CN102010113B - 一种厌氧固体反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种厌氧固体反应器,该设备是以含高浓度固形有机物废水为原料生产沼气的,可用于酒糟废液、畜禽养殖废液等高含固、高浓度有机废水的处理和能源回收。该厌氧固体反应器,包括反应罐池体,其特殊之处在于:所述反应罐池体中部为圆柱形,上部为锥台形,下部为倒锥台形,反应罐池体上部设有沼气排出装置、排水装置,反应罐池体内部设有相分离装置、稳流装置、集气破壳装置、回流搅拌和进水装置,反应罐池体下部设有排泥装置。本发明的有益效果:该设备克服了反应器内污泥不易混合、污泥停留时间短和表面泥层结壳影响沼气释放等问题。

Description

—种厌氧固体反应器
技术领域
[0001] 本发明涉及一种厌氧固体反应器,该设备是以含高浓度固形有机物废水为原料生产沼气的,可用于酒糟废液、畜禽养殖废液等高含固、高浓度有机废水的处理和能源回收。
背景技术
[0002] 随着环保要求的提高和资源回收利用的需要,厌氧发酵法在处理农产品加工废弃物、畜禽养殖废水,并产生新能源-沼气方面发挥着重要作用,以厌氧发酵法制取沼气为核心的生态工程模式已成为高含固有机废弃物处理与资源综合利用的发展方向,也对厌氧技术的进一步发展提出了要求。为了尽量回收废弃物中的生物质能,产生更多的沼气,可适于全糟厌氧发酵的升流式固体反应器(USR)得到应用。该反应器处理酒糟废液和畜禽粪液时不需固液分离预处理,具有投资少,控制和管理简单、抗不利条件强和能耗低等特点,近年来在处理高固形物有机废液方面应用越来越广泛。传统USR反应器内不设搅拌装置,进料通过反应器底部均匀分布的管道配水系统进入池底,然后向上升流通过污泥床而被厌氧微生物转化为沼气,在大型沼气工程中,USR反应器容积大且直径很大,由于进料量较小,该种布水方式实际无法达到均匀布水的要求且易堵塞,从而造成反应器出现死区,实际有效容积大大减小,另外,仅靠池内产生的沼气进行自然搅拌也无法提供足够的混合作用,反应器内微生物与固形有机物不能有效的接触,传质和厌氧消化反应速率低,有机物被转化成沼气的转化率较低。另外,据有关资料介绍,工程上曾发生过因液面结壳使气体无法释放而导致罐体涨裂的工程事故。因此,对于USR反应器,处理含固率高的有机废水,必须要保证进料与池内厌氧微生物的混合接触,必须采取强化混合措施。本发明针对上述实际问题,通过改进USR的装置结构和操作方式,提高了 USR工程运行可靠性和有机物的沼气转化率。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种方便污泥混合的厌氧固体反应器。
[0004] 本发明是通过如下技术方案实现的:
[0005] 一种厌氧固体反应器,包括反应罐池体,其特殊之处在于:所述反应罐池体中部为圆柱形,上部为锥台形,下部为倒锥台形,反应罐池体上部设有沼气排出装置、排水装置,反应罐池体内部设有相分离装置、稳流装置、集气破壳装置、回流搅拌装置和进水装置,反应罐池体下部设有排泥装置。
[0006] 该厌氧固体反应器,为了便于收集沼气上部设成圆柱形,下部为了便于污泥聚集设成倒锥台形,同时反应罐池体上部设有沼气排出装置、排水装置,为了便于有机物的反应,反应罐池体内部设有相分离装置、稳流装置、集气破壳装置、回流搅拌和进水装置,为便于排出污泥反应罐池体下部设有排泥装置。
