CN102774962A - 一种内循环水解反应器及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内循环水解反应器，包括由内向外排列的中心筒、导流筒和外筒，并在中心筒内部设置推进器，控制中心筒内污水的上升流速20~60m/h。污水从中心筒快速穿过后经导流筒进入外筒，形成升流式的流态，完成污水、污泥的同步水解以及固液分离过程，污泥水解区的污泥由回流缝进入中心筒，实现泥水均匀混合以及泥砂分离。该反应器及工艺集碳源开发、污泥减量、除砂等功能于一体，广泛适用于中低浓度污水的预处理过程。

Description

一种内循环水解反应器及其工艺

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种内循环水解反应器以及基于所述内循环水解反应器的工艺。

背景技术

我国城镇污水具有无机悬浮固体含量高和碳氮比偏低的水质特点，据统计美国城镇污水的SS/BOD₅比值约为1.1，而我国城镇污水SS/BOD₅比值高于1.1的污水处理厂数量却高达78%。此外美国的城镇污水BOD₅/TN的比值一般在5.0以上，而我国城镇污水BOD₅/TN比值小于3.0的污水处理厂所占比例高达40%，这就导致污水在后续的脱氮过程中缺少足够的碳源，总氮的去除率较低，通常在50-80%之间，出水总氮很难稳定达标。

在这种情况下，如何开发出可有效分离无机悬浮固体和促进污水内部碳源利用的新型污水处理技术成为了当前城镇污水处理领域亟待解决的关键问题。现有技术中，中国专利文献CN101982430A公开了一种新型同心圆折流水解反应器，如图1所示，该水解反应器包括同心圆池体、圆形穿孔管布水器、导流板、高效厌氧生物填料、进水口、出水口、上清液回流泵、搅拌装置等。该水解反应器在使用时，废水泵入穿孔管布水器后再进入预反应区，同时与上清液回流液混合，在预反应区设置有用于强化布水并且增强泥水混合效果的低速搅拌装置；预反应区的出水自流通过折流板后直接进入反应区，再通过导流板布水后形成上流与反应区的污泥混合，在反应区的中部设置有高效厌氧生物填料，反应区的污泥回流至预反应区并定时外排，同时反应区的上清液通过收集和回流泵再回流至预反应区。该同心圆式水解反应器通过设置内圈为上流布水的预反应区，中圈和外圈为折流板布水的反应区，并设置搅拌装置、上清液收集和回流装置，有效提高了污泥的水解酸化效率，提高了对污水内部碳源的利用。

城镇污水中除了有机污泥，还含有无机泥砂，污水中的有机物会附着在无机泥砂的表面，由于无机泥砂本身无益于后续的处理工艺，因此应当当将其与有机污泥、以及其表面的有机物分离后再尽可能地除去，而分离出的有机物则可以进入后续的水解酸化反应，释放出碳源。但上述现有技术中的水解酸化反应器难以实现无机泥砂和有机物质的高效分离，原因在于无机泥砂和附着在其表面的有机物之间的结合力较强，虽然在预反应区中设置有低速搅拌装置，但是在低速搅拌的状态下无法有效剥离无机泥砂和附着在其表面的有机物，而提高搅拌速又会增大进水的扰流，同时提高污水的升流速度，进而导致污水与回流污泥无法充分混合，所以现有技术中的水解酸化装置的碳源利用率仍旧较低。此外，上述现有技术中的水解酸化反应还存在的缺陷在于，由于污水是以自流的方式通过预反应区后再进入反应区，这就导致污水在反应区的流动较为平缓，污水中的有机物在反应区内升流的过程中容易沉降至反应区的底部，进而降低了反应区的水解酸化效率。

发明内容

本发明解决的技术问题是现有技术中的水解酸化反应器难以实现无机泥砂和有机物质的高效分离，碳源利用率仍旧较低，并且污水中的有机物在反应区内升流的过程中容易沉降至反应区的底部，进而降低了反应区的水解酸化效率，污泥减量率较低。为此，本发明提供了一种内循环水解反应器及其水解工艺。

本发明所述的内循环水解反应器及其水解工艺的技术方案为：

一种内循环水解反应器，包括：

反应器外筒，所述反应器外筒的上部为一个圆筒，在所述圆筒的上部侧壁上设置有出水口；在所述圆筒的下方且与所述圆筒的下边缘连接设置有外圆台形筒，所述外圆台形筒与所述反应器筒体同轴设置且沿轴向方向由上向下逐渐向内收缩，在所述外圆台形筒的侧壁上设置有排泥口和进水口；在所述外圆台形筒的底面上设置有排砂管；

