CN102001748A

CN102001748A - 涡流、层流和脉冲流式厌氧生物反应器

Info

Publication number: CN102001748A
Application number: CN2010105518682A
Authority: CN
Inventors: 梁近光; 潘心红
Original assignee: BIJIA MICROBE ENGINEERING CO LTD GUANGXI
Current assignee: BIJIA MICROBE ENGINEERING CO LTD GUANGXI
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2010-11-22
Publication date: 2011-04-06

Abstract

本发明公开了一种涡流、层流和脉冲流式厌氧生物反应器，它包括罐体，其特征在于还包括：设在所述罐体中的上集气罩及其内下侧的下集气罩；设在所述下集气罩中间的回流管；设在罐体的底部，用于输入污水的布水器。该结构的反应器，利用上、下集气罩将污水分成多个反应区，上部是一个层流区，下部和中部形成涡流区、脉冲流区。上升流产生的沼气与固体、液体分离后，固体失去浮力，形成下降流，回到各自反应区，形成的涡流、层流、脉冲流加快了污水反应速度，进一步提高了污水处理效率。克服了现有UASB反应器的缺点，实现了启动时间快，负荷高，又达到降低设备投资成本。而且，能得出可利用的沼气和水，保护环境。适用于各种有机污水处理。

Description

涡流、层流和脉冲流式厌氧生物反应器

技术领域

本发明涉及一种污水处理设备，尤其是污水生物处理器。

背景技术

升流式厌氧污泥床反应器(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)首称UASB反应器，应用了厌氧生物处理污水，是近20年以来应用最广泛的有机污水厌氧生物处理设备。UASB反应器结构的工作原理是：污水从UASB容器的底部进入反应器内部与厌氧颗粒污泥充分接触，发生厌氧反应来完成气体、液体、固体三相的分离，附着在颗粒污泥上的气体分离而产生沼气，通过集气室排出反应器，处理过的污水则从出水堰流出；释放沼气后的厌氧颗粒污泥由于重力作用沉淀返回到底层的反应区。其缺点是：(1)要使UASB反应器容积负荷高效，稳定的运行，要依赖于在反应器内形成的厌氧颗粒污泥，由于污水与厌氧颗粒污泥无其它辅助结构的情况下接触有限，厌氧反应慢而不完全，效率低。(2)在反应器内形成厌氧颗粒污泥，稳定运行一般需三个月左右时间，时间较长，污水容积负荷才能达到5-10kgCOD/m³.d，污水的化学需氧量(COD)去除率才可达90％以上。

发明内容

本发明的目的是提供一种启动时间快、容积负荷高和COD去除率高的涡流、层流和脉冲流式厌氧生物反应器，可满足现代工业生产快速高效处理有机污水的需要。

涡流、层流和脉冲流式厌氧生物反应器的英文缩写为TLP厌氧生物反应器，其中：T是英语Turbulent——涡流的，L是英语Laminar——层流的，P是英语Pulsation——脉冲的简写。TLP厌氧生物反应器处理有机污水的主要构思是：

①在反应罐内设计了有上集气罩和下集气罩的结构，将污水分成多个反应区使污水在各反应区产生涡流、层流及脉冲流等几种反应流动状态与生物厌氧污泥充分反应。

②通过直接投放高活性厌氧污泥，采用生物固化技术，提高微生物聚集密度，使微生物优势菌群在生物反应器内形成微生物生态系统的优化调控，解决生化反应过程中由于进水中有毒有害物质冲击所造成的微生物种群在生物反应器中失衡，提高难降解生物质的生物处理，增强系统的稳定性和耐冲性能力。

③利用上、下集气罩将污水分成多个反应区，上部是一个层流区，下部和中部形成涡流区、脉冲流区。由于分成几个反应区，各个反应区的反应形成的上升流分别到达反应器顶部，完成气体、液体、固体三相的分离，上升流产生的沼气与固体、液体分离后，固体失去浮力，形成下降流，回到各自反应区。这种结构容易形成的涡流、层流、脉冲流加快了污水反应速度，进一步提高了污水处理效率，同时又能防止颗粒污泥流出TLP厌氧反应器之外。

