CN104944574A - 垂向多段自气升环流厌氧生物反应器及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种垂向多段自气升环流厌氧生物反应器及其使用方法,包括筒形壳体,筒形壳体的腔体内径向设置带气孔的多块隔板,将筒形壳体的腔体分隔成多个反应段,反应段的底部侧壁和顶部侧壁上均设置有进水管和出水管,上一级反应段的出水管与下一级反应段的进水管接通;各反应段内设置有由与筒形壳体同轴的第一中空柱状体一端固定于反应段顶部构成的气室,筒形壳体最上层的反应段顶端设置出气管道,出气管道、各反应段隔板的气孔以及筒形壳体的腔体构成气流通道。由于隔板的分隔,各反应段的微生物种群不相同,可保持各自的优势菌群,并维持较高的污泥浓度;同时污水产生的沼气对各反应段进行自动搅拌,可使各反应段内物料得到充分的混合,提高反应效率。
Description
技术领域
本发明属于废水处理设备技术领域,特别是涉及一种垂向多段自气升环流厌氧生物反应器及其使用方法。
背景技术
随着现代工业的迅速发展,污水的排放量和污水种类均呈现迅猛的增长。有机废水中有机物浓度较高,成分较复杂、甚至含有部分有毒的有机物成分,而且会造成严重的视觉和嗅觉污染。
目前,较常用的处理有机废水的厌氧反应器包括:厌氧滤池、UASB反应器、升流式厌氧污泥层反应器、厌氧内循环反应器等,均投资了大量的资金和场地,具有较长的污泥龄,且在反应器内滞留有大量的微生物,在一定程度上对有机废水进行了净化处理。
但是,反应器内的污泥浓度不均匀,且微生物种类混杂在一起,很难营造适合于各种微生物的最佳工作环境,不便于不同微生物起到相应的功能。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种能保持各反应段优势菌群、且能完成相应功能,使每个反应段均维持较高污泥浓度且混合均匀的垂向多段自气升环流厌氧生物反应器。
本发明的另一个目的是提供一种能保持各反应段优势菌群、且能完成相应功能,使每个反应段均维持较高污泥浓度且混合均匀的垂向多段自气升环流厌氧生物反应器的使用方法。
本发明的第一技术解决方案是:该垂向多段自气升环流厌氧生物反应器,包括筒形壳体,其特殊之处在于,所述筒形壳体的腔体内径向设置有带气孔的多块隔板,多块所述隔板将所述筒形壳体的腔体分隔成多个反应段,各反应段的底部侧壁和顶部侧壁上均分别设置有进水管和出水管,且上一级反应段的出水管与下一级反应段的进水管接通构成水流通道,各反应段对应出水管所在位置的内壁设置有与筒形壳体横截面相匹配的环形出水堰;各反应段内设置有气室,所述气室由与所述筒形壳体同轴的第一中空柱状体一端固定于反应段顶部构成,且所述气室的最底端低于对应反应段中环形出水堰的顶端位置;各反应段内均设置有导流筒,所述导流筒包括中空圆台和与所述中空圆台上底面固定的第二中空柱状体,所述中空圆台下底面高于对应反应段中的进水管,第二中空柱状体的顶端高于所述气室的最底端,所述第一中空柱状体的直径大于所述第二中空柱状体的直径;所述筒形壳体最上层的反应段顶端中部设置有出气管道,所述出气管道、各反应段隔板中部的气孔以及筒形壳体的中部腔体构成气流通道。
作为优选:所述气室的最底端低于所述环形出水堰顶端50~200厘米,所述导流筒的最顶端低于所述环形出水堰顶端10~150厘米;所述第一中空柱状体的直径为所述筒形壳体直径的30%~60%,所述第二中空柱状体的直径为所述第一中空柱状体直径的30%~70%。
作为优选:各所述反应段内均设置有辐长为5~15厘米的环形圆盘,所述环形圆盘环设于所述导流筒最底端与进水管之间的筒形壳体内壁,且所述中空圆台的下底面距离所述环形圆盘5~20厘米。
作为优选:所述中空圆台的侧壁与筒形壳体的侧壁呈30~45度夹角,所述中空圆台的下底面与筒形壳体的内壁的间距为3~10厘米。