中心筒，所述中心筒设置在所述反应器外筒内，所述中心筒由同轴设置的上中心筒、下中心筒和内圆台形筒组成，所述上中心筒和下中心筒为圆柱形筒体，所述下中心筒的直径大于所述上中心筒，所述上中心筒和下中心筒通过所述内圆台形筒连接，所述内圆台形筒的上边缘与所述上中心筒的下边缘连接，所述内圆台形筒的下边缘与所述下中心筒的上边缘连接，所述下中心筒的下边缘与所述外圆台形筒的内壁之间设置有回流缝隙；

导流筒，设置在所述中心筒的外部且与所述中心筒同轴设置，所述导流筒的上边缘高于所述中心筒的上边缘，所述导流筒的内壁和所述中心筒的外壁之间形成液体通道，所述导流筒的外壁和所述反应器外筒之间由下向上依次形成污泥水解区和固液分离区；

低速搅拌器，所述低速搅拌器设置在所述下中心筒的进水口处；

在所述中心筒的内部还设置有高速推进器，所述高速推进器设置在所述上中心筒与内圆台形筒的交界处。

所述高速推进器为叶轮式推进器，所述叶轮式推进器的叶轮与所述中心筒同轴设置，所述叶轮位于所述上中心筒与所述内圆台形筒的连接处的等水平线上；

所述叶轮的外径与所述上中心筒的内径的比值为0.7~0.8；

所述叶轮的叶片数为3-8；

所述叶轮的转速为90~120转/min。

所述导流筒的下边缘与所述上中心筒的下边缘以及所述反应器外筒的上部圆筒的下边缘位于同一水平面上。

与所述导流筒的下边缘连接设置有圆台形的引流筒，所述引流筒与所述导流筒之间的夹角和所述中心筒与所述内圆台形筒之间的夹角相同；

所述引流筒的底面直径与所述反应器外筒的上部筒体的直径之比为1:2-1:3；所述导流筒与所述引流筒的垂直高度之比为5.5-6.5。

所述反应器外筒的上部圆筒与所述外圆台形筒垂直高度之比为1.5-2.0；

所述反应器外筒的上部圆筒与所述上中心筒的直径之比为5-6；

所述导流筒与所述上中心筒的直径之比为1.2-1.5。

所述上中心筒与所述内圆台形筒的垂直高度之比为4.5-5.5，所述上中心筒与所述内圆台形筒的夹角为135-150°。

利用所述的内循环水解反应器的水解酸化工艺，包括以下步骤：

（1）污水通过所述进水口进入所述中心筒，与回流污泥在低速搅拌器的搅动下混合均匀，并通过高速推进器的提升作用形成升流式流态； 

其中污水在所述上中心筒内的上升流速为20-60m/h，在所述下中心筒内的上升流速为3-7m/h；

（2）污水升流通过中心筒后进入所述导流筒的内壁和所述上中心筒的外壁之间形成的液体通道； 

（3）液体通道的出水依次进入污泥水解区和固液分离区，所述污泥水解区的污泥通过回流缝隙回流，所述固液分离区分离出的清水通过所述出水口流出，污水在所述污泥水解区和固液分离区的上升流速为0.4-0.8 m/h；

回流污泥量与所述水解反应器进水量体积之比为1-2，所述回流污泥通过回流缝隙时的过流速度为0.1-0.2m/s。

污水在所述中心筒内的停留时间为8-15min，污水在所述上中心筒内的停留时间为5-10min；污水在所述下中心筒内的停留时间为1-2min。

所述污泥在所述水解反应器中的停留时间为10-35天，污水的停留时间为2.5-5.5h。

本发明所述的污泥水解工艺，步骤（1）污水通过所述进水口进入所述中心筒，与回流污泥在搅拌器的搅动下混合均匀，并通过推进器的提升作用形成升流式流态，所述污水在所述上中心筒内的上升流速为20-60m/h，原因在于在这一速度能够防止含大量有机物质的污泥与砂砾一起沉降，降低污泥VSS/SS，从而降低反应器的生物效能的问题；同时也避免了泥砂在升流的推动作用下进入后续的污泥水解区，保证了污泥与泥砂能够实现分离；同时，本发明还限定污水在所述下中心筒内的上升流速为3-7m/h，原因在于这一范围在保证污水与污泥能够充分混合的同时，还能够防止大量泥砂发生沉降，从而有利于大部分泥砂能够进入上中心筒进行泥砂与有机物质的分离。

