CN102730831B - 一种内循环水解厌氧反应装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内循环水解厌氧反应装置。在其水解厌氧反应器的外筒内固定安装有中心筒，在中心筒的筒壁上沿周向设有一个以上的第一循环口，第一循环口所在的位置高于水解厌氧反应器的污水进入位置，且第一循环口所在的位置低于水解厌氧反应器的出水位置；中心筒的底部设有第二循环口，第二循环口在第一循环口的下方；在中心筒内固定安装有内循环装置且内循环装置位于第一循环口和第二循环口之间。本发明可有效提高反应器内的污泥浓度，增强水解厌氧过程对水中有机物的分解和去除；同时将原本难于处理的工业废水的可生化性提高，可取代物理混凝作为好氧的前处理单元，相比物理混凝可降低污泥的产生和处理费用。

Description

一种内循环水解厌氧反应装置

技术领域

本发明涉及一种水解厌氧反应装置。

背景技术

在当前循环经济以及可持续发展的硬性要求下，以高效厌氧反应器为核心的厌氧工艺成为处理高浓度工业废水有效且经济的手段。目前对厌氧反应器技术的研究和开发主要集中在欧美等发达国家。由于国外厌氧反应器应用技术壁垒以及国内厌氧反应器技术开发过程中未能集成多学科交叉互补的优势，新型高效厌氧反应器在我国的开发和推广较为滞后。

厌氧反应器的难点主要在于：1. 保证反应器内的泥水充分混合；2. 良好的泥水分离，维持反应器内的较高的污泥浓度。然而，反应器内部的混合越为剧烈，泥水分离的难度就越高；如果混合不充分又会引起处理效果的下降。所以，两者之间存在一定的矛盾。目前的无动力厌氧反应器一般都通过进水及气体产物进行搅拌，但这需要进水保持一定的COD浓度，并设置三相分离器帮助进行泥水分离。

因此，提供一定的动力条件帮助实现反应器的内循环可以使反应器适应复杂的进水情况。而填料和三相分离器一样可以起到截流微生物的作用，除此之外，填料有利于微生物的附着生长，可以辅助增加反应器的生物量。

发明内容

本发明的目的是提供一种内循环水解厌氧反应装置。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：本发明内循环水解厌氧反应装置包括水解厌氧反应器，其中，在水解厌氧反应器的外筒内固定安装有中心筒，在所述中心筒的筒壁上沿周向设有一个以上的第一循环口，第一循环口所在的位置高于水解厌氧反应器的污水进入位置，且第一循环口所在的位置低于水解厌氧反应器的出水位置；中心筒的底部设有第二循环口，第二循环口在第一循环口的下方；在所述中心筒内固定安装有内循环装置且内循环装置位于第一循环口和第二循环口之间，所述内循环装置用于推动污水经第二循环口由中心筒流入到外筒、并经第一循环口由外筒流入到中心筒而实现循环流动，或者，所述内循环装置用于推动污水经第一循环口由中心筒流入到外筒、并经第二循环口由外筒流入到中心筒而实现循环流动。

进一步地，本发明所述中心筒由上至下分为第一区和第二区，第二区的内径由上向下逐渐变大，所述第一循环口设于第一区，所述第二循环口设于第二区的底部，所述内循环装置固定安装于第一区内。

