CN102583725A - 一种用于处理油脂和浮渣的厌氧反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于处理油脂和浮渣的厌氧反应器。其包括壳体，壳体内部自下而上依次分成下部反应室、上部反应室、沉淀区和沼气收集室，及壳体内部设有进水混合装置、下三相分离器、上三相分离器、布水装置、出水装置和排泥管；所述进水混合装置包括进水管、进水混合室和混合下降管；所述上三相分离器包括上部内集气罩、上部外集气罩、上部气提升回流管和挡气板。本发明能对油脂、浮渣和上浮污泥进行有效截留，对处理富含油脂或浮渣的高浓度有机废水的效果理想，可广泛用于垃圾渗滤液、发酵工业糟液废水、炼油工业废水、餐饮行业废水和畜牧养殖粪便废水等废水的处理。

Description

一种用于处理油脂和浮渣的厌氧反应器

技术领域

本发明属于厌氧生物处理技术领域，具体涉及一种用于处理富含油脂或浮渣的高浓度有机废水的内循环厌氧反应器。

背景技术

IC(Internal Circulation)内循环厌氧反应器是新一代高效厌氧反应器，其结构如图2所示：包括壳体1，壳体1内部自下而上依次分成下部反应室11、上部反应室12、沉淀区13和沼气收集室14，而壳体1内部分别设有进水混合装置2、下三相分离器3、上三相分离器4、布水装置5、出水装置6和排泥管7，废水在壳体内部自下而上流动，污染物被细菌吸附并降解，净化过的水经出水装置流出。

但是，采用IC内循环厌氧反应器处理富含油脂或浮渣的高浓度有机废水时，反应器会内产生大量浮渣，其原因及负面影响如下：

1、大量的工业废水本身含有油脂和浮渣，如：垃圾渗滤液、发酵工业糟液废水、炼油工业废水、餐饮行业废水、畜牧养殖粪便废水等。这类废水的悬浮物在厌氧反应器中上浮并形成一层稳定的浮渣层，不能和混合液中的厌氧微生物充分接触，从而不能得到有效的降解，沼气产率下降至30％以上。浮渣一部分随水排出，另一部分在反应器内积累。随着时间推移，浮渣越积越厚，使反应器有效容积不断减少，最终导致反应器失效。为解决浮渣问题，目前国内比较通行的做法是为适应反应器进水的要求，在进水前对悬浮物采取分离措施，同时也对反应器内的浮渣进行撇除，但分离后的油脂和浮渣大部分没有回收价值，处置困难，容易造成严重的二次污染，更重要的是造成能源的浪费。

2、厌氧污泥本身因发酵产气在絮体内部裹夹微气泡，又因为油脂类粘性物质的包覆作用使气泡不能得到有效地释放，导致污泥比重下降从而使污泥上浮。另外污泥中毒也会造成大量污泥上浮。上浮的污泥随出水排出导致大量厌氧污泥的流失，影响厌氧反应效率。

3、油脂类和厌氧反应中间产物大都是表面活性物质，随水流出反应器，将导致后续曝气池产生大量的化学泡沫，严重时使后续工艺无法运行。

要使IC内循环厌氧反应器具有较高的有机负荷，必须同时满足两个原则：(1)保持较高的污泥浓度和足够的污泥龄SRT；(2)保持污泥与废水之间有良好的传质效果。IC内循环厌氧反应器依靠颗粒污泥的形成和三相分离器的作用，使得污泥在反应器中滞留，实现污泥停留时间SRT大于水力停留时间HRT的目的。但是由于其结构特别是三相分离器存在缺陷，对于油脂和浮渣及上浮污泥不能进行有效的截留，处理效率和稳定性仍较差；为了使漂浮物和污泥充分混合，采用较大的动力进行搅拌，造成能耗较大。

发明内容

本发明的目的在于针对现有内循环厌氧反应器结构上的不足之处，提供一种改进其三相分离器结构的内循环厌氧反应器，使之能有效处理富含油脂或浮渣的高浓度有机废水。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于处理油脂和浮渣的厌氧反应器，包括壳体，壳体内部自下而上依次分成下部反应室、上部反应室、沉淀区和沼气收集室，及壳体内部设有进水混合装置、下三相分离器、上三相分离器、布水装置、出水装置和排泥管；所述进水混合装置包括：进水管，设置在壳体上部；进水混合室，对应进水管设置在壳体内部顶部；和混合下降管，其上端与进水混合室连接，其下端与处于下部反应室的布水装置连接；所述上三相分离器包括：上部内集气罩，为一中空壳体，其下端口呈喇叭状；上部外集气罩，为一单端封闭的罩壳，其开口端将上部内集气罩的上端口罩于其中且与上部内集气罩上端口之间形成浮渣分离区；上部气提升回流管，其下端与上部集气罩的封闭端连接，其上端与进水混合室连接；和挡气板，对应上部内集气罩的下端口设置在壳体的内侧壁上且与上部内集气罩下端口之间形成间隙。

