CN103265112B - 一种ic厌氧反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种IC厌氧反应器，包括设置于第二反应室的三相分离装置，三相分离装置包括设置于围板外侧的释气装置与围板内侧的沉淀装置以及布水装置，沉淀装置包括由多个与竖直方向存在夹角的薄板或管路组成的过水通道，沉淀装置上方连通出水槽，沉淀装置下方设有泥斗且与泥斗形成空腔，泥斗底部设置有出泥口，布水装置的一端与释气装置相通，另一端与围板内侧的布水箱相通，布水箱设有多个与空腔相通的孔。由于本方案中的三相分离装置中除去薄板的板厚或管路的壁厚的面积均可进行泥水分离，与现有技术中仅靠集气罩间的缝隙回流污泥相比较，本方案将泥水的流通面积大大增加，因此提高了泥水分离效果，从而提升了处理能力和效率。

Description

一种IC厌氧反应器

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种IC厌氧反应器。

背景技术

IC（internalcirculation，内循环）厌氧反应器是一种用于处理污水的厌氧反应器，废水在反应器中自下而上流动，污染物被细菌吸附并降解，净化过的水从反应器上部流出。IC厌氧反应器的工作原理为：污水首先通过进水管进入反应器罐体底部的旋流布水器，通过均匀布水后在罐内向上运动进入第一反应室，此过程中厌氧污泥与污水充分结合，微生物代谢产生沼气，形成泥水气的混合液后继续向上运动，一部分混合液被沼气提升至顶部的气水分离汽包，其余的混合液通过三相分离器后进入第二反应室，混合液在第二反应室的三相分离器进行第二次三相分离。

如图1所示，图1为现有技术中的三相分离器的结构示意图。现有的三相分离器包括多个倒V形的集气罩11，泥水气混合液由下向上运动，气体由集气室15收集后排出反应器，泥和水则通过多个倒V形集气罩11之间的缝隙13进入沉淀区14，靠泥和水的密度差进行泥水分离，上清液由顶部的出水槽12排出，沉淀污泥则由其之间的缝隙13返回反应区。由于该三相分离器中缝隙13的流通面积较小，当需要提高厌氧反应器的水力负荷（水力负荷是指每平方米沉淀区每小时处理的泥水混合液的体积）时，需要使泥水向上通过缝隙13的流速增大，而高速上升的泥水会阻碍沉淀区14中的污泥顺畅地通过缝隙13返回到下方的反应区，导致第二反应室内不能截留有足够多的厌氧污泥，不利于泥水的分离，所以泥水在第二反应室中的流速较低。为保证泥水分离效果，第二反应室的上升流速受缝隙13处的流速限制而不能大幅提升，因此，现有IC厌氧反应器的水力负荷就不能在原有的基础上大幅提升。

因此，如何解决IC厌氧反应器的水力负荷不能大幅提升的问题，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种IC厌氧反应器，用于解决IC厌氧反应器的水力负荷不能大幅提升的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种IC厌氧反应器，包括设置于第二反应室的三相分离装置，所述三相分离装置包括：

围板，所述围板围成筒形，所述围板的上端开口并露出液面，所述围板外侧设置有位于所述液面下的释气装置，所述释气装置上端开口且与所述围板存在间隔；

设置于所述围板围成的空间内的沉淀装置，包括由多个与竖直方向存在夹角的薄板或管路组成的过水通道，所述沉淀装置上方连通有出水槽，所述沉淀装置下方设置有泥斗且与所述泥斗形成空腔，所述泥斗底部设置有与所述第二反应室相通的出泥口；

