CN102863080B - 双循环多级厌氧反应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种双循环多级厌氧反应装置，包括两个厌氧反应器，所述厌氧反应器包括容器体（15），其所述容器体（15）内自下而上依次设有布水器（2）、通往布水器（2）的进水管（1）、一级三相分离器（3）、二级三相分离器（6）、出水管（11）和旋流气液分离器（10），旋流气液分离器（10）顶部设有通往外部的沼气出口管（8），布水器（2）和一级三相分离器（3）之间设有流化床反应室（14），一级三相分离器（3）和二级三相分离器（6）之间设有深度净化反应室（4）。本发明既有内循环又有外循环，具有节电、污泥量少、处理容积负荷率高、节省占地、抗冲负荷性强等优点，适合于高浓度和低浓度有机工业废水。
Description
技术领域
本发明属于污水处理设备，尤其是一种双循环多级厌氧反应装置。
背景技术
高浓度有机废水是较难处理的一大工业污染源，COD浓度高。常规的高浓度有机废水处理设备包括UASB厌氧反应器、厌氧生物滤池等，均存在投资大，运行费用高，处理效果差等问题，这一技术瓶颈制约了传统废水处理技术的推广应用。
以下是我们查到的关于厌氧反应装置的公开文献：
1. 申请号：02282323.9，实用新型名称：内循环厌氧膨化床/流化床反应器，该反应器主要技术特点是将气液分离区与第二反应区合建，顶部一部分作为是气液分离区，第二反应区不设三相分离器，采用面积更大的环形降流区。该专利反应器仍然可以形成内循环，但结构大为简化，堵塞问题有效缓解，且载体的引入解决了上升流速较低的问题。但该专利的不足之处在于：载体流耗能耗大，系统的设计要求高。
2. 申请号：200610122737.6，发明名称：两相一体化多层次内循环厌氧生物反应器，该反应器设有多层内循环技术装置，使流体处于良好的流化状态，其处理效果与传统厌氧反应器相比，优点在于：占地面积小；高负荷率，抗冲击负荷强，处理效率高，运行处理效果稳定等；但该专利的不足之处在于：缺少外循环，对于高难度低pH值的废水需要调节pH值，运行费用高。
3. 申请号：200820217707.8，实用新型名称：厌氧复合流化床，由射流喷嘴、射流管、布水器、循环水泵、加热混合器、循环水进口、三相分离器、厌氧反应器体、厌氧反应器顶构成，在厌氧反应器体中设有填料层，填料层的设置高度在布水器与循环水进口之间，填料为维纶丝组合填料。该实用新型既保留了原来装置的将厌氧流化床的能耗降低到普通厌氧污泥床的相应值的优点，又提高了厌氧流化床的生物效率。但该专利的不足之处在于：缺少外循环，对于高难度低pH值的废水需要调节pH值，运行费用高。
4. 申请号201120189497.8，实用新型名称：IC厌氧反应器，该反应器壳体内自下而上一次装有布水器、进水管，一级三相分离器、二级三相分离器、出水口、旋流气液分离器；该实用新型将两个三相分离器船里为一体，反应器分为流化床反应室和深度净化反应室，实现内循环具有布水均匀、容积负荷高、抗冲击能力强，出水效果好、基建投资省、占地面积少等优点。但该专利的不足之处在于：装置的启动速度慢，处理效率不高，缺少外循环，对于高难度低pH值的废水需要调节pH值，运行费用高。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种双循环多级厌氧反应装置，本装置由两级厌氧反应器组成，既有内循环又有外循环，具有节电、污泥量少、处理容积负荷率高、节省占地、抗冲负荷性强等优点，适合于高浓度和低浓度有机工业废水。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种双循环多级厌氧反应装置，包括两个厌氧反应器，所述厌氧反应器包括容器体，其所述容器体内自下而上依次设有布水器、通往布水器的进水管、一级三相分离器、二级三相分离器、出水管和旋流气液分离器，旋流气液分离器顶部设有通往外部的沼气出口管，布水器和一级三相分离器之间设有流化床反应室，一级三相分离器和二级三相分离器之间设有深度净化反应室，所述一级三相分离器上盖上设有与旋流气液分离器相通的上升管，所述二级三相分离器上盖上设有通向旋流气液分离器的集气管；所述容器体中心设有自旋流气液分离器通往布水器的下降管，所述容器体内还悬浮分布着颗粒污泥。
在以上所述两个厌氧反应器之间设有回流管、混凝器和泵，回流管进水口与一级厌氧反应器的出水管相接，回流管出水口与混凝器入口相接，混凝器设有两个出口，其中一个出口与二级厌氧反应器的进水管相接，另一个出口通过泵与一级厌氧反应器的进水管相接。
作为进一步改进，以上所述布水器布水面为旋状。
作为进一步限定，以上所述一级三相分离器和二级三相分离器均由两行折板平行组成，每行设有3~20块折板。
