CN101602546B - 一种厌氧反应器及对废水的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种厌氧反应器，包括：壳体，和设置于所述壳体上方的气液分离装置；所述壳体包括上反应室和下反应室，所述上反应室顶部设置有上部集气装置，所述上反应室与下反应室连接处设置有中部集气装置；所述壳体内部提升管设置将下反应室和上反应室中产生的沼气和沼气携带的泥水混合液提升至所述气液分离装置，气液分离装置中的泥水混合液通过回流管回流至下反应室底部；所述厌氧反应器还包括位于壳体外将壳体内的泥水混合液抽送至所述气液分离装置的外循环装置。处理废水时内循环装置和外循环装置一起循环泥水混合液，本发明的厌氧反应器泥水混合液循环量较大且能够调节，有较强的抗冲击负荷能力和缓冲pH值变化的能力，有机物去除率较高。

Description

一种厌氧反应器及对废水的处理方法 

技术领域

本发明涉及废水厌氧处理领域，具体涉及一种厌氧反应器以及使用该厌氧反应器对废水进行处理的方法。 

背景技术

厌氧处理方法因化学需氧量COD(Chemical Oxygen Demand)去除率高，运行费用低，在有机废水处理中得到广泛应用，厌氧反应器是厌氧处理中的关键设备。内循环厌氧反应器是新发展起来的一种厌氧反应器，应用于土豆加工、啤酒、食品和柠檬酸等废水处理中。 

请参考图1，图1为现有的内循环厌氧反应器结构示意图。内循环厌氧反应器的反应壳体1分为下反应室12和上反应室13，下反应室12还包括位于下反应室12下部的进水区11，废水由进水区11进入下反应室12后与厌氧颗粒污泥均匀混合形成泥水混合液，废水中大部分有机物在下反应室12被转化成沼气，沼气被下反应室的中部集气罩121收集，沼气携带着与其体积比例为1∶1～1∶2的泥水混合液沿着第一提升管31提升至三相分离器2，分离出的沼气从三相分离器2顶部的沼气导管21排出，分离出的泥水混合液沿着与三相分离器2下部相连通的回流管32返回进水区11，并与底部的厌氧颗粒污泥和进水充分混合，实现了厌氧反应器中混合液的内循环。除了被沼气携带升入三相分离器2的泥水混合液，其余的泥水混合液进入上反应室13，废水进行进一步的精处理，废水中的一部分剩余有机物被去除，使废水得到进一步的净化，提高出水水质，产生的沼气由上反应室13的上部集气罩131收集进入第二提升管33，经第二提升管33提升至三相分离器2，分离出的沼气从三相分离器2顶部的沼气导管21排出，经净化的水经沉淀后由上部的出水管14排走。 

内循环是内循环厌氧反应器工艺的核心。实现内循环的气提动力来自于上升的和返回的泥水混合液中沼气含量的差别，上升的泥水混 合液比返回的泥水混合液中的沼气含量要多，依靠沼气的提携，泥水混合液得以沿提升管上升。因此，内循环不需要外加动力。此外，厌氧反应器中混合液的内循环使得部分泥水混合液回流与进水混合，对进水进行了稀释和均质，可以减轻废水对厌氧反应器的冲击负荷并缓冲废水中的pH值变化；还促进了废水中有机物和厌氧颗粒污泥的接触，而且有很大的升流速度，故提高了传质效果，促进了产甲烷细菌的繁殖和增长，使下反应室去除有机物的能力增强。 

但是在实际运行中，进水水质比较复杂，有时进水中有机物浓度较高，由于内循环不靠外加动力，沼气只能携带与其体积比例为1∶1～1∶2的泥水混合液，导致泥水混合液的内循环量比较小，对进水的稀释作用较小，因此传统的内循环厌氧反应器抗冲击负荷能力和缓冲pH值变化的能力较差。 

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种厌氧反应器，能够提高并调节泥水混合液的循环量，从而提高厌氧反应器的抗冲击负荷能力和缓冲pH值变化的能力。 

