌氧生物反应器。
它具有反应器本体，在反应器本体下端设有进水管和升流式反应室，升流式反应室经渐扩管与沉淀室外圆筒相接，沉淀室外圆筒内设有三相分离器I室、泥气提升管，泥气提升管上端接有三相分离器II室，三相分离器II室底部为渐扩管，三相分离器I室上部为渐缩管，三相分离器I室下部为集气罩，圆筒形集气罩与外圆筒渐扩管之间设有沉淀污泥回流缝，泥气提升管通过水平支撑板与外圆筒相接，水平支撑板下接出水折流挡板，泥气提升管外侧设有沉淀室。
所述的升流式反应室呈圆筒状，高径比为7～10∶1，升流式反应室的横截面积S1与沉淀室最大横截面积S2之比为1∶4～6，与泥气提升管的横截面积S3之比为5～7∶1。沉淀室体积与反应器总体积之比为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°，沉淀污泥回流缝间距为10～15mm。泥气提升管与三相分离器I室渐缩管之间的夹角γ为30°～50°，三相分离器II室渐扩管与水平支撑板之间的夹角β为40°～50°，三相分离器I室集气罩下沿至液面的距离a与液面至三相分离器II室下沿的距离b之比为4～6∶1～2。出水折流挡板呈圆筒形，内径40～70mm，高度40～50mm，出水折流挡板下沿深入液面20～30mm，在出水折流挡板上高于液面10～15mm处设置1～4个通气孔，孔径5～10mm，出水管穿过沉淀室外圆筒和出水折流挡板。
本发明的优点：1)所置三相分离器由I室和II室两部分组成，构成两级(I级、II级)三相分离系统，能实现泥、水、气的有效分离，I室设有集气罩，能有效覆盖整个反应室横截面并有一定深度，可很好地收集由反应室上逸的沼气，避免气流尾液中的污泥和基质直接流出反应器，反应器内能持留高污泥浓度，随出水流失的污泥较少，使反应器具有很高的效能和优质的出水；2)三相分离器I室以泥气提升管与三相分离器II室相连，经过泥、水、气分离，被带至三相分离器II室的泥和水可借助高位差返回反应室内，实现污泥循环并强化基质降解，缓解短流所致的负面影响，从而保证反应器的稳定运行；3)充分利用泥气提升管横截面小的特点，使沉淀区的横截面积最大化，有效降低其中的表面水力负荷，同时在沉淀区内设置出水折流挡板，避免污水中析出的气体将污泥带出反应器，强化沉淀区的污泥沉淀效果；4)污水旁流至沉淀区，不受升流式反应室上逸沼气的直接干扰，沉淀区处于相对静止状态，可实现泥、水的有效分离；5)采用较大的反应器高径比，使其流态趋向平推流；6)该反应器具有很好的厌氧生物处理性能，能承受高进水有机物浓度，具有高容积转化效率和高容积产气效率。
附图说明
附图是高效厌氧生物反应器结构示意图；图进水管1、升流式反应室2、三相分离器I室3、泥气提升管4、三相分离器II室5、污泥回流缝6、出水折流挡板7、通气孔8、出水管9、取样口10、沉淀室11、沼气收集管12、集气罩13、水平支撑板14。
具体实施方式
如附图所示，厌氧生物反应器具有反应器本体，在反应器本体下端设有进水管1和升流式反应室2，升流式反应室2经渐扩管与沉淀室11外圆筒相接，沉淀室11外圆筒内设有三相分离器I室3、泥气提升管4，泥气提升管4上端接有三相分离器II室5，三相分离器II室5底部为渐扩管，三相分离器I室3上部为渐缩管，三相分离器I室3下部为集气罩13，圆筒形集气罩与外圆筒渐扩管之间设有沉淀污泥回流缝6，泥气提升管4通过水平支撑板14与外圆筒相接，水平支撑板14下接出水折流挡板7，泥气提升管4外侧设有沉淀室11。
