CN102092848B

CN102092848B - 一种水平流固定床厌氧反应器

Info

Publication number: CN102092848B
Application number: CN2010106119092A
Authority: CN
Inventors: 崔宗均; 袁旭峰; 王小芬; 朱万斌; 程序
Original assignee: China Agricultural University
Current assignee: China Agricultural University
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2030-12-29
Also published as: CN102092848A

Abstract

本发明涉及一种水平流固定床厌氧反应器，其特征在于：它包括一具有顶盖的外壳，所述外壳一端的下部设置有一进料口，另一端上部设置有一出料口，所述外壳顶部设置有集气管路，所述外壳底部设置有多个排渣口，所述出料口和排渣口处设置有滤网，所述外壳内部沿水流方向间隔设置有多块导流挡板和分隔档板，靠近所述进料口一侧的各分隔档板之间设置有固定膜载体组件。本发明因微生物稳定固定在载体上的密度大，避免了随水流流失，保证了反应器的产气效率的稳定性和高效率。本发明具有耐热、耐酸、耐碱，成型性好等特点，可以广泛用于各种畜禽养殖废污、加工工业有机废水、城乡生活污水的厌氧发酵沼气生产中。

Description

一种水平流固定床厌氧反应器

技术领域

本发明是一种厌氧反应器，特别是关于一种在沼气工程中使用的水平流固定床厌氧反应器。

背景技术

产沼气厌氧反应器的最基本的要求是1、保证反应器内较高浓度的微生物数量；2、尽可能延长反应原料(污水)与微生物的接触机会和时间；3、保证一定的反应温度。为了满足这些要求，到目前为止出现了多种形式的反应器类型，如上流式污泥床厌氧反应器、内循环厌氧反应器、全混式厌氧反应器、折流板厌氧反应器等等。但无论哪一种反应器，都存在以下问题：1、在反应器内以保留大量污泥作为保证微生物数量的手段，其问题是反应器的空间要加大，水流大时污泥容易流失而影响效果，水流小时污泥容易沉淀而影响效果；2、这些反应器为了水层下保持污泥层和延长水流通过污泥层的距离(时间)，其外形设计上均成为上下长的塔式结构，结果在北方寒冷季节保温困难或无法保温而停止产气。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种反应器空间较小，反应效果好，且适用于北方寒冷季节的水平流固定床厌氧反应器。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种水平流固定床厌氧反应器，其特征在于：它包括一具有顶盖的外壳，所述外壳一端的下部设置有一进料口，另一端上部设置有一出料口，所述外壳顶部设置有集气管路，所述外壳底部设置有多个排渣口，所述出料口和排渣口处设置有滤网，所述外壳内部沿水流方向间隔设置有多块导流挡板和分隔档板，靠近所述进料口一侧的各分隔档板之间设置有固定膜载体组件。

所述分隔挡板和所述导流挡板的高度一致，为所述外壳高度的80～90％，所述分隔挡板的宽度为所述外壳宽度的70～80％，所述分隔挡板在所述外壳的两侧壁交错连接；所述导流挡板的宽度与所述外壳宽度相同，在导流挡板的底部设置有导流口，所述外壳内每设置3～4个分隔挡板后设置一个导流挡板。