布水装置，所述布水装置的一端与所述释气装置相通，另一端与设置于所述围板内侧的布水箱相通，所述布水箱设有多个与所述空腔相通的孔。

优选地，所述过水通道与竖直方向的夹角为30°到45°。

优选地，所述布水箱均匀设置有多个与所述空腔相通的所述孔。

优选地，所述释气装置设置有导流部件。

优选地，所述出泥口下方设置有阻气部件。

优选地，还包括与所述空腔相通的反冲洗装置。

优选地，还包括强制内回流管，所述强制内回流管的一端与所述第二反应室相通，另一端与所述IC厌氧反应器的旋流布水器的进水管相通，所述强制内回流管连接有强制内回流泵。

优选地，还包括一端与所述旋流布水器相通的反冲管，所述反冲管的另一端连通有反冲输入装置。

优选地，所述反冲输入装置为反冲水泵，所述反冲水泵与污水相通。

优选地，还包括用于检测进水流量和沼气流量以及pH值的检测装置以及控制装置，所述控制装置连接有变频器，所述变频器与所述强制内回流泵和所述IC厌氧反应器的进水泵连接。

本发明提供的IC厌氧反应器，包括设置于第二反应室的三相分离装置，三相分离装置进一步包括：围成筒形的围板，围板上端开口并露出液面，围板外侧设置有位于液面下的释气装置，释气装置上端开口且与围板存在间隔；设置于围板围成的空间内的沉淀装置，包括由多个与竖直方向存在夹角的薄板或管路组成的过水通道，沉淀装置上方连通有出水槽，沉淀装置下方设置有泥斗且与泥斗形成空腔，泥斗底部设置有与第二反应室相通的出泥口；布水装置，布水装置的一端与释气装置相通，另一端与设置于围板内侧的布水箱相通，布水箱设有多个与空腔相通的孔。

如此设置，从第一反应室来的泥水气混合液进入第二反应室后到达液面附近，部分沼气脱离液面释放到反应器的顶部，还有一部分泥水气混合液进入三相分离装置的释气装置。由于气泡在泥水气混合液中密度较轻，在浮力的作用下向上运动，故沼气在与释气装置的碰撞中逐步从混合液中分离出来并从释气装置的顶部释放出来。剩下的泥水混合液则通过布水装置进入布水箱，泥水混合液通过布水箱的孔进入沉淀装置与泥斗形成的空腔，利用泥水密度差的原理在此进行泥水分离，泥水向上运动并经过过水通道，清水进入顶部的出水槽，而污泥则从沉淀装置进入泥斗，通过出泥口回流到第二反应室。由于沉淀装置的过水通道由多个与竖直方向存在夹角的薄板或管路组成，除去薄板的板厚或管路的壁厚，其余的面积均可以进行泥水分离，与现有技术中只有倒V形集气罩间的缝隙可进行污泥回流相比较，本方案中沉淀污泥的有效回流面积大大增加，因此，在相同直径的反应器中可以承受更高的泥水上升流速，泥水分离效果得以大幅提升，反应器的水力负荷也得以大幅提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的三相分离器的结构示意图；

图2为本发明具体实施例方案中的三相分离装置的结构示意图；

图3为本发明具体实施例方案提供的一种IC厌氧反应器的结构示意图；

图4为本发明具体实施例方案提供的一种IC厌氧反应器中的旋流布水器的结构示意图；

图5为本发明具体实施例方案提供的一种IC厌氧反应器的自动控制系统结构示意图；

图1中：

集气罩11、出水槽12、缝隙13、沉淀区14、集气室15；

图2至图5中：

三相分离器1、三相分离装置2、阻气部件20、释气装置21、出水槽22、总出水槽23、沉淀装置24、围板25、反冲洗装置26、泥斗27、布水箱28、布水装置29、第一反应室31、第二反应室32、气水分离汽包33、提升管34、中心回流管35、沼气收集管36、液面37、总出水管38、旋流布水器4、进水管41、反冲管42、强制内回流管43、水量微调阀门44、大小头变径45、环形密封基础46、进水分配器47、检测装置501、控制装置502、强制内回流泵及进水泵503、变频器504、IC厌氧反应器本体505。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种IC厌氧反应器，将原有的第二反应室中的三相分离器替换为三相分离装置，实现泥、水、气三相分离，使反应器的泥水分离效果大幅提升，从而实现水力负荷的大幅提升。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图2至图4，图2为本发明具体实施例方案中的三相分离装置的结构示意图；图3为本发明具体实施例方案提供的一种IC厌氧反应器的结构示意图；图4为本发明具体实施例方案提供的一种IC厌氧反应器中的旋流布水器的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本发明提供如下技术方案：

