CN102897909A - 自循环厌氧反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自循环厌氧反应器，其属于酿造行业污水处理技术领域。其主要包括内部通过中心支撑柱设有集气器的罐体，所述集气器将罐体分为上反应室和下反应室，所述罐体的顶部通过溢流堰安装有拱形的集气罩，底部设有进料分布器和进水管、排泥管和侧入式搅拌器；所述罐体内设有四组自循环系统，每组自循环系统包括回流管、沼气管和气提管，所述回流管上端连接有设在上反应室的气液分离器，下端连接有设在下反应室的旋流布水器，所述沼气管一部分直接连通气液分离器与上反应室，另一部分通过沼气收集管连通气液分离器与上反应室，所述气液分离器通过气提管与集气器相连。本发明主要用于酿造行业高渣高固形物污水的处理。

Description

自循环厌氧反应器

技术领域

本发明涉及一种适合酿造行业高渣高固形物污水处理的高效低能耗厌氧反应处理设备，尤其涉及一种运行稳定、运行费用低、处理效率高、处理负荷高、耐冲击负荷、传质效果好、所形成颗粒污泥活性高、所产沼气纯度较高的自循环厌氧反应器，其属于酿造行业污水处理技术领域。 

背景技术

常规的酒糟液处理工艺为：先将糟液通过离心机或板框压滤机进行固液充分分离后，湿糟或滤饼作为饲料或肥料出售；滤液通常采用生物厌氧反应器为核心降解有机物质，并回收沼气，再进一步进行好氧生物处理以满足排放标准的要求。但在实际运行中，该方法存在以下两点突出问题导致运行效果差、运行成本居高不下： 

(1)酒精糟液的脱水处理具有很大难度，采用离心脱水机或板框式压滤机进行脱水，由于薯干酒精糟液粘度大、粒度小，容易将离心脱水机的滤网和板框式压滤机的滤布堵塞，板框压滤机也存在滤布滤板易破碎等缺点，实际应用效果不佳； 

(2)固液分离出的湿糟和滤饼产量非常大，作为饲料销售受季节性影响较大，特别是在夏季，而烘干饲料成本又太高，难以运营，作为肥料出售又因含水量高，运输过程中有污染，不方便远距离运输，从而制约着治理设施的正常运行。 

发明内容

本发明的目的在于克服解决酿造类高浓度、高固形物和高温度的废水不利于颗粒污泥形成及自循环的难点，提供了一种具有先进的四组自循环系统的自循环厌氧反应器。 

本发明解决上述技术问题的技术方案如下： 

一种自循环厌氧反应器，包括内部通过中心支撑柱设有集气器的罐体，所述集气器将罐体分为上反应室和下反应室，所述罐体的顶部设有拱形的集气罩，底部设有进料分布器和进水管；所述罐体内设有四组自循环系统，每组自循环系统包括回流管、沼气管和气提管，所述回流管上端连接有设在上反应室的气液分离器，下端连接有设在下反应室的旋流布水器，所述沼气管一部分直接连通气液分离器与上反应室，另一部分通过沼气收集管连通气液分离器与上反应室，所述气液分离器通过气提管与集气器相连。 

本发明的有益效果是：处理高固形物发酵废水，反应温度为54-60℃，细菌生长速率高，通常细菌在55℃时的生长速率是30℃时的2～3倍，其产甲烷活性较高；病原菌的去除率较高，经高温厌氧消化的污泥可用于制作生物有机肥；剩余污泥产率低，虽然高温下细菌的生长速率高，但其衰亡速率也高，所以净污泥产率低；高温时水的黏度低，有利于后期污泥离心分离。通过设计计算，用集气箱将集气器及三相分离器锥体分为四个区，每个区域形成独立的旋流布水旋液分离式自循环系统，通过调整旋流方向使每个区域之间互不影响，因内部循环量可达进水量的50倍，可减小机械搅拌成本，采用拱形顶做为集气罩，全封闭运行，无恶臭气体产生，本发明具有运行稳定、运行费用低、处理效率高、处理负荷高、耐冲击负荷、传质效果好、所形成颗粒污泥活性高、所产沼气纯度高等优点，是一种投资低、效率高的有机废水厌氧反应器。 

