CN103613192B - 一种有机厌氧反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种有机厌氧反应器包括塔体、填充层、进料系统和排泥系统，所述进料系统和所述排泥系统设置在所述塔体底部，所述填充层设置在所述塔体内部，所述塔体外部设置有保温层。由于本发明中的有机厌氧反应器在塔体的外部设置有保温层，所以能够保证塔体内的温度保持恒定，能够达到厌氧菌的适宜繁殖的环境，从而能够提高设备的产气率。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，更具体地说，涉及一种有机厌氧反应系统，生产CH4。
背景技术
有机物厌氧反应是自然界的一种常见现象，这种反应通过厌氧细菌等微生物将有机物消化分解为简单的化合物以及CH4、CO2、H2S等气体，它是目前处理有机废物最经济、环保的方法，同时对产生的气体还可再利用并造福社会。现有的有机厌氧反应器由于温差大，甲烷的产气率低。
如何提高有机厌氧反应器的产气率，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种有机厌氧反应器，以实现提高有机厌氧反应器的产气率的目的。
为实现上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：
一种有机厌氧反应器，包括塔体、填充层、进料系统和排泥系统，所述进料系统和所述排泥系统设置在所述塔体底部，所述填充层设置在所述塔体内部，所述塔体外部设置有保温层。
优选地，上述有机厌氧反应器中，还包括设置在所述塔体底部的搅拌系统，所述搅拌系统包括吸水盘管、出水盘管、搅拌泵和检修阀，其中，所述搅拌泵连通所述吸水盘管和所述出水盘管，所述检修阀设置在连通所述搅拌泵与所述吸水盘管的管路上或者连通所述搅拌泵与所述出水盘管的管路上。
优选地，上述有机厌氧反应器中，所述吸水盘管的直径等于所述塔体的内径的一半，所述吸水盘管的吸水口的直径不小于DN50mm，所述吸水盘管的吸水口的总面积大于所述吸水盘管的管口的净空截面积。
优选地，上述有机厌氧反应器中，所述出水盘管的直径等于所述塔体的内径的2/3，所述出水盘管到所述塔体底部的距离为200mm，所述出水盘管的出水口不小于DN40mm，且所述出水盘管的出水口的总面积小于所述出水盘管的管口的净空截面积大于2/3的所述出水盘管的管口的净空截面积。
优选地，上述有机厌氧反应器中，所述出水盘管的出水口设置有出水管，所述出水管与所述出水盘管切线的夹角为30°。
优选地，上述有机厌氧反应器中，相邻的两个所述出水管一个位于所述出水盘管的切线内侧，一个位于所述出水盘管的切线外侧。
优选地，上述有机厌氧反应器中，所述排泥系统包括排污盘管、排污阀和排污管，其中，所述排污盘管位于所述塔体的底部，所述排污管与所述排污盘管连通，所述排污阀设置在所述排污管与所述排污盘管连通的管路上。
优选地，上述有机厌氧反应器中，所述排污盘管与所述出水盘管为同一部件。
优选地，上述有机厌氧反应器中，还包括消结系统。
优选地，上述有机厌氧反应器中，所述消结系统包括消结喷管和消结泵，其中，所述消结泵通过管路连通所述塔体的上端的腔体与所述消结喷管，所述消结喷管的喷射角度为20°。
从上述技术方案中可以看出，本发明实施例中的有机厌氧反应器包括塔体、填充层、进料系统和排泥系统，所述进料系统和所述排泥系统设置在所述塔体底部，所述填充层设置在所述塔体内部，所述塔体外部设置有保温层。由于本发明中的有机厌氧反应器在塔体的外部设置有保温层，所以能够保证塔体内的温度保持恒定，能够达到厌氧菌的适宜繁殖的环境，从而能够提高设备的产气率。
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本发明实施例所提供的一种有机厌氧反应器主视结构示意图；
图2本发明实施例所提供的一种有机厌氧反应器俯视结构示意图；
图3本发明实施例所提供的一种有机厌氧反应器俯视结构示意图；
图4为图3中A-A截面的剖视图。
其中，图1至图4中：
