CN101891302B - 内循环式升流式厌氧污泥床反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及内循环式升流式厌氧污泥床反应器，有效解决三相分离器过大，出水悬浮物较高，需要外加动力，运行成本高的问题，结构是，器体内下部污泥床区上为悬浮区，悬浮区上面装有上部伸出器体的三相分离器，三相分离器外部与器体内壁间构成沉淀区，三相分离器下部的回流管穿过悬浮区，伸入污泥床区，集气室上部有气体出管，器体的下部侧壁上有废水进口管，内壁有凸起堰，凸起堰处的壁体为喇叭状，与回流管上端的漏斗状的壁体间构成与悬浮区上部连通的流道，沉淀区下部在器体内壁上有挡板，与三相分离器外壁间构成沉淀区连通的流道，沉淀区上部在器体内壁上有溢流出水堰，溢流出水堰上面的器体竖向侧壁上有出水管，本发明成本低，运行稳定、可靠，效率高。

Description

内循环式升流式厌氧污泥床反应器

一、技术领域

本发明涉及高浓度有机废水厌氧处理设备，特别是一种内循环式升流式厌氧污泥床反应器。

二、背景技术

自20世纪70年代升流式厌氧污泥床反应器(UASB)发明应用以来，由于其充分利用了颗粒污泥良好的沉降性能以及高效三相分离器的分离作用，大大提高了反应器的处理能力。但随着其应用的普及，也暴露了许多它固有的弱点，如运行不稳定，处理效果不够理想等。

目前，在传统升流式厌氧污泥床反应器的基础上，通过增加循环方式的改进主要有两种形式，一种是传统外循环式UASB反应器，其是在三相分离器上部溢流出水堰循环，一种是改进型外循环式UASB反应器，其是在悬浮区上部设循环水取水口取混合液，通过循环管路与原液进水管路汇流。以上两种反应器均属于外循环式UASB反应器，传统外循环式UASB反应器存在着上部的三相分离器过大，出水悬浮物高的缺点，改进型外循环式UASB反应器虽然在一定程度上改善了第一种外循环式UASB反应器的缺点，但混合液外部循环需要外加动力，增加了运行成本。

三、发明内容

针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本发明之目的就是在保留传统UASB反应器结构上的优点，同时，本发明设计了一种内循环式升流式厌氧污泥床反应器，可有效解决上部的三相分离器过大，出水悬浮物较高，需要外加动力，运行成本增高的问题。

本发明解决的技术方案是，包括器体和三相分离器，器体内下部为污泥床区，污泥床区上面为悬浮区，悬浮区中心上面装有上部伸出器体的三相分离器，三相分离器内集气室下面为三相分离区，悬浮区上面的三相分离器外部与器体内壁间构成沉淀区，三相分离器下部中心的回流管穿过悬浮区，伸入污泥床区，集气室上部有气体出管，器体的下部侧壁上有废水进口管，三相分离器内壁有仰角为30°的凸起堰，凸起堰处的三相分离器壁体呈开口向下的喇叭状，与回流管上端的漏斗状的壁体间构成与悬浮区上部连通的流道，沉淀区下部在器体内壁上设有挡板，与三相分离器外壁间构成沉淀区连通的流道，沉淀区上部在器体内壁上有溢流出水堰，溢流出水堰上面的器体竖向侧壁上有出水管，废水由废水进口管泵入反应器底部，与反应器底部污泥床区的颗粒污泥进行混合接触，微生物分解大部分有机物，同时产生微小的沼气泡，沼气泡上升过程中膨胀做功，形成对气液的搅拌作用，部分污泥在沼气的夹带下于污泥床区上方形成污泥浓度相对较小的悬浮层，气液混合物上升至上部的三相分离区，在三相分离器内壁凸起堰的作用下，上升的混合液流动方向发生改变，形成旋转流动，进入三相分离器内，气体被集气室分离后由沼气管排出，由于气体从液相中分离，三相分离器内部混合液密度大于外部混合液密度，泥水混合物则在重力和密度差产生的推动力作用下，沿回流管返回至污泥床区，并与底部的颗粒污泥和进水充分混合，实现混合液的内部循环，反应器内流速上升，提高混合效果，悬浮区上面经分离出沼气的液体经沉淀区沉淀，上清液由出水管排出。

