CN103232113B - 多功能内循环厌氧沼化反应器 - Google Patents

Abstract

多功能内循环厌氧沼化反应器，广泛的适用于各种高浓度有机污染、高悬浮物污染、高氨氮污染废液的厌氧生化处理工艺。该多功能内循环厌氧沼化反应器由厌氧反应池体、清液收集和反冲洗子系统、沼气储柜、电控系统、以及相互连接的管道阀门、电缆电线所组成。原液进入该反应器后，首先被悬浮厌氧颗粒污泥床净化处理，再被反应池内的内循环过滤型三相分离器或内循环综合生物功能器进行厌氧生物过滤净化处理。该反应器连续排出滤清液和产出沼气。反应池内的内循环剩余污泥选择器能及时的排出低活性剩余污泥，因此在高效去除COD和悬浮物的同时也高效去除氨氮。

Description

多功能内循环厌氧沼化反应器

技术领域

一、引言

本发明公开了一种多功能内循环厌氧沼化反应器，涉及环境保护水质净化和污泥消化工程技术领域、尤其是涉及厌氧消化或沼气发酵工艺设备技术领域。

该发明可广泛的适用于各种溶解型和非溶解型高浓度有机污染、高悬浮物污染、高氨氮污染废液的厌氧生化处理。比如可被广泛的应用于禽畜养殖业混合废液、垃圾渗滤液、酿造废液等和城市污水处理厂剩余污泥等的厌氧生化处理工艺之中。 

背景技术

二 、现代厌氧沼化发酵技术简述

二．1，厌氧沼化发酵的基本原理是在适宜温度和其他特定严格的环境条件下，由两大类群不同种类细菌组成的微生物群落共同完成的一系列反应最终能使复杂有机物转化为甲烷和二氧化碳等气体，即产酸类细菌和产甲烷类细菌。

在时间上，其厌氧沼化过程可分成两个阶段，即产酸阶段和产甲烷阶段：

在第一阶段中起作用的主要是水解和发酵细菌，它们能将复杂大分子的含碳有机物水解为简单小分子的单糖、氨基酸、脂肪酸和甘油等，然后再进一步被发酵为各种有机酸等。    

第二阶段中的细菌则主要是产甲烷细菌，它们只能将产酸菌的代谢物有机酸快速的利用代谢分解为甲烷和二氧化碳等无机终极物；

在空间上这两个过程不应该被决然分开。完善的厌氧沼化工艺系统是创造一个各种类厌氧菌共生互生的微生态体系，使得易于被环境因素毒害的产甲烷菌得到保护，使得产酸菌的代谢物不被过多积累，从而使得整个微生态系统稳定持续运行。

为了高效运行，另外还须对原液的营养物质进行调配，一般厌氧生化处理工艺要求原液碳、氮、磷含量的比例约为200—300 : 5—7 ：0.5—1.5；同时对原液的温度和PH值等因素均给予高度的关注，控制在一个合适的范围，不使变化太大。

二．2，现在普遍应用于高浓度废液进行厌氧生化处理的装置一般是上流式厌氧污泥床反应器（简称UASB装置)，其工艺原理图如说明书附图1所示，它包括反应器池体1，进水管2，出水管3，沼气输出管4,污泥床5，悬浮层6，三相分离器7，集气室8。参见〖废水生物处理新技术—理认和应用〗—沈耀良、王宝贞编著，中国环境科学出版社1999年6月出版，第552页和第587页。 

其基本工作原理如下：废水通过进水管2由反应器池体1底部进入，反应器主体为无填料的空容器，其中含有大量颗粒状厌氧污泥被悬浮形成污泥床5。由于废水以一定流速自下向上流动以及厌氧过程产生的大量沼气的搅拌作用废水与污泥充分混合，有机质被颗粒状厌氧污泥吸附分解。所产沼气经由反应器上部三相分离器7的集气室8通过沼气输出管4排出。含有悬浮污泥的废水进人三相分离器的沉降区，由于沼气已从废水中分离，沉降区不再受沼气搅拌作用的影响，废水在平稳上升过程中，其中沉淀性能良好的颗粒污泥经沉降面返回反应器主体部分从而保证了反应器内高的活性污泥浓度。含有少量较轻污泥的废水从反应器上方随出水经出水管3排出。

UASB反应器中可以形成沉淀性能非常好的颗粒污泥，能够允许较大的上流速度和很高的容积负荷。UASB反应器的基本技术特征是在其上部设置有三相分离器，在反应池内完成了固液分离回流，保持了反应器内高浓度的活性污泥，简单的达到了使厌氧污泥在反应器中的停留时间MRT远远大于水力停留时间HRT，与之前的各种厌氧沼化工艺相比，使投资和占地大幅下降的同时，数倍的提高了容积负荷率和产沼气率。

大量沼气释放，由小气泡并大升腾作用对池内形成了自然的强力搅拌效果，从而又免去了连续运行的机械搅拌。由于自然地搅拌作用又造成了UASB反应器内形成了活性高、沉降性能好的厌氧颗粒污泥床。活性厌氧颗粒污泥是多种厌氧菌种的协调聚集体微生物系统，其中不同类型的种群组成共生或互生体系，有利于细菌生长并有利于有机物的降解；颗粒污泥使发酵菌的中间产物的扩散距离大大缩短，使对复杂有机物的降解的速度加快；当废水性质突然变化时(例如pH值、毒性物的浓度)，颗粒污泥能维持一个稳定的微环境，使代谢过程继续进行保持很高的产甲烷性；颗粒污泥对污水中的溶解性有机污染有极强的吸附能力，又有较稳定的结构强度，不易粉碎，易于沉降。这使得反应器具有较高的水力上升速度，水力搅拌力度加强，颗粒污泥处于膨胀状态，与废水中的有机物接触更加充分，从而传质效率高，有机物去除率高。较高的水力上升流速，使得反应器的水力停留时间大大缩短，从而大大缩小了反应器容积，容积负荷提高；并且对于硫酸根、氨态氮等有毒物质的抗力强于其他的更早期出现的厌氧反应器。

由于三相分离器的作用，使活性污泥完成内部回流，以及由此产生的颗粒污泥床这两个基本技术特征，使得厌氧沼气发酵技术产生了质的变革。

UASB反应器基本工艺性能如下：

在运行温度为32—45摄氏度范围内，

容积负荷率一般为 ：                                                ,

产沼气率一般为 ：，

   出水COD除去率为 ：85—90％，

   进液有机污染浓度 ： COD=3000—20000mg/L,

   进液耐受悬浮物浓度： SS = 5000—7000mg/L。

上述参数表明 UASB反应器比传统厌氧反应器的容积负荷率和产沼气率高了数倍，因此在上世纪七十年代被发明后，得到了广泛的用用。但UASB反应器存在四方面不足: 

1，经三相分离器沉淀的活性污泥返回到了污泥床的悬浮层，由于气泡的扰动作用，不能全部沉到反应器底部与原液混合，这降低活性污泥回流的作用和功能。

2，耐受悬浮物浓度比传统的厌氧反应器要低很多倍。

3，耐受COD浓度比其他传统的厌氧反应器低很多倍。

4, 和其他传统的厌氧反应器一样，在处理含高氨氮废液时，氨氮去除率不高，有时出水氨氮含量比进水还高。

二．3，为了解决这些不足，内循环上流式厌氧污泥床反应器（IC工艺装置）也被发明应用，性能得到了进一步的提高。其原理图如说明书附图2所示。其中池体9，进水管10，出水管11，沼气输出管12，布水装置13，气封14，第一反应室15，第一集气罩16，沼气提升管17，沉淀区18，气液分离器19，集气管20，第二集气罩21，回流管22，第二反应室23。参见〖废水生物处理新技术〗 张忠祥 钱易 编著，清华大学出版社2004年2月出版，第425页和第427页。  

