CN105060473A - 旋流布水器和厌氧反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水处理装置，公开了一种旋流布水器和厌氧反应器，该旋流布水器包括布水罩(10)和多根布水管(20)，各个所述布水管(20)具有从外向内穿过所述布水罩(10)的布水端(21)和供水连接端，所述多根布水管(20)的布水端(21)围绕所述布水罩(10)的布水区域的中心部位依次间隔分布，且在同一围绕方向上各个所述布水端(21)的喷射方向依次朝向各自相邻的所述布水端所处的一侧，以在布水工作过程中能够在所述布水罩的内侧空间内形成旋流式布水。通过本发明所述旋流布水器能够使通过布水端进入到厌氧反应器中的进水与反应器内的厌氧微生物充分混合，从而减少了厌氧反应器底部可能存在的空间死角，提高了厌氧反应器的处理效率。

Description

旋流布水器和厌氧反应器

技术领域

本发明涉及水处理装置，具体地，涉及一种旋流布水器。另外，本发明还涉及厌氧反应器。

背景技术

厌氧反应器是一种高效的废物处理装置，其是利用砂等物质为载体，利用厌氧微生物以膜形式结在砂或其它载体的表面，以利用该厌氧微生物与污水中的有机物接触而吸附分解有机物，从而达到处理的目的。

厌氧过程实质是一系列复杂的生化反应，包括底物、各类中间产物、最终产物以及各种群的微生物之间相互作用，形成一个复杂的微生态系统。而厌氧反应器则作为提供微生物生长繁殖的微型生态系统的装置，需要能够可靠地维持各类微生物的平稳生长所需的物质和能量流动。

在现有技术中，厌氧反应器通常有UASB反应器、EGSB反应器和TWT-IC反应器等。无论在上述任意一种反应器中，布水器都是核心部件之一。具体地，作为配水系统的布水器使待处理的废水经进入到厌氧反应器底部，在厌氧反应器内与颗粒污泥厌氧污泥充分接触，通过厌氧微生物的降解，使废水中的有机污泥物大部分转化为沼气，小部分转化为污泥，沼气、水、泥混合物等。

而现有技术中的布水器，通常利用中央水管进行布水的，但是这种布水方式只能够进行单方向的布水，无法使布水器中的污泥充分混合，从而容易在厌氧反应器中产生死角区域，达不到良好的处理效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题提供一种旋流布水器，该旋流布水器能够使布水器中的污泥充分混合，减少厌氧反应器中的死角区域，提高厌氧反应器的处理效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种旋流布水器，该旋流布水器包括布水罩和多根布水管，各个所述布水管具有从外向内穿过所述布水罩的布水端和供水连接端，所述多根布水管的布水端围绕所述布水罩的布水区域的中心部位依次间隔分布，且在同一围绕方向上各个所述布水端的喷射方向依次朝向各自相邻的所述布水端所处的一侧，以在布水工作过程中能够在所述布水罩的内侧空间内形成旋流式布水。

优选地，各个所述布水管的布水端处在同一布置圆周上，且各个所述布水端形成有折弯部，该折弯部沿所述圆周的切向延伸，以使得各个所述布水端的喷射方向能够切向于所述圆周方向。

优选地，所述布水端包括与所述折弯部连接的缩口部。

优选地，所述布水罩上设置有多个布水孔，该多个布水孔的开口面积之和与所述布水罩的覆盖面积成比例。

优选地，所述布水罩呈上小下大的锥形，所述布水孔为直径30-100mm的圆孔，所述布水孔在所述布水罩上布置为在所述布水罩的俯视投影上均布成同心圆形阵列，所述布水孔的直径与所述布水罩的下端端口的直径比为1/45-1/55。

优选地，所述布水罩包括有多个布水片，所述布水片之间形成有布水缝。

优选地，所述布水片形成为扇形，并通过连接件相互连接成伞形的所述布水罩。

优选地，各个所述布水片上分别设置有至少一处支撑固定部，以用于安装所述旋流布水器。

优选地，相邻所述布水片的边缘部分彼此重叠，从而所述布水缝形成为布水侧缝。

优选地，所述布水片的一侧边缘上的至少一处形成有向外侧突出的固定部，该固定部形成为L字形，其一端侧连接在所述布水片上并垂直于所述布水片，另一端侧位于相邻所述布水片平面上，所述另一端侧上设置有固定孔。

