CN102689984A

CN102689984A - 一种改进的厌氧折流板污水生物处理设备

Info

Publication number: CN102689984A
Application number: CN2012102084322A
Authority: CN
Inventors: 伊学农; 王峰; 赵青; 宋桃莉; 金鑫
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2032-06-25
Also published as: CN102689984B

Abstract

本发明公开了一种改进的厌氧折流板污水生物处理设备，分为内外两圈，内圈为酸化反应器，外圈为甲烷反应器，内圈酸化反应器顶部敞口并低于外圈甲烷反应器的顶部；酸化反应器和甲烷反应器的内部均由隔板分隔，每个格室都均设有一个折流板，折流板底部向下弯折并与水平方向呈45度，每个格室均被折流板分为上向流分区和下向流分区；酸化反应器和甲烷反应器中的上向流分区和下向流分区均交替排列；所述的上向流分区开始设置斜管区，斜管区中的斜管角度与水平面呈70度倾角。本发明的一种改进的厌氧折流板污水生物处理设备成功的实现了产酸相与产甲烷相分离，提高了设备内的污泥浓度，进一步提高了污水处理效果。

Description

一种改进的厌氧折流板污水生物处理设备

技术领域

本发明属于环保与节能技术领域，涉及一种废水生物处理设备，具体涉及一种改进的厌氧折流板污水生物处理设备。

背景技术

改革开放以来，我国的经济取得了高速发展，但经济的发展产生了大量工业废水和生活污水。据统计，2010年，全国废水排放总量已达617.3亿吨，比上年增加4.7%。其中，工业废水排放量237.5亿吨，生活污水量379.8亿吨。废水排放总量目前仍逐年增加，污水处理任务任重道远。

厌氧处理技术是高效的污水处理技术之一，发展至今已有100多年的历史。最初,厌氧处理技术主要用于污泥的消化处理；70年代以来，废水厌氧处理技术因其具有投资省、运行费用低及能产生可资回收利用的能量（沼气）等优点，而得到较快的发为代表的发展，并出现了一批以升流式厌氧污泥床反应器（UASB）能滞留大量微生物固体的第二代厌氧反应器处理技术，但第二代厌氧反应器技术要求高，污泥颗粒化对工艺要求比较严格，因而对此工艺还有待进一步的深人研究；20世纪80年代以来，人们在充分认识到第二代厌氧反应器，尤其是UASB反应器处理工艺所独具的优点及所存在的不足的基础上,研制开发了一些新型高效厌氧反应器,人们称这些反应器为第三代厌氧反应器，厌氧折流板反应器（ABR）即是其中的一种。

与其它的厌氧生物处理法相比，ABR工艺最明显的优点是不需要特殊考虑气固液三相分离器，由于反应器内水流多次上下折流作用，提高了污泥微生物体与被处理废水间的混合接触，隔室中形成了性能稳定、种群配合良好的微生物链，以适应流经不同隔室的水流水质情况，有机物被不同隔室中的不同类型的微生物降解，稳定了处理效果，促进了颗粒污泥的形成和生长，反应器可长期运行而不需要排泥。经过合理的设计，ABR工艺还可在一个反应器内实现一体化的两相或多相处理过程，这也是其它厌氧工艺所无法比拟的，但是，一体化反应器内污泥浓度低，两相分离困难，处理效果不稳定等问题一直阻碍着该技术的发展，而这正是本发明要解决的问题。

本发明的一种高效的生物污水处理设备继承了传统厌氧折流板优点，并对其进行了技术改进，实现了产酸相与产甲烷相的分离，提高了反应器内污泥浓度，进一步提高了污水处理效果。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述的技术问题而提供一种改进的厌氧折流板生物污水处理设备，它可改善污水处理效果，提高高浓度废水的处理效率，降低处理成本。

本发明的技术方案

一种改进的厌氧折流板污水生物处理设备，为圆柱体形式，设备分为内外两圈，内圈为酸化反应器，外圈为甲烷反应器，内圈酸化反应器的顶部敞口，并低于外圈甲烷反应器的顶部，酸化反应器与甲烷反应器容积之比为1:3；

酸化反应器内废水水力停留时间为4-16h，甲烷反应器内废水水力停留时间为12-48h。

所述的外圈甲烷反应器，在其外壁上，距反应器顶部约1/20倍反应器高度处设有进水管，距反应器顶部约1/4倍反应器高度处设有出水管，顶部设有的排气管；

所述的内圈酸化反应器中间设有一中间套筒，中间套筒的顶部通过管道与外圈甲烷反应器上设有的进水管相连，在中间套筒的最底部通过管道和闸阀I与酸化反应器的底部连通，酸化反应器的底部又通过管道和闸阀II与甲烷反应器连通；