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为： 

一种厌氧反应器，包括：壳体，和设置于所述壳体上方的气液分离装置； 

所述壳体包括上反应室和下反应室，所述上反应室顶部设置有上部集气装置，所述上反应室与下反应室连接处设置有中部集气装置； 

所述壳体内设有将下反应室和上反应室中产生的沼气和沼气携带的泥水混合液提升至所述气液分离装置的提升管，及将气液分离装置中的泥水混合液回流至下反应室底部的回流管； 

所述壳体下反应室底部安装布水装置； 

所述厌氧反应器还包括位于壳体外将壳体内的泥水混合液输送至所述气液分离装置的外循环装置，所述外循环装置包括管道，安装在管道上的泵及阀。 

作为优选，所述外循环装置包括将中部集气装置上部的泥水混合 液输送至气液分离装置的第一外循环器，所述第一外循环器包括进水口在所述中部集气装置的上部的第一管道，安装在第一管道上的输送泥水混合液的第一管道泵和调节流量的第一控制阀。 

作为优选，所述外循环装置还包括将上部集气装置上部的泥水混合液输送至气液分离装置的第二外循环器，所述第二外循环器包括进水口在所述上部集气装置的上部的第二管道，安装在第二管道上的输送泥水混合液的第二管道泵和调节流量的第二控制阀。 

作为优选，所述提升管包括连通中部集气罩、气液分离装置的第一提升管和连通上部集气罩、气液分离装置的第二提升管。 

作为优选，所述回流管与气液分离装置底部连通并伸至下反应室底部。 

一种使用该厌氧反应器对废水的处理方法，包括： 

废水进入厌氧反应器与回流的泥水混合液混合后进行厌氧反应； 

厌氧反应生成的沼气被收集并排放； 

提升管提升厌氧反应后的泥水混合液至气液分离装置，同时使用外循环装置提升厌氧反应后的泥水混合液，提升管和外循环装置提升的泥水混合液一起回流后与废水混合。 

作为优选，所述使用外循环装置提升厌氧反应后的泥水混合液具体为： 

启动第一外循环器，将中部集气罩附近的泥水混合液提升至气液分离装置。 

作为优选，所述使用外循环装置提升厌氧反应后的泥水混合液具体为： 

启动第一外循环器和第二外循环器，分别将中部集气罩附近的泥水混合液和上部集气罩附近的泥水混合液提升至气液分离装置。 

作为优选，所述使用外循环装置提升厌氧反应后的泥水混合液还包括： 

调节第一外循环器和第二外循环器提升泥水混合液的流量。 

作为优选，所述提升管提升反应后的泥水混合液至气液分离装置 具体为： 

第一提升管提升中部集气罩附近的泥水混合液至气液分离装置；第二提升管提升上部集气罩附近的泥水混合液至气液分离装置。 

本发明提供的厌氧反应器，在传统的内循环厌氧反应器的外部安装外循环装置，厌氧反应器反应主体内的泥水混合液经外循环装置强制循环进入反应器顶端的气液分离装置，再与内循环自身提升的泥水混合液混合经气液分离装置分离后，沼气由气液分离装置顶部的沼气导管排出，泥水混合液经气液分离装置下部的回流管返回厌氧反应器底部的进水区，并与进水充分混合。由于设置了外循环装置，增加了强制循环的泥水混合液，返回到进水区的泥水混合液量增加，并且外循环装置可以针对不同的进水水质对泥水混合液的循环量进行调节，使得厌氧反应器的抗冲击负荷能力和缓冲pH值变化的能力较强，有机物的去除率较高。 

在一种优选实施方式中，外循环装置包括两套外循环器，具体为第一外循环器和第二外循环器，将更多的泥水混合液抽送至气液分离装置。设置两套外循环器，使得泥水混合液循环量的调节更加灵活，当进水水质较差有机物浓度较高，或pH值较小时能够循环更多的泥水混合液来稀释进水，降低有机物含量或增大pH值，增强了厌氧反应器的抗冲击负荷和缓冲pH值变化的能力。 

图1为现有的内循环厌氧反应器结构示意图； 

图2为本发明一种具体实施方式所提供的厌氧反应器结构示意图。 

附图说明

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。 

本发明提供的厌氧反应器在传统的内循环厌氧反应器的外部安装了外循环装置，强制循环反应器内的泥水混合液。请参考图2，图2 为本发明提供的厌氧反应器结构示意图。 

具体实施方式

厌氧反应器包括壳体1，壳体1分为下反应室12和上反应室13，两反应室上下串联。下反应室12为主反应室，在这里废水与厌氧颗粒污泥均匀混合，大部分有机物被厌氧发酵转化成沼气，80％的COD被去除。下反应室12的上部串联有上反应室13，上反应室13为精处理室，经下反应室12处理后的泥水混合液除了一部分参与内循环外，其余进入上反应室13进行精处理，去除废水中的剩余有机物，使废水得到进一步净化。 