其基本工作原理如下：原水通过泵由反应器池体9的底部由进水管10进入第一反应室15，与该室内的厌氧颗粒污泥均匀混合。废水中所含的大部分有机物在这里被转比成沼气，所产生的沼气被第一反应室15的第一集气罩16收集，沼气将沿着沼气提升管17上升。沼气上升的同时，把第一反应室15的混合液提升至设在反应器顶部的气液分离器20，被分离出的沼气由气液分离器20顶部的沼气输出管12排走 。分离出的泥水混合液将沿着回流管22回到第一反应室15底部，并与底部的颗粒污泥和进水充分混合，实现第一反应室15混合液的内部循环。内循环的结果是，第一反应室不仅有很高的生物量、很长的污泥龄，并具有很大的升流速度，使该室内的颗粒污泥完全达到流化状态，提高了传质速率，使生化反应速率提高，从而大大提高第一反应室的去除有机物能力。  

经过第一反应室15处理过的废水，会自动地进入第二反应室23继续处理。废水中的剩余有机物可被第二反应室23内的厌氧颗粒污泥进一步降解，使废水得到更好的净化，提高出水水质。产生的沼气由第二反应室23的第二集气罩21收集，通过集气管20进人气液分离器19。第二反应室23的泥水混合液进入沉淀区进行固液分离，处理过的上清液由出水管11排走，沉淀下来的污泥可自动返回第二反应室23的底部。这样，废水就完成了在IC反应器内处理的全过程。

综上所述可以看出，IC反应器实际上是由两个上下重叠的UASB反应器串联组成的。由下面第一个UASB反应器产生的沼气作为提升的内动力，使17沼气提升管与回流管22的混合液产生密度差，实现下部混合液的内循环，使废水获得强化预处理。上面的第二个UASB反应器对废水继续进行后处理(或称精处理)，使出水达到预期的处理要求。

IC反应器基本工艺性能如下：

在运行温度为32—45摄氏度范围内，

容积负荷率一般为,

 产气率一般为，

 出水COD除去率为87.5％—92.5％,

 进液有机污染浓度     COD=5000—30000mg/L,

 进液耐受悬浮物浓度   SS = 8000—15000mg/L。

IC反应器如UASB反应器相比，只增加了内循环功能就使得在投资增加不多的情况下，容积负荷率和产气率性能等指标提高了40%—50%，也大幅度的提高了进原液的有机污染浓度和耐受原液悬浮物浓度。

至今，UASB反应器和IC反应器在所有高速厌氧反应器中是应用最为广泛的。从上世纪70年代末UASB反应器被发明和IC反应器在上世纪80年代初首次建立生产性装置以来，已被应用于各种污水厌氧处理，例如各类发酵工业、淀粉加工、制糖、罐头、饮料、牛奶与乳制品、蔬菜加工、豆制品、肉类加工、皮革、造纸、制药及石油精炼及石油化工等各种来源的有机废水。UASB反应器和IC反应器是目前技术较成熟完善的厌氧消化装置。IC反应器虽然克服UASB反应器的不足，但IC反应器仍有几个方面还须要改革：

  1, 耐受悬浮物浓度虽然比UASB反应器提高了百分之50,但仍然不够高；

  2，耐受有机污染浓度虽然比UASB反应器提高了百分之50以上,但仍然不够高；

  3, 和UASB反应器一样，在处理含高氨氮废液时，氨氮除去率不高，有时出水氨氮含量比进水还高。

这些不足使得某些特高浓度有机污染，同时又是高浓悬浮物污染和高浓度氨氮污染废液不能被UASB反应器和IC反应器处理。

这种不足使得不能简单的将禽畜养殖业粪便、尿液、冲洗水混合特高浓度废液输入到 UASB反应器或IC反应器内进行厌氧生化处理。因为上流式厌氧污泥床（UASB）反应器和IC反应器是连续进料连续出料以及偶然间歇排剩余污泥的运行方式，它不能适应高浓度的悬浮物含量，当原水的悬浮物含量SS大于8000—12000mg/ L时，性能开始下降20—50%，当原水的悬浮物含量SS大于15000mg/ L时，性能下降到无法正常远行。究其原因主要是其产气程度较高，流态扰动太大，出水中含有较多的SS（包括可以降解但尚未溶解的细小有机物颗粒），这使得大量的待分解的有机污染物没有得到降解就离开了该系统，使出水进一步净化处理带来困难；并且还通过吸附作用带走了大量的絮状生物细胞；另一方面高浓度的SS含量破坏了UASB反应器和IC反应器活性颗粒污泥床的动态平衡。因为UASB反应器和IC反应器无剩余污泥集泥斗来排剩余污泥，老化的颗粒污泥会破碎被紊流冲刷淘出反应器，新生的颗粒污泥会弥补达到污泥床自动平衡，太高的悬浮物含量会使得一些不能生物降解的SS进入UASB反应器和IC反应器会形成浮渣或占据一部分有效容积，并会导致颗粒污泥的解体，使悬浮物质与厌氧微生物混合，将厌氧微生物挤出厌氧反应器，从而降低了厌氧污泥的活性和反应器中的活性厌氧污泥含量。

禽畜养殖业粪便、尿液、冲洗水混合特高浓度废液和辅料补充物质的混合液含水率一般为88—95%，即悬浮物含量为50—120克/每升，SS=50000—120000mg/L，CODcr≦200000mg/L。

氨氮≦3000mg/L，总氮≦5500mg/L，磷≦300mg/L。

这远远超过了UASB反应器和IC反应器对SS和CODcr的承受能力的5—10倍。

这时进原液碳、氮、磷的比例还在可控范围内。UASB反应器和IC反应器不能接纳禽畜养殖业粪便、尿液、冲洗水混合特高浓度废液的另一个原因是其出水氨氮含量特高，达到氨氮=800—1200mg/L,此时CODcr≦5000mg/L；这使得出水难于进行后续好氧生化净化达标处理，因为普通污水好氧生化处理工艺要求氨氮≦200mg/L，并且要求碳、氮、磷的比例约为100:5：1，才能正常运行。究其原因是UASB反应器和IC反应器内部没有选择性的及时排除低活性剩余污泥的功能，许多这种UASB反应器和IC反应器运行时只能是数月（偶然的）从厌氧池的中部排一次剩余污泥，有时一年难得排一次。否则过多的活性污泥会跟着外排造成净化性能下降。这对于处理低氨氮含量的有机废液，可以带来好处，减少补氮的费用，但对于高含氨氮的废液，不及时排除剩余污泥会造成沉积太多的死亡菌细胞释放大量的氨氮，即抑制了厌氧反应器本身的生物活性，降低了处理效果，使其容积负荷率和产甲烷沼气率大幅下降到几乎不能运行；又使出水氨氮含量太高，后续无法处理。