步骤（2）和（3）中，污水升流通过中心筒后进入所述导流筒的内壁和所述上筒体的外壁之间形成的液体通道；液体通道的出水依次进入污泥水解区和固液分离区，所述污泥水解区的污泥通过回流缝隙沉淀至中心筒的下方形成回流污泥，所述固液分离区分离出的清水通过所述出水口、出水口流出，所述污泥水解区和固液分离区的上升流速为0.4-0.8m/h；污泥在所述水解反应器中的停留时间为10-35d，污水的停留时间为2.5~5.5h。这里设置所述污泥水解区和固液分离区的上升流速为0.4-0.8m/h，在能实现水流对所述污泥水解区的扰动，避免污泥水解区形成沟流和死角的同时，还能够防止污水中的有机污泥随着出水一起上升至出水口排出，保证了水解酸化反应的效率。   

本发明设置回流污泥量与所述水解反应器进水量之比为1-2，原因在于：这一回流比既保证了所处理废水与污泥的充分接触与混合，又保证了污泥中有机质与无机砂砾的分离。

本发明通过上述外筒、导流筒、中心筒的设置，形成三大功能区：泥砂分离区、污泥水解区与固液分离区，使该水解反应器具有污泥减量、改善水质与去除无机砂砾等作用。

本发明所述的内循环水解反应器的优点在于：

（1）本发明所述的内循环水解反应器，在设置反应器外筒、中心筒、导流筒、低速搅拌器的基础上， 在所述中心筒的内部还设置有高速推进器，所述高速推进器设置在所述上中心筒与内圆台形筒的交界处。 进入所述水解反应器的污水首先进入直径相对较大的下筒体和内圆台形筒，污水在下筒体和内圆台形筒中的上升流速相对较慢，在低速搅拌器的作用下与回流污泥均匀混合，然后进入所述中心筒，此时污水中的泥砂在高速推进器的旋流作用下，表面附着的有机物质被剥离下来并随流水进入到后续的污泥水解区进行水解反应，从而提高了碳源利用率。

此外，本发明通过设置所述高速推流器，提高了进入中心筒的污水的上升流速，所述污水在高速推流器的抬升作用下进入到污泥水解区，对所述污泥水解区的污泥起到了提升的作用，从而能够有效防止污水中的有机物在升流的过程中发生沉降，保证了有机物质在污泥水解区的停留时间，提高了污泥的水解酸化效率。

（2）本发明所述的内循环水解反应器，设置所述高速推进器为叶轮式推进器，所述叶轮式推进器的叶轮与所述中心筒同轴设置，所述叶轮位于所述上中心筒与所述内圆台形筒的连接处的等水平线上；所述叶轮的外径与所述上筒体内径的比值为0.7~0.8；所述叶轮的叶片数为3-8；所述叶轮的转速为90-120转/分。污水中的无机泥砂在叶轮式推进器的叶轮剪切作用下，其表面附着的有机物质更容易被剥落下来，本发明设置所述叶轮的外径与所述上筒体内径的比值为0.7~0.8；使得进入上中心筒内的泥砂能够与叶轮发生有效碰撞，从而高效剥离无机泥砂表面的有机物质，同时还使得所述叶轮与上中心筒内壁之间留有适宜于泥砂沉降的通道，避免无机泥砂与其表面的有机物分离后，在下落的过程中会由于叶轮的搅动作用而难以沉降的问题。

本发明限定所述叶轮的叶片数为3-8，所述叶轮的转速为90-120转/分， 原因在于这种设置方式能够尽可能增加叶轮与泥砂的碰撞几率。

（3）本发明所述的内循环水解反应器，设置所述导流筒的下边缘与所述上中心筒的下边缘以及所述反应器外筒的上部筒体的下边缘位于同一水平面上，原因在于这种设置方式能够使得所述反应器内的所述泥砂分离区、污泥水解区和固液分离区的分布位置合理，使得反应器筒体的内部空间得到充分利用。

（4）本发明所述的内循环水解反应器，与所述导流筒的下边缘连接设置有圆台形的引流筒，所述引流筒与所述导流筒之间的夹角和所述中心筒与所述内圆台形筒之间的夹角相同；所述引流筒的底面直径与所述反应器外筒的上部筒体的直径之比为1:2-1:3。本发明通过设置上述引流筒并对其底面直径进行限制，使得污水从所述污泥水解区和固液分离区的中心部位进入，从而进一步对其中的有机污泥起到了提升的作用。