本发明的第二技术解决方案是:该垂向多段自气升环流厌氧生物反应器,包括筒形壳体,其特殊之处在于,所述筒形壳体的腔体内径向设置有多块隔板,多块所述隔板将所述筒形壳体的腔体分隔成多个反应段,各反应段的底部侧壁和顶部侧壁上均分别设置有进水管和出水管,且上一级反应段的出水管与下一级反应段的进水管接通构成水流通道,各反应段对应出水管所在位置的内壁设置有与筒形壳体横截面相匹配的环形出水堰;各反应段内设置有气室,所述气室由与所述筒形壳体同轴的第一中空柱状体一端固定于反应段顶部构成,且所述气室的最底端低于对应反应段中环形出水堰的顶端位置;各反应段内均设置有导流筒,所述导流筒包括中空圆台和与所述中空圆台上底面固定的第二中空柱状体,所述中空圆台下底面高于对应反应段中的进水管,第二中空柱状体的顶端高于所述气室的最底端,所述第一中空柱状体的直径大于所述第二中空柱状体的直径;各反应段顶部侧壁和底部侧壁均分别设置有出气口和进气口,且最底层反应段和最顶层反应段分别设置出气口和进气口;下一级反应段的出气口与上一级反应段的进气口之间经管道接通,且在管道上设置阀门;连接所述出气口的管道向腔体中部延伸至于所述第一中空柱状体接通,所述反应段底端中部设置有曝气管与所述进气口接通;所述筒形壳体最上层的反应段顶端中部设置有出气管道,所述下一级反应段的出气口、上一级反应段的进气口以及连接的管道和曝气管形成的曝气管道、筒形壳体的中部腔体及出气管道构成气流通道。
作为优选:所述气室的最底端低于所述环形出水堰顶端50~200厘米,所述导流筒的最顶端低于所述环形出水堰顶端10~150厘米;所述第一中空柱状体的直径为所述筒形壳体直径的30%~60%,所述第二中空柱状体的直径为所述第一中空柱状体直径的30%~70%。
作为优选:各所述反应段内均设置有辐长为5~15厘米的环形圆盘,所述环形圆盘环设于所述导流筒最底端与进水管之间的筒形壳体内壁,且所述中空圆台的下底面距离所述环形圆盘5~20厘米。
作为优选:所述中空圆台的侧壁与筒形壳体的侧壁呈30~45度夹角,所述中空圆台的下底面与筒形壳体的内壁的间距为3~10厘米。
本发明的第三技术解决方案是:该垂向多段自气升环流厌氧生物反应器的使用方法,其特殊之处在于,原水由最上级的反应段的进水管进入最上级的反应段,原水在反应段内处理后经环形出水堰由出水管排出,处理水通过内接或外接管道由相应的进水管依次进入下一层的反应段进行处理,并由最下级的反应段的出水管将处理水排出反应器之外;同时,反应产生的沼气经隔板的气孔排出至出气管道,利用厌氧反应产生的沼气对各反应段进行自动搅拌。
本发明的第四技术解决方案是:该垂向多段自气升环流厌氧生物反应器的使用方法,其特殊之处在于,原水由最上级的反应段的进水管进入最上级的反应段,原水在反应段内处理后经环形出水堰由出水管排出,处理水通过内接或外接管道由相应的进水管依次进入下一层的反应段进行处理,并由最下级的反应段的出水管将处理水排出反应器之外;同时,反应产生的沼气经下一级反应段的出气口、上一级反应段的进气口以及连接的管道和曝气管形成的曝气管道排出至出气管道,利用厌氧反应产生的沼气对各反应段进行自动搅拌。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
该垂向多段自气升环流厌氧生物反应器,采用隔板将其内腔分隔成多个反应段,并在各反应段设置进水管和出水管,使上一级反应段的出水管与下一级反应段的进水管接通,于是处理水可在反应器内部形成一个多级的循环;而且,各反应段的微生物种群不相同,可在各反应段内保持优势菌群,从而完成相应的功能。由于隔板的分隔,上一级反应段的水流可进入到下一级反应段,且利用厌氧反应产生的沼气对各反应段进行自动搅拌,不用外部提供动力,可使每个反应段内的水与污泥充分混合,维持较高的污泥浓度,从而大大提高了生化反应效率和去除有机物的能力。
附图说明
图1是本发明垂向多段自气升环流厌氧生物反应器一实施例的整体结构示意图;
图2是本发明垂向多段自气升环流厌氧生物反应器另一实施例的整体结构示意图。
主要组件符号说明:
筒形壳体10,隔板12,气孔122,反应段14,进水管141,出水管142,气室143,第一中空柱状体1432,环形出水堰144,环形圆盘145,出气口146,进气口147,管道148,阀门149,曝气管150,出气管道16,导流筒18,中空圆台182,第二中空柱状体184。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详述:
图1示出了本发明的第一实施例。
请参阅图1所示,该垂向多段自气升环流厌氧生物反应器,包括筒形壳体10,筒形壳体10的腔体内径向设置有带气孔122的多块隔板12,多块隔板12将筒形壳体10的腔体分隔成多个反应段14,各个反应段14的底部侧壁和顶部侧壁上均分别设置有进水管141和出水管142,且上一级反应段14的出水管142与下一级反应段14的进水管141接通构成水流通道,各反应段14对应出水管142所在位置的内壁设置有与筒形壳体10横截面相匹配的环形出水堰144;各反应段14内设置有气室143,气室143由与筒形壳体10同轴的第一中空柱状体1432一端固定于反应段14顶部构成,且气室143的最底端低于对应反应段14中环形出水堰的顶端位置;各反应段14内均设置有导流筒18,导流筒18包括中空圆台182和与中空圆台182上底面固定的第二中空柱状体184,中空圆台182下底面高于对应反应段14中的进水管141,第二中空柱状体184的顶端高于气室143的最底端,第一中空柱状体1432的直径大于第二中空柱状体184的直径;筒形壳体10最上层的反应段14顶端中部设置有出气管道16,出气管道16、各反应段14隔板12中部的气孔122以及筒形壳体10的中部腔体构成气流通道。
工作原理:需处理的污水经第一级反应段14的进水管141进入反应段14内,由第一级反应段14的出水管142排出一级反应段14内处理过的污水,再由下一级反应段14的进水口进入下一级反应段14,直至由最后一级的反应段14排出终水;在各反应段14内微生物种群不相同,可各自保持优势菌群,完成相应的功能。由于隔板12的分隔,各反应段14均维持较高的污泥浓度;同时,利用厌氧反应产生的沼气可通过最后一级的反应段14隔板12的气孔122逐级排出,直至从出气管道16排出,可利用沼气的流动对各反应段14中的污水进行自动搅拌,不需要施加外动力即可可使各反应段14内物料得到充分的混合,提高反应效率。
导流筒18可起到导流的作用,污水自进水管141进入反应段14后,由导流筒18底部的中空圆台182逐渐上升至第二中空柱状体184的顶端并没出,由第一中空柱状体1432与第二中空柱状体184之间形成的通道流出,最终经出水管142流出。环形出水堰144一方面可控制反应段14内的水位高度,另一方面可均匀分布反应段14内的水流,从而使污水均匀排出至出水管142。
本实施例中,气室143的最底端低于环形出水堰144顶端50~200厘米,导流筒18的最顶端低于环形出水堰144顶端10~150厘米;第一中空柱状体1432的直径为筒形壳体10直径的30%~60%,第二中空柱状体184的直径为第一中空柱状体1432直径的30%~70%。
本实施例中,各反应段14内均设置有辐长为5~15厘米的环形圆盘145,环形圆盘145环设于导流筒18最底端与进水管141之间的筒形壳体10内壁,且导流筒18最底端距离环形圆盘145为2~20厘米。环形圆盘145可在进水管141上方形成遮挡,防止进水管141上方水压对进水管141的进水造成影响。
本实施例中,中空圆台182的侧壁与筒形壳体10的侧壁呈30~45度夹角。
本实施例中,导流筒18最底端与筒形壳体10的内壁的间距为3~10厘米。
本实施例中,筒形壳体10的腔体内包括2~4个反应段14。
本实施例中该垂向多段自气升环流厌氧生物反应器的使用方法是,原水由最上级的反应段14的进水管141进入最上级的反应段14,原水在反应段14内处理后经环形出水堰144由出水管142排出,处理水通过内接或外接管道由相应的进水管141依次进入下一层的反应段14进行处理,并由最下级的反应段14的出水管142将处理水排出反应器之外;同时,反应产生的沼气经隔板12的气孔122排出至出气管道16,利用厌氧反应产生的沼气对各反应段14进行自动搅拌。