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。 

进一步，所述罐体底部设有侧入式搅拌器。 

采用上述进一步方案的有益效果是：在调试初期和进料量较小的自循环量低的情况下，打开侧入式搅拌器可以对进料进行有效的搅拌均质。 

进一步，所述罐体底部设有排泥管。 

采用上述进一步方案的有益效果是：酿造行业的废水中往往含有泥沙及不易生物降解的木质素，可以用卧螺式离心机由排泥管定期将此部分难降解物质进行分离去除并排出罐体。 

进一步，所述所述溢流堰安装于罐体内侧的顶部。 

采用上述进一步方案的有益效果是：溢流堰的作用为使出水沿罐体四周均匀出水，不会发生出水短路现象，使进入厌氧反应器的污水都有一定的停留时间，不会产生滞留或短路。 

进一步，所述集气器由槽式集气箱体和设在其内部的倒V形收集锥体的集气管组成，所述槽式集气箱体的侧板开口与集气管相连接，所述集气管为两层交错排列。 

进一步，所述旋流布水器包括布水管和设有布水喷嘴的布水锥罩组成，所述回流管通过布水锥罩上的开孔与布水管相连通。 

附图说明

图1为本发明的结构示意图； 

图2为本发明的集气器的结构示意图； 

图3为本发明的俯视图； 

图4为本发明的仰视图。 

在图中，1、旋流布水器；2、集气器；3、气提管；4、气液分离器；5、回流管；6、溢流堰；7、沼气管；8、沼气收集管；9、集气罩；10、进料分 布器；11、进料管；12、布水喷嘴；13、排泥管；14、中心支撑柱；15、侧入式搅拌器；16、罐体；17、上反应室；18、下反应室；19、槽式集气箱体。 

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。 

一种自循环厌氧反应器，包括内部通过中心支撑柱14设有集气器2的罐体16，所述集气器2将罐体16分为上反应室17和下反应室18，所述罐体16的顶部安装有拱形的集气罩9，底部设有进料分布器10和进水管11、排泥管13和侧入式搅拌器15；所述罐体16内设有四组自循环系统，每组自循环系统包括回流管5、沼气管7和气提管3，所述回流管5上端连接有设在上反应室17的气液分离器4，下端连接有设在下反应室18的旋流布水器1，所述沼气管7一部分直接连通气液分离器4与上反应室17，另一部分通过沼气收集管8连通气液分离器4与上反应室17，所述气液分离器4通过气提管3与集气器2相连。 

所述集气器2由槽式集气箱体19和设在其内部的倒V形收集锥体的集气管组成，所述槽式集气箱体19的侧板开口与集气管相连接，所述集气管为两层交错排列； 

所述旋流布水器1包括布水管和设有布水喷嘴12的布水锥罩组成，所述回流管5通过布水锥罩上的开孔与布水管相连通。 

本发明在制作时，倒V形收集锥体的集气管2之间的最小距离可以保证罐体16内混合液的上升流速在合理范围内。 

由具有不同流体力学特征和功能的上反应室17和下反应室18构成，上反应室17和下反应室18通过自循环系统组合在一起。当高固形物有机废水 进入罐体16后，大部分的有机物在下反应室18被消化，下反应室18产生的沼气被集气器2所阻隔，无法进入上反应室17，被集气器2收集的沼气只能通过气提管3进入气液分离器4，当沼气进入气提管3后，与管内的含固形物发酵液相混合，致使管内发酵液密度下降，并与管外密度较高的发酵液之间产生了密度差。这一密度差的存在能促使固形物发酵液不断地被提升至气液分离器4。在气液分离器4中分离出沼气后的发酵液，因为存在液位差，再通过回流管5返回到下反应室18，从而形成了发酵液连续的循环，形成的自循环改变了上反应室17、下反应室18的流体力学特征，使下反应室18成为了一个类似于EGSB的反应器，上反应室成为了一个类似于UASB的反应器。 