作为进一步限定，以上所述旋流气液分离器的顶部和底部均设为锥形，其锥面与平面呈45°~60°夹角。
作为进一步限定，以上所述上升管、下降管和集气管的管径均为20~800mm。
作为进一步限定，以上所述颗粒污泥为直径0.5~3.0mm的球形或长径0.5~3.0mm的椭圆形。
本发明的工作原理是：
废水经过预处理后，由一级厌氧反应器底部进水管进入流化床反应室，与厌氧颗粒污泥均匀混合进行COD生化降解，此处的COD容积负荷很高，大部分进水COD在此处被降解，产生大量沼气，所产生的沼气由一级三相分离器收集，由于沼气气泡形成过程中对液体做的膨胀功产生了气提的作用，使得沼气、污泥和水的混合物沿着上升管上升至反应器顶部的旋流气液分离器，沼气在该处与泥水分离并从旋流气液分离器顶部的沼气出口管排出收集；泥水混合液则沿着下降管返回到流化床反应室的底部，与颗粒污泥和进水充分混合，实现混合液的内循环。根据不同的进水COD负荷和反应器的不同构造，内循环流量可达进水流量的5~20倍；反应室内的颗粒污泥完全达到流化，有很高的传质速率，使第一反应室有很大的去除有机物能力。经流化床反应室处理后的废水除一部分参与内循环外，其余废水通过一级三相分离器后，进入深度净化反应室进行剩余COD降解与产沼气过程，此处为精处理区，使废水得到更好的净化，提高了出水水质；由于大部分COD已经被降解，所以COD负荷较低，产气量也较小，该处产生的沼气由二级三相分离器收集，通过集气管进入旋流气液分离器，并从旋流气液分离器顶部的沼气出口管排出收集；经过精处理区处理后的废水经二级三相分离器作用后，上清液经出水管排走，颗粒污泥则返回精处理区污泥床。
上清液经过回流管进入混凝器，通过混凝器，部分上清液由泵强制循环回一级厌氧反应器，与进水污泥混合进入流化床反应室继续进行COD生物降解；另一部分则进入下一级厌氧反应器继续进行相同的降解处理，最后经过净化后的水从二级厌氧反应器的出水管排出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1. 无需曝气，节省用电；
2. 能产生有价值的能源—沼气；废水水进入流化床反应室，与厌氧颗粒污泥混合，大部分有机物在这里被转化成了沼气。
3. 产生污泥量少，颗粒污泥同时是有价值的接种产品；
4. 由于合成新生细胞少，合成细胞所需的氮、磷营养盐也少；
5. 可承受污染浓度高，适合于高浓度和低浓度有机工业废水；
6. 处理容积负荷率高，从而节省占地；由于本发明内循环的作用，使得流化床反应室不仅有很高的生物量，很长的泥龄，并且有很大的升流速 度，使该室内的颗粒污泥完全达到膨胀、流化状态，有很高的传质速率，使泥水充分混合，从而大大地提高了生化反应速率和去除有机物能力，容积负荷可达15~45kgCOD/m3·d，膨胀区水流上升速度可达4~15m/h。
7. 抗冲负荷性强。本发明的两级三相分离器使生物量得到有效滞留。一级分离器（底部）分离沼气和水，二级分离器（顶部）分离颗粒污泥和水，由于大部分沼气已在一级分离器中得到分离，深度净化反应室几乎不存在紊动，因此二级分离器可以不受高的气体流速的影响，能有效地分离出水中的颗粒污泥，出水效果好。
8. 初期启动速度快。本发明在两级厌氧反应器之间设置混凝器和泵，在反应器启动初期引入强制外循环，在颗粒污泥循环的同时又有废水循环，加快了启动速度；并且双循环的设置使本反应器抗冲击能力更强，运行费用低。
9. 布水均匀，反应充分。本发明布水器设计为旋状，布水比IC厌氧反应器更加均匀，反应更加充分。
附图说明
图1为本发明双循环多级厌氧反应装置的结构示意图；
图2为本发明布水器结构示意图。
附图标记：
1-进水管，2-布水器，3-一级三相分离器，4-深度净化反应室，5-下降管，6-二级三相分离器，7-集气管，8-沼气出口管，9-回流管，10-旋流气液分离器，11-出水管，12-上升管，13-颗粒污泥，14-流化床反应室，15-容器体，16-混凝器，17-泵，18-折板。
具体实施方
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不局限于实施例表示的范围。
实施例1：
如图1所示，一种双循环多级厌氧反应装置，包括两级厌氧反应器，厌氧反应器包括容器体15，容器体15内自下而上依次设有布水器2、通往布水器2的进水管1、一级三相分离器3、二级三相分离器6、出水管11和旋流气液分离器10，旋流气液分离器10顶部设有通往外部的沼气出口管8，布水器2和一级三相分离器3之间设有流化床反应室14，一级三相分离器3和二级三相分离器6之间设有深度净化反应室4，一级三相分离器3上盖上设有与旋流气液分离器10相通的上升管12，二级三相分离器6上盖上设有通向旋流气液分离器10的集气管7；容器体15中心设有自旋流气液分离器10通往布水器2的下降管5，容器体15内还悬浮分布着颗粒污泥13，颗粒污泥13为直径0.5~3.0mm的球形。在两个厌氧反应器之间设有回流管9、混凝器16和泵17，回流管9进水口与一级厌氧反应器的出水管11相接，回流管9出水口与混凝器16入口相接，混凝器16设有两个出口，其中一个出口与二级厌氧反应器的进水管1相接，另一个出口通过泵17与一级厌氧反应器的进水管1相接。其中，布水器2布水面为旋状，一级三相分离器3和二级三相分离器6均由两行折板18平行组成，每行设有3块折板18，旋流气液分离器的顶部和底部均设为锥形，其锥面与平面呈45°夹角，上升管12、下降管5和集气管7的管径均为600mm。