图2示出了本发明的第二实施例。
请参阅图2所示,该实施例与第一实施例的区别是,分隔内腔的隔板12上均未开设气孔122,而是在各反应段14顶部侧壁和底部侧壁均分别设置有出气口146和进气口147,且最底层反应段14和最顶层反应段14分别进设置出气口146和进气口147;下一级反应段14的出气口146与上一级反应段14的进气口147之间经管道148接通,且在管道148上设置阀门149;连接出气口146的管道148向腔体中部延伸至于第一中空柱状体1432接通,反应段14底端中部设置有曝气管150与进气口147接通,下一级反应段的出气口146、上一级反应段的进气口147以及连接的管道148和曝气管150形成的曝气管道、筒形壳体10的中部腔体及出气管道16构成气流通道。其它部分的结构与前述实施例相同,此处省略。
工作原理:需处理的污水经第一级反应段14的进水管141进入反应段14内,由第一级反应段14的出水管142排出一级反应段14内处理过的污水,再由下一级反应段14的进水口进入下一级反应段14,直至由最后一级的反应段14排出终水;在各反应段14内微生物种群不相同,可各自保持优势菌群,完成相应的功能。由于隔板12的分隔,各反应段14均维持较高的污泥浓度;同时,利用厌氧反应产生的沼气可通过最后一级的反应段14的出气口146、管道148、上一级反应段14的进气口147进入到上一级反应段14,从上一级反应段14的内腔上升至其出气口146,如此重复,直至到达第一级反应段14内,最后由第一级反应段14顶端设置的出气管道16排出,可利用沼气的流动对各反应段14中的污水进行自动搅拌,不需要施加外动力即可可使各反应段14内物料得到充分的混合,提高反应效率。
在污水生成的沼气从腔体中部排出至出气管道16对各反应段14形成的搅拌力度不够时,沼气经过曝气管150可加大沼气的搅拌力度;同时阀门149可控制进气口147与出气口146的通断,当阀门149关闭时,曝气管150不作用,与第一实施例相同;当阀门149打开时,曝气管150工作。
本实施例中该垂向多段自气升环流厌氧生物反应器的使用方法是,原水由最上级的反应段14的进水管141进入最上级的反应段14,原水在反应段14内处理后经环形出水堰144由出水管142排出,处理水通过内接或外接管道由相应的进水管141依次进入下一层的反应段14进行处理,并由最下级的反应段14的出水管142将处理水排出反应器之外;同时,反应产生的沼气经下一级反应段14的出气口146、上一级反应段14的进气口147以及连接的管道148和曝气管150形成的曝气管道排出至出气管道16,利用厌氧反应产生的沼气对各反应段进行自动搅拌。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种垂向多段自气升环流厌氧生物反应器,包括筒形壳体,其特征在于,所述筒形壳体的腔体内径向设置有带气孔的多块隔板,多块所述隔板将所述筒形壳体的腔体分隔成多个反应段,各反应段的底部侧壁和顶部侧壁上均分别设置有进水管和出水管,且上一级反应段的出水管与下一级反应段的进水管接通构成水流通道,各反应段对应出水管所在位置的内壁设置有与筒形壳体横截面相匹配的环形出水堰;各反应段内设置有气室,所述气室由与所述筒形壳体同轴的第一中空柱状体一端固定于反应段顶部构成,且所述气室的最底端低于对应反应段中环形出水堰的顶端位置;各反应段内均设置有导流筒,所述导流筒包括中空圆台和与所述中空圆台上底面固定的第二中空柱状体,所述中空圆台下底面高于对应反应段中的进水管,第二中空柱状体的顶端高于所述气室的最底端,所述第一中空柱状体的直径大于所述第二中空柱状体的直径;所述筒形壳体最上层的反应段顶端中部设置有出气管道,所述出气管道、各反应段隔板中部的气孔以及筒形壳体的中部腔体构成气流通道。
2.根据权利要求1所述的垂向多段自气升环流厌氧生物反应器,其特征在于,所述气室的最底端低于所述环形出水堰顶端50~200厘米,所述导流筒的最顶端低于所述环形出水堰顶端10~150厘米;所述第一中空柱状体的直径为所述筒形壳体直径的30%~60%,所述第二中空柱状体的直径为所述第一中空柱状体直径的30%~70%。
