CN103880178A - 多级气提与分离一体化厌氧处理装置 - Google Patents
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Abstract
一种多级气提与分离一体化厌氧处理装置，包括池体和气液分离罐，气液分离罐设置在池体的顶部，池体内自下至上间隔设置有至少两个锥形污泥膨胀区，池体的底部设置有布水管；池体内设有气提管和回流管，气提管上端伸入气液分离罐内，下端伸入最下一个锥形污泥膨胀区内，气提管在各个锥形污泥膨胀区内均设置有提液口，回流管上端与气液分离罐的底部连接，下端伸入到最下一个锥形污泥膨胀区的上方；气液分离罐呈蜗壳状，其上设置有进液口和排气口。该装置设置有多级气液气提和气固液分离，气液循环快，传质效率高，絮状污泥启动快速，颗粒污泥增长快，实现了多级气提与分离的一体化，操作简单，运行方便，处理能耗低、效率高，出水水质稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于市政、工业废水处理过程中生化处理阶段的厌氧反应装置，属于厌氧反应处理技术领域。
背景技术
厌氧反应发生在废水和污泥颗粒接触的过程。在厌氧状态下产生的沼气（主要是甲烷和二氧化碳）引起了内部的循环，这对于颗粒污泥的形成和维持有利。在污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上，附着和没有附着的气体向反应器顶部上升。上升到表面的污泥撞击三相反应器气体发射器的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。现阶段用于废水处理的各种厌氧反应器可以归类为高、中、低速反应器，上升流速在0.5-1.0米/小时之间的厌氧反应器归类为中速厌氧反应器，中速厌氧反应器COD容积负荷通常小于5kgCOD.m3.d，启动和运行时可以用絮状污泥。中速反应器占地面积适中，投资省，运行方便，但是缺点是无法适用高浓度水质和可生化差的污水，并且系统的厌氧污泥容易流失。高速厌氧反应器以颗粒污泥反应床系统为特点的IC为代表，其HRT（水力停留时间）短，容积负荷高，通常COD容积负荷大于5kgCOD.m3.d，但是启动和运行必须使用颗粒污泥，且颗粒污泥生长缓慢，需经常补充新鲜的颗粒污泥。
中国专利文献CN103011402A公开了一种《双循环厌氧反应器》，包括池体，池体呈柱状，池体内自下至上依次分为锥形污泥膨胀区、主反应区、次反应区和沉淀区，该反应器设置有上下两级气固液分离区，双循环回流系统包括气提管、气水分离罐和回流管，锥形污泥膨胀区内的气水混合液提升至气水分离罐，形成第一级循环；主反应区内的气液沿气提管上升，形成第二级循环。该反应器虽然具有二级循环，絮状污泥启动快速，颗粒污泥增长快，但是只有底部的锥形污泥膨胀区能够参与气提，气液循环较慢，传质效果和废水处理效果和效率都有待于进一步提高。并且气固液集中在池体上部的气固液分离区内分离，分离效果差。此外，气液中的气泡使气液运行时会产生“喘息”（气液时断时流）现象，由于气提管提升的气液由气水分离罐的内部中间进入，在气水分离罐内这种“喘息”现象无法消除，就会对气水分离罐内壁造成冲击，气液分离效果和效率较差，同时也会对气水分离罐的使用寿命造成影响。
发明内容
本发明针对现有厌氧生物反应器技术存在的不足，提供一种能耗低，颗粒污泥形成快，处理效果好的多级气提与分离一体化厌氧处理装置。
本发明的多级气提与分离一体化厌氧处理装置，采用下述技术方案：