剩余污泥是指由于微生物的代谢和生物合成作用，使得生化池中的活性污泥生物量增加，经二次沉淀池沉淀下来的污泥一部分回流到生化池供再处理污水用，多余的排放到系统之外的部分即剩余污泥。显然 UASB反应器和IC反应器主要是通过出水带走厌氧剩余污泥。厌氧剩余污泥包括有活性的生物质，也包括有非活性的物质。非活性的物质又包括无机成分和有机成分。无机成分是原液带进来的无机悬浮物和经生化降解矿化后的一部分固体物质。有机成分是原液带进来的有机物被降解后的终极物质和死亡的细胞物质以及尚未被溶解的有机物固体颗粒。而出水是三项分离器的上澄清液，上澄清液中带走的剩余污泥中包含的非活性物质极少；上澄清液中带走的剩余污泥中包含的活性生物质为很多，并以细小絮状和完全分散状的细胞体以及胞外酶的形式存在，这种剩余污泥可被定义为高活性剩余污泥。这一部分活性物质的流失，隐藏了UASB反应器和IC反应器的可再被挖掘的性能。之所以IC反应器比UASB反应器的性能高出很多，就是因为IC反应器采用了两次沉淀固液分离比UASB反应器一次沉淀固液分离保留了更多的活性生物质，减少了活性物质的流失；但是IC反应器仍然是以通过出水带走厌氧剩余污泥，所以仍然有较大的潜力可以被挖掘。

UASB反应器和IC反应器都不能在池的底部排放剩余污泥，这是高活性颗粒污泥床所在，一旦排放，要很长时间恢复，少则几天乃至几十天，多则几个月。只有从厌氧池的中部无定期排泥，然而从池中部排泥和从出水带走的剩余污泥相比其活性相当，因此没有实际意义。而真正须要及时经常排放的剩余污泥应该是活性生物量极少，而非活性物质很多，这种污泥可被定义为低活性剩余污泥；这样就可以避免在处理高含氨氮废液时，死亡细胞积累过多，分解释放过多的氨氮造成厌氧反应器生态失衡。

总之：UASB反应器和IC反应器的各种工艺不足的其根本原因是：

   1，没有排放低活性剩余污泥的能力；

   2，没有截留活性分散新生细胞和胞外酶的能力。

同理，这种不足使得UASB反应器或IC反应器也不能简单应用于垃圾渗滤液和城市综合污水处理厂的活性剩余污泥厌氧生化处理工艺。

二．4，中国知识产权局公开的申请号为201120143360.9，实用新型专利，名称为：内循环上流式厌氧污泥床反应器。采用外置式第二次沉淀，底部回流，达到活性污泥内循环的目的。该实用新型专利是对UASB反应器技术的一种成功的进步变革方式，可与IC反应器达到同样的效果，有别于IC反应器内置式两次三相分离，两次沉淀，底部回流，达到内循环。但基本原理一致。而且结构更简单，运行时回流量可准确控制。应用范围与IC反应器技术相当，但管理更简便，运行更稳定。

中国知识产权局公开的申请号为200610040925.4，发明专利，名称为：产沼气的废水处理装置及该装置所用的自循环厌氧反应器。采用两级UASB反应器重叠，是在典型的IC反应器技术上，增加在线监控仪表后和计算机控制技术的完美结合，使IC反应器达到大型化和规模化生产沼气。该项申请专利也是对IC反应器技术的一种成功的进步变革方式。应用范围与IC反应器技术相当。但在处理容量上有扩展，自动化程度明显增强。

中国知识产权局公开的申请号为200910115529.7，发明专利，名称为：上流式厌氧污泥床反应器。采用一级特殊的三相分离器达到使沉淀活性污泥返回到污泥床底部，从而达到内循环效果，有别于IC反应器内置式两次三相分离，两次沉淀，底部回流。该申请专利也是对UASB反应器技术的一种成功的进步变革方式，可部分兼有IC反应器所达到的效果，而且结构非常简单。运行自然稳定。技术性能介于UASB反应器技术和IC反应器技术之间，应用范围也介于UASB反应器技术和IC反应器技术之间，但投资更省，运行更稳定可靠。

但是这些申请专利与UASB反应器和IC反应器有同样的根本性技术缺陷：  

   1，没有排放低活性剩余污泥的能力；

   2，没有截留活性分散新生细胞和胞外酶的能力。

因此也不能应用于特高浓度的有机污染，同时又是高浓度的悬浮物污染和高浓度的氨氮污染废液的厌氧沼化处理工艺。 

发明内容

三、本发明的目的和技术措施   

三．1，本发明的目在于挖掘UASB反应器和IC反应器的技术潜在的功能和能力，克服上述中的不足而提供一种多功能内循环厌氧沼化反应器：

A, 克服UASB反应器和IC反应器的不能截留全部活性细胞和绝大多数胞外酶的不足；

B, 克服UASB反应器和IC反应器的不能排放低活性剩余污泥的不足。

在出水截留全部活性细胞和绝大多数胞外酶，挖掘厌氧反应器的生物功能，更进一步大幅度提高容积负荷率和产气率；同时增加能可控制的，能及时排放低活性剩余污泥的功能，和更高浓度的氨氮污染的特高浓废液。而工程投资更有效，运行成本更经济，更加环保节能。

三．2，达到上述目的所采用的技术措施主要有：

   1，本发明多功能内循环厌氧沼化反应器内安装有内循环过滤型三相分离器及其清液收集输出系统。

   2，本发明多功能内循环厌氧沼化反应器内安装有内循环剩余污泥选择器及其排泥系统。

3，为保证内循环过滤型三相分离器长期正常稳定运行，本发明设置有自动控制反冲洗子系统，能周期性对内循环过滤型三相分离器的滤床进行清洗，避免堵塞。

 四、本发明的技术特征 

   本发明的目的是通过如下具体措施来达到的:

四．1，本发明的技术特征是：

技术特征①，

该发明有两种型式，第一种型式适应一般情况，对于中等流量以上时，该多功能内循环厌氧沼化反应器由池体24、内循环剩余污泥选择器25,N（N=1,2，3,4,5,6…。自然数）台内循环过滤型三相分离器26，清液收集和反冲洗子系统27、双膜沼气储柜28、排污泥泵56、电控系统以及相互连接的管道阀门、电缆电线等所组成，如说明书附图3所示。

技术特征②，

该发明多功能内循环厌氧沼化反应器的池体24，由进原液管系29，环形多孔配水管30，排泥管系31，池底板32，支架33等所组成。

环形多孔配水管30上安装有n（n=6、8、10...自然偶数）条辐射支管34。辐射支管34端部安装有出流喷口35，环形多孔配水管30的内则和外则分别开有n个出流孔36，出流孔36与辐射支管34交错排列。

池体24为圆筒形状，上部敞开并安装有法兰组37，池底板32为平台结构与池体24形成整体并密封；在池体24的中部池壁上，安装有N个穿池壁双盘短管38，支架33水平安装在穿池壁双盘短管38的下方200—600mm处，内循环剩余污泥选择器25安装在支架33上的中央部位；在内循环剩余污泥选择器25的周围，N台内循环过滤型三相分离器26对称安装在支架33上；环形多孔配水管35水平安装在池底板32上的中央部位并与水平安装在池底板32上的进原液管系29相连通。

双膜沼气储柜28通过法兰组37与池体24相连接并密封；池体24及池体24内的水平面和双膜沼气储柜28形成了一个沼气储存室39。

在池体24的上部，在法兰组37的下方约200—1000mm处，依次安装有、一个清液回流喷淋管接头42、一个清液回气管接头41、N个平衡回气管接头40、一个沼气输出管系43、一个备用管接头44、水位控制器45。