进一步地，本发明所述中心筒的第二区呈喇叭状。

进一步地，本发明在所述水解厌氧反应器的外筒的底部固定安装有导流板。

进一步地，本发明所述导流板呈圆锥体状，且所述圆锥体的顶部对准第二循环口。

进一步地，本发明在所述水解厌氧反应器外设有变频器，变频器与内循环装置电连接。

进一步地，本发明在所述外筒的内壁与中心筒的外壁之间设有生物填料层，所述生物填料层低于水解厌氧反应器的出水位置。

进一步地，本发明所述中心筒的第一区和第二区的横截面呈圆形。

进一步地，本发明在所述中心筒的第一区的筒壁上沿周向等间隔地设有一个以上的第一循环口。

进一步地，本发明在所述中心筒的内壁与内循环装置之间安装有挡板。

进一步地，本发明所述中心筒和/或外筒的顶部呈敞口状。

本发明具有的有益效果是：（1）由内循环装置产生的推流水量，经过中心筒的第一循环口和第二循环口实现内部循环，使污水与微生物充分接触，加速传质过程，提高了去除效率。（2）由于内循环的存在，使进入反应器内的污水得到迅速扩散，提高反应器有机负荷的抗冲击能力。（3）中心筒及外筒的上部可以呈敞口状，以便与空气接触，使反应器上部缺氧，适合兼氧微生物的生长；而水解厌氧反应装置的中下部仍然保持厌氧，适合厌氧微生物的生长，由此，多层次的微生物种类能够加强污染物的去除。此外，若中心筒呈敞口状，则一旦内循环装置发生故障，就无需将反应器放空便可将内循环装置取出进行维修。（4）采用生物填料层可有效截流微生物，避免生物量的流失。（5）本发明可有效提高反应器内的污泥浓度，增强水解厌氧过程对水中有机物的分解和去除；同时将原本难于处理的工业废水的可生化性提高，可取代物理混凝作为好氧的前处理单元，相比物理混凝可降低污泥的产生和处理费用。

附图说明

图1是本发明内循环水解厌氧反应装置的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图中：1.中心筒，2.内循环装置，3.挡板，4.第一循环口，5.导流板，6.中心筒支架，7.生物填料层，8.三角出水堰，9.外筒，10.污水进水管，11.出水管，12.变频器，13.取样口，14.第二循环口。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明内循环水解厌氧反应装置主要由水解厌氧反应器构成。作为优选方案，可以在水解厌氧反应器外增设变频器12，变频器12可调节内循环装置2所产生的推流水量的大小，促进污水在外筒9和中心筒1之间进行内循环。

在图1和图2所示的结构中，水解厌氧反应器呈双筒结构，包括外筒9和中心筒1，中心筒1通过中心筒支架6固定安装在外筒9内。作为优选方案，中心筒1和外筒9均为敞口状。中心筒1的横截面一般为圆形。

在中心筒1的筒壁上沿周向设有一个以上的第一循环口4，第一循环口4所在的位置高于水解厌氧反应器的污水进入位置，且第一循环口4所在的位置低于水解厌氧反应器的出水位置。作为优选方案，各第一循环口4在中心筒1的筒壁上沿周向等间隔分布。中心筒的底部设有第二循环口14，第二循环口14在第一循环口4的下方。在中心筒1内固定安装有内循环装置2且内循环装置2位于第一循环口4和第二循环口14之间。内循环装置2用于推动污水或者经第二循环口14由中心筒1流入到外筒9、并经第一循环口4由外筒9流入到中心筒1而实现循环流动，或者经第一循环口4由中心筒1流入到外筒9、并经第二循环口14由外筒9流入到中心筒1而实现循环流动。

作为本发明的优选实施方式，中心筒1由上至下可分为第一区和第二区，第一循环口4设于第一区，第二循环口14设于第二区的底部，并且，内循环装置2固定安装于第一区内，第二区的内径由上向下逐渐变大，由此可以促进内循环流动区域内的污泥的悬浮。作为另一种优选方案，中心筒1的第二区呈喇叭状。

第一循环口4所在的位置高于水解厌氧反应器的污水进入位置，且第一循环口4所在的位置低于水解厌氧反应器的出水位置，这样可以确保进入水解厌氧反应器的污水在第一循环口4以下的内循环流动区域（即水解厌氧反应器的反应区）与厌氧污泥反应，而在第一循环口4以上的位置则形成沉淀区，沉淀区的作用是尽量使经过处理后的污水中所带的污泥以沉降或被截留的方式留在水解厌氧反应器内。