所述的酸化反应器和甲烷反应器的内部均由隔板分隔，本发明的一优选实施例中，酸化反应器被隔板分为5个格室，甲烷反应器被隔板分为10个格室，每个格室都均设有一个折流板，折流板底部向下弯折并与水平方向呈45度，以减小下向水流对池底污泥的冲击。每个格室均被折流板分为上向流分区和下向流分区；

上向流分区即水流由下方往上方流，下向流分区即水流由上方往下方流；

酸化反应器和甲烷反应器的上向流分区和下向流分区均交替排列；所述的上向流分区在距酸化反应器及甲烷反应器的底部1/3的高度处均分别向上开始设置斜管区，斜管区的斜管的角度与水平面呈70度倾角，斜管区面积约占酸化反应器及甲烷反应器中上向流分区面积的60%，其中内圈酸化反应器的斜管密度约为82根/m²，外圈甲烷反应器斜管密度约为211根/m²。

所述的斜管区为蜂窝状六边形塑料管，优选内圈酸化反应器的斜管内切圆直径为100mm，外圈甲烷反应器的斜管内切圆直径60mm。

利用上述的一种改进的厌氧折流板污水生物处理设备进行污水处理，其处理过程如下：

污水通过进水管从改进的厌氧折流板污水生物处理设备上部进入中间套筒，在中间套筒底部通过管道进入酸化反应器的第一个上向流分区，水位上升到一定高度便从第一个上向流分区向两侧同时溢流，依次通过酸化反应器的下向流分区和上向流分区，最后汇集于酸化反应器末端的下向流分区，从该分区的底部通过管道进入甲烷反应器的第一个上向流分区，同酸化反应器一样，当水位上升到一定高度后向两侧同时溢流，依次通过下向流分区和上向流分区，最后汇集于甲烷反应器末端的上向流分区，处理后的清水通过出水管流出反应器。厌氧处理过程中产生的气体通过甲烷反应器顶部的排气管排出改进的厌氧折流板污水生物处理设备。为保证处理效果，优选污水在酸化反应器内的停留时间控制在4—16h，在甲烷反应器内的停留时间控制在12-48h。

本发明的有益效果

本发明的一种改进的厌氧折流板污水生物处理设备，通过在上向流分区增设斜管区，提高了反应器内污泥浓度，改善了污水处理效果，工艺运行可靠，出水水质可以达到国家排放标准或更高标准要求。相比于传统的斜管沉淀池，本发明的一种厌氧折流板污水处理设备增大了斜管区斜管的倾角，减小了有效沉淀系数，使得污泥不至于在反应器前部过量沉淀。

本发明的一种改进的厌氧折流板污水生物处理设备，酸化反应器斜管内切圆的直径大于甲烷反应器斜管区斜管内切圆的直径也是为了减少酸化反应器污泥的过量沉淀，同时甲烷反应器斜管内切圆直径减小有利于增大其内部污泥浓度。通过斜管区的污泥沉淀作用，不仅有效减少了污泥流失，而且在酸化反应器和甲烷反应器斜管区以下形成了悬浮污泥层，污泥浓度得到提高。

另外，本发明的一种改进的厌氧折流板污水生物处理设备，在ABR反应器的基础上实现了产酸相和产甲烷相的分离，使得产酸菌和产甲烷菌能在各自的适应的生存环境下生存，能更好的发挥各自的作用，达到高效处理废水的目的。

附图说明

图1、实施例1中的一种改进的厌氧折流板污水生物处理设备的平面结构示意图；

图2、实施例1中的一种改进的厌氧折流板污水生物处理设备的平面结构示意图中1-1向剖切结构示意图；

图3、实施例1中的一种改进的厌氧折流板污水生物处理设备中上向流分区中斜管区的安装固定示意图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步阐述，但并不限制本发明。

实施例1

一种改进的厌氧折流板污水生物处理设备，其平面结构示意图如图1所示，包括直径为100mm的中间套筒2，内圈直径为800mm的酸化反应器4、外圈直径为1600mm的甲烷反应器7，内圈酸化反应器4的顶部敞口，并低于外圈甲烷反应器7顶部300mm，以便收集厌氧反应产生的气体；