在池体24内，在法兰组37的下方约100—350mm处，安装有环形多孔喷淋管系46，并与清液回流喷淋管接头42相连接。

技术特征③，

内循环剩余污泥选择器25由沉淀锥斗47、沉淀围板48、沉淀底板49、中心导流筒50、剩余污泥导出管51、环形多孔集泥管52、排气管53等所组成，如说明书附图4所示：

沉淀锥斗47，沉淀围板48，沉淀底板49，中心导流筒50组成一个整体并形成了一个污泥储存室54；环形多孔集泥管52安装在剩余污泥储存室54内的沉淀底板49上。剩余污泥导出管51从沉淀底板49下面穿进污泥储存室54内，并与环形多孔集泥管52相连接；中心导流筒50安装在沉淀锥斗47的底部，并从中央轴线穿过污泥储存室54并与之形成整体对外密封；在污泥储存室54的上部，在沉淀围板48上，安装有排气管53，排气管53向上延伸，穿过水平面，与沼气储存室39相连通。

在沉淀锥斗47的中下部，间断开有多重多条环形缝隙55；该环形缝隙55的宽度约50—100mm，弧长约120—400mm，上下交错排列并与污泥储存室54相连通。

水平安装在池底板32上的排泥管系31，一端与剩余污泥导出管51相连通，另一端穿出池体24，通过相关阀门和管道配件与排污泥泵56相连接。

技术特征④，

内循环过滤型三相分离器26由锥形斜板分离器57、围板58、导流筒59、中间隔板60、滤板61、过滤底板62、从上至下同轴依次安装成一个整体并对外密封，在中间隔板60的上面形成一个污泥过度室63，在中间隔板60的下面形成一个环形生物过滤室64，如说明书附图5所示：

锥形斜板分离器57的上部安装有斜板组65，锥形斜板分离器57的底部中央开有一个直径为￠4的圆孔；锥形斜板分离器57同轴安装在污泥过度室63的上方；在中间隔板60的下方，导流筒59同轴安装在环形生物过滤室64的中央，并穿过滤板61和过滤底板62，与之形成整体对外密封；旁路污泥管66安装在污泥过度室63的下部并将其与导流筒59相连通；在围板58的上部外侧和中上部外侧，在污泥过度室61的上部和环形生物过滤室64的上部安装有导气管67，导气管67向上延伸，穿过水平面，与沼气储存室39相连通。

滤板61上安装有滤头68；在滤板61的上面放置有直径为8—16mm的矿化球承托层69，约400—600mm深；矿化球承托层69的上面放置有直径为4—10mm的火山岩颗粒滤料层70，约800—2000mm深；在滤板61和过滤底板62之间形成的清水区，垂直于轴线向外安装有进出清水短管71。其中￠3大于等于￠5；导流筒59上端呈喇叭状，￠6大于￠7； ￠7≥￠4；锥形斜板分离器57与导流筒59的间距h1大于零。

在锥形斜板分离器57的中下部，间断开有多重多条环形缝隙72；该环形缝隙72的宽度约50—100mm,弧长约120—400mm，上下交错排列并与污泥过度室63相连通。

技术特征⑤，

清液收集和反冲洗子系统27由清液储罐73、清液输出管系74、清液输出泵75、反冲洗泵76、清液收集管系77、N个水位平衡器78、反冲洗管系79、N个节点三通80、三通短管81、清液喷淋回流管系82等所组成，水位平衡器78上安装有平衡回气管87，如说明书附图6所示：

清液储罐73是一个密闭式圆柱形罐体，其底部中央安装有一个进出清液法兰短管83,清液储罐73中部側面安装有一个出清液法兰短管84，其顶部安装有清液储罐回气管85，清液储罐73内壁上安装有高水位控制器86和低水位控制器87。

清液收集管系77由N个进平衡器带阀立管88、N个水位平衡器78，N个出平衡器带阀立管89、K条清液收集环形干管90（当N≧2时，K=1；当N=1时，K=0）、清液收集干管91依次连接所组成；N个进平衡器带阀立管88、和N个出平衡器带阀立管89是用两两并联的方式（当K=0时，则是串连）将N个节点三通80、N个水位平衡器78和清液收集环形干管90相连接，然后清液收集环形干管90再和清液收集干管91串连组成清液收集管系77。

清液收集管系77的一端通过N个节点三通80、N个穿池壁双盘短管38、N个出清水短管71与池体24内的N台内循环过滤型三相分离器26相连接；清液收集管系77的另一端通过三通短管81、进出清液法兰短管83与清液储罐73相连接； 

清液储罐回气管85通过清液回气管接头41直接与池体24相连接从而和沼气储存室39相连通； N个平衡回气管87通过N个平衡回气管接头40将N个水位平衡器78与池体24相连接从而和沼气储存室39相连通。

反冲洗管系79由N个带阀反冲洗立管92、K条反冲洗环形干管93，反冲洗干管94、反冲洗水泵76依次连接所组成；N个带阀反冲洗立管92是以并联的方式（当K=0时，则是串连）将N个节点三通80与反冲洗环形干管93相连接；然后反冲洗环形干管93再和反冲洗干管94，反冲洗水泵76，串连组成反冲洗管系79。

反冲洗管系79一端通过N个节点三通80、N个穿池壁双盘短管38、N个出清水短管71与池体24内的N台内循环过滤型三相分离器26相连接；反冲洗管系79的另一端通过三通短管81、进出清液法兰短管83与清液储罐73相连接。

 清液输出管系74通过清液输出泵75、出清液法兰短管84与清液储罐73相连通。

清液喷淋回流管系82通过清液回流喷淋管接头42与池体24内的环形多孔喷淋管系46相连通。

在上述第一种形式的诸技术特征中，中心导流筒50和导流筒59分别离底板32的高度h2，h3被控制在一个理想的尺寸范围，其中h3=200—600mm， h2=300—800mm；

h2大于等于 h3。

四 、2，

   技术特征⑥，

该发明第二种型式是第一种型式的简易形式。第二种型式适应特殊情况，对于小流量或则同时又是中等有机污染负荷时，该发明多功能内循环厌氧沼化反应器由池体24，内循环综合生物功能器95，清液收集和反冲洗子系统27、双膜沼气储柜28、电控系统以及相互连接的管道阀门、电缆电线等所组成。如说明书附图7所示。

注：第二种型式是将第一种型式中的内循环剩余污泥选择器25和内循环过滤型三相分离器26，二合一设计制造成内循环综合生物功能器95。而池体24和清液收集和反冲洗子系统27的技术特征保持不变，只是作为N=1时和K=0时的特例来看待，因此不重复叙述。

该内循环综合生物功能器95的技术特征须要叙述如下：

注：而内循环综合生物功能器95也是内循环剩余污泥选择器25和内循环过滤型三相分离器26二者简单的复合，仅仅将内循环过滤型三相分离器26中的污泥过度室63 改成了内循环剩余污泥选择器25中的污泥储存室54，并将内循环过滤型三相分离器26的旁路污泥管66改为内循环剩余污泥选择器25的剩余污泥导出管51、在污泥储存室54内安装了环形多孔集泥管52。这样就使得内循环综合生物功能器95的各部件和各零件全是第一种形式中内循环剩余污泥选择器25和/或内循环过滤型三相分离器26的部件和零件，因此内循环综合生物功能器95的各部件、零件的名称和篇号保持不变。其技术特征简述如下，如说明书附图8所示：