在下反应室12与上反应室13连接处设置中部集气罩121，用来收集下反应室12内有机物厌氧发酵产生的沼气。上反应室13的上部设置上部集气罩131，用来收集上反应室13内剩余有机物厌氧发酵产生的剩余沼气。上部集气罩131的上部，靠近反应主体顶部设置出水管14，净化后的水由出水管14排出。作为优选，中部集气罩121和上部集气罩131都由上、下两组三角形集气罩组成。 

厌氧反应器还包括设置于壳体1上方的三相分离器2，三相分离器2用来进行气液分离，三相分离器2顶部安装有沼气导管21，三相分离器2底部连通有中心回流管32，中心回流管32伸至反应主体的底部。三相分离器2还分别与设置在壳体1内部的第一提升管31、第二提升管33相连通，第一提升管31连接中部集气罩121，穿过上部集气罩131后沿侧面切线进入三相分离器2，第二提升管33连接上部集气罩131和三相分离器2，第二提升管33沿侧面切线进入三相分离器2。下反应室12内产生的沼气携带一部分泥水混合液能够沿第一提升管31提升至三相分离器2，在三相分离器2内进行气液分离。上反应室13内产生的沼气能够沿第二提升管33提升至三相分离器2。经分离后，沼气经三相分离器2顶部的沼气导管21排出，分离后的泥水混合液在重力作用下沿着中心回流管32返回到反应主体1的底部。 

下反应室12还包括位于下反应室12下部的进水区11，进水区11中设置布水器112和进水管111，有机废水由进水管111内进入进水区11后，在布水器112的作用下，进水与回流的泥水混合液充分混合。 

壳体1外部设置外循环装置，作为优选，本发明设置的外循环装置包括两套外循环器，分别为第一外循环器和第二外循环器。第一外循环器包括第一管道泵42、第一控制阀41和第一管道43。第一管道43的进水口设置在中部集气罩121的上部，出水口通入三相分离器2中。在第一管道泵42的作用下，泥水混合液沿第一管道43抽送至三相分离器2，调节第一控制阀41可以对泥水混合液的循环量进行调节。 

第二外循环器包括第二管道泵52、第二控制阀51和第二管道53。第二管道的进水口设置在上部集气罩131的上部，出水口通入三相分离器2中。在第二管道泵52的作用下，泥水混合液沿第二管道53抽送至三相分离器2，调节第二控制阀51可以对泥水混合液的循环量进行调节。 

本发明提供的厌氧反应器对废水进行处理的方法如下： 

废水由进水管111进入进水区11，与从中心回流管32回流的厌氧颗粒污泥和废水在布水器112的作用下均匀混合，形成泥水混合液。泥水混合液在进水与回流的循环泥水混合液的共同推动下，进入下反应室12，由于回流的影响，产生较大的上升速度，加强了废水与厌氧颗粒污泥的传质。在下反应室12内，废水中大部分有机物被厌氧发酵转化成沼气，80％的COD被去除，沼气被中部集气罩121收集后，携带着与沼气体积比例为1∶1～1∶2的泥水混合液沿第一提升管31提升至三相分离器2。在三相分离器中，沼气与泥水混合液被分离，分离出的沼气从三相分离器2顶部的沼气导管21排出，分离出的泥水混合液在重力作用下沿着与三相分离器2底部连通的中心回流管32返回到反应主体1底部的进水区11，并与底部的颗粒污泥和进水充分混合，实现了厌氧反应器中混合液的内循环。 

除了被沼气携带升入三相分离器的泥水混合液，其余的泥水混合液通过中部集气罩121上升进入上反应室13进行进一步的精处理，去除废水中的剩余有机物，使废水得到进一步的净化，提高出水水质。由于大部分有机物已被降解，上反应室13的COD负荷较低，产气量也较少，产生的沼气由上部集气罩131收集，通过第二提升管33进入 三相分离器2由沼气导管21排出。经净化的水经沉淀后由出水管14排走，厌氧颗粒污泥经上部集气罩131的空隙沉落于反应主体1的底部。 