所述的一种改进的厌氧折流板污水生物处理设备采用钢制或不锈钢等多种结构。

所述的外圈甲烷反应器，在其外壁上，距反应器顶部约100mm处设有进水管1、距反应器顶部约550mm处设有出水管9，顶部设有的排气管10；

所述的内圈酸化反应器4中间设有一中间套筒2，中间套筒2的顶部通过管道与外圈甲烷反应器上设有的进水管1相连，在中间套筒2的最底部设有连接管道和阀门3与酸化反应器4的底部连通；在中间套筒2和内圈酸化反应器4之间设有6块隔板411、412、413、414、415、416；

所述的隔板411、412、413、415、416将内圈酸化反应器4与中间套筒2之间分成5个隔室；在隔室内安装有折流板421、422、423、424，具体如图1所示，折流板421、422、423、424底部向下弯折并与水平方向呈45度；因此在所述的酸化反应器4与中间套筒2之间，由隔板411和隔板416、折流板421和隔板412、折流板422和隔板413、折流板423和隔板414、折流板424和隔板415形成5个上向流区，由隔板411和折流板421、隔板412和折流板422、隔板413和隔板414、隔板415和折流板423、隔板416和折流板424形成5个下向流区；具体如图1所示，其中

表示上向流，

表示下向流；

另外在内圈酸化反应器4与中间套筒2所形成的上向流区域距反应器底部1/3反应器高度处开始向上设置的由内切圆直径为100mm的斜管组成的斜管区5，具体如图2所示，斜管区5的面积约占上向流分区面积的60%，内圈酸化反应器4的斜管密度约为82根/m²，这样不仅可防止污泥流失，而且可增大反应器内污泥浓度；

所述的斜管为蜂窝状六边形塑料管；

在内圈酸化反应器4和外圈甲烷反应器7的中间设有10块隔板711、712、713、714、715、716、717、718、719、7110；所述的10块隔板711、712、713、714、715、716、717、718、719、7110将甲烷反应器7分成10个隔室；在每个隔室内安装有折流板721、722、723、724、725、726、727、728、729、7210，具体如图1所示，折流板721、722、723、724、725、726、727、728、729、7210的底部向下弯折并与水平方向呈45度；因此，在所述的内圈酸化反应器4和外圈甲烷反应器7的中间，由折流板721和隔板712、折流板722和隔板713、折流板723和隔板714、折流板724和隔板715、折流板725和折流板726、隔板716和折流板727、隔板717和折流板728、隔板718和折流板729、隔板719和折流板7210、隔板7110和隔板711形成10个上向流区，由隔板711和折流板721、隔板712和折流板722、隔板713和折流板723、隔板714和折流板724、隔板715和折流板725、隔板716和折流板726、隔板717和折流板727、隔板718和折流板728、隔板719和折流板729、隔板7110和折流板7210，共形成10个下向流区；具体如图1所示，其中

表示上向流，

表示下向流；

另外在外圈甲烷反应器7中的上向流区域中距反应器底部1/3反应器高度处开始向上设置的由内切圆直径为60mm的斜管组成的斜管区8，具体如图2所示，斜管区8的面积约占上向流分区面积的60%，主要是为了增强淤泥的沉淀作用，外圈甲烷反应器7的斜管密度约为211根/m²；

所述的斜管为蜂窝状六边形塑料管。

所述的内圈酸化反应器4外圈甲烷反应器7中的上向流区域的斜管区的安装固定方式如图3，即所述改进的厌氧折流板污水生物处理设备上向流分区中的斜管区5和8通过角钢14和钢筋网15支撑，角钢14和所述改进的厌氧折流板污水生物处理设备的甲烷应器或酸化反应器的器壁13通过螺栓连接或者焊接连接，所用金属部件做防腐处理。

上述的一种改进的厌氧折流板生物污水处理设备的工作过程如下：整个反应器采用中间进水，水从进水管1通过管道进入中间套筒2，在中间套筒2底部通过管道闸阀3进入酸化反应器4，水位不断上升，溢过斜管区5，到达酸化反应器4的顶端以溢流的方式从左右两侧在酸化反应器4内流动，交替通过上向流分区和下向流分区，在酸化反应器中的停留时间控制在4-16h，会合于酸化反应器4的末端，通过管道闸阀6进入甲烷反应器7，水位不断上升漫过甲烷反应器7的斜管区8，水位上升到隔板12的顶端以溢流的方式同时从左右两侧在甲烷反应器7内流动，交替通过上向流分区和下向流分区，在酸化反应器中的停留时间控制在12-48h，最后会合于甲烷反应器7的末端，出水通过出水管9通过管道流出反应器。整个反应器顶部相通，反应过程中产生的甲烷气体在顶部汇集，最后通过排气口10排出产生的甲烷气体。