该装置，包括池体和气液分离罐，气液分离罐设置在池体的顶部，池体内自下至上设置有至少两个污泥膨胀气提区，污泥膨胀气提区为落水斗和锥形罩相对布置而成，落水斗设置在锥形罩外围，锥形罩与落水斗之间设置有升流缝；池体内在最上一个污泥膨胀气提区的上部设有沉淀过滤区，沉淀过滤区内设有过滤层，沉淀过滤区的上方设置有出水堰，出水堰上设有出水管；池体的底部设置有伸入最下一个污泥膨胀气提区内的布水管；池体内设有气提管和回流管，气提管穿过各个污泥膨胀气提区的锥形罩，上端伸入气液分离罐内，下端伸入最下一个污泥膨胀气提区内，气提管在各个污泥膨胀气提区内均设置有提液口，回流管上端与气液分离罐的底部连接，并与气液分离罐内部相通，下端伸入到最下一个污泥膨胀气提区的上方；气液分离罐呈蜗壳状，蜗壳内设有螺旋通道，螺旋通道的外侧设置有进液口，气提管的上端通过连接管与该进液口连接，气液分离罐的顶部设有排气口；池体的底部设置有排泥管。
运行时，污水从布水管进入最下一个污泥膨胀气提区，在外界压力的作用下各个污泥膨胀气提区内的气液沿气提管到达气液分离罐，在气液分离罐内气体（沼气）释放并排出，水与污泥混合液在重力的作用下沿回流管又返回池体下部，再次形成气液，进行多级循环。同时，各个污泥膨胀气提区内的落水斗和锥形罩又都参与气固液分离，颗粒污泥经落水斗和锥形罩阻挡截留，气体和泥水混合液沿两者之间的升流缝上升，池体内形成多级气固液分离。清液经沉淀过滤后由出水堰排出池体外，池体产生的颗粒污泥经排泥管定期排出池外。
本发明设置有多级气液气提循环和气固液分离，实现了多级气提与分离的一体化，省去了池体内的三相分离器，气液循环快，分离效果好，消除了气液运行时的“喘息”现象，有效提高了传质效率，絮状污泥启动快速，耐冲击负荷能力强，颗粒污泥增长快，处理能耗低、效率高，出水水质稳定，并省掉了二沉池的建设和占地费用，操作简单，运行方便。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中A-A线的剖视放大图。
图中：1、池体，2、落水斗，3、锥形罩，4、回流管，5、气提管， 6、提液口，7、沉淀过滤区，8、出水管，9、出水堰，10、气液分离罐，11、排气口，12、排泥管，13、布水管，14、蜗壳，15、螺旋通道，16、连接管。
具体实施方式
如图1所示，本发明的多级气提与分离一体化厌氧处理装置，主要包括池体1和气液分离罐10，气液分离罐10设置在池体1的顶部。池体1采用钢结构，整个构筑物呈柱状，上端敞口，其内自下至上设置两个以上的污泥膨胀气提区（图1中画有四个，数量可根据具体要求设置），上下污泥膨胀气提区之间形成一个厌氧反应区。污泥膨胀气提区为一向上敞口的落水斗2和向下敞口的锥形罩3相对布置而成，落水斗2设置在锥形罩3的外侧并固定在池体1内壁上，锥形罩3与落水斗2之间设置有泥水通行的升流缝。最上一个污泥膨胀气提区的上部设有沉淀过滤区7，沉淀过滤区内设有聚氨酯类的过滤层，沉淀过滤区7的上方设置有出水堰9，出水堰9上设有出水管8。池体1的底部设置有伸入最下一个污泥膨胀气提区内的布水管13。池体1内设有气提管5和多根回流管4，气提管5穿过各个锥形罩，其上端伸入气液分离罐10内并与气液分离罐10连接固定，下端伸入最下一个污泥膨胀气提区内，气提管在每个污泥膨胀气提区内均设置有提液口6。气提管5和回流管4与各锥形罩连接固定在一起。气提管5将各个污泥膨胀气提区内的污泥和废水混合液提升至气液分离罐10，借助高效传质，达到颗粒污泥快速生长的目的。每根回流管4的上端与气液分离罐10的底部连接固定，并与气液分离罐内部相通，下端伸入到最下一个污泥膨胀气提区的上方。气液分离后的泥水经回流管4自流回池体1的底部。池体1的底部还设置有排泥管12，可在排泥管12上设置有控制阀，形成排泥系统，排泥时打开控制阀，通过自压排出。