一种IC厌氧反应器，包括设置于第二反应室32的三相分离装置2，该三相分离装置2进一步包括：

围板25，围板25围成一个四周封闭的筒形，围板25的上端开口并露出液面37，围板25露出液面37是为了避免反应器内的污水进入围板25内的经过分离后的净水，围板25外侧设置有位于液面37下的释气装置21，释气装置21的作用是去除泥水气混合液内的沼气，释气装置21上端开口且与围板25存在间隔，设置间隔是为了混合液在释气装置21与围板25之间发生碰撞，以方便将沼气排出；

设置于围板25围成的空间内的沉淀装置24，包括由多个与竖直方向存在夹角的薄板或管路组成的过水通道，沉淀装置24上方连通有出水槽22，沉淀装置24下方设置有泥斗27且与泥斗27形成空腔，泥斗27底部设置有与第二反应室32相通的出泥口；

布水装置29，布水装置29的一端与释气装置21相通，另一端与设置于围板25内侧的布水箱28相通，布水箱28设有多个与空腔相通的孔。

具体的，本方案提供的IC厌氧反应器的工作过程如下：

污水首先通过进水管41进入反应器罐体内的旋流布水器4，通过均匀布水后在反应器内向上运动，此过程中活性厌氧污泥与污水充分结合，微生物代谢产生沼气，形成泥水气的混合液后继续向上运动，通过IC厌氧反应器的第一反应室31进入第二反应室32后到达液面37附近。部分沼气脱离液面37释放到反应器的罐体顶部，通过沼气收集管36进入顶部的气水分离汽包33。还有一部分泥水气混合液进入三相分离装置2的释气装置21，由于气泡在泥水混合液中密度较轻，在浮力的作用下只能向上运动，所以沼气在释气装置21顶部液面37处释放出来，图3中的向上的箭头表示沼气排出液面37。剩下的泥水混合液则通过布水装置29进入布水箱28，泥水混合液通过布水箱28的孔进入沉淀装置24与泥斗27形成的空腔内，利用泥水密度差的原理在此进行泥水分离。泥水向上运动并经过过水通道，清水进入顶部的出水槽22，然后经总出水管38排出，而污泥则从沉淀装置24进入泥斗27，通过出泥口回流到第二反应室32。第一反应室31的部分泥水气混合液通过提升管34进入反应器顶部的气水分离汽包33，在气水分离汽包33的作用下，沼气释放出来，泥水通过中心回流管35回流到第一反应室31对进水进行稀释。

具体的，三相分离装置2的工作原理为：释气装置21淹没于液面37以下，泥水气混合液由释气装置21的上端敞口处进入，混合液在释气装置21中向其底部运动的过程中与释气装置21发生碰撞，使混合液中的气体分离出来，气体在浮力作用下向上运动，到达释气装置21的上端敞口处，最终脱离液面37，完成沼气的分离过程。去除沼气后的泥水混合液在释气装置21的底部通过布水装置29进入布水箱28中，再通过布水箱28上设置的孔流入沉淀装置24与泥斗27形成的空腔中。泥水经过倾斜设置的过水通道时，由于泥水中的污泥密度大于水的密度，污泥沉降在倾斜的薄板或管路上，最终沉降至泥斗27中并从敞开的出泥口回流至反应区，而水则通过过水通道向上流动进入出水槽22中，然后由总出水槽23收集，最后通过总出水管38排出IC厌氧反应器外，实现泥、水的分离。