本发明结构新颖独特，无需外加动力，实现混合液的内部循环，成本低，应用范围大，运行稳定、可靠，工作效率高，使用效果好。

四、附图说明

图1为本发明的结构剖面主视图。

图2为本发明的三相分离器的仰视图。

五、具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

由图1、2所示，本发明是包括器体和三相分离器，器体1内下部为污泥床区2，污泥床区2上面为悬浮区3，悬浮区3中心上面装有上部伸出器体的三相分离器12，三相分离器12内集气室5下面为三相分离区4，悬浮区3上面的三相分离器外部与器体内壁间构成沉淀区6，三相分离器12下部中心的回流管10穿过悬浮区3，伸入污泥床区2，集气室5上部有气体出管8，器体1的下部侧壁上有废水进口管14，三相分离器12内壁有仰角为30°的凸起堰11，凸起堰处的三相分离器壁体呈开口向下的喇叭状，与回流管10上端的漏斗状的壁体间构成与悬浮区上部连通的流道，沉淀区6下部在器体内壁上有挡板13，与三相分离器外壁间构成沉淀区连通的流道，沉淀区上部在器体内壁上有溢流出水堰7，溢流出水堰7上面的器体竖向侧壁上有出水管9，废水由废水进口管14泵入反应器底部，与反应器底部污泥床区2的颗粒污泥进行混合接触，微生物分解大部分有机物，同时产生微小的沼气泡，沼气泡上升过程中膨胀做功，形成对气液的搅拌作用，部分污泥在沼气的夹带下于污泥床区上方形成污泥浓度相对较小的悬浮层，气液混合物上升至上部的三相分离区4，在三相分离器12内壁凸起堰11的作用下，上升的混合液流动方向发生改变，形成旋转流动，进入三相分离器内，气体被集气室分离后由气体出管8排出，由于气体从液相中分离，三相分离器12内部混合液密度大于外部混合液密度，泥水混合物则在重力和密度差产生的推动力作用下，沿回流管10返回至污泥床区2，并与底部的颗粒污泥和进水充分混合，实现混合液的内部循环，反应器内流速上升，提高混合效果，悬浮区上面经分离出沼气的液体经沉淀区沉淀，上清液由出水管9排出。

为了保证使用效果，所说的凸起堰11为多个斜面体，呈仰角30°螺旋状均布在三相分离器12内周壁上；所说的挡板13的上斜面与回流管10上端的漏斗状斜面平行，保证流道畅通；所说的挡板13、凸起堰11处的三相分离器的喇叭状外壁与回流管10上端漏斗壁间构成三通的流道，保证污水的三相分离。

由上述情况表明，本发明是为了克服外循环式(UASB)反应器存在的上部的三相分离器过大，出水悬浮物较高，需要外加动力，运行成本增高的缺点，而设计的一种新型内循环式反应器，既保留了传统的结构上的优点，又创新性的设计出了使用效果优于传统内循环式反应器的新结构，在本质上区别于传统UASB反应器，该内循环式UASB反应器主体从下往上分为污泥区，悬浮区和三相分离区，外循环式UASB反应器的循环管路设置在反应器外部，由循环泵提供动力，实现外部循环，而此新型内循环式反应器，在三相分离区(4)下部设置回流管(10)，无需循环泵提供动力，而是充分利用沼气上升过程中膨胀做功提供的动力，使三相分离区(4)混合液沿回流管路(10)返回至反应区，实现混合液的内部循环，同时在三相分离器内壁上设置凸起堰(11)，凸起堰(11)仰角为30°，可改变上升混合液的流动方向，实现混合液在回流装置内旋转流动。这样既可有效提高反应区的上升流速和COD去除率，(通过悬浮区泥水回流，有效增加了水力停留时间，处理更充分、更彻底、因此COD去除率较常规UASB高，试验结果表明，反应器内上升流速可提高0.81m/h)又不增加三相分离区的负荷和沉淀区的容积，而且，混合液在回流装置内旋转流动，使上浮污泥不易在回流装置内积压堵塞回流管，也能消除浮渣对三相分离器的不良影响，是对传统UASB反应器的改进。通过内循环可获得较高的液体上升流速，强化传质效果，加快反应器内污泥分级作用，加快厌氧污泥的颗粒化，通过试验研究，该内循环式升流式厌氧污泥床反应器在30天左右，就培养出了颗粒污泥，而且从颗粒污泥的同期镜检结果看来，内循环式升流式厌氧污泥床反应器内颗粒污泥平均直径能高出常规UASB反应器内颗粒污泥1～2mm，絮状污泥更少，优于常规工艺。提高反应器的生化速率，从而大大提高反应器的处理效能，另外因无需外加动力，降低了运行成本，每天可节约电能300kw·h左右。