当进水水质较差时，需要较多的循环泥水混合液进行稀释，但由于内循环提升的泥水混合液与生成的沼气体积比为1∶1～1∶2，返回的量较小，内循环的稀释作用不明显，这时启动第一外循环器，中部集气罩121附近的泥水混合液被强制抽送至三相分离器2，经气液分离后泥水混合液和来自内循环的泥水混合液一起沿中心回流管32回到进水区11。因此，回流的泥水混合液的量增大，抗冲击负荷和缓冲pH值的能力提高，并可以根据监测到的具体进水水质，调节第一控制阀41以调节第一外循环器的泥水混合液的循环量。 

由于中部集气罩121的各三角形集气罩之间的缝隙有大小要求，不能过大，因此第一外循环器可以循环的泥水混合液的量也受到一定的限制，不能过大，当水质更加恶劣，有机物浓度较高，或者进水pH值较小对厌氧颗粒污泥有影响时，则需要启动第二外循环器。上部集气罩附近的泥水混合液也被强制抽送至三相分离器2，然后沿中心回流管32流回进水区。这样内循环和外循环装置的循环水一起与进水混合，稀释有机物浓度较高的进水。 

本发明在传统的内循环厌氧反应器外部设置了两套外循环器，在厌氧反应器运行时，内循环、第一外循环器和第二外循环器一起工作，根据监测到的进水水质调节各外循环装置的控制阀，使得厌氧反应器的泥水混合液的循环量较大且调节更加灵活，提高了厌氧反应器的抗冲击负荷能力和缓冲pH值变化的能力。 

以上对本发明所提供的厌氧反应器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。 

Claims (10)

1.一种厌氧反应器，其特征在于，包括：壳体，和设置于所述壳体上方的气液分离装置；

所述壳体包括上反应室和下反应室，所述上反应室顶部设置有上部集气罩，所述上反应室与下反应室连接处设置有中部集气罩；

所述壳体内设有将下反应室和上反应室中产生的沼气和沼气携带的泥水混合液提升至所述气液分离装置的提升管，及将气液分离装置中的泥水混合液回流至下反应室底部的回流管；

所述壳体下反应室底部安装布水装置；

所述厌氧反应器还包括位于壳体外将壳体内的泥水混合液输送至所述气液分离装置的外循环装置，所述外循环装置包括管道，安装在管道上的泵及阀。

2.根据权利要求1所述的厌氧反应器，其特征在于，所述外循环装置包括将中部集气装置上部的泥水混合液输送至气液分离装置的第一外循环器，所述第一外循环器包括进水口在所述中部集气装置的上部的第一管道，安装在第一管道上的输送泥水混合液的第一管道泵和调节流量的第一控制阀。

3.根据权利要求2所述的厌氧反应器，其特征在于，所述外循环装置还包括将上部集气装置上部的泥水混合液输送至气液分离装置的第二外循环器，所述第二外循环器包括进水口在所述上部集气装置的上部的第二管道，安装在第二管道上的输送泥水混合液的第二管道泵和调节流量的第二控制阀。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的厌氧反应器，其特征在于，所述提升管包括连通中部集气罩、气液分离装置的第一提升管和连通上部集气罩、气液分离装置的第二提升管。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的厌氧反应器，其特征在于，所述回流管与气液分离装置底部连通并伸至下反应室底部。

6.一种使用权利要求1至5中任一项所述的厌氧反应器对废水的处理方法，其特征在于，包括：

废水进入厌氧反应器与回流的泥水混合液混合后进行厌氧反应；

厌氧反应生成的沼气被收集并排放；

提升管提升厌氧反应后的泥水混合液至气液分离装置，同时使用外循环装置提升厌氧反应后的泥水混合液，提升管和外循环装置提升的泥水混合液一起回流后与废水混合。

7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述使用外循环装置提升厌氧反应后的泥水混合液具体为：

启动第一外循环器，将中部集气罩附近的泥水混合液提升至气液分离装置。

8.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述使用外循环装置提升厌氧反应后的泥水混合液具体为：

启动第一外循环器和第二外循环器，分别将中部集气罩附近的泥水混合液和上部集气罩附近的泥水混合液提升至气液分离装置。

9.根据权利要求8所述的处理方法，其特征在于，所述使用外循环装置提升厌氧反应后的泥水混合液还包括：

调节第一外循环器和第二外循环器提升泥水混合液的流量。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的处理方法，其特征在于，所述提升管提升反应后的泥水混合液至气液分离装置具体为：

第一提升管提升中部集气罩附近的泥水混合液至气液分离装置；第二提升管提升上部集气罩附近的泥水混合液至气液分离装置。

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