1为塔体、11为出料弯管、12为放空孔、13为溢流堰、14为气水分离室、21为第一填充层、22为第二填充层、23为第三填充层、24为第四填充层、31为搅拌泵、32为第一检修阀、33为第二检修阀、34为吸水盘管、35为出水盘管、351为出水管、41为进料管、42为进料盘管、421为辐射管、51为排污管、52为排污阀、61为消结泵、62为消结喷管。
具体实施方式
本发明核心是公开一种有机厌氧反应器，以实现提高有机厌氧反应器的产气率的目的。
以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
如图1所示，该有机厌氧反应器，包括塔体1、填充层、进料系统和排泥系统，进料系统和排泥系统设置在塔体1底部，填充层设置在塔体1内部，塔体1外部设置有保温层。由于本发明中的有机厌氧反应器在塔体1的外部设置有保温层，所以能够保证塔体1内的温度保持恒定，能够达到厌氧菌的适宜繁殖的环境，从而能够提高设备的产气率。
该填充层可以采用现有技术，本发明实施例中的填充层包括第一填充层21、第二填充层22、第三填充层23和第四填充层24，各层填料比表面积大，尤其是第一填充层21、第二填充层22和第三填充层23采用专用的塑料填料，即便于生物膜的附着生长，也便于料液的分割通过，使料液中的有机质被生物膜充分利用，以增加产气量。
格层的设计既能防止管流式流动，又能增加料液的混合。由于有格层使填料的堆积高度大大减少，料液通过填料后在没有填料的地方还会混合，使管流式的流动基本不会发生。
多层反应器的设计使反应充分，甲烷含量高。因为有四层反应器，而每层的高度是确定的，所以反应器的高度有保障，在反应器中各种气体通过液体的平均距离更长，也就使各种气体的反应时间更长，气体中的甲烷含量更高。
多层设计使填料有了更多选择，部分格层可用特殊填料去除危害气体。位于底层的第四填充层24的填料为铁削，塔底所产沼气中的H2S气体会与之反应，使出口的沼气中H2S气体含量低，基乎检测不到。
节约填料成本，增大料液浓度。采用分层结构后，因底部没有填料，而中上部各层填料的高度体积占据分层总体积空间小于50%,进料液体不会因生物膜的生长繁置而受阻塞，使进料液体的固体悬浮浓度（SS）可达10%，即进料中的悬浮物可达10000mg/L；填料分层设置与填料全部充填的反应器，显然更节省填料，节省量可达50%以上。
上述进料系统包括进料管41和与进料管41连通的进料盘管42，其中，进料盘管42上设置有出料管。如图3所示，为了优化方案进料管41通过辐射管421与进料分布盘管相联，进料盘管42盘的直径Φ4等于3/5的塔体1内径Φ1，进料盘管42上的出料管的直径Φ5等于DN50mm，且进料盘管42上的出料管出口的总面积应小于等于进料管41的净空截面积——管道截面面积（但不小于2/3的进料管41的净空截面积），出料盘管上相邻的出水管间的角度c朝下，如图4所示，为了能够充分混合料液，出料盘管上相邻的出水管间的角度c为60°。
在进一步的技术方案中，如图1和2所示，该有机厌氧反应器还包括设置在塔体1底部的搅拌系统，搅拌系统包括吸水盘管34、出水盘管35、搅拌泵31和检修阀，其中，搅拌泵31连通吸水盘管34和出水盘管35，检修阀设置在连通搅拌泵31与吸水盘管34的管路上或者连通搅拌泵31与出水盘管35的管路上。除中间为填充层外，底部有一较大的空间，料液从进料系统进来后，检修阀开启，搅拌泵31工作，料液自吸水盘管34吸入自出水盘管35排出，从而能够搅拌均匀。另外，塔体1内的料液在设置在进料管41上的进料输送泵的压力下，从下往上，层向流动。
在本发明实施例中优选的，设置有两个检修阀分别为第一检修阀32和第二检修阀33，其中，第一检修阀32设置在连通搅拌泵31与吸水盘管34的管路上，第二检修阀33设置在连通搅拌泵31与出水盘管35的管路上。
如图1和2所示，吸水盘管34的直径Φ2等于塔体1的内径Φ1的一半，吸水盘管34的吸水口的直径不小于DN50mm，吸水盘管34的吸水口的总面积大于吸水盘管34的管口的净空截面积。
出水盘管35的直径Φ3等于塔体1的内径Φ1的2/3，出水盘管35到塔体1底部的距离为200mm，出水盘管35的出水口不小于DN40mm，且出水盘管35的出水口的总面积小于出水盘管35的管口的净空截面积大于2/3的出水盘管35的管口的净空截面积。