    技术特征⑦，

内循环综合生物功能器95由锥形斜板分离器57、围板58、导流筒59、中间隔板60、滤板61、过滤底板62、从上至下同轴依次安装成一个整体并对外密封，在中间隔板60的上面形成一个污泥储存室54；在中间隔板58的下面形成一个环形生物过滤室64。环形多孔集泥管52安装在污泥储存室54内的中间隔板60上，剩余污泥导出管51从围板58外側面进入污泥储存室54与环形多孔集泥管52相连接。

锥形斜板分离器57的上部安装有斜板组65，锥形斜板分离器57的底部中央开有一个直径为￠4的圆孔； 锥形斜板分离器57同轴安装在污泥储存室54的上方；在中间隔板60的下方，导流筒59同轴安装在环形生物过滤室64的中央，并穿过滤板61和过滤底板62，与之形成整体对外密封。在锥形斜板分离器57的周边下方，排气管53安装在污泥储存室54的上部并向上延伸，穿过水平面，与沼气储存室39相连通；在围板58的中上部位，导气管67安装在环形生物过滤室64的上部并向上延伸，穿过水平面，与沼气储存室39相连通。

滤板61上安装有滤头68；在滤板61的上面放置有直径为8—16mm的矿化球承托层69，约400—600mm深；矿化球承托层69的上面放置有直径为6—12mm的火山岩颗粒滤料层70，约700—1600mm深；在滤板61和过滤底板62之间形成的清水区，垂直于轴线向外安装有进出清水短管71。

其中￠3大于等于￠5；导流筒59上端呈喇叭状，￠6大于￠7； ￠7≥￠4；锥形斜板分离器57与导流筒59的间距h1大于零。

在锥形斜板分离器57的中下部，间断开有多重多条环形缝隙72；该环形缝隙72的宽度约60—120mm，弧长约120—360mm，上下交错排列并，该环形缝隙72与污泥储存室54相连通。

导流筒59离底板32的高度h3=200—600mm。 

四、3，该发明多功能内循环厌氧沼化反应器电控系统为普通常规拖动控制。它由各工艺子系统的电控柜和中央集中控制柜所组成。该电控系统既可以人工控制也可以全自动程序化控制。

该发明多功能内循环厌氧沼化反应器中的池体24既可以采用钢筋混凝土结构，亦可以采用经防腐处理了的钢结构，也可采用钢筋混凝土和钢结构的复合结构。

该发明多功能内循环厌氧沼化反应器中的池体24与双膜沼气储柜28可以是合建式，也可以为分建式。本专利申请保护的首先推荐是合建式，而分建式也在本专利申请保护的范围。当采用分建时，池体24即为顶上有盖的封闭体。

在本发明中，在内循环过滤型三相分离器26中和内循环综合生物功能器95中，矿化球承托层69可以用陶粒或者卵石等材料代替；火山岩颗粒滤料层70可以用陶粒生物滤料或活性碳颗粒等材料代替。

在本发明中，可以采用市场上容易采购的各种保温材料对各种罐体和池体以及管道进行保温。

在本发明中，各种工艺技术参数和普通技术参数均遵守给排水设计规范和相关专业规范设计制造。

在本发明中，各种工艺设备和通用设备、器材、各种材料均可按成熟的技术标准选用。

 五、本发明的运行工艺原理和基本工艺性能  

   五 、1，本发明第一种型式的工作原理如下：

原液被原水泵通过进原液管系29输入到多功能内循环厌氧沼化反应器的池体24内，原液通过环形多孔配水管30上的n个出流孔36和n条辐射支管34的出流喷口35,均匀散布在池体24的底部，液体向上流动，将活性厌氧颗料污泥浮动膨胀形成一个污泥床。活性污泥床内进行一系列生化反应，产生沼气由小气泡逐渐并成大气泡在内循环剩余污泥选择器25和内循环过滤型三相分离器26的周围升腾，从而产生居列搅拌扰动作用，使得反应更加均匀，使得活性厌氧污泥床膨胀的高度达到较理想状态。

这种剧烈的沼气升腾作用也使得内循环剩余污泥选择器25的内部液体的比重远远大于内循环剩余污泥选择器25外部的比重，这个比重差值使得液体从内循环剩余污泥选择器25的顶部四周涌入，并向下经中心导流筒50回注入池体24的底部；这样继续涌入的液体向下流动形成了一个大循环。

同理，N台过内循环过滤型三相分离器26也在这个比重差的作用下，产生了内循环效果，这种多台设备综合内循环由于均匀分布，它使得反应池24上部的液体被这种循环大量的注入到池体24的底部，经过初步净化了的液体与原液进行了大比例的混合，降低了原液的浓度，加大了池体24内的上升流速，避免了反应器池体24内出现死角，同时使厌氧活性污泥床膨胀到非常理想的高度，加大活性颗粒污泥的淘洗作用，促进活性颗粒污泥的新陈代谢。

在上述活性厌氧污泥床对原液进行沼化发酵的过程中，原液中溶解于液体中的绝大部分有机物被降解，产生了沼气、二氧化碳和水，原液中未完全溶解的有机物也基本被溶解并被主要分解成沼气和二氧化碳和水，其中有一小部分有机物被降解成难于在短期内再分解的极限物质—腐殖质等，另一小部分有机质被转换为了厌氧活性污泥细胞物质，并随着时间的推移，活性细胞死亡也被转换成了难于降解的极限物质；原液中残留的无机物灰份和新产生的非活性物质以及难于溶解和降解的有机颗粒物质都分散在整个池体24内，涌入剩余污泥选择器25顶部的循环液体携带了大量的厌氧活性污泥和非活性污泥，在消除了沼气细小气泡的扰动影响后，它们在内循环剩余污泥选择25的沉淀锥斗47内与生化物质形成絮体，其中低活性污泥絮体的比重较大，它们的沉降速度也较大，在循环液向下流动时，大部分低活性污泥在沉淀锥斗47的中下部被沉淀分离出来成为低活性剩余污泥。并通过沉淀锥斗47上的多重多条环形缝隙55落入到剩余污泥储存室54内。这时剩余污泥储存室54内是静止的，没有流动；低活性剩余污泥在这里停留相当长一段时间，被沉淀浓缩后，再由环形多孔集泥管52收集，再被污泥泵56通过剩余污泥导出管51、排泥管31抽出，输入到后续污泥脱水处理工艺。这个过程周期性间歇进行，每至4小时至24小时运行一次，每次约20分钟至45分钟时间，将剩余污泥储存室54内的低活性剩余污泥部分或大部分抽出。

同样的道理从顶部涌入内循环过滤型三相分离器26的液体，中间携带有小气泡沼气，有活性污泥，也有非活性污泥；在其向下流经过锥形斜板分离器57时，在锥形斜板分离器57内上部的斜板组65区域，细小沼气泡会并大慢慢升出液面，进入双膜沼气储柜28；没有了气泡的扰动影响，液体中的较重较大的活性污泥会沉淀下来，并随着主流部分回流通过锥形斜板分离器57上的多重多条环形缝隙72，流经污泥过度室63，再通过旁路污泥管66回流入导流筒59下部，随导流筒59内的支流循环液汇合注入到池体24的底部与原液混合。这是污泥过度室63内不是静止的。