本发明还提供一种厌氧反应器，该厌氧反应器包括设置在厌氧反应器内的布水器，该布水器为根据上述技术方案中任意一项所述的旋流布水器。

通过上述技术方案的描述可知，本发明通过将多根布水管的布水端以围绕布水罩的布水区域的中心部位依次间隔分布的方式布置，并且使各个布水端能够沿同一围绕方向依次朝向各自相邻的所述布水端所处的一侧进行喷射，从而能够在布水工作过程中使布水罩的内侧空间内形成旋流式布水。因此，利用本发明所述旋流布水器能够使通过布水端进入到厌氧反应器中的进水与反应器内的厌氧微生物(污泥菌种)充分混合，从而减少了厌氧反应器底部可能存在的空间死角，提高了厌氧反应器的处理效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明具体实施方式的旋流布水器的侧视结构示意图。

图2是本发明具体实施方式的旋流布水器的俯视结构示意图。

图3是本发明所述布水端的结构示意图。

图4是图1的A部放大图。

图5是本发明具体实施方式的厌氧反应器的结构示意图。

图6是本发明具体实施方式的厌氧反应器的分区示意图。

附图标记说明

1供水装置2布水器

3中央设置柱4支撑件

5连接件6旋液分离器

7死角区域8待处理污水

9厌氧反应器

10布水罩11布水片

12布水缝13布水孔

14支撑固定部15固定部

20布水管21布水端

22供水端23折弯部

24缩口部

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。

如图1所示，本发明提供一种旋流布水器，该旋流布水器包括布水罩10和多根布水管20，各个布水管20具有从外向内穿过布水罩10的布水端21和供水连接端，多根布水管20的布水端21围绕布水罩10的布水区域的中心部位依次间隔分布，且在同一围绕方向上各个布水端21的喷射方向依次朝向各自相邻的所述布水端所处的一侧，以在布水工作过程中能够在所述布水罩的内侧空间内形成旋流式布水。因此，通过使用本发明所提供的旋流布水器能够有效地利用布水端21，使从布水端21进入到厌氧反应器中的进入在布水罩的内侧空间内形成旋流，从而有效地搅动厌氧反应器中的厌氧微生物，减少厌氧反应器底部空间的死角，提高废物处理效率。

布水罩10能够为各种形状，只要其能够使布水管20维持一定的喷射方向即可。布水罩10优选形成为锥形(伞形)，形成为锥形的布水罩10能够更加可靠地维持布水管20在布水工作过程中所形成的旋流，从而更加有效地维持厌氧反应器中的搅动过程。

另外，由于在本发明中，多个布水管20的布水端21的喷射方向是沿同一围绕方向并依次朝向各自相邻的所述布水端所处的一侧上。换言之，由一个布水端21所形成的布水流是朝向另一个布水端21流动的，而该布水流能够在一定程度上减少另一布水端21所处的布水负荷压(布水负荷压是指存在于布水端端口处的厌氧微生物及悬浮物等对布水流的阻碍)。依次类推，由于布水管20是沿同一围绕方向分布的，因此，利用本发明所述的旋流布水器不但能够使得布水更加均匀，还能够减少布水端端口的堵塞。

作为一种优选实施方式，如图3所示，各个布水管20的布水端21处在同一布置圆周上，且各个布水端21形成有折弯部23，该折弯部23沿圆周的切向延伸，以使得各个布水端21的喷射方向能够切向于圆周方向，因此，利用该结构的布水管20能够容易地维持布水端21的喷射方向。另外，优选弯折部23能够可拆卸地安装，从而能够容易地对弯折部23的方向进行调整。

在上述技术方案的基础上，所述布水端21包括与折弯部23连接的缩口部24。该缩口部24能够提高布水流的压力，扩大搅动范围并使布水更加均匀，从而减少厌氧反应器底部空间的死角，提高废物处理效率。