TLP反应器内设置这种涡流区和层流区、脉冲流区，使得各个反应区之间颗粒污泥不易发生相互交换流动，各个反应区中的微生物生长和繁殖不易受到相互排斥影响，很有利于固定微生物生长，由于通过改善反应器内部的流动力学特性，在各反应区增大了生物量和优化微生物菌群等方法，使微生物聚集密度提高，颗粒污泥上微生物量极大增加。由于各反应区内部微生物细胞的“保护”作用，使生物反应器抗负荷冲击能力提高，瞬变环境适应性增强，整体微生物活性提高，传质性能也得到提高，生物发酵反应速率提高，从而使TLP反应器启动时间短，污水的处理负荷提高快。经多次试验证明，反应器在短时间内可提高到30-40kgCOD/m³.d，COD去除率达90％以上。

具体的技术方案为：

一种涡流、层流和脉冲流式厌氧生物反应器，它包括罐体，其特征在于还包括：

设在所述罐体中的上集气罩及其内下侧的下集气罩；

设在所述下集气罩中间的回流管；

设在罐体的底部，用于输入污水的布水器。

所述上集气罩和下集气罩的上部分间隔相套，下部分均为开口向下的喇叭状。

所述的布水器为多段与污水输入管相通的水管，以及设均布在各段水管上开口向下的出水口。

以上结构的TLP厌氧生物反应器，利用上、下集气罩将污水分成多个反应区，上部是一个层流区，下部和中部形成涡流区、脉冲流区。先将一定量的高活性厌氧污泥放入TLP厌氧生物反应器内部，再将污水经布水器进入TLP反应器内部与高活性厌氧污泥充分接触发酵，产生厌氧生物反应。由于反应器底部的布水器上的每一段通水管的下方，出水往下喷流出反应器内，在上升流过程中经过回流管不断产生涡流作用。同时污水进入各反应区后又产生层流作用，在各反应区进水峡口之间又形成了脉冲流动。此时的生物污泥与污水得到充分接触生长，不断产生生物发酵作用，在各反应区内完成了气体、液体、固体分离。气体从罐顶的出气口排出，干净的液体从罐侧出口排出，固体沉于罐底。从而可对进入到罐内的污水不断处理，得出可利用的气体，一般为沼气，以及干净的水。

本TLP反应器经过多次试验，克服了现有UASB反应器的缺点，实现了启动时间快，负荷高，满足现代工业生产快速高效处理污水的需要，又达到降低设备投资成本。用TLP反应器技术回收沼气后及有机污水应用一体化活性污泥法和上浮法工艺进行再处理，解决了之前有机污水处理工艺运行成本高的难题，大大降低好氧处理污水的运行成本。表1是两种反应器的性价比。

TLP反应器与UASB反应器的性价比表1

附图说明

图1是本发明的剖视结构示意图。

图2是图1沿A-A线剖视的结构示意图。

图3是图1沿B-B线剖视的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步说明。

图1所示，是本发明的剖视结构示意图。由图中可知，在圆柱形罐体3的左侧和顶部分别设置有人可出入的侧安装口2和顶安装口5。在罐腔内上部的中间，通过上吊架8及其下面均布的若干根吊杆10吊设有上集气罩13，该上集气罩13的上部分为筒状，下部分是开口向下的喇叭状。在上集气罩13的内侧，间隔套有与上集气罩13形状结构相同的下集气罩15，该下集气罩15的上面也通过均布的若干根吊杆9与吊架8固定联接。吊架8的周边与罐体3的内侧固定联接。在下集气罩15的中间也间隔设有回流管17，该回流管17应设有与吊架8或下集气罩15的固定支承杆，为了简明，在图中未画出。在上集气罩13和下集气罩15的下喇叭口相对应处的罐体3内侧上，分别固定有一圈三角形的上固定板14和下固定板16。在罐体3的底部及回流管17下方，设置有多个出水口18向下的布水器1，该布水器1的进一步的结构见图2。罐体3的顶部为上锥形，在罐体3的顶部中间设有与外侧相通的气体出口6。在罐体3内侧，上集气罩13的上口至罐顶侧为集气室7。在集气室7中的罐内壁上固定设有吊架8，在该吊架8下方的罐内壁上，固定设有一圈与罐壁一起构成的集水槽11，集水槽11上口固定有一集水环形扳4。集水槽11中的水通过设在上罐壁的出水管12排出罐外，可回收利用。