实施例2：
本实施例与实施例1的不同之处在于：颗粒污泥13为长径0.5~3.0mm的椭圆形；一级三相分离器3和二级三相分离器6均由两行折板18平行组成，每行设有10块折板18，旋流气液分离器的顶部和底部均设为锥形，其锥面与平面呈60°夹角，上升管12、下降管5和集气管7的管径均为350 mm。
实施例3：
本实施例与实施例1的不同之处在于：颗粒污泥13为直径0.5~2.0mm的球形和长径1.5~3.0mm的椭圆形；一级三相分离器3和二级三相分离器6均由两行折板18平行组成，每行设有15块折板18，旋流气液分离器的顶部和底部均设为锥形，其锥面与平面呈55°夹角，上升管12、下降管5和集气管7的管径均为200mm。
实施例4：
本实施例与实施例1的不同之处在于：颗粒污泥13为直径0.5~2.0mm的球形和长径1.5~3.0mm的椭圆形；一级三相分离器3和二级三相分离器6均由两行折板18平行组成，每行设有20块折板18，上升管12、下降管5和集气管7的管径均为800 mm。
实施例5：
本实施例与实施例1的不同之处在于：颗粒污泥13为直径0.5~2.0mm的球形和长径1.5~3.0mm的椭圆形；一级三相分离器3和二级三相分离器6均由两行折板18平行组成，每行设有3块折板18，上升管12、下降管5和集气管7的管径均为20mm。
应用实施例
将本发明实施例1~5运用到广西某些造纸企业和鱼粉厂废水处理中。
（1）广西某糖业股份有限公司蔗渣废水处理 ：每天废水量7200m3，厌氧进水水质COD 8000~10000mg/l， 经本发明双循环多级厌氧处理后水质：COD≤300mg/l。
（2）广西某纸业有限公司制浆蔗渣废水处理：每天废水量3500 m3/d，厌氧进水水质COD 8000~10000mg/l，经本发明双循环多级厌氧处理后水质：COD≤200mg/l。
（3）广西某鱼粉厂水产废水处理：每天废水量1000m3/d, 厌氧进水水质COD15000mg/l, 经本发明双循环多级厌氧处理后水质COD≤400mg/l。
通过实际论证证明，本发明不仅运行稳定，而且可以达到很好的处理效果。
Claims (4)
1.一种双循环多级厌氧反应装置，包括两个厌氧反应器，所述厌氧反应器包括容器体（15），其特征在于：所述容器体（15）内自下而上依次设有布水器（2）、通往布水器（2）的进水管（1）、一级三相分离器（3）、二级三相分离器（6）、出水管（11）和旋流气液分离器（10），旋流气液分离器（10）顶部设有通往外部的沼气出口管（8），布水器（2）和一级三相分离器（3）之间设有流化床反应室（14），一级三相分离器（3）和二级三相分离器（6）之间设有深度净化反应室（4），所述一级三相分离器（3）上盖上设有与旋流气液分离器（10）相通的上升管（12），所述二级三相分离器（6）上盖上设有通向旋流气液分离器（10）的集气管（7）；所述容器体（15）中心设有自旋流气液分离器（10）通往布水器（2）的下降管（5），所述容器体（15）内还悬浮分布着颗粒污泥（13）；在所述两个厌氧反应器之间设有回流管（9）、混凝器（16）和泵（17），回流管（9）进水口与一级厌氧反应器的出水管（11）相接，回流管（9）出水口与混凝器（16）入口相接，混凝器（16）设有两个出口，其中一个出口与二级厌氧反应器的进水管（1）相接，另一个出口通过泵（17）与一级厌氧反应器的进水管（1）相接；所述布水器（2）布水面为旋状；所述旋流气液分离器（10）的顶部和底部均设为锥形，其锥面与平面呈45°～60°夹角。
2.根据权利要求1所述的双循环多级厌氧反应装置，其特征在于：所述一级三相分离器（3）和二级三相分离器（6）均由两行折板（18）平行组成，每行设有3～20块折板（18）。
3.根据权利要求1或2所述的双循环多级厌氧反应装置，其特征在于：所述上升管（12）、下降管（5）和集气管（7）的管径均为20～800mm。
4.根据权利要求3所述的双循环多级厌氧反应装置，其特征在于：所述颗粒污泥（13）为直径0.5～3.0mm的球形和/或长径0.5～3.0mm的椭圆形。
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