经过了锥形斜板分离器57初步沉清后的另一部分液流又分为两支：一支从锥形斜板分离器57与导流筒59之间的环形缝隙（h=h1）横向慢速流入环形生物过滤室64，再穿过火山岩颗粒滤料层70，矿化球承托层69，滤头68，将液体中的细小悬浮物，包括轻质活性污泥、胞外酶、新生活性细胞，尘埃等绝大部分（95%以上）截留在滤床中，同时滤料表面生长的厌氧生物膜进一步吸附液体中的溶解性有机物并将其降解转换为沼气、二氧化碳和水。从进出清水短管71流出的清液再依次经过穿池壁双盘短管38，节点三通80，清液收集管系77，进入到清液储罐73，最后由清液输出泵75经由清液输出管74连续输出；另一支液流直接向下进入导流筒59并与从旁路污泥管66回流进入的含高浓度活性污泥的主流循环液汇合注入到池体24的底部与原液混合。

随着时间的推移，内循环过滤型三相分离器26的滤床中积累了过多的物质时会加大阻力，引起池体24的上部安装的水位控制器45感应到水位上升的信号，水位上升的信号到一定值时，反冲洗泵76会自动启动或给信号被人为启动，N台内循环过滤型三相分离器26逐台通过自动或人为关闭和开启清液收集管系77中的和反冲洗管系79中的相应阀门，清液储罐73中的滤清液和收集管系77内的滤清液被反冲洗泵76抽出并加压，流经反冲洗管系79、节点三通80、穿池壁双盘短管38、进出清水短管71来对各台内循环过滤型三相分离器26的滤床进行反冲洗，以及反冲洗后投入再运行，使滤料表面过多的生物膜脱落，使滤床截留的悬浮物被清洗干净。反冲洗污水从锥形斜板分离器57与导流筒59之间的环形缝隙（h=h1）流入导流筒59随循环水被注入池体24的底部与原液混合，并将内循环过滤型三相分离器26中截留和新生的活性物质注入污泥床，提高池体24内的生物活性。

在反冲洗运行时只对N台内循环过滤型三相分离器26中的一台进行反冲洗，而其他（N-1）台仍然进行过滤运行，可保证清液储罐73的水位在正常的波动范围。每台每次清洗约5～10分钟，待全部N台内循环过滤型三相分离器26都完成了反冲洗后，又回到N台同时过滤的状态。一般情况每连续过滤6～12小时后须反冲洗一次，每次反冲洗会持续20～90分钟（视安装内循环过滤型三相分离器26的台数和原液水质情况而定）。

 清液喷淋回流管系82上的阀门可以常开或者定时周期性开启，将清液回流到池体24上部安装的环形多孔喷淋管系30中，对液面进行喷淋，以消除泡沫对工艺运行的不良影响。

环形生物过滤室64和污泥过度室63在生物过滤过程完成一系列生化反应，其所产生的气体由导气管67排入沼气储存室39；

剩余污泥储存室(54)也有生化反应，其所产生的气体由排气管53排入沼气储存室39。

 水位平衡器78和清液储罐73内也会产生少量的沼气，则通过平衡回气管87和清液回气管85导入沼气储存室39。

 在原水泵连续恒量的输入原液的同时，清液输出泵75也在连续地输出经完全厌氧生物净化了的清液；污泥泵56也在周期性间歇地输出低活性剩余污泥—沼渣；沼气输出管43也在连续地输出沼气。

五、2，注：本发明第二种型式与第一种形式相比较，除了内循环综合生物功能器95的工作原理是第一种形式的内循环剩余污泥选择器25和内循环过滤性三相分离器26的工作原理的综合以外，其他工作原理维持不变，因此只关于内循环综合生物功能器95的工作原理有必要作简述，而其他各部工作原理，只是作为N=1时和K=0时的特例来看待，因此不再重复叙述。

   本发明第二种型式工作原理如下：

原液被原水泵通过进原液管系29输入到多功能内循环厌氧沼化反应器的池体24内，均匀散布在池体24的底部，活性污泥床内进行的一系列生化反应，沼气泡在内循环综合生物功能器95的周围升腾，内循环综合生物功能器95内部液体的比重大于内循环综合生物功能器95外部的比重，使得液体从内循环综合生物功能器95的顶部四周涌入。

悬浮物在内循环综合生物功能器95内与生化物质形成絮体，其中低活性污泥比重较大，它们的沉降速度也较大，在液体向下流动时，大部分低活性污泥在锥形斜板分离器57的中下部被沉淀分离出来成为低活性剩余污泥。并通过锥形斜板分离器57上的多重多条环形缝隙72落入到剩余污泥储存室54内。这时剩余污泥储存室54内是静止的，没有流动；低活性剩余污泥在这里停留相当长一段时间，被沉淀浓缩后，再由环形多孔集泥管52收集，再被污泥泵56通过剩余污泥导出管51、排泥管31抽出，输出并进入后续污泥脱水处理工艺。这个过程周期性间歇进行，每4小时至24小时运行一次，每次将剩余污泥储存室54内的低活性剩余污泥部分或大部分抽出。

经过了锥形斜板分离器57初步沉淀沉清后的液流又分为两支：一支从锥形斜板分离器57与导流筒59之间的环形缝隙（h=h1）横向慢速流入环形生物过滤室64，再穿过火山岩颗粒滤料层70，矿化球承托层69，滤头68，将液体中的细小悬浮物，包括轻质活性污泥、胞外酶、新生活性细胞，尘埃等绝大部分（95%以上）截留在滤床中，同时滤料表面生长的厌氧生物膜进一步吸附液体中的溶解性有机物并将其降解转换为沼气、二氧化碳和水。从进出清水短管71流出的滤清液再依次经过穿池壁双盘短管38，节点三通80，进平衡器带阀立管88、水位平衡器78，出平衡器带阀立管89、清液收集干管91，三通短管81、进出清液法兰短管83进入到清液储罐73，最后由清液输出泵75经由清液输出管74连续输出；另一支液流直接向下进入导流筒59注入到池体24的底部与原液混合。

随着时间的推移，内循环综合生物功能器95的滤床中积累了过多的物质时会加大阻力，引起池体24的上部安装的水位控制器45感应到水位上升的信号，水位上升的信号到一定值时，反冲洗泵76会自动启动或给信号被人为启动，内循环综合生物功能器95通过自动或人为关闭和开启进平衡器带阀立管88、出平衡器带阀立管89、带阀反洗立管92、反洗干管94上的阀门，清液储罐73中的滤清液被反冲洗泵76抽出并加压，流经反洗干管94、带阀反洗立管92、节点三通80、穿池壁双盘短管38、进出清水短管71对内循环综合生物功能器95进行反冲洗。反冲洗后再关闭和开启相应阀门，使之再投入再运行。

反冲洗使滤料表面过多的生物膜脱落，使滤床截留的悬浮物被清洗干净。反冲洗污水从锥形斜板分离器57与导流筒59之间的环形缝隙（h=h1）流入导流筒59随循环水被注入池体24的底部与原液混合。

在反冲洗运行时，可保证清液储罐73的水位在正常的波动范围。每次清洗约5～15分钟，一般情况每连续过滤4～12小时后须反冲洗一次。

环形生物过滤室64在生物过滤过程完成一系列生化反应，其所产生的气体由导气管67排入沼气储存室39，剩余污泥储存室54也在有生化反应，其所产生的气体由排气管53排入沼气储存室39。