（5）本发明所述的内循环水解反应器，所述反应器外筒的上部圆筒与所述外圆台形筒垂直高度之比为1.5-2.0；所述导流筒与所述引流筒的垂直高度之比为5.5-6.5；所述上中心筒与所述内圆台形筒的垂直高度之比为4.5-5.5；所述反应器外筒与所述上中心筒的直径之比为5-6；所述导流筒与所述上中心筒的直径之比为1.2-1.5；所述上中心筒与所述内圆台形筒的夹角为135-150°。本发明通过对所述水解反应器的各个部件的高度与直径进行优化，使得所述污水在各个区域的停留时间分配合理，有利于促进污水的水解酸化效率。

（6）本发明所述的内循环水解反应器，还设置所述固液分离区的固液分离界面距离出水口的垂直高度为1-1.5m，通过对所述固液分离区的固液分离界面距离出水口的垂直高度进行优化，有效防止了因为污泥界面过高，当进水负荷发生变化时，导致污泥随出水外流的问题以及因为污泥界面过低，而导致反应器微生物量减少，不利于废水处理的问题。

附图说明   

为了使本发明中所述的技术方案更加便于理解，下面将结合附图和具体实施方式对本发明所述的内循环水解反应器及其工艺做进一步的阐述。

图1所示为本发明所述的内循环水解反应器的结构图。

图2所示为本发明所述的内循环水解反应器的可变换方式的结构图。

附图标记为：

1-排砂管；2-进水口；3-出水口；4-出水管；5-反应器外筒；6-上中心筒；7-内圆台形筒；8-下中心筒；9-导流筒；10-引流筒；11-低速搅拌器；12-高速推进器；13-污泥水解区；14-固液分离区；15-排泥口；16-高速推进器的轴；17-外圆台形筒；18-回流缝隙。

具体实施方式

实施例1

本实施例中所述的内循环水解反应器如图1所示，包括：

反应器外筒5，所述反应器外筒5的上部为一个圆筒，在所述圆筒的上部侧壁上设置有出水口3；与所述出水口连接设置有出水管4；在所述圆筒的下方且与所述圆筒的下边缘连接设置有外圆台形筒17，所述外圆台形筒17与所述圆筒同轴设置且沿轴向方向由上向下逐渐向内收缩，在所述外圆台形筒17的侧壁上设置有排泥口15和进水口2；在所述外圆台形筒17的底面上设置有排砂管1；

中心筒，所述中心筒设置在所述反应器外筒5内，所述中心筒由同轴设置的上中心筒6、下中心筒8和内圆台形筒7组成，所述上中心筒6和下中心筒8为圆柱形筒体，所述下中心筒8的直径大于所述上中心筒6，所述上中心筒6和下中心筒8通过所述内圆台形筒7连接，所述内圆台形筒7的上边缘与所述上中心筒6的下边缘连接，所述内圆台形筒7的下边缘与所述下中心筒8的上边缘连接，所述下中心筒8的下边缘与所述内圆台形筒的内壁之间设置有回流缝隙18；

导流筒9，设置在所述中心筒的外部且与所述中心筒同轴设置，所述导流筒9的上边缘高于所述中心筒的上边缘，所述导流筒9的内壁和所述中心筒的外壁之间形成液体通道，所述导流筒9的外壁和所述反应器外筒5之间由下向上依次形成污泥水解区13和固液分离区14；

本实施例中所述导流筒9的下边缘与所述上中心筒6的下边缘以及所述反应器外筒5的上部筒体的下边缘位于同一水平面上；

本实施例中所述的内循环水解反应器，所述反应器外筒5的上部圆筒与所述外圆台形筒17的垂直高度之比为1.5；所述上中心筒6与所述内圆台形筒7的垂直高度之比为4.5；所述上中心筒与所述内圆台形筒的夹角α为135°。所述反应器外筒5的上部圆筒与所述上中心筒6的直径之比为5；所述导流筒9与所述上中心筒6的直径之比为1.2；