[0007] 所述稳流装置为呈辐射状布置的稳流板;所述集气破壳装置为反应罐池体上部设置的一个或多个伞形集气罩,集气罩的顶部设置气体出口,即在集气罩的上部开孔或设置管道,收集的沼气从罩顶孔洞或管道集中排出,对水面污泥层形成冲击,防止水面污泥结壳,所述沼气排出装置为设置在反应罐池体顶部的管道;所述相分离装置由设置在反应罐池体上部的竖直的圆柱形挡渣装置和下部倾斜的裙板组成;相分离装置内测为混合与沼气释放区,外侧为沉淀分离区,沉淀分离区下方设置稳流装置,所述稳流装置为呈辐射状布置的稳流板,所述回流搅拌装置由回流水管、回流搅拌加压泵和诱导搅拌喷射管组成,该装置的混合液经回流水管在回流搅拌加压泵的作用下在回流水管与该容器内循环流动并与该容器内的厌氧生物反应,从而起到搅拌的作用,使废液中的有机固体与厌氧微生物充分接触反应,有机固体被液化发酵和厌氧分解,所述排泥装置为设置在反应罐池体底部的排泥管;使沉渣和多余污泥排出,所述排水装置为设置在反应罐池体内侧上部的出水槽和设置在出水槽上的排水管,使反应完的上清液流出。
[0008] 本新型厌氧反应器工作过程:高有机固体含量大于5%的废液由池底进水搅拌装置进入该装置内,在搅拌作用下与下部污泥混合,然后向上升流通过含有高浓度厌氧微生物的固体床,使废液中的有机固体与厌氧微生物充分接触反应,有机固体被液化发酵和厌氧分解,通过开启回流泵和高效搅拌装置,在反应器中形成水平方向及斜向的旋转循环流 动,使反应器内的泥水混合物处于悬浮状态,使进料与反应器污泥中厌氧微生物得到较充分混合接触,而产生的沼气在污泥层上升也具有搅拌混合作用,促进了固体与微生物的接触,由于设置了集气罩,一定面积内上升的沼气被集气罩收集后从罩顶部的孔洞或管道中集中释放,气流快速上升至液面,由于集中气流大,对液面有较大的冲击作用,可对浮渣层起到破碎作用,防止污泥在液面上部结壳,也可对已形成的污泥浮渣层起到破碎或破壳作用,集气罩及上升气流的带动作用,可使混合液沿集气罩形成纵向循环,提高了混合作用。集气罩的数量及直径与厌氧反应罐直径有关,厌氧罐直径越大,集气罩的数量越多,在长期稳定运行过程中,在相分离装置内测,不断有固体被沼气携带到浮渣层,同时也有经脱气的固体返回到固体床去,厌氧反应罐液面顶部集气室中的沼气经沼气管引出池外。
[0009] 该装置可以采用间歇回流搅拌的运行方式,当停止回流,由于重力作用固体床区有自然沉淀作用,混合液中的固形物被累积在固体床下部,使反应器内保持较高的固体量和生物量,可使反应器有较长的污泥停留时间。通过固体床的水流经上部的沉淀区沉淀分离,上清液从出水槽溢流经排水管道排出厌氧反应器,旋转搅动的混合液在进入沉淀区时,由于相分离装置下部设置的稳流板的稳流作用,水平方向的循环旋转被抵消,沉淀区内水流稳定上升,稳流装置下部混合液的循环混合不会影响沉淀区内的沉淀作用。
[0010] 总之,本发明的有益效果:该设备克服了反应器内污泥不易混合、污泥停留时间短和表面泥层结壳影响沼气释放等问题。
附图说明
[0011] 下面结合附图对本发明作进一步的说明:
[0012] 图I为本发明的主视图;
[0013] 图2为图I的俯视图。
[0014]图中,I、进水管,2、诱导搅拌喷射管,3、反应罐池体,4、集气破壳装置,5、气体出口,6、相分离装置,7、稳流装置,8、管道,9、排水管,10、排泥装置,11、回流搅拌加压泵,12、回流水管,13、出水槽。
[0015] 具体实施方式[0016] 附图为本发明的一种具体实施例。该实施例包括反应罐池体3,其特征是:所述反应罐池体3中部为圆柱形,上部为锥台形,下部为倒锥台形,反应罐池体3上部设有沼气排出装置、排水装置,反应罐池体3内部设有相分离装置6、稳流装置7、集气破壳装置4、回流搅拌和进水装置,反应罐池体3下部设有排泥装置10,稳流装置7为呈辐射状布置的稳流板,所述集气破壳装置为反应罐池体3上部设置的一个或伞形集气罩,所述集气罩顶部设置气体出口 5 (开孔或设置管道),所述沼气排出装置为设置在反应罐池体3顶部的管道8,所述相分离装置6由设置在反应罐池体3上部的竖直的圆柱形挡渣装置和下部倾斜的裙板组成,所述回流搅拌装置由回流水管12、回流搅拌加压泵11和诱导搅拌喷射管2组成,所述排泥装置为设置在反应罐池体底部的排泥管,所述排水装置为设置在反应罐池体3内侧上部的出水槽13和设置在出水槽上的排水管9。