可见，本发明提供的三相分离装置2替代了第二反应室32中原有的三相分离器，由于沉淀装置24的过水通道由多个与竖直方向存在夹角的薄板或管路组成，除去薄板的板厚或管路的壁厚，其余的面积均可以通过泥水，与现有技术中只有倒V形集气罩11间的缝隙可通过泥水相比较，本方案中泥水的有效流通面积大大增加，因此，可以使第二反应室32与第一反应室31具有相同或更高的上升流速，使得整体IC厌氧反应器的上升流速得以提升，泥水分离效果得以大幅提升，反应器的水力负荷也得以大幅提升。

在一种优选方案中，过水通道与竖直方向的夹角范围在30°到45°之间。如此设置，可以使泥水在分离过程中更好地将污泥沉淀下来，也便于沉淀下来的污泥向下流出。该夹角设计值可以根据反应器内的实际液体流速进行微调。

优选地，布水箱28均匀设置有多个与空腔相通的孔。如此设置，可以使泥水从布水箱28中流出后更加均匀地充满空腔，使泥水能够更好地通过沉淀装置24进行泥水分离。

由于泥水混合液中混杂的沼气会影响泥水分离效果，所以，需要在泥水进入沉淀装置24之前最大限度地将泥水中的沼气排出。在一种优选方案中，释气装置21设置有导流部件，导流部件通常为板状部件，设置于释气装置21内部，当泥水气混合液进入释气装置21后，可以增加混合液与释气装置21碰撞的几率，从而使更多沼气能够更快地从混合液中分离出去。

由于第二反应室32内的沼气上升，可能通过泥斗27底部设置的出泥口进入泥斗27，影响污泥从泥斗27落回反应区。为了减小上升沼气对污泥回落的影响，优选地，在出泥口设置有阻气部件20，如此设置，上升的沼气被阻气部件20阻挡而无法进入泥斗27内，从而减小了对下落污泥的干扰。阻气部件20可以为设置于出泥口下方的挡片，也可以为楔形挡块等，只要能够实现阻挡沼气的作用即可，本领域技术人员可以根据现有技术设计阻气部件20的结构，其具体形式此处不再赘述。

优选地，三相分离装置2还包括与空腔相通的反冲洗装置26。如此设置，当沉淀装置24内积累过多污泥时，反冲洗装置26可以向沉淀装置24中通入气体或水进行清洗，保证沉淀装置24正常使用。

优选地，布水箱28设置有人孔，如此设置可以方便工作人员进行安装与检修。

本发明对IC厌氧反应器的旋流布水器4也进行了改进，优选地，反应器还设置有强制内回流管43，强制内回流管43的一端与第二反应室32相通，另一端与IC厌氧反应器的旋流布水器4的进水管41相通，强制内回流管43连接有强制内回流泵。如此设置，可以将第二反应室32内的混合液通过强制内回流管43与原水进行混合后进入旋流布水器4一起参加旋流布水，从而补充或增大旋流布水的总水量，以解决旋流布水器4因受水量不足而影响旋流效果的问题。强制内回流管43的回流量的大小取决于原水流量与设计值的偏差以及进水水质变化情况，可以由控制装置做到实时调整。

优选地，反应器还包括一端与旋流布水器4相通的反冲管42，反冲管42的另一端连通有反冲输入装置。如此设置，当旋流布水器4在水力不足时，其水流速度较小，旋流效果不佳，泥水混合效果不佳。这时可以利用反冲输入装置通过反冲管42输入大量沼气或污水，使其内的污泥在大量沼气或水流的作用下被充分搅动起来，加快其在旋流布水器4内的旋流速度，使其达到预期的泥水混合效果。因为沼气会影响混合液进行三相分离，所以优选地，反冲输入装置为反冲水泵，反冲水泵与污水相通。

上述旋流布水器4的工作过程为：污水通过进水分配器47进行分配后，经水量微调阀门44由进水管41通过大小头变径45呈射流形式进入旋流布水器4进行旋流布水。而调节旋流进水量大小的内回流混合液则通过强制内回流管43与原水进行混合后随同原水进入旋流布水器4一起参加旋流布水。当旋流布水器4在水力不足时，利用反冲输入装置通过反冲管42输入大量沼气或污水，以改善其泥水混合效果。而旋流布水器4的环形密封基础46用于支撑旋流布水器4和迫使污水从旋流布水器4的侧面旋流出去。