3.根据权利要求2所述的垂向多段自气升环流厌氧生物反应器,其特征在于,各所述反应段内均设置有辐长为5~15厘米的环形圆盘,所述环形圆盘环设于所述导流筒最底端与进水管之间的筒形壳体内壁,且所述中空圆台的下底面距离所述环形圆盘5~20厘米。
4.根据权利要求3所述的垂向多段自气升环流厌氧生物反应器,其特征在于,所述中空圆台的侧壁与筒形壳体的侧壁呈30~45度夹角,所述中空圆台的下底面与筒形壳体的内壁的间距为3~10厘米。
5.一种垂向多段自气升环流厌氧生物反应器,包括筒形壳体,其特征在于,所述筒形壳体的腔体内径向设置有多块隔板,多块所述隔板将所述筒形壳体的腔体分隔成多个反应段,各反应段的底部侧壁和顶部侧壁上均分别设置有进水管和出水管,且上一级反应段的出水管与下一级反应段的进水管接通构成水流通道,各反应段对应出水管所在位置的内壁设置有与筒形壳体横截面相匹配的环形出水堰;各反应段内设置有气室,所述气室由与所述筒形壳体同轴的第一中空柱状体一端固定于反应段顶部构成,且所述气室的最底端低于对应反应段中环形出水堰的顶端位置;各反应段内均设置有导流筒,所述导流筒包括中空圆台和与所述中空圆台上底面固定的第二中空柱状体,所述中空圆台下底面高于对应反应段中的进水管,第二中空柱状体的顶端高于所述气室的最底端,所述第一中空柱状体的直径大于所述第二中空柱状体的直径;各反应段顶部侧壁和底部侧壁均分别设置有出气口和进气口,且最底层反应段和最顶层反应段分别设置出气口和进气口;下一级反应段的出气口与上一级反应段的进气口之间经管道接通,且在管道上设置阀门;连接所述出气口的管道向腔体中部延伸至于所述第一中空柱状体接通,所述反应段底端中部设置有曝气管与所述进气口接通;所述筒形壳体最上层的反应段顶端中部设置有出气管道,所述下一级反应段的出气口、上一级反应段的进气口以及连接的管道和曝气管形成的曝气管道、筒形壳体的中部腔体及出气管道构成气流通道。
6.根据权利要求5所述的垂向多段自气升环流厌氧生物反应器,其特征在于,所述气室的最底端低于所述环形出水堰顶端50~200厘米,所述导流筒的最顶端低于所述环形出水堰顶端10~150厘米;所述第一中空柱状体的直径为所述筒形壳体直径的30%~60%,所述第二中空柱状体的直径为所述第一中空柱状体直径的30%~70%。
7.根据权利要求6所述的垂向多段自气升环流厌氧生物反应器,其特征在于,各所述反应段内均设置有辐长为5~15厘米的环形圆盘,所述环形圆盘环设于所述导流筒最底端与进水管之间的筒形壳体内壁,且所述中空圆台的下底面距离所述环形圆盘5~20厘米。
8.根据权利要求7所述的垂向多段自气升环流厌氧生物反应器,其特征在于,所述中空圆台的侧壁与筒形壳体的侧壁呈30~45度夹角,所述中空圆台的下底面与筒形壳体的内壁的间距为3~10厘米。
9.一种垂向多段自气升环流厌氧生物反应器的使用方法,其特征在于,原水由最上级的反应段的进水管进入最上级的反应段,原水在反应段内处理后经环形出水堰由出水管排出,处理水通过内接或外接管道由相应的进水管依次进入下一层的反应段进行处理,并由最下级的反应段的出水管将处理水排出反应器之外;同时,反应产生的沼气经隔板的气孔排出至出气管道,利用厌氧反应产生的沼气对各反应段进行自动搅拌。
10.一种垂向多段自气升环流厌氧生物反应器的使用方法,其特征在于,原水由最上级的反应段的进水管进入最上级的反应段,原水在反应段内处理后经环形出水堰由出水管排出,处理水通过内接或外接管道由相应的进水管依次进入下一层的反应段进行处理,并由最下级的反应段的出水管将处理水排出反应器之外;同时,反应产生的沼气经下一级反应段的出气口、上一级反应段的进气口以及连接的管道和曝气管形成的曝气管道排出至出气管道,利用厌氧反应产生的沼气对各反应段进行自动搅拌。
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