图2所示，是图1沿A-A线剖视的结构示意图，它主要表示了布水器1的结构。由图中可知，布水器1中的多段水管20均布在罐体3的底部并都与污水输入管19相通，各段水管20上均布设有若干个能喷水向罐底面的出水口18，在喷出污水时易造成涡流。

图3所示，是1沿B-B线剖视的结构示意图，它主要表达了罐体1内的俯视结构。在图中，“十”字形的吊架8与罐体3的上端固定联接，由外圈的罐体3往内看，依序是集水槽11、集水环形扳4、上集气罩13、下集气罩15和回流管17。罐体3的两侧分别设有可出入人的侧安装口2和集水槽排水管12。

本发明厌氧生物反应器的工作原理为：

先将一定量的高活性厌氧污泥从顶安装口5放入罐体3内，然后把安装口5和安装口2密封好后。再将有机污水从污水输入管19经布水器1进入罐体3内，与高活性厌氧污泥充分接触发酵，产生厌氧生物反应。由于罐体3底部的布水器1上的每一段通水管的下方，间隔均布有多个向下喷水的出水口18，输入的污水往罐底面上喷，在下集气罩15的喇叭口至罐底之间形成涡流区，该区间同时也是厌氧生物污泥床。高活性厌氧污泥和污水的混合液的上升流过程中，一部份经过中心的回流管17，又从回流管17的上口往溢落，在回流管17与下集气罩15之间不断产生涡流作用。同理，混合液从下集气罩15内上升至上口向外侧，即上集气罩13内侧溢落时，也会不断产生涡流作用。在下集气罩15下喇叭与罐壁构成的腔内，由于混合液上升的入口较窄，而且空间较小，容易形成脉冲流动，构成脉冲流动区。在上集气罩13外侧与罐壁构成的腔内，由于混合液上升的入口较窄，但空间较大，容易形成循环式层流，构成层流区。各涡流区、脉冲流动区和层流区之间混合液也在不断地交换，使高活性厌氧污泥与污水得到充分接触生长，不断产生生物发酵作用，在各反应区内完成了气体、液体、固体分离，并不断地上升，由于气体、液体、固体的比重不同，在上升的过程中，分离过程中产生的沼气，从罐顶部的气体出口6排出。处理后的液体落到集水环形扳4和集水槽11后，从出水管12流出。释放气泡后的生物厌氧污泥和固体，由于重力作用向下沉淀，最终回到罐的底部。准备对下一轮的污水进行处理。

Claims

1.一种涡流、层流和脉冲流式厌氧生物反应器，它包括罐体，其特征在于还包括：

设在所述罐体(3)中间的上集气罩(13)及其内下方的下集气罩(15)；

设在所述下集气罩(15)中间的回流管(17)；

设在罐体(3)的底部，用于输入污水的布水器(1)。

2.根据权利要求1所述的涡流、层流和脉冲流式厌氧生物反应器，其特征在于：

所述上集气罩(13)和下集气罩(15)的上部分间隔相套，下部分均为开口向下的喇叭状。

3.根据权利要求1所述的涡流、层流和脉冲流式厌氧生物反应器，其特征在于：

所述的布水器(1)为均布在罐体3的底部并都与污水输入管(19)相通的多段水管(20)，在各段水管(20)上设有若干个开口向罐底面的出水口(18)。