如图5所示，图5为本发明具体实施例方案提供的一种IC厌氧反应器的自动控制系统结构示意图。本发明对现有的自动控制系统也进行了改进，本方案中的控制系统主要包括用于检测进水流量和沼气流量以及pH值的检测装置501以及控制装置502。检测装置501主要包括进水流量计、沼气流量计和pH计，控制装置502优选PLC进行控制。PLC连接有变频器504，变频器504与强制内回流泵和IC厌氧反应器的进水泵连接。

本方案中的自动控制系统具体工作原理如下：

当与IC厌氧反应器本体505连接的检测装置501的测量值不在合理的设定值范围内时，它们会及时将信号反馈到控制装置502，控制装置502根据预设的应急处理程序，将信号反馈到与强制内回流泵及进水泵503相连的变频器504，通过改变变频器504的频率，来改变内回流混合液的流量与进水流量，以调整水质变化时所需的合理进水的稀释量及反应器的上升流速，可有效地保证反应器免受冲击以及保持特定的上升流速。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种IC厌氧反应器，其特征在于，包括设置于第二反应室（32）的三相分离装置（2），所述三相分离装置（2）包括：

围板（25），所述围板（25）围成筒形，所述围板（25）的上端开口并露出液面（37），所述围板（25）外侧设置有位于所述液面（37）下的释气装置（21），所述释气装置（21）上端开口且与所述围板（25）存在间隔；

设置于所述围板（25）围成的空间内的沉淀装置（24），包括由多个与竖直方向存在夹角的薄板或管路组成的过水通道，所述沉淀装置（24）上方连通有出水槽（22），所述沉淀装置（24）下方设置有泥斗（27）且与所述泥斗（27）形成空腔，所述泥斗（27）底部设置有与所述第二反应室（32）相通的出泥口；

布水装置（29），所述布水装置（29）的一端与所述释气装置（21）相通，另一端与设置于所述围板（25）内侧的布水箱（28）相通，所述布水箱（28）设有多个与所述空腔相通的孔。

2.根据权利要求1所述的IC厌氧反应器，其特征在于，所述过水通道与竖直方向的夹角为30°到45°。

3.根据权利要求1所述的IC厌氧反应器，其特征在于，所述布水箱（28）均匀设置有多个与所述空腔相通的所述孔。

4.根据权利要求1所述的IC厌氧反应器，其特征在于，所述释气装置（21）设置有导流部件。

5.根据权利要求1所述的IC厌氧反应器，其特征在于，所述出泥口下方设置有阻气部件（20）。

6.根据权利要求1至5任一项所述的IC厌氧反应器，其特征在于，还包括与所述空腔相通的反冲洗装置（26）。

7.根据权利要求1所述的IC厌氧反应器，其特征在于，还包括强制内回流管（43），所述强制内回流管（43）的一端与所述第二反应室（32）相通，另一端与所述IC厌氧反应器的旋流布水器（4）的进水管（41）相通，所述强制内回流管（43）连接有强制内回流泵。

8.根据权利要求7所述的IC厌氧反应器，其特征在于，还包括一端与所述旋流布水器（4）相通的反冲管（42），所述反冲管（42）的另一端连通有反冲输入装置。

9.根据权利要求8所述的IC厌氧反应器，其特征在于，所述反冲输入装置为反冲水泵，所述反冲水泵与污水相通。

10.根据权利要求7至9任一项所述的IC厌氧反应器，其特征在于，还包括用于检测进水流量和沼气流量以及pH值的检测装置（501）以及控制装置（502），所述控制装置（502）连接有变频器（504），所述变频器（504）与所述强制内回流泵和所述IC厌氧反应器的进水泵连接。