[0017] 该厌氧反应罐池体3内下部设有与外部连通的原料与回流进水管1,部分混合液通过上部回流水管12在回流加压泵11的作用下与原料一起通过进水管I并经过诱导搅拌喷射管2进入反应器,在喷射流的作用下,诱导反应罐中混合液产生循环流动,提高了有机物与微生物的接触传质效果和厌氧反应速率,避免了反应器内产生死区,污水在厌氧反应
器中停留适当的时间后,有机物得到有效的去除并产生沼气。罐内一定高度上有集气罩4,污泥层中的沼气在上升过程中进入集气罩4中,气体沿集气罩斜面向上汇集到顶部并从集气罩顶部的气体出口 5(开孔或设置出气短管)集中排出,向上的气流强度大大增加,对液面浮渣层产生较大的冲击波动,防止污泥在液面结壳,同时,由于沼气在通过集气罩上的气体出口 5时的气液提升作用,在集气罩内外混合液形成纵向循环,进一步提高了搅拌混合效果。由于设置了相分离装置6,相分离装置6挡渣板将沼气释放区与沉淀区分隔开,沼气的搅动对沉淀区水流不产生影响。循环流动的混合液螺旋上升至稳流板处时,由于稳流板的阻挡作用,进入沉淀区的污水流态呈稳定缓慢向上流动状态,由于流速非常小,在此区域污泥沉淀回落到稳流板下部的混合反应区,保证了足够长的生物污泥停留时间。高效升流式厌氧反应罐池体3内侧上部设有排水槽13和排水管9,沉淀区的上清液溢流到出水槽13中,经排水管9排至池外,反应罐池体3内产生的沼气在罐顶收集后经顶部的管道8排至沼气储罐等设施。污泥和不容易处理的杂质则通过排泥管定期排出反应器。

Claims (5)

1. 一种厌氧固体反应器,包括反应罐池体(3),其特征是:所述反应罐池体(3)中部为圆柱形,上部为锥台形,下部为倒锥台形,反应罐池体(3)上部设有沼气排出装置、排水装置,反应罐池体(3)内部设有相分离装置¢)、稳流装置(7)、集气破壳装置(4)、回流搅拌装置和进水装置,所述相分离装置出)由设置在反应罐池体(3)上部的竖直的圆柱形挡渣装置和下部倾斜的裙板组成,相分离装置内侧为混合与沼气释放区,外侧为沉淀分离区,沉淀分离区下方设置稳流装置,所述稳流装置(7)为呈辐射状布置的稳流板,反应罐池体(3)下部设有排泥装置(10),所述回流搅拌装置采用间歇回流搅拌的运行方式,所述回流搅拌装置由回流水管(12)、回流搅拌加压泵(11)和诱导搅拌喷射管(2)组成,该厌氧反应罐池体(3)内下部设有与外部连通的原料与回流进水管(I),部分混合液通过上部回流水管(12)在回流加压泵(11)的作用下与原料一起通过进水管(I)并经过诱导搅拌喷射管(2)进入反应罐池体。
2.根据权利要求I所述的厌氧固体反应器,其特征是:所述集气破壳装置为反应罐池体(3)内上部设置的一个或多个伞形集气罩,所述集气罩顶部设置气体出口(5)。
3.根据权利要求I所述的厌氧固体反应器,其特征是:所述沼气排出装置为设置在反应罐池体(3)顶部的管道(8)。
4.根据权利要求I所述的厌氧固体反应器,其特征是:所述排泥装置(10)为设置在反应罐池体底部的排泥管。
5.根据权利要求I所述的厌氧固体反应器,其特征是:所述排水装置为设置在反应罐池体(3)内侧上部的出水槽(13)和设置在出水槽上的排水管(9)。
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