气液分离罐10的外形呈蜗壳状，如图2所示，蜗壳14内设有螺旋通道15，螺旋通道15的外侧为进液口，该进液口与气提管5的上端通过连接管16连接，连接管16一端在蜗壳14内与气提管5的上端连接，一端伸出蜗壳14与进液口连接。气液分离罐10的顶部设有排气口11。
上述装置的运行过程如下所述：
废水从布水管13进入最下一个污泥膨胀气提区，池体内产生的沼气使各个污泥膨胀气提区内的废水密度降低，各个污泥膨胀气提区内混合液的密度减小，与外界形成明显的密度差，于是在外界压力的作用下气液沿气提管5向上提升，最下一个污泥膨胀气提区内的废水由气提管5的下端口进入气提管5，其余污泥膨胀气提区内的废水由气提管5上的提液口6进入气提管5，经与气提管5连接的连接管16进入气液分离罐10内。在气液分离罐10内气体释放，水与污泥混合液（泥水混合液）在重力的作用下沿回流管4又返回池体底部，在池体内存在厌氧菌对有机物的降解，同时产生沼气，再次形成气固液，并由气提管5提升至气液分离罐10，形成循环。由于气液在气液分离罐10内沿螺旋通道15螺旋进入，气泡瞬间快速大量释放，提高了气液分离效果和效率，避免了气液分离时的喘息现象，不会对气液分离罐10造成冲击，提高了其使用寿命。气体向上运行，由排气口11排出。清液经沉淀过滤区7内滤层后由出水堰9沿出水管8排出池体外，污泥在重力的作用下向池底沉降，经排泥管12定期排出池外。
在各个污泥膨胀气提区内的废水由气提管5的气提过程中，各污泥膨胀气提区内的气液上升，使污泥膨胀气提区内形成负压，由池体底部回流的泥水混合液自下至上快速补充（由锥形罩3与落水斗2之间的间隙向上运行），各污泥膨胀气提区内产生的大量沼气也造成内外密度差，使各污泥膨胀气提区内的气液沿气提管12上升。各个污泥膨胀气提区均参与泥水混合与传质，气液循环快，高浓度的有机废水在短时间内与微生物充分接触，为颗粒物的快速繁殖提供充足的营养物质，促进生物繁殖，同时借助高速剪切,冲刷，形成颗粒污泥，大大提高了混合效率和传质效率。各个污泥膨胀气提区内微生物与有机污染物充分吸附降解，均参与污染物的去除。整个装置启动快，颗粒污泥的产生率高，有效解决了现有厌氧工艺中颗粒污泥生长慢，需要经常补充的问题。
同时，各个污泥膨胀气提区内的落水斗2和锥形罩3又都参与气固液分离，颗粒污泥经落水斗2和锥形罩3阻挡截留，气体和泥水混合液沿两者之间的升流缝上升，这样池体内自下至上形成多级气固液分离，避免了现有反应器气固液分离集中在池体上部进行导致分离效果欠佳的问题，大大提高了分离效果和效率。实现了多级气提与分离的一体化，整个池体参与传质和气固液分离。
Claims (1)
1.一种多级气提与分离一体化厌氧处理装置，包括池体和气液分离罐，其特征是：气液分离罐设置在池体的顶部，池体内自下至上设置有至少两个污泥膨胀气提区，污泥膨胀气提区为落水斗和锥形罩相对布置而成，落水斗设置在锥形罩外围，锥形罩与落水斗之间设置有升流缝；池体内在最上一个污泥膨胀气提区的上部设有沉淀过滤区，沉淀过滤区内设有过滤层，沉淀过滤区的上方设置有出水堰，出水堰上设有出水管；池体的底部设置有伸入最下一个污泥膨胀气提区内的布水管；池体内设有气提管和回流管，气提管穿过各个污泥膨胀气提区的锥形罩，上端伸入气液分离罐内，下端伸入最下一个污泥膨胀气提区内，气提管在各个污泥膨胀气提区内均设置有提液口，回流管上端与气液分离罐的底部连接，并与气液分离罐内部相通，下端伸入到最下一个污泥膨胀气提区的上方；气液分离罐呈蜗壳状，蜗壳内设有螺旋通道，螺旋通道的外侧设置有进液口，气提管的上端通过连接管与该进液口连接，气液分离罐的顶部设有排气口；池体的底部设置有排泥管。
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