所谓水解厌氧反应器的污水进入位置是指外界的污水在水解厌氧反应器内开始释放的位置。在本发明中，外界的污水可以直接进入外筒9或直接进入中心筒1。作为一种实施方式，可以在外筒9的侧壁上开设一通孔，该通孔所在的位置低于第一循环口4，污水进水管10穿过该通孔而将外界的污水引入到外筒9内。如果上述通孔开设的位置高于第一循环口4，那么，污水进水管10伸入到外筒9内后还需向下延伸以使污水进水管10的出水口低于第一循环口4，从而使污水进水管10中的污水向外筒9内开始释放的位置低于第一循环口4。作为本发明的另一种实施方式，除了在外筒9的侧壁上开设通孔外，同时在中心筒1的侧壁上开设有污水进水口，污水进水管10穿过外筒9的侧壁上的通孔以及中心筒1的侧壁上的污水进水口而直接伸入到中心筒1的第一区内，从而使外界的污水由进水管10直接流进中心筒1的内部。不论中心筒1的污水进水口是高于还是低于第一循环口4，只要满足污水进水管10的出水口低于第一循环口4而使污水进水管10内的污水向中心筒1内开始释放的位置低于第一循环口4即可。此外，还可以通过将污水进水管10由中心筒1或外筒9的顶部伸入到水解厌氧反应器内，同时使污水进水管10的出水口低于第一循环口4，由此使水解厌氧反应器的污水进入位置低于第一循环口4所在的位置。

所谓水解厌氧反应器的出水位置是指经水解厌氧反应器处理后的水流开始与外界的出水管11连通而引入出水管11的位置。在本发明中，可以在外筒9的筒壁上开设一出水口，该出水口所在的位置高于第一循环口4，经水解厌氧反应器处理后的水流由该出水口直接进入到外界的出水管11。或者使用一水管（图中未示出），该水管经外筒9的筒壁上的出水口或从外筒9的顶部伸入到外筒9内，并且该水管的进水口所在的位置高于第一循环口4以使水解厌氧反应器的出水位置高于第一循环口4，并且该水管的进水口位于反应器的沉淀区内，而该水管的出水口则与外界的出水管11连接。由此将经水解厌氧反应器处理后的水流引入到外界的出水管11内。可以在出水管11上安装水泵以促使经水解厌氧反应器处理后的水流排放到外界的出水管11中。

内循环装置2的外壁与中心筒1的内壁之间可设有挡板3，使污水尽可能只从内循环装置2中通过，以避免污水从内循环装置2外壁与中心筒1内壁之间回流而造成涡旋。而如果内循环装置2的外壁与中心筒1的内壁之间的间隙够小，则可以不必使用挡板3。

如果在外筒9的底部固定安装有呈圆锥体状的导流板5，且圆锥体的顶部对准第二循环口14，则可以更好地平稳地过渡经由第二循环口14的水流。

当在水解厌氧反应器外设有变频器12时，将变频器12与内循环装置2电连接。变频器12可以改变内循环装置2的电流、转速、频率和转向，从而调节内循环装置2所产生推流水量的大小和方向，从而影响厌氧污泥的悬浮状态。

在外筒9的内壁与中心筒1的外壁之间可设有生物填料层7，生物填料层7的上端低于水解厌氧反应器的出水位置。生物填料层7内的填料可以为悬挂式填料。生物填料层7不仅具有稳流作用外，还是良好的微生物附着载体，可以富集微生物并有利于微生物的生长，大量繁殖的微生物在此填料层区域起到截流反应器内的污泥的作用。

在反应器的外筒9的筒壁上，在第一循环口4以下的位置由上至下设置多个取样口13。

本发明内循环水解厌氧反应装置工作时，来自外界的污水进入本发明水解厌氧反应器的中心筒1或外筒9内。水解厌氧反应器内的污水的其中一部分在内循环装置2的推动下，通过第一循环口4及第二循环口14在外筒9和中心筒1之间（即水解厌氧反应器的反应区）进行内循环并与厌氧污泥反应，另一部分在反应区与厌氧污泥反应后，经三角出水堰8流出反应器而进入到外界的出水管11中。