在上述技术方案的基础上，布水罩10上设置有多个布水孔13，该多个布水孔13的开口面积之和与布水罩10的覆盖面积成比例。该布水孔能够为任意形状，并且优选与布水罩10的在厌氧反应器底部的投影形状相同。在本发明中，布水罩10的覆盖面积是指布水罩10相对于厌氧反应器底部的投影面积。

如上所述，布水罩10优选为锥形，其投影形状为圆形，因此优选布水孔13为直径30-100mm的圆孔，并在投影形状为圆形的布水罩10上均布成圆形阵列，布水孔13的直径与布水罩10的投影圆形直径比为1/45-1/55，最优选为1/50。

具体地，如图2所示，在布水罩10上形成有27个布水孔13，该27个布水孔13分为9列每列3个呈放射状地分布在布水罩10上。另外，也可以分为6列每列3个均布在布水罩10上。该布水孔的个数和具体直径能够根据上述比例关系进行具体配置，只要该布水孔13的开孔总面积不超过布水罩10的覆盖面积的1/5即可，从而能够在充分保证布水罩10的强度的同时，增加旋流布水器的出水通道，进一步使扩大了搅动范围并使布水更加均匀，从而减少厌氧反应器底部空间的死角，提高废物处理效率。

作为本发明的一种具体实施方式，如图2所示，所述布水罩10包括有多个布水片11，所述布水片11之间形成有布水缝12。该布水缝12能够使通过布水管20不断通入到布水罩10的内侧空间中的待处理废水中的部分溢流到布水罩10的外侧，从而进一步扩大了搅动范围并使布水更加均匀，从而减少厌氧反应器底部空间的死角，提高废物处理效率。

另外，优选各个所述布水片11上分别设置有至少一处支撑固定部14，以用于安装所述旋流布水器。由于每个布水片11均能够通过支撑固定部14安装固定，因此，能够容易地调整布水缝12的间隙。

作为本发明的优选方案，如图4所示，布水片11形成为扇形，并通过连接件5相互连接成伞形的布水罩10。由于连接件5连接在相邻布水片11之间，因而，能够更加可靠地维持形成在布水片11之间的间隙。

优选相邻布水片11的边缘部分彼此重叠，从而布水缝12形成为布水侧缝。由于该布水侧缝存在，能够使得从布水侧缝处溢流而出的厌氧微生物以及待处理废水也沿布水罩10的延伸的方向，以能够在一定程度上进一步地扩大搅动范围，减少旋流布水器上方锥形区域内存在的死角区域，进一步提高反应器效率。

如图2、4所示，布水片11的一侧边缘上的至少一处形成有向外侧突出的固定部15，该固定部15形成为L字形，其一端侧连接在布水片11上并垂直于布水片11，另一端侧位于相邻布水片11平面上，另一端侧上设置有固定孔。通过上述结构，能够使布水片11之间形成可靠连接，而且安装施工便利。同时，在使用过程中，如有布水缝12或者布水孔11堵塞的情况能够容易地维护并进行替换，从而能够节省维修成本。

在上述技术方案的基础上，所述布水片11上设置有布水孔13。该布水孔13在布水罩10上均匀分布呈圆形矩阵，并将布水孔设置在非布水片重叠部位。若是上述布水孔13的均布位置无法避免与布水片重叠部位重合时，能够是布水孔13适当偏离重叠部位重新进行布孔，也同样能够达到增加旋流布水器的出水通道的目的，实现扩大了搅动范围并使布水更加均匀的目的。

另外，本发明所提供的旋流布水器通过利用布水端21使从布水管20中的布水能够维持一定的喷射方向，进而能够在形成为锥形的布水罩10中的布水工作过程容易地维持旋流，从而更加有效地维持布水罩10中的搅动过程。