所述分隔挡板和导流挡板是厚度为3～8mm、不锈钢筛网内包设活性炭纤维的平板。

所述固定膜载体组件采用多圆环排列式、多方框排列式、同心圆式和平行板式结构之一，组成所述固定膜载体组件中的每个单体均采用不锈钢筛网内包设活性炭纤维的结构。

所述活性炭纤维的比表面积可为900～2500m²/g、孔隙分布率≥90％，长度为2～6mm，所述不锈钢筛网为1～3mm粗、4～100目的材料。

所述出料口和排渣口的滤网孔径为1～5mm，所述出料口的滤网为抽拉式滤网。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用活性炭纤维(ACF)和不锈钢筛网制成载体材料，并根据反应器的体积将载体材料的尺寸和放置位置进行合理布局，当反应器成功启动后，载体材料上会附着丰富的产酸菌群和产甲烷菌群，在载体间隙和反应器底部的污泥沉降区也充满了丰富的悬浮微生物；因此当反应器处理含固率很低的液体废水时，固着的微生物和悬浮的微生物可同时对废水有机物处理；当反应器处理含固率较高的固体物料时，悬浮微生物虽会随出料大量流失，但载体固着的微生物也足以对物料进行厌氧发酵。2、本发明由于依靠载体填料使反应器内拥有大量附着的生物膜，微生物的停留时间(污泥停留时间)可以超过100天，不宜流失，装置内各种不同的微生物通过筛选作用，形成自然分层，可使各类微生物处于最佳的生长环境中，因此微生物的活性较高，负荷较大，有较高的处理效率，抗冲击负荷能力较强。3、本发明由于微生物附着生长于特制的载体材料上，可形成3.0～10.0mm的污泥微生物层，当反应器酸败后，载体材料间隙的悬浮污泥和载体材料上的污泥微生物层外层的微生物失活或死亡，但是污泥微生物层的结构不会遭到破坏，而且内层微生物还保持有一定的活性，因此想要快速恢复反应器的处理能力，可先用自来水洗脱出器内酸性的废水以及失活的悬浮污泥，并停留1～2天，再向器内加入调节至中性的待处理废水，容积负荷从低到高逐渐恢复反应器的处理能力。此过程一般仅需8～10天。4、本发明由于采用活性炭纤维和不锈钢筛网制成载体材料，同时能够将固定微生物的载体材料做成引导水流的折板，使产气微生物定殖固定在载体上发挥产气的作用，因此不但摆脱了依靠大量的污泥来确保微生物量的弊病，截留了丰富而又高活性的微生物，不再受制于颗粒污泥；而且可以按水平流的方向排列于反应器内，并且不需要布料器，从而真正解决了生物膜反应器易沟流和堵塞的问题。5、本发明反应器由于做成卧式的外形结构，可以方便地安装在地下或温室内，以实现北方寒冷季节的保温，解决北方冬季因无法保温而停止运行的问题。6、本发明因微生物稳定固定在载体上的密度大，避免了随水流流失，保证了反应器的产气效率的稳定性和高效率。本发明具有耐热、耐酸、耐碱，成型性好等特点，可以广泛用于各种畜禽养殖废污、加工工业有机废水、城乡生活污水的厌氧发酵沼气生产中。

附图说明

图1是本发明结构示意图

图2是图1的俯视示意图

图3是本发明分隔挡板结构示意图

图4是本发明导流挡板结构示意图

图5是本发明固定膜载体组件的多圆环排列式结构示意图

图6是图5中一个圆环结构示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1、图2所示，本发明包括一具有顶盖的外壳1，外壳1两端分别设有进料口2和出料口3，外壳1顶部设置有集气管路4，外壳1底部设置有多个排渣口5。出料口3和排渣口5处设置有滤网6，外壳1内部沿水流方向设置有多块垂直的分隔档板7和导流挡板8，靠近进料口2一侧的各分隔档板7之间设置有固定膜载体组件9。

上述实施例中，外壳1可以采用一长方形结构或其它卧式结构，这样可以比较方便地设置在地下或温室内进行保温。进料口2一般设置在外壳1一侧下部，出料口3一般设置在外壳1另一侧上部。排渣口5既是污泥的排泥口，又是处理固体物料时的排料口。出料口3的滤网可以采用抽拉式滤网6，其孔径为1～5mm，作用是当本发明处理高浓度废水(COD≥50000mg/L)时，可以截留更多的悬浮微生物于外壳1内；而当本发明处理含固率较高的固体物料时，可将抽拉式滤网6拉出，利于大颗粒物料的排出。