应用实施例1

将实施例1所述的一种改进的厌氧折流板污水生物处理设备用于高浓度制糖废水处理，经测算，由于在酸化反应器及甲烷反应器内部的上向流区中增设的斜管区，使得酸化反应器内的污泥浓度最高可达84g/L，甲烷反应器内的污泥浓度可维持在65g/L，污染物质可以被大量去除，并且由于实现了产酸相与产甲烷相的分离，COD 去除率最高可达 95% ,产气中甲烷气体体积分数在 80%左右。实际运行中发现改进的厌氧折流板污水生物处理设备内部污泥浓度显著提高，污泥颗粒絮凝性良好，生物活性高。

本发明提出的一种改进的厌氧折流板污水生物处理设备，可以实现产酸相与产甲烷相的分离，使产酸菌和产甲烷菌各自在适宜的条件下生长，在实际运行中发现酸化反应器和甲烷反应器中各自形成了相对稳定的产酸菌菌群和产甲烷菌菌群,并且设备内污泥浓度得到极大提高，与普通的厌氧折流板反应器相比,设备内污泥浓度提高了约5%-12%,COD去除率提高了约5%-10%,更好的改善了污水的处理效果。

以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种改进的厌氧折流板污水生物处理设备，其特征在于所述的改进的厌氧折流板污水生物处理设备为圆柱体形式，设备分为内外两圈，内圈为酸化反应器，外圈为甲烷反应器，内圈酸化反应器的顶部敞口，并低于外圈甲烷反应器的顶部；

所述的外圈甲烷反应器，在其外壁上，距反应器顶部约1/20倍反应器高度处设有进水管，距反应器顶部约1/4倍反应器高度处设有出水管，顶部设有排气管；

所述的酸化反应器和甲烷反应器的内部均由隔板分隔，每个格室都均设有一个折流板，折流板底部向下弯折并与水平方向呈45度，每个格室均被折流板分为上向流分区和下向流分区；

酸化反应器和甲烷反应器中的上向流分区和下向流分区均交替排列；上向流分区在距酸化反应器和甲烷反应器底部1/3的高度处均向上开始设置斜管区，斜管区中的斜管角度与水平面呈70度倾角，斜管区斜管分布面积占上向流分区面积的60%，其中内圈酸化反应器的斜管密度约为82根/m²，外圈甲烷反应器斜管密度约为211根/m²；

所述的斜管为蜂窝状六边形塑料管。

2.如权利要求1所述的一种改进的厌氧折流板污水生物处理设备，其特征在于

所述的酸化反应器被隔板分为5个格室，甲烷反应器被隔板分为10个格室。

3.如权利要求2所述的一种改进的厌氧折流板污水生物处理设备，其特征在于所述的酸化反应器与甲烷反应器容积之比为1:3。

4.如权利要求3所述的一种改进的厌氧折流板污水生物处理设备，其特征在于

所述的内圈酸化反应器斜管区的斜管内切圆直径为100mm，外圈甲烷反应器斜管区的斜管内切圆直径60mm。

5.利用如权利要求1、2、3或4所述的一种改进的厌氧折流板污水生物处理设备进行污水处理，其特征在于步骤如下：

污水通过进水管从改进的厌氧折流板污水生物处理设备上部进入中间套筒，在中间套筒底部通过管道进入酸化反应器的第一个上向流分区，水位上升到一定高度便从第一个上向流分区向两侧同时溢流，依次通过酸化反应器的下向流分区和上向流分区，最后汇集于酸化反应器末端的下向流分区，从该分区的底部通过管道进入甲烷反应器的第一个上向流分区，同酸化反应器一样，当水位上升到一定高度后向两侧同时溢流，依次通过下向流分区和上向流分区，最后汇集于甲烷反应器末端的上向流分区，处理后的清水通过出水管流出改进的厌氧折流板污水生物处理设备，污水处理过程中产生的气体通过甲烷反应器顶部的排气管排出改进的厌氧折流板污水生物处理设备。

6.如权利要求5所述的利用一种改进的厌氧折流板污水生物处理设备进行污水处理，其特征在于污水在酸化反应器内的停留时间控制在4—16h，在甲烷反应器内的停留时间控制在12-48h。