总之，本发明与以往升流式厌氧污泥床反应器相比，具有以下优点：(1)利用反应器产气提供的动力，实现了混合液的内部循环，无需外加动力，降低运行成本；(2)混合液在回流装置内旋转流动，更利于实现回流，也可降低三相分离器的污泥沉淀负荷；(3)通过悬浮区泥水回流，可缓冲突然变化的进水水质，对进水COD浓度的适应范围大，抗冲击能力强，增加了升流式厌氧污泥床反应器的适应范围；(4)提高反应器内上升流速，易于培养颗粒污泥。

Claims (4)

1.一种内循环式升流式厌氧污泥床反应器，包括器体和三相分离器，其特征在于，器体(1)内下部为污泥床区(2)，污泥床区(2)上面为悬浮区(3)，悬浮区(3)中心上面装有上部伸出器体的三相分离器(12)，三相分离器(12)内集气室(5)下面为三相分离区(4)，悬浮区(3)上面的三相分离器外部与器体内壁间构成沉淀区(6)，三相分离器(12)下部中心的回流管(10)穿过悬浮区(3)，伸入污泥床区(2)，集气室(5)上部有气体出管(8)，器体(1)的下部侧壁上有废水进口管(14)，三相分离器(12)内壁有仰角为30°的凸起堰(11)，凸起堰处的三相分离器壁体呈开口向下的喇叭状，与回流管(10)上端的漏斗状的壁体间构成与悬浮区上部连通的流道，沉淀区(6)下部在器体内壁上有挡板(13)，与三相分离器外壁间构成沉淀区连通的流道，沉淀区上部在器体内壁上有溢流出水堰(7)，溢流出水堰(7)上面的器体竖向侧壁上有出水管(9)，废水由废水进口管(14)泵入反应器底部，与反应器底部污泥床区(2)的颗粒污泥进行混合接触，微生物分解大部分有机物，同时产生微小的沼气泡，沼气泡上升过程中膨胀做功，形成对气液的搅拌作用，部分污泥在沼气的夹带下于污泥床区上方形成污泥浓度相对较小的悬浮层，气液混合物上升至上部的三相分离区(4)，在三相分离器(12)内壁凸起堰(11)的作用下，上升的混合液流动方向发生改变，形成旋转流动，进入三相分离器内，气体被集气室分离后由气体出管(8)排出，由于气体从液相中分离，三相分离器(12)内部混合液密度大于外部混合液密度，泥水混合物则在重力和密度差产生的推动力作用下，沿回流管(10)返回至污泥床区(2)，并与底部的颗粒污泥和进水充分混合，实现混合液的内部循环，反应器内流速上升，提高混合效果，悬浮区上面经分离出沼气的液体经沉淀区沉淀，上清液由出水管(9)排出。

2.根据权利要求1所述的内循环式升流式厌氧污泥床反应器，其特征在于，所说的凸起堰(11)为多个斜面体，呈仰角30°螺旋状均布在三相分离器(12)内周壁上。

3.根据权利要求1所述的内循环式升流式厌氧污泥床反应器，其特征在于，所说的挡板(13)上斜面与回流管(10)上端的漏斗状斜面平行。

4.根据权利要求1所述的内循环式升流式厌氧污泥床反应器，其特征在于，所说的挡板(13)、凸起堰(11)处的三相分离器的喇叭状外壁与回流管(10)上端漏斗壁间构成三通的流道。

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