作为优选，所述上部内集气罩内还设有一气体内循环加强装置。

作为一种选择，所述气体内循环加强装置包括：微孔曝气头，设置在上部内集气罩内部；和风机，设置在壳体外部，其出风口通过出风管路与微孔曝气头连接。

进一步优选，所述微孔曝气头对应上部内集气罩的下端口设置。

进一步优选，所述风机的进风口通过进风管路与壳体内部沼气收集室连接。

进一步优选，所述进风管路上设有气体过滤器。

本发明通过采用上述结构，能对油脂、浮渣和上浮污泥进行有效截留，对处理富含油脂或浮渣的高浓度有机废水的效果理想，可广泛用于垃圾渗滤液、发酵工业糟液废水、炼油工业废水、餐饮行业废水和畜牧养殖粪便废水等废水的处理。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是现有内循环厌氧反应器的结构示意图。

图中：

1-壳体；11-下部反应室；111-底部泥斗；12-上部反应室；13-沉淀区；14-沼气收集室；141-沼气管；15-壳体顶板；2-进水混合装置；21-进水管；22-进水混合室；23-混合下降管；3-下三相分离器；31-下部内集气罩；32-下部外集气罩；33-下部气提升回流管；4-上三相分离器；41-上部内集气罩；42-上部外集气罩；43-上部气提升回流管；44-挡气板；45-浮渣分离区；5-布水装置；51-布水喇叭口；52-布水锥体；6-出水装置；61-环形出水三角堰；62-出水水封井；63-出水管；7-排泥管；81-微孔曝气头；82-循环风机；83-进风管路；84-出风管路；85-气体过滤器。

现结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的一种用于处理油脂和浮渣的厌氧反应器，有一壳体1，壳体1内部自下而上依次分成下部反应室11、上部反应室12、沉淀区13和沼气收集室14。壳体1内部设有进水混合装置、下三相分离器、上三相分离器、布水装置、出水装置和排泥管7。壳体1还设有气体内循环加强装置。

下部反应室11为由壳体1、壳体底部的底部泥斗111和下三相分离器所围合而成的壳体内部空间。

上部反应室12为由壳体1、下三相分离器和上三相分离器所围合而成的壳体内部空间。

沉淀区13为由壳体1、环形出水三角堰61出水面以下和上三相分离器之间的壳体内部空间。

沼气收集室14为由壳体1、水面以上和壳体顶板15以下的壳体内部空间。沼气管141设置在壳体顶板15上。

进水混合装置由进水管21、进水混合室22和混合下降管23组成。进水混合室22设置在壳体1内部的顶部。进水管21对应进水混合室22设置在壳体1的上部。混合下降管23的上端与进水混合室22的底部连通，其下端与处于下部反应室11的布水装置连接。

布水装置由布水喇叭口51和布水锥体52组成。布水喇叭口51与混合下降管23的下端连接，布水锥体52设置在布水喇叭口51中。

下三相分离器由下部内集气罩31、下部外集气罩32和下部气提升回流管33。下部内集气罩31设置在下部反应室11和上部反应室12之间。下部外集气罩32对应下部内集气罩31设置在壳体内部侧壁上，并与下部内集气罩之间形成间隙。下部气提升回流管33的上端与进水混合室22的底部连通，其下端则与下部内集气罩31的顶部连通。

上三相分离器由上部内集气罩41、上部外集气罩42、上部气提升回流管43和挡气板44组成。上部内集气罩41设置在上部反应室12和沉淀区13之间，为一中空壳体，其下端口呈喇叭状。上部外集气罩42为一单端封闭的罩壳，其开口端将上部内集气罩41的上端口罩于其中且与上部内集气罩上端口之间形成浮渣分离区45。上部气提升回流管43的下端与上部集气罩的封闭端连通，其上端与进水混合室的底部连通。挡气板44呈环形，对应上部内集气罩41的下端口设置在壳体的内侧壁上并与上部内集气罩下端口之间形成间隙。

气体内循环加强装置由若干微孔曝气头81、循环风机82、进风管路83、出风管路84和气体过滤器85组成。若干微孔曝气头81对应上部内集气罩的下端口设置。循环风机82设置在壳体外部的壳体顶板15上，其进风口通过进风管路83与壳体内部沼气收集室14连接，其出风口通过出风管，84与若干微孔曝气头81连接。气体过滤器85设置在进风管路83上。

出水装置6由环形出水三角堰61、出水水封井62和出水管63组成。环形出水三角堰61设置在沉淀区13和沼气收集室14之间的壳体内部侧壁上。出水水封井62对应环形出水三角堰61设置在壳体的外侧壁上并与环形出水三角堰连通。出水管63设置在壳体外侧壁上并与出水水封井连接。