由于池体24的容积和清液储罐73的容积足够大，在反冲洗时，仍然可以保持连续输入原液，清液输出泵75也可连续地输出经完全厌氧生物净化了的滤清液；污泥泵56也在周期性间歇地输出低活性剩余污泥—沼渣；沼气输出管43也在连续地输出沼气。

五、3，上述两种型式的厌氧反应可以是在常温：20—28度，也可以是在中温：32—45摄氏度，还可以是在高温：50—65摄氏度的环境下进行沼化发酵。

 五、4，本发明基本工艺性能如下：

   在运行温度为32—45摄氏度范围内，

    产沼气率：      ，

   出水COD除去率： 90％—97.5％,

   进液有机污染浓度 ：   CODcr≦3万—25万mg/L,

   进原液耐受悬浮物浓度 ： SS = 12—15万mg/L,

   氨氮除去率 ：     85％—90％。

五．5，上述具体措施保证了上述运行稳定可靠，使该发明展现了如下综合多功能性和良好的运行效果。

 1，在进原液悬浮物很高的情况下，该发明—多功能内循环厌氧沼化反应器的出水无泡沫，更清澈，反应池内高活性物质不流失。

2，在进原液氨氮很高的情况下，在碳氮比适宜的范围内，该发明反应器的出水氨氮含量较低。

3，氨氮去除率和有机物（以COD计）去除率更高，而总工程体积更少。

 4，水力停留时间（HRT）大幅缩短，低活性剩余污泥的停留时间得到了控制，能及时可控制的被排除，而高活性污泥的停留时间(MRT)大幅度延长。

5，本发明在不增加高度的情况下完成了内循环，保证了较高的、均匀的上升流速，使厌氧反应器的底部不会产生污泥堆积，这保证了颗粒污泥床新陈代谢正常运行。

6，能将被降解的有机污染残余物质—腐殖质和难于溶解的有机颗粒悬浮物一起形成的低活性剩余污泥及时输出该多功能内循环厌氧沼化反应器，便于为得到资源化副产品后续处理，比如生产优质生物有机肥。

总之，该发明多功能内循环厌氧沼化反应器由于低活性剩余污泥及时排除和更多高活性物质被全部截留，没有了普通厌氧工艺中出现的氨氮积累释放的问题，大幅度提高了生物净化功能和更广泛的适应性能，达到比UASB反应器和IC反应器更高的容积负荷率和产沼气率，并自动平衡，稳定运行，并且投资省，占地少。该发明反应器排出的滤清液氨氮含量低，后续水质净化处理很容易做到达标排放。

  六、本发明和传统发酵工艺技术实质性区别

   六、1，

     本发明和现有通用的厌氧发酵工艺有很多共同之处，首先都是采用生物化学原理，利用微生物的新陈代谢过程将有机污染物质分解成简单的无机物和不容易再降解的有机残余物质。而这些残余物质是以各种腐殖质螯合物的形式存在，比如腐殖酸钾、腐殖酸钙等等，是生产有机肥的最佳原料。

六、2，本发明与现有通用厌氧发酵工艺技术UASB装置相比，共同之处都属于上流式厌氧颗粒污泥床技术范畴；本发明与IC装置相比，共同之处是都属于上流式厌氧颗粒污泥床技术和内循环技术范畴。  

 六、3，但是本发明和现有通用厌氧发酵工艺有如下实质性区别:

    A,  IC装置采用的是串联内循环，本发明采用的是并联内循环；这使得施工简单，投资下降；这也使得反应池体的直径和高度的比值加大，便于将沼气储柜安装在反应池上形成合建式，节省占地和投资。

  B,  UASB装置和IC装置采用的三相分离器只有沉淀的功能，只能截流回流部分絮状活性污泥，没有对出水进行生物过滤深度厌氧生化处理的功能，对胞外酶没有截流能力。本发明采用的内循环过滤型三相分离器或内循环综合生物功能器，不仅有沉淀的功能，还有精滤的生化功能和物理滤除功能，不仅能截流全部絮状活性污泥，也能截流分散活性细胞，还能截流绝大部分的胞外酶。因此，本发明具有更高的容积负荷率和产气率，并且出水特清，所含有机污染极少。

    C ,UASB装置和IC装置中没有剩余污泥选择器，因此不能及时的排出低活性剩余污泥，如果排泥必然将活性污泥也排出反应器，造成性能下降。不能及时排泥，造成衰老死亡的细胞分解并释放氮元素，过多的氮元素以氨离子的形式存在，就会抑制产甲烷菌的活性，也使得出水氨氮的含量过高，使后续水质达标净化不能正常进行。

本发明中的内循环剩余污泥选择器和/或内循环综合生物功能器能及时排出低活性剩余污泥，同时也将反应器内难于被厌氧生化溶解和降解的有机物料及时和低活性污泥一起排出，而不是随三相分离器的澄清液排出，因此本发明—多功能内循环厌氧沼化反应器对氨氮的去除率特别高，出水氨氮含量也较低，使后续水质达标净化得以正常进行。

六、4，本发明与UASB装置和IC装置性能及工艺参数比较如下： （注：反应温度为32摄氏度-45摄氏度）

  

综上所述，本发明—多功能并联内循环厌氧沼化反应器具有明显的实用性，新颖性和发明创造性。 

附图说明：                 

         七、说明

  A ,说明书附图1为上流式厌氧污泥床反应器（简称UASB装置)工艺原理图。

 B,说明书附图2为内循环上流式厌氧污泥床反应器（简称IC装置)工艺原理图。

 C,说明书附图3为本发明第一种型式多功能内循环厌氧沼化反应器工艺原理总图。  

  D,说明书附图4是说明书附图3的内循环剩余污泥选择器25的工艺原理图。 

 E,说明书附图 5是说明书附图3的内循环过滤型三相分离器26的工艺原理图。

 F,说明书附图 6是说明书附图3的清液收集和反冲洗子系统27工艺原理图。

G,说明书附图 7是本发明第二种型式多功能内循环厌氧沼化反应器工艺原理图。

H,说明书附图 8是说明书附图7的内循环综合生物功能器95的工艺原理图。

I，说明书附图 9是说明书附图3的池体24外部形状及管道连接图。

八、本发明工程装置实际案例设计方案 

某养猪场存栏5000头，每天排冲刷水、粪便、尿液的特高浓混合废液约150立方米；其中含尿液约7.5吨，粪便绝干量约10吨。经过机械筛滤预处理，去除了粗颗粒粪便和未消化的饲料颗粒后，原液的有机物浓度仍然很高，其水质各指标如下：

      CODcr≦9万mg/L, 

      氨氮≦0.28万mg/L, 

      总氮≦0.45万mg/L, 

      SS  ≦3万mg/L。

处理这种高含氨氮和高悬浮物废液，上述通用的 UASB装置和IC装置不能胜任。只有采用现有我国农业行业标准：沼气工程技术规范（NY/1220.1—2006）中的完全混合式厌氧消化器（简称CSTR装置）和升流式厌氧固体反应器（简称USR）技术，但这两种技术比较原始，只追求产生沼气的效果，产气率只有（约为IC装置产气率的十分之一）,而不顾其排水是否污染环境。这两种技术只适合农户或小农场几十头到几百头猪的养殖废弃物的处理，而且投资巨大，效益甚微，特别是出水严重污染环境。我国急须要能资源化处理此类特高浓废液的工程技术装置同时能达到环境保护的要求。