本实施例中所述的新型内循环水解还设置有低速搅拌器11，所述低速搅拌器11设置在所述下中心筒8的进水口处；所述低速搅拌器的搅拌速度为30转/分；在所述中心筒的内部还设置有高速推进器12，所述高速推进器12设置在所述上中心筒6与内圆台形筒的交界处。本发明中所述高速推进器12和低速搅拌器11中的“高速”和“低速”是相对的，即高速推进器12对污水的提升流速大于低速搅拌器11对污水的提升流速。本实施例中所述高速推进器12为叶轮式推进器，所述叶轮式推进器的叶轮与所述中心筒同轴设置，所述叶轮位于所述上中心筒6与所述内圆台形筒的连接处的等水平线上；所述叶轮的外径与所述上筒体内径的比值为0.7；所述叶轮的叶片数为3；所述叶轮的转速为90转/min。

基于本发明中所述水解反应器的水解酸化工艺，包括以下步骤：

（1）污水通过所述进水口2进入所述中心筒，与回流污泥在低速搅拌器11的搅动下混合均匀，并通过推进器的提升作用形成升流式流态；污水在所述中心筒内的停留时间为10min，其中所述污水在所述上中心筒6内的上升流速为20m/h，停留时间为5min；在所述下中心筒8内的上升流速为3m/h，停留时间为1min；所述叶轮推进器的提升水量为所述水解反应器进水流量的2倍。

（2）污水升流通过中心筒后进入所述导流筒9的内壁和所述上筒体的外壁之间形成的液体通道； 

（3）液体通道的出水依次进入污泥水解区13和固液分离区14，所述污泥水解区13的污泥通过回流缝隙18回流，回流污泥量与所述水解反应器进水量体积之比为1；所述固液分离区14分离出的清水通过所述出水口3流出，所述固液分离区14的固液分离界面距离出水口3的垂直高度为1.5m。所述污泥水解区13和固液分离区14的上升流速为0.4 m/h；

所述污泥在所述水解反应器中的停留时间为10d，污水的停留时间为2.5h。

实施例2

本实施例中所述的内循环水解反应器如图1所示，包括：

反应器外筒5，所述反应器外筒5的上部为一个圆筒，在所述圆筒的上部侧壁上设置有出水口3；与所述出水口连接设置有出水管4；在所述圆筒的下方且与所述圆筒的下边缘连接设置有外圆台形筒17，所述外圆台形筒17与所述圆筒同轴设置且沿轴向方向由上向下逐渐向内收缩，在所述外圆台形筒17的侧壁上设置有排泥口15和进水口2；在所述外圆台形筒17的底面上设置有排砂管1；

中心筒，所述中心筒设置在所述反应器外筒5内，所述中心筒由同轴设置的上中心筒6、下中心筒8和内圆台形筒7组成，所述上中心筒6和下中心筒8为圆柱形筒体，所述下中心筒8的直径大于所述上中心筒6，所述上中心筒6和下中心筒8通过所述内圆台形筒7连接，所述内圆台形筒7的上边缘与所述上中心筒6的下边缘连接，所述内圆台形筒7的下边缘与所述下中心筒8的上边缘连接，所述下中心筒8的下边缘与所述内圆台形筒的内壁之间设置有回流缝隙18；

导流筒9，设置在所述中心筒的外部且与所述中心筒同轴设置，所述导流筒9的上边缘高于所述中心筒的上边缘，所述导流筒9的内壁和所述中心筒的外壁之间形成液体通道，所述导流筒9的外壁和所述反应器外筒5之间由下向上依次形成污泥水解区13和固液分离区14；

本实施例中所述导流筒9的下边缘与所述上中心筒6的下边缘以及所述反应器外筒5的上部筒体的下边缘位于同一水平面上；

本实施例中所述反应器外筒5的上部圆筒与所述外圆台形筒17垂直高度之比为1.5；所述上中心筒6与所述内圆台形筒的垂直高度之比为5.5；所述上中心筒与所述内圆台形筒的夹角α为150°。所述反应器外筒5的上部圆筒与所述上中心筒6的直径之比为6；所述导流筒9与所述上中心筒6的直径之比为1.5。

本实施例中所述的内循环水解器，还设置有低速搅拌器11，所述低速搅拌器11设置在所述下中心筒8的进水口处；所述低速搅拌器的搅拌速度为25转/分。

在所述中心筒的内部还设置有高速推进器12，所述高速推进器12设置在所述上中心筒6与内圆台形筒的交界处，所述高速推进器12为叶轮式推进器，所述叶轮式推进器的叶轮与所述中心筒同轴设置，所述叶轮位于所述上中心筒6与所述内圆台形筒的连接处的等水平线上；所述叶轮的外径与所述上筒体内径的比值为0.7；所述叶轮的叶片数为3；所述叶轮的转速为120转/分。