如果设置有生物填料层7，则进行内循环的水流以及反应后的水流可由生物填料层7将其中的污泥截流过滤。

通过变频器12可控制内循环装置2的转速和方向，从而使中心筒1内的污水在内循环装置2的推动下，实现不同流量下的向下流动（正向流动）或向上流动（逆向流动）。在正向流动下，污水从外筒9通过第一循环口4进入中心筒1并由中心筒1的第二循环口14流回到外筒9内，从而实现内循环；在逆向流动下，污水从外筒9通过第二循环口14进入中心筒1并由中心筒1的第一循环口4流回到外筒9内，从而实现内循环。在外筒9的侧壁的第一循环口4以下的位置，沿不同高度开设有多个取样口13。从不同高度的取样口13取样可以观察水解厌氧反应器的反应区的各个位置的污泥浓度。当反应器内不同高度的污泥浓度差异较大时，可通过变频器12控制内循环装置2产生更大的推流水量，带动污泥悬浮；当反应器的反应区内各高度的污泥浓度比较均匀时，可通过变频器12控制内循环装置2产生合适的推流水量，以促进污泥在沉淀区的的沉淀以及节省电能。

此外，由于内循环流动区域在沉淀区以下，使得内循环流动区域不会因为剧烈流动将空气带入液体中，令反应器内的溶解氧始终低于0.2mg/L，形成水解厌氧环境。而生物填料层填料7所具有的稳流作用可进一步促进水解厌氧环境的形成。

Claims (9)

1.一种内循环水解厌氧反应装置，包括水解厌氧反应器，其特征在于：在反应器的外筒9内固定安装有中心筒1，在所述中心筒（1）的筒壁上沿周向设有一个以上的第一循环口（4），第一循环口（4）所在的位置高于水解厌氧反应器的污水进入位置，且第一循环口（4）所在的位置低于水解厌氧反应器的出水位置；中心筒的底部设有第二循环口（14），第二循环口（14）在第一循环口（4）的下方；在所述中心筒内固定安装有内循环装置（2）且内循环装置（2）位于第一循环口（4）和第二循环口（14）之间，所述内循环装置（2）用于推动污水经第二循环口（14）由中心筒（1）流入到外筒（9）、并经第一循环口（4）由外筒（9）流入到中心筒（1）而实现循环流动，或者，所述内循环装置（2）用于推动污水经第一循环口（4）由中心筒（1）流入到外筒（9）、并经第二循环口（14）由外筒（9）流入到中心筒（1）而实现循环流动；在所述外筒（9）的内壁与中心筒（1）的外壁之间设有生物填料层（7），所述生物填料层（7）低于水解厌氧反应器的出水位置。

2.根据权利要求1所述的内循环水解厌氧反应装置，其特征在于：所述中心筒（1）由上至下分为第一区和第二区，第二区的内径由上向下逐渐变大，所述第一循环口（4）设于第一区，所述第二循环口（14）设于第二区的底部，所述内循环装置（2）固定安装于第一区内。

3.根据权利要求2所述的内循环水解厌氧反应装置，其特征在于：所述中心筒（1）的第二区呈喇叭状。

4.根据权利要求1所述的内循环水解厌氧反应装置，其特征在于：在所述水解厌氧反应器的外筒（9）的底部固定安装有导流板（5）。

5.根据权利要求4所述的内循环水解厌氧反应装置，其特征在于：所述导流板（5）呈圆锥体状，且所述圆锥体的顶部对准第二循环口（14）。

6.根据权利要求1所述的内循环水解厌氧反应装置，其特征在于：在所述水解厌氧反应器外设有变频器（12），变频器（12）与内循环装置（2）电连接。

7.根据权利要求1所述的内循环水解厌氧反应装置，其特征在于：在所述中心筒（1）的筒壁上沿周向等间隔地设有一个以上的第一循环口（4）。

8.根据权利要求1所述的内循环水解厌氧反应装置，其特征在于：在所述中心筒（1）的内壁与内循环装置（2）之间安装有挡板（3）。

9.根据权利要求1所述的内循环水解厌氧反应装置，其特征在于：所述中心筒和/或外筒的顶部呈敞口状。

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