本发明的工作过程如下：

富含油脂或浮渣的高浓度有机废水由进水管进入进水混合室，与由下部气提升回流管和上部气提升回流管气提升上来的回流液混合，以柱塞流的方式经由混合下降管输送至布水装置，由布水装置在下部反应室进行均匀布水。原液先在下部反应室中与生物污泥进行厌氧反应，经过下部反应室反应之后，混合液通过下三相分离器进入上部反应室，上升过程中污泥和产生的气体被下三相分离器截留，产生的气体裹夹着泥水混合液通过下部气提升回流管进入混合室，又由混合下降管送回至反应器底部，形成第一内循环过程。在这样不断的循环过程中，物料和生物污泥充分混合，使反应能以最高效率进行。部分容易上浮的油脂或其他物料也被下三相分离器截留，并被重新送入反应器底部，开始新一轮的反应。

经过下部反应室反应的物料进入上部反应室，之后又通过上三相分离器进入沉淀区，完成两相厌氧发酵反应过程。物料在下部反应室进入沉淀区的过程中，未反应完毕的易上浮的油脂类物料进入上三相分离器的上部内集气罩和上部外集气罩，由微孔曝气头产生的微气泡加速并迫使其上浮而通过上部气提升回流管进入进水混合室再通过混合下降管重新回到下部反应室，形成第二内循环过程，且浮渣不会在上部外集气罩内的聚集。此外，由微气泡形成的气提效应在上三相分离器所在区域形成较弱的环流，该环流的路径为：水流在上部内集气罩内向上流动至浮渣分离区的上端，再通过浮渣分离区下行至污泥下滑通道(上部内集气罩喇叭状下端口与壳体内侧壁之间的间隙)，流出下滑通道后水流经上部内集气罩和挡气板之间的间隙重新回流到上部内集气罩内。形成该环流能达到深度拦截上浮物质的目的：使上浮物料在浮渣分离区内进行浮选分离；而污泥下滑通道形成向下的水流，这样可确保浮渣不会从下滑通道逸出。循环风机的进风口连接至壳体内部的沼气室，使用不含氧气的沼气进行内循环搅拌。其目的是：1、确保厌氧反应器的无氧条件。否则将有大量空气进入反应器，会破坏厌氧反应条件；2、反应器内若进入氧气有爆炸的危险；3、保证所产沼气不含氧，否则排出的沼气因为含有氧气就不安全。

经过上部反应室反应的物料进入沉淀区后进一步进行泥水分离，之后通过出水装置流出反应器。特说明出水装置内设置的出水水封井，其目的是防止空气进入反应器内部和沼气溢出反应器。

平行试验的效果比较：

按图1和图2制造容积相同的两个反应器进行平行试验，进水条件如下：

1、原水采用新鲜垃圾渗滤液，COD_Cr＝48000mg/L，KTN＝2400mg/L。

2、反应器容积8M³，每日处理污水量1M³。容积负荷：6KgCOD/M³。

3、反应器温度20-30℃

运行60日后出水数据测试如下：

Claims (6)

1.一种用于处理油脂和浮渣的厌氧反应器，包括壳体，壳体内部自下而上依次分成下部反应室、上部反应室、沉淀区和沼气收集室，及壳体内部设有进水混合装置、下三相分离器、上三相分离器、布水装置、出水装置和排泥管，其特征在于，

所述进水混合装置包括：

进水管，设置在壳体上部；

进水混合室，对应进水管设置在壳体内部顶部；和

混合下降管，其上端与进水混合室连接，其下端与处于下部反应室的布水装置连接；

所述上三相分离器包括：

上部内集气罩，为一中空壳体，其下端口呈喇叭状；

上部外集气罩，为一单端封闭的罩壳，其开口端将上部内集气罩的上端口罩于其中且与上部内集气罩上端口之间形成浮渣分离区；

上部气提升回流管，其下端与上部集气罩的封闭端连接，其上端与进水混合室连接；和

挡气板，对应上部内集气罩的下端口设置在壳体的内侧壁上且与上部内集气罩下端口之间形成间隙。

2.根据权利要求1所述的厌氧反应器，其特征在于，所述上部内集气罩内还设有一气体内循环加强装置。

3.根据权利要求2所述的厌氧反应器，其特征在于，所述气体内循环加强装置包括：

微孔曝气头，设置在上部内集气罩内部；和

风机，设置在壳体外部，其出风口通过出风管路与微孔曝气头连接。

4.根据权利要求3所述的厌氧反应器，其特征在于，所述微孔曝气头对应上部内集气罩的下端口设置。

5.根据权利要求3或4所述的厌氧反应器，其特征在于，所述风机的进风口通过进风管路与壳体内部沼气收集室连接。

6.根据权利要求5所述的厌氧反应器，其特征在于，所述进风管路上设有气体过滤器。

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