基于本发明中所述水解反应器的水解酸化工艺，包括以下步骤：

（1）污水通过所述进水口2进入所述中心筒，与回流污泥在低速搅拌器11的搅动下混合均匀，并通过推进器的提升作用形成升流式流态；污水在所述中心筒内的停留时间为8min，其中所述污水在所述上中心筒6内的上升流速为60m/h，停留时间为5min；污水在所述下中心筒内的上升流速为7 m/h，停留时间为1min；所述叶轮推进器的提升水量为所述水解反应器进水流量的3倍；

（2）污水升流通过中心筒后进入所述导流筒9的内壁和所述上筒体的外壁之间形成的液体通道； 

（3）液体通道的出水依次进入污泥水解区13和固液分离区14，所述污泥水解区13的污泥通过回流缝隙18回流，回流污泥量与所述水解反应器进水量体积之比为2；所述固液分离区14分离出的清水通过所述出水口3流出，所述固液分离区14的固液分离界面距离出水口3的垂直高度为1.5m。污水在所述污泥水解区13和固液分离区14的上升流速为0.8 m/h；

污泥在所述水解反应器中的停留时间为35d，污水的停留时间为5.5h。

实施例3

本实施例中所述的内循环水解反应器如图2所示，包括：

反应器外筒5，所述反应器外筒5的上部为一个圆筒，在所述圆筒的上部侧壁上设置有出水口3；与所述出水口连接设置有出水管4；在所述圆筒的下方且与所述圆筒的下边缘连接设置有外圆台形筒17，所述外圆台形筒17与所述圆筒同轴设置且沿轴向方向由上向下逐渐向内收缩，在所述外圆台形筒17的侧壁上设置有排泥口15和进水口2；在所述外圆台形筒17的底面上设置有排砂管1；

中心筒，所述中心筒设置在所述反应器外筒5内，所述中心筒由同轴设置的上中心筒6、下中心筒8和内圆台形筒7组成，所述上中心筒6和下中心筒8为圆柱形筒体，所述下中心筒8的直径大于所述上中心筒6，所述上中心筒6和下中心筒8通过所述内圆台形筒7连接，所述内圆台形筒7的上边缘与所述上中心筒6的下边缘连接，所述内圆台形筒7的下边缘与所述下中心筒8的上边缘连接，所述下中心筒8的下边缘与所述内圆台形筒的内壁之间设置有回流缝隙18；

导流筒9，设置在所述中心筒的外部且与所述中心筒同轴设置，所述导流筒9的上边缘高于所述中心筒的上边缘，所述导流筒9的内壁和所述中心筒的外壁之间形成液体通道，所述导流筒9的外壁和所述反应器外筒5之间由下向上依次形成污泥水解区13和固液分离区14；

本实施例中所述导流筒9的下边缘与所述上中心筒6的下边缘以及所述反应器外筒5的上部筒体的下边缘位于同一水平面上；与所述导流筒9的下边缘连接设置有圆台形的引流筒10，所述引流筒10与所述导流筒9之间的夹角β和所述上中心筒与所述内圆台形筒之间的夹角α相同；所述导流筒与所述引流筒的垂直高度之比为5.5，作为优选的实施方式，所述导流筒与所述引流筒的垂直高度之比可以为5.5-6.5之间的任意比值。所述引流筒10的底面直径与所述反应器外筒5的上部筒体的直径之比为1:2，同样作为优选的实施方式，所述引流筒10的底面直径与所述反应器外筒5的上部筒体的直径之比可以为1:2-1:3之间的任意数值。

本实施例中所述反应器外筒5的上部圆筒与所述外圆台形筒17垂直高度之比为2；所述上中心筒6与所述内圆台形筒7的垂直高度之比为5.5；所述上中心筒6与所述内圆台形筒7的夹角为140°。所述反应器外筒5的上部圆筒与所述上中心筒6的直径之比为6；所述导流筒9与所述上中心筒6的直径之比为1.5。

本实施例中的内循环水解反应器还设置有低速搅拌器11，所述低速搅拌器11设置在所述下中心筒8的进水口处；

在所述中心筒的内部还设置有高速推进器12，所述高速推进器12设置在所述上中心筒6与内圆台形筒的交界处；所述高速推进器12为叶轮式推进器，所述叶轮式推进器的叶轮与所述中心筒同轴设置，所述叶轮位于所述上中心筒6与所述内圆台形筒的连接处的等水平线上；所述叶轮的外径与所述上筒体内径的比值为0.8；所述叶轮的叶片数为8；所述叶轮的转速为100转/min。