如图3、图4所示，本发明设置的分隔挡板7和导流挡板8均为特制的膜载体。这种膜载体是采用在活性炭纤维外面设置不锈钢筛网，制成厚度为3～8mm的平板。其中的活性炭纤维的比表面积可为900～2500m²/g、孔隙分布率≥90％，可以选择长度为2～6mm的碳纤维材料；不锈钢筛网可以根据处理不同的废水或固体物料，选择1～3mm粗、4～100目的材料。分隔挡板7和导流挡板8的材料相同，但形状不同；挡板7和8高度一致，为外壳1高度的80～90％，而宽度不同，分隔挡板7的宽度是外壳1宽度的70～80％，且在外壳1的两侧壁交错连接，进而形成折流间隙。导流挡板8的宽度与外壳1相同，在导流挡板的底部设置有导流口81。一般排列3～4个分隔挡板7后就需排列1个导流挡板8。分隔挡板7和导流挡板8的作用是：在本发明启动初期，废水可以大部分流过分隔挡板7和导流挡板8，加速微生物在膜载体上的生长；成功启动后，废水或含固率高的物料只有很少部分可以透过分隔挡板7和导流挡板8，大部分需要在水平方向前、后折流，以此加大物料在外壳1中的流程，而且在折流的过程中，物料会充分与分隔挡板7和导流挡板8上的微生物膜载体接触，从而增加了传质效果，达到更好的处理效果。

本发明固定膜载体组件9的制作材料与分隔挡板7和导流挡板8相同，但形状可不同。固定膜载体组件9的形状可以根据外壳1的体积、形状以及要处理的物料的特性来决定。比如可以将固定膜载体组件9制成多圆环91排列式(如图5、图6所示)，固定膜载体组件9中的每一个单体都是采用不锈钢筛网内包设活性炭纤维的圆环状结构。固定膜载体组件9还可以采用多方框排列式、同心圆式和平行板式等结构，亦即在固定膜载体组件9中的每个单体可以是方环状结构、大圆环套小圆环结构、及多层平板结构。固定膜载体组件9中的不锈钢筛网和活性炭纤维材料的采用要求与分隔挡板7和导流挡板8类似。固定膜载体组件9的作用是：当处理的目标物为超高浓度物料时，可在外壳1的前几个隔室中添加此组件，起到更好的处理效果。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims

1.一种水平流固定床厌氧反应器，其特征在于：它包括一具有顶盖的外壳，所述外壳采用卧式结构；所述外壳一端的下部设置有一进料口，另一端上部设置有一出料口，所述外壳顶部设置有集气管路，所述外壳底部设置有多个排渣口，所述出料口和排渣口处设置有滤网，所述外壳内部沿水流方向间隔设置有多块分隔档板和导流挡板，且所述分隔挡板和所述导流挡板的高度一致，为所述外壳高度的80～90％，所述分隔挡板的宽度为所述外壳宽度的70～80％，所述分隔挡板在所述外壳的两侧壁交错连接；所述导流挡板的宽度与所述外壳宽度相同，在导流挡板的底部设置有导流口，所述外壳内每设置3～4个分隔挡板后设置一个导流挡板；靠近所述进料口一侧的各分隔档板之间设置有固定膜载体组件；

2.如权利要求1所述的一种水平流固定床厌氧反应器，其特征在于：所述固定膜载体组件采用多圆环排列式、多方框排列式、同心圆式和平行板式结构之一，组成所述固定膜载体组件中的每个单体均采用不锈钢筛网内包设活性炭纤维的结构。

3.如权利要求1所述的一种水平流固定床厌氧反应器，其特征在于：所述活性炭纤维的比表面积可为900～2500m²/g、孔隙分布率≥90％，长度为2～6mm，所述不锈钢筛网为1～3mm粗、4～100目的材料。

4.如权利要求2所述的一种水平流固定床厌氧反应器，其特征在于：所述活性炭纤维的比表面积可为900～2500m²/g、孔隙分布率≥90％，长度为2～6mm，所述不锈钢筛网为1～3mm粗、4～100目的材料。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种水平流固定床厌氧反应器，其特征在于：所述出料口和排渣口的滤网孔径为1～5mm，所述出料口的滤网为抽拉式滤网。