自循环的出现也改变了上反应室17、下反应室18在厌氧消化中的作用，使下反应室18成为了一个“高负荷区”，上反应室17则成了一个“低负荷区”。 

下反应室18是主反应区和高负荷区，进入罐体16的有机物及固形物大部分在下反应室18被消化，故下反应室18的沼气产量大、产气负荷高，又由于自循环发生在下反应室18，故下反应室18的水力负荷高，高产气负荷和高水力负荷能使污泥与含固形物有机物充分混合搅拌，使污泥处于充分的膨胀状态，传质速率高，大大提高了厌氧消化速率和有机负荷；由于含高固形物的有机废水COD一般都在50000mg/l以上，浓度非常高，即使在较高的容积负荷下，也能保证有较长的停留时间，以保证固形物中的纤维素、半纤维素等难降解物的有效去除。 

上反应室17是次反应区和低负荷区。它只是消化下反应室18少量的来不及消化的有机物，沼气产量小，产气负荷低，又由于自循环不进入上反应室17，高固形物的有机废水相对进水量非常少，水的上升流速非常慢，上反应室17的水力负荷比下反应室18低得多，上反应室17较低的产气负荷和 较低的水力负荷有利于污泥和固形物的沉降和滞留，从而能维持较高的污泥浓度，糟渣等固形物在罐体16中的停留时间较长，具有较高的去除率。 

由于有了自循环系统，能把造成污泥及固形物抬升和流失的沼气势能(高产气负荷)转变成能强化传质的水力搅拌的动能(高水力负荷)，这既减轻了污泥的流失，增加了难降解固形物在罐体16中的停留时间，又提高了传质速率；正是由于自循环系统改变了“产气负荷”和“水力负荷”的作用方向，在高负荷下能避免污泥及未降解固形物的流失，在一定程度上实现了“高负荷与流失相分离”，从而使罐体16内具有较高的有机负荷。 

通过沼气产量来计算提升高度和气提管3管径，1m³沼气可提泥、渣、水混合液1.2m³左右，维持连续的提升与循环。只要存在连续的循环，就能加大下反应室18的水力负荷，使高固形物不至于沉淀，加强了固形物与污泥的传质，有利于固形物的更好降解。 

为了保证固形物的有效降解，必须保证固形物在下反应室18有足够的停留时间，因此尽最大可能的增加下反应室18容积，将罐体16的高度定为25米以上，这样罐体16中单位截面积的沼气产量也相对增加，使下反应室18中的水力上升流速变快，固形物不容易沉淀，经过实际改造测算，容积有机负荷可达到6-12kgCOD/m3d的水平。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (6)

1.一种自循环厌氧反应器，其特征在于：包括内部通过中心支撑柱(14)设有集气器(2)的罐体(16)，所述集气器(2)将罐体(16)分为上反应室(17)和下反应室(18)，所述罐体(16)的顶部设有拱形的集气罩(9)，底部设有进料分布器(10)和进水管(11)；所述罐体(16)内设有四组自循环系统，每组自循环系统包括回流管(5)、沼气管(7)和气提管(3)，所述回流管(5)上端连接有设在上反应室(17)的气液分离器(4)，下端连接有设在下反应室(18)的旋流布水器(1)，所述沼气管(7)一部分直接连通气液分离器(4)与上反应室(17)，另一部分通过沼气收集管(8)连通气液分离器(4)与上反应室(17)，所述气液分离器(4)通过气提管(3)与集气器(2)相连。

2.根据权利要求1所述的自循环厌氧反应器，其特征在于：所述罐体(16)底部设有侧入式搅拌器(15)。

3.根据权利要求1或2所述的自循环厌氧反应器，其特征在于：所述罐体(16)底部设有排泥管(13)。

4.根据上述每一项权利要求所述的自循环厌氧反应器，其特征在于：所述所述溢流堰(6)安装于罐体(16)内侧的顶部。

5.根据权利要求1所述的自循环厌氧反应器，其特征在于：所述集气器(2)由槽式集气箱体(19)和设在其内部的倒V形收集锥体的集气管组成，所述槽式集气箱体(19)的侧板开口与集气管相连接，所述集气管为两层交错排列。

6.根据权利要求1所述的自循环厌氧反应器，其特征在于：所述旋流布水器(1)包括布水管和设有布水喷嘴(12)的布水锥罩组成，所述回流管(5)通过布水锥罩上的开孔与布水管相连通。

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