基于本发明中所述水解反应器的水解酸化工艺，包括以下步骤：

（1）污水通过所述进水口2进入所述中心筒，与回流污泥在低速搅拌器11的搅动下混合均匀，并通过推进器的提升作用形成升流式流态；污水在所述中心筒中的停留时间为15min，其中所述污水在所述上中心筒6内的上升流速为60m/h，停留时间为10min；污水在所述下中心筒内的上升流速为7 m/h，停留时间为2min；所述推进器的提升水量为所述水解反应器进水流量的2.5倍。

（2）污水升流通过中心筒后进入所述导流筒9的内壁和所述上筒体的外壁之间形成的液体通道； 

（3）液体通道的出水依次进入污泥水解区13和固液分离区14，所述污泥水解区13的污泥通过回流缝隙18回流，回流污泥量与所述水解反应器进水量体积之比为1.5，所述固液分离区14分离出的清水通过所述出水口3流出，所述固液分离区14的固液分离界面距离出水口3的垂直高度为1m。所述污泥水解区13和固液分离区14的上升流速为0.6 m/h；

所述污泥在所述水解反应器中的停留时间为20d，污水的停留时间为4h。

在上述实施例中，除了所述叶轮式推进器，所述推进器还可选用其它形式的任意可实现污水提升的设备。上述实施例中，低速搅拌器的轴可嵌套设置在所述高速推进器的轴16内；上述实施例中反应器外筒5的直径的适宜范围为小于20m；所述导流筒9的上边缘比所述中心筒的上边缘高10-15cm。

需要说明的是，本发明中所述的上中心筒、下中心筒、上边缘、下边缘等术语中的上下是指沿所述所述反应器外筒轴向方向上的“上下”位置。

实验例

为了证实本发明的技术效果，我们在同样的进水水质条件下对经本发明所述的水解反应器处理前后的水质指标进行测定，结果如下： 

对比例

为了进一步证实本发明的技术效果，本发明还设置的对比例，所述对比例的其它设置方式同实施例1，区别在于未设置所述高速推进器12，而是在所述下中心筒8的进水口处和所述上中心筒6与内圆台形筒的交界处分别设置有两个低速搅拌器11，低速搅拌器的转速为30转/分，基于本发明中所述水解反应器的水解酸化工艺中，控制对比例中的反应器的单位时间进水量与进水水质与所述实施例1中相同，同时也控制所述污泥在所述水解反应器中的停留时间为10d，污水的停留时间为2.5h。

对所述对比例中反应器的出水进行测定，结果表明，出水中固体悬浮颗粒的含量为46.11mg/L；溶解性COD/总COD 为48.48%，BOD/COD为0.66，污泥减量 42%，砂（大于100目）去除率为93.4%，由此可见对比例中出水的溶解性COD/总COD和BOD/COD的值要远小于本发明中所述的反应器，这证明对比例中的反应器对碳源的利用率较低（溶解性COD/总COD），同时该反应器的水解酸化效率要低于本发明，出水的可生化性能较差。同时，由结果可以看出，出水中固体悬浮颗粒的含量以及砂去除率和对比例相比并无显著区别，由此证明，虽然设置了所述高速推进器12，但是在发明所述的工艺运行条件下，污水中的无机泥砂并未随水流带走，本发明在提高碳源利用率较低和水解酸化效率的同时，还能够高效去除无机砂砾。

因此本发明中所述的内循环水解反应器相比于对比例中的反应器具有显著的技术效果。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种内循环水解反应器，包括：

反应器外筒（5），所述反应器外筒（5）的上部为一个圆筒，在所述圆筒的上部侧壁上设置有出水口（3）；在所述圆筒的下方且与所述圆筒的下边缘连接设置有外圆台形筒（17），所述外圆台形筒（17）与所述反应器筒体同轴设置且沿轴向方向由上向下逐渐向内收缩，在所述外圆台形筒（17）的侧壁上设置有排泥口（15）和进水口（2）；在所述外圆台形筒（17）的底面上设置有排砂管（1）；

中心筒，所述中心筒设置在所述反应器外筒（5）内，所述中心筒由同轴设置的上中心筒（6）、下中心筒（8）和内圆台形筒（7）组成，所述上中心筒（6）和下中心筒（8）为圆柱形筒体，所述下中心筒（8）的直径大于所述上中心筒（6），所述上中心筒（6）和下中心筒（8）通过所述内圆台形筒（7）连接，所述内圆台形筒（7）的上边缘与所述上中心筒（6）的下边缘连接，所述内圆台形筒（7）的下边缘与所述下中心筒（8）的上边缘连接，所述下中心筒（8）的下边缘与所述外圆台形筒的内壁之间设置有回流缝隙（18）；