出水盘管35的出水口设置有出水管351，出水管351与出水盘管35切线的夹角b1和b2为30°。其中，位于出水盘管35的切线内侧的出水管351与出水盘管35切线的夹角为b1，位于出水盘管35的切线外侧出水管351与出水盘管35切线的夹角为b2。
排泥系统包括排污盘管、排污阀52和排污管51，其中，排污盘管位于塔体1的底部，排污管51与排污盘管连通，排污阀52设置在排污管51与排污盘管连通的管路上。当需要排污时，打开排污阀52、关闭第一检修阀32，在水压作用下底部淤泥从搅拌出水排污盘管流出。为了节省材料排污盘管与出水盘管35为同一部件。
通过设置排泥系统可以定期排出塔体1内的淤泥。由于进料中含有大量泥沙且厌氧反应后底部污泥不定期排出将会使泥沙淤积和厌氧细菌死亡，因此利用出水盘管35和排污阀52组成排泥系统，即不单独增加排泥管道，排泥时只要关闭第一检修阀32或第二检修阀33同时开启排污阀52即可。
为了进一步优化上述方案，有机厌氧反应器还包括消结系统，该消结系统用于消结系统包括消结喷管62和消结泵61，其中，消结泵61通过管路连通塔体1的上端的腔体与消结喷管62，消结喷管62与水平方向的夹角a为20°。由于污泥厌氧消化后易产生上浮，如不及时消除，即会增加液体流出的阻力甚至堵塞管道，也会使气体的逸出不畅，导致塔体1压力增大塔体1损坏，由于消结系统的消结喷管62与液面成一定的夹角，即形成了一定的冲刷力也增加了冲刷面积，使上浮污泥不会结壳。
另外，在塔体1的顶部设置了气水分离室14，该气水分离室14包括溢流堰13、出料弯管11和放空孔12组成的，放空孔12的设置有效的克服了出料虹吸现象的发生。
本发明的实施例已应用到生物能源项目的生产线中，其厌氧反应器的直径为12米，高21米，进料浓度在4%～6%间，现产气量800Nm3～1500Nm3/d,甲烷含量70%～75%。
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 (6)
1.一种有机厌氧反应器，包括塔体、填充层、进料系统和排泥系统，所述进料系统和所述排泥系统设置在所述塔体底部，所述填充层设置在所述塔体内部，其特征在于，还包括：设置在所述塔体外部的保温层；
设置在所述塔体底部的搅拌系统，所述搅拌系统包括吸水盘管、出水盘管、搅拌泵和检修阀，其中，所述搅拌泵连通所述吸水盘管和所述出水盘管，所述检修阀设置在连通所述搅拌泵与所述吸水盘管的管路上或者连通所述搅拌泵与所述出水盘管的管路上，所述出水盘管的出水口设置有出水管，所述出水管与所述出水盘管切线的夹角为30°；以及
消结系统，所述消结系统包括消结喷管和消结泵，其中，所述消结泵通过管路连通所述塔体的上端的腔体与所述消结喷管，所述消结喷管的喷射角度为20°。
2.如权利要求1所述的有机厌氧反应器，其特征在于，所述吸水盘管的直径等于所述塔体的内径的一半，所述吸水盘管的吸水口的直径不小于DN50mm，所述吸水盘管的吸水口的总面积大于所述吸水盘管的管口的净空截面积。
3.如权利要求2所述的有机厌氧反应器，其特征在于，所述出水盘管的直径等于所述塔体的内径的2/3，所述出水盘管到所述塔体底部的距离为200mm，所述出水盘管的出水口不小于DN40mm，且所述出水盘管的出水口的总面积小于所述出水盘管的管口的净空截面积大于2/3的所述出水盘管的管口的净空截面积。
4.如权利要求3所述的有机厌氧反应器，其特征在于，相邻的两个所述出水管一个位于所述出水盘管的切线内侧，一个位于所述出水盘管的切线外侧。
5.如权利要求4所述的有机厌氧反应器，其特征在于，所述排泥系统包括排污盘管、排污阀和排污管，其中，所述排污盘管位于所述塔体的底部，所述排污管与所述排污盘管连通，所述排污阀设置在所述排污管与所述排污盘管连通的管路上。
6.如权利要求5所述的有机厌氧反应器，其特征在于，所述排污盘管与所述出水盘管为同一部件。
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