升流式反应室2呈圆筒状，高径比为7～10∶1，升流式反应室2的横截面积S1与沉淀室11最大横截面积S2之比为1∶4～6，与泥气提升管4的横截面积S3之比为5～7∶1。沉淀室11体积与反应器总体积之比为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6间距为10～15mm。泥气提升管4与三相分离器I室3渐缩管之间的夹角γ为30°～50°，三相分离器II室5渐扩管与水平支撑板之间的夹角β为40°～50°，三相分离器I室3集气罩下沿至液面的距离a与液面至三相分离器II室5下沿的距离b之比为4～6∶1～2。出水折流挡板7呈圆筒形，内径40～70mm，高度40～50mm，出水折流挡板7下沿深入液面20～30mm，在出水折流挡板7上高于液面10～15mm处设置1～4个通气孔8，孔径5～10mm，出水管9穿过沉淀室11外圆筒和出水折流挡板7。
高效厌氧生物反应器可有机玻璃和钢板构建，沉淀室位于升流式反应室的上方；三相分离器由I室、II室组成，I室位于沉淀室的之中，II室位于沉淀室之上，I室与II室通过沼气提升管连接而形成一个统一体。接种污泥可通过三相分离器II室加至升流式反应室中。废水呈平推流由底部进水管进入升流式反应室，在升流式反应室内发生反应，产生沼气，被沼气携带至上部的泥水混合物，由三相分离器I室的集气罩收集，在三相分离器I室实现泥、水、气三相的第一级分离；通过泥气提升管的收缩和扩张效应，在三相分离器II室实现泥、水、气三相的第二级分离，被分离的泥水混合物经泥气提升管返回反应室内，实现污泥循环，保持高污泥浓度，并强化基质降解，缓解短流所致的负面影响，从而保证反应器的稳定运行。污水在升流式反应室内处理后，经过污泥回流缝旁流至沉淀区，通过折流挡板的阻挡作用，可减少污泥随出水流失，沉淀污泥依靠重力从污泥回流缝返回升流式反应室。出水从折流挡板围成的圆筒内由出水管引出。

Claims (5)

1.一种高效厌氧生物反应器，其特征在于：它具有反应器本体，在反应器本体下端设有进水管(1)和升流式反应室(2)，升流式反应室(2)经渐扩管与沉淀室(11)外圆筒相接，沉淀室(11)外圆筒内设有三相分离器I室(3)、泥气提升管(4)，泥气提升管(4)上端接有三相分离器II室(5)，三相分离器II室(5)底部为渐扩管，三相分离器I室(3)上部为渐缩管，三相分离器I室(3)下部为集气罩(13)，圆筒形集气罩与外圆筒渐扩管之间设有沉淀污泥回流缝(6)，泥气提升管(4)通过水平支撑板(14)与外圆筒相接，水平支撑板(14)下接出水折流挡板(7)，泥气提升管(4)外侧设有沉淀室(11)。
2.根据权利要求1所述的一种高效厌氧生物反应器，其特征在于：所述的升流式反应室(2)呈圆筒状，高径比为7～10∶1，升流式反应室(2)的横截面积S1与沉淀室(11)最大横截面积S2之比为1∶4～6，与泥气提升管(4)的横截面积S3之比为5～7∶1。
3.根据权利要求1所述的一种高效厌氧生物反应器，其特征在于：所述的沉淀室(11)体积与反应器总体积之比为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(6)间距为10～15mm。
4.根据权利要求1所述的一种高效厌氧生物反应器，其特征在于：所述的泥气提升管(4)与三相分离器I室(3)渐缩管之间的夹角γ为30°～50°，三相分离器II室(5)渐扩管与水平支撑板(14)之间的夹角β为40°～50°，三相分离器I室(3)集气罩下沿至液面的距离a与液面至三相分离器II室(5)下沿的距离b之比为4～6∶1～2。
5.根据权利要求1所述的一种高效厌氧生物反应器，其特征在于：所述的出水折流挡板(7)呈圆筒形，内径40～70mm，高度40～50mm，出水折流挡板(7)下沿深入液面20～30mm，在出水折流挡板(7)上高于液面10～15mm处设置1～4个通气孔(8)，孔径5～10mm，出水管(9)穿过沉淀室(11)外圆筒和出水折流挡板(7)。
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