导流筒（9），设置在所述中心筒的外部且与所述中心筒同轴设置，所述导流筒（9）的上边缘高于所述中心筒的上边缘，所述导流筒（9）的内壁和所述中心筒的外壁之间形成液体通道，所述导流筒（9）的外壁和所述反应器外筒（5）之间由下向上依次形成污泥水解区（13）和固液分离区（14）；

低速搅拌器（11），所述低速搅拌器（11）设置在所述下中心筒（8）的进水口处；

其特征在于，在所述中心筒的内部还设置有高速推进器（12），所述高速推进器（12）设置在所述上中心筒（6）与内圆台形筒的交界处。

2.根据权利要求1所述的内循环水解反应器，其特征在于，所述高速推进器（12）为叶轮式推进器，所述叶轮式推进器的叶轮与所述中心筒同轴设置，所述叶轮位于所述上中心筒（6）与所述内圆台形筒（7）的连接处的等水平线上；

所述叶轮的外径与所述上中心筒的内径的比值为0.7~0.8；

所述叶轮的叶片数为3-8；

所述叶轮的外缘线速度为90~120转/min。

3.根据权利要求1或2所述的内循环水解反应器，其特征在于， 所述导流筒（9）的下边缘与所述上中心筒（6）的下边缘以及所述反应器外筒（5）的上部圆筒的下边缘位于同一水平面上。

4.根据权利要求1或2或3所述的内循环水解反应器，其特征在于，

与所述导流筒（9）的下边缘连接设置有圆台形的引流筒（10），所述引流筒（10）与所述导流筒（9）之间的夹角和所述上中心筒（6）与所述内圆台形筒（7）之间的夹角相同；

所述引流筒（10）的底面直径与所述反应器外筒（5）的上部筒体的直径之比为1:2-1:3；所述导流筒（9）与所述引流筒（10）的垂直高度之比为5.5-6.5。

5.根据权利要求1-4任一所述的内循环水解反应器，其特征在于，所述反应器外筒（5）的上部圆筒与所述外圆台形筒（17）垂直高度之比为1.5-2.0；

所述反应器外筒（5）的上部圆筒与所述上中心筒（6）的直径之比为5-6；

所述导流筒（9）与所述上中心筒（6）的直径之比为1.2-1.5。

6.根据权利要求1-5任一所述的内循环水解反应器，其特征在于，所述上中心筒（6）与所述内圆台形筒（7）的垂直高度之比为4.5-5.5，所述上中心筒（6）与所述内圆台形筒（7）的夹角为135-150°。

7.一种利用权利要求1-6任一所述的内循环水解反应器的水解酸化工艺，包括以下步骤：

（1）污水通过所述进水口（2）进入所述中心筒，与回流污泥在低速搅拌器（11）的搅动下混合均匀，并通过高速推进器（12）的提升作用形成升流式流态； 

其中污水在所述上中心筒（6）内的上升流速为20-60m/h，在所述下中心筒（8）内的上升流速为3-7m/h；

（2）污水升流通过中心筒后进入所述导流筒（9）的内壁和所述上中心筒（6）的外壁之间形成的液体通道； 

（3）液体通道的出水依次进入污泥水解区（13）和固液分离区（14），所述污泥水解区（13）的污泥通过回流缝隙（18）回流，所述固液分离区（14）分离出的清水通过所述出水口（3）流出，污水在所述污泥水解区（13）和固液分离区（14）的上升流速为0.4-0.8 m/h。

8.根据权利要求7所述的水解酸化工艺，其特征在于，回流污泥量与所述水解反应器进水量体积之比为1-2，所述回流污泥通过回流缝隙（18）时的过流速度为0.1-0.2m/s。

9.根据权利要求7或8所述的水解酸化工艺，其特征在于，污水在所述中心筒内的停留时间为8-15min，污水在所述上中心筒（6）内的停留时间为5-10min；污水在所述下中心筒（8）内的停留时间为1-2min。

10.根据权利要求7或8或9所述的水解酸化工艺，其特征在于，所述污泥在所述水解反应器中的停留时间为10-35天，污水在所述水解反应器中的停留时间为2.5-5.5h。