本发明多功能内循环厌氧沼化反应器能很好的处理此类废液。

该案例实际工程装置工艺技术参数和实体结构技术参数如下：

多功能内循环厌氧反应器池体为钢筋混凝土结构圆形池体，内部直径10米，内空高7.5米，总容积 588立方米,有效容积525立方米，水力停留时间（HRT）=84小时；

池体顶部安装有双膜沼气储柜，容积为400立方米。

池体内安装有内循环过滤型三相分离器三台，直径2.4米，高4.6米。过滤总面积9平方米，滤速1.4M/h, 每天回流清液150立方米，输出滤清液150立方米。清液回流比100%。

池体内安装有内循环剩余污泥选择器一台，直径3.2米，高4.4米。沉淀面积8平方米，剩余污泥储存室容积20立方米。每12—24小时排一次低活性剩余污泥，每次排泥运行30—45分钟，每次排低活性剩余污泥3—5吨，每天共排低活性剩余污泥6—10吨，含水率≦97%。

清液储罐直径3米，高4.5米，容积22立方米。

每天输出滤清液150立方米，其水质各指标如下：

    CODcr≦3500mg/L,    CODcr去除率≧96%；

    BOD5≦1200mg/L,

    SS   ≦250mg/L,     SS去除率≧98%；

   氨氮 ≦200mg/L，     氨氮去除率≧91%；

   总氮 ≦320mg/L，    总氮去除率≧92%；

  每天产沼气约5838立方米。

其容积负荷率：,  

   产气率：。

上述排水输入到后续水质净化配套工程中容易做到达标排放。上述排泥可与上述预处理分离的固体物质混合发酵，每天可生产优质生物有机肥6.5吨，年产2372吨。 

Claims (4)

1.多功能内循环厌氧沼化反应器，其特征是：多功能内循环厌氧沼化反应器由池体（24）、内循环剩余污泥选择器（25）、N台内循环过滤型三相分离器（26），其中，N为1、2、3、4、5、6…，自然数、清液收集和反冲洗子系统（27）、双膜沼气储柜（28）、排污泥泵（56）、电控系统以及相互连接的管道阀门、电缆电线所组成，池体（24）为圆筒形状，上部敞开并安装有法兰组（37），池底板（32）为平台结构与池体（24）形成整体并密封；在池体(24)的中部池壁上，安装有N个穿池壁双盘短管（38），支架（33）水平安装在穿池壁双盘短管（38）的下方200—600mm处，内循环剩余污泥选择器（25）安装在支架（33）上的中央部位；在内循环剩余污泥选择器（25）的周围，N台内循环过滤型三相分离器（26）对称安装在支架（33）上；环形多孔配水管（30）水平安装在池底板（32）上的中央部位并与水平安装在池底板（32）上的进原液管系（29）相连通，双膜沼气储柜（28）通过法兰组（37）与池体（24）相连接并密封；池体（24）及池体（24）内的水平面和双膜沼气储柜（28）形成了一个沼气储存室（39），内循环剩余污泥选择器（25）由沉淀锥斗（47）、沉淀围板（48）、沉淀底板（49）、中心导流筒（50）、剩余污泥导出管（51）、环形多孔集泥管（52）、排气管（53）所组成；沉淀锥斗（47），沉淀围板（48），沉淀底板（49），中心导流筒（50）组成一个整体并形成了一个污泥储存室(54)；内循环过滤型三相分离器（26）由锥形斜板分离器（57）、围板（58）、导流筒（59）、中间隔板（60）、滤板（61）、过滤底板（62）从上至下同轴依次安装成一个整体并对外密封；在中间隔板（60）的上面形成一个污泥过度室（63），在中间隔板（60）的下面形成一个环形生物过滤室（64）；锥形斜板分离器（57）的上部安装有斜板组（65），锥形斜板分离器（57）的底部中央开有一个直径为￠4的圆孔；锥形斜板分离器（57）同轴安装在污泥过度室（63）的上方；在中间隔板（60）的下方，导流筒（59）同轴安装在环形生物过滤室（64）的中央，并穿过滤板（61）和过滤底板（62）与之形成整体对外密封；环形多孔集泥管（52）安装在污泥储存室（54）内的沉淀底板（49）上，剩余污泥导出管（51）从沉淀底板（49）下面穿进污泥储存室（54）内，并与环形多孔集泥管（52）相连接；中心导流筒（50）安装在沉淀锥斗（47）的底部，并从中央轴线穿过污泥储存室（54）并与之形成整体对外密封；旁路污泥管（66）安装在污泥过度室（63）的下部并将其与导流筒（59）相连通，在围板（58）的上部外侧和中上部外侧，在污泥过度室（63）的上部和环形生物过滤室（64）的上部安装有导气管（67），导气管（67）向上延伸，穿过水平面，与沼气储存室（39）相连通；在污泥储存室（54）的上部，在沉淀围板（48）上，安装有排气管（53），排气管（53）向上延伸，穿过水平面，与沼气储存室（39）相连通；水平安装在池底板（32）上的排泥管系（31），一端与剩余污泥导出管（51）相连通，另一端穿出池体（24），通过相关阀门和管道配件与排污泥泵（56）相连接。

2.根据权利要求1所述的多功能内循环厌氧沼化反应器，其特征是：所述池体（24）由进原液管系（29）、环形多孔配水管（30）、排泥管系（31）、池底板（32)、支架（33）所组成；环形多孔配水管（30）上安装有n条辐射支管（34），其中n为6、8、10...自然偶数；辐射支管（34）端部安装有出流喷口（35），环形多孔配水管（30）的内侧和外侧分别开有n个出流孔（36），出流孔（36）与辐射支管（34）交错排列。

3.根据权利要求1所述的多功能内循环厌氧沼化反应器，其特征是：所述清液收集和反冲洗子系统（27）由清液储罐（73）、清液输出管系（74）、清液输出泵（75）、反冲洗水泵（76）、清液收集管系（77）、N个水位平衡器（78）、反冲洗管系（79）、N个节点三通（80）、三通短管（81）、清液喷淋回流管系（82）所组成。

4.根据权利要求1所述的多功能内循环厌氧沼化反应器，其特征是：所述清液储罐（73）是一个密闭式圆柱形罐体，其底部中央安装有一个进出清液法兰短管（83）,清液储罐（73）中部側面安装有一个出清液法兰短管（84）；其顶部安装有清液储罐回气管（85），清液储罐（73）内壁上安装有高水位控制器（86）和低水位控制器（87）；清液收集管系（77）由N个进平衡器带阀立管（88）、N个水位平衡器（78）、N个出平衡器带阀立管（89）、K条清液收集环形干管（90），其中当N≧2时，K=1；当N=1时，K=0、清液收集干管（91）依次连接所组成；反冲洗管系（79）由N个带阀反冲洗立管（92）、K条反冲洗环形干管（93），其中当N≧2时，K=1；当N=1时，K=0、反冲洗干管（94）、反冲洗水泵（76）依次连接所组成；清液喷淋回流管系（82）通过清液回流喷淋管接头（42），与池体（24）内的环形多孔喷淋管系（46）相连通；中心导流筒（50）和导流筒（59）分别离池底板（32）的高度200—800mm。