同时，本发明所提供的旋流布水器中还设置有均布在布水罩10上的布水缝12(布水侧缝)和布水孔13，从而能够利用因布水管20的持续供给而升高的旋流布水器的内压使位于旋流布水器上部的部分厌氧微生物(污泥菌种)被挤压到旋流布水器外，从而减少旋流布水器上方锥形区域内存在的死角区域，进一步提高反应器效率。另外，由于本发明所述布水缝12和布水孔13能够使旋流布水器的内压容易地维持在预定水平，从而避免内压过大而使旋流布水器中产生紊流等而影响旋流，从而能够更加可靠地维持布水管20在布水工作过程中所形成的旋流，使布水更加均匀，从而提高废物处理效率。

本发明还提供一种厌氧反应器，该厌氧反应器9包括设置在厌氧反应器内的布水器2，该布水器为根据上述技术方案中任意一项所述的旋流布水器。

厌氧反应器能够通过利用上述旋流布水器，使其功能分区更加明确，更加充分有效地利用厌氧反应器内的空间。具体地，如图6所示，本发明所述提供的厌氧反应器能够根据其功能分为自下而上分布的五个功能区，分别为混合区A、第1厌氧区B、第2厌氧区C、沉淀区E和气液分离区D。

其中，混合区A位于厌氧反应器的底部，在本发明所提供的厌氧反应器中，来自旋流布水器的进水(即黑色箭头所表示的布水流)能够在该区域内形成较稳定的旋流，从而实现与颗粒污泥(包括从气液分离区回流的泥水混合物)的充分混合，提高废物处理效率。

在本发明所提供的厌氧反应器中，第一厌氧区B位于混合区A的上方，用于容纳来自混合区A的泥水混合物。高浓度颗粒污泥在第一厌氧区B内反应，大部分有机物转化为沼气(利用虚线箭头表示大致方向)，从而进一步地带动该区域内的泥水混合物的上升流(利用实现箭头表示大致方向)。在该区域内，因泥水混合物上升流和沼气的扰动而呈膨胀和流化状态，加强了泥水表面接触，从而使混有菌类的污泥能够保持较高的活性。很容易理解的是，来自混合区A的泥水混合物在第一厌氧区B中仍能够保证一定的旋流状态，而呈螺旋状上升，(即黑色箭头所表示的布水流，其总的趋势利用空心箭头来表示)，从而使在该第一厌氧区B中的反应更加充分。

另外，由于本发明所述的旋流布水器的布水罩10上设置有多个布水孔13和布水缝12，因而能够从布水缝12及布水孔13溢流而形成为与旋流布水器上方的旋流(如黑色箭头所示)，减少旋流布水器上方锥形区域内存在的死角区域，充分地利用厌氧反应器内的空间，进一步提高反应器效率。

在本发明所提供的厌氧反应器中，第二厌氧区C位于第一厌氧区B的上方。经第一厌氧区C处理后的废水，除一部分被沼气体质到气液分离区D之外，其余的均通过三相分离器F进入到第二厌氧区C。由于废水中大部分有机物已在第一厌氧区B被降解，因此，在第二厌氧区所产生的沼气量较小，而且能够通过在在第二厌氧区C设置沼气导管(未图示)而将沼气导入至气液分离区D，从而减少了对第二厌氧区C的挠动，为污泥的停留提供了有力的条件。

另外，由于在本发明所提供的厌氧反应器中，泥水混合物(废水)能够维持一定的旋转方向上升，因此能够使沼气导管入口处形成斜向截面，从而增大沼气导管的入口面积，使沼气更容易地进入到气液分离区D中。

在本发明所提供的厌氧反应器中，沉淀区E位于第二厌氧区C的上方。来自第二厌氧区C的泥水混合物在沉淀区进行固液分离，清液由出水管(未图示)排出，沉淀的颗粒污泥能够返回至第二厌氧区C的污泥床。

在本发明所提供的厌氧反应器中，气液分离区D位于第一厌氧区B的上方，用于将沼气从泥水混合物中分离并导出处理系统，而泥水混合物则沿着回流管(未图示)返回到最下端的混合区A，从而形成混合液的内部循环。

通过上述描述可知，厌氧反应器能够通过利用本发明所述的旋流布水器，可靠地维持水流和沼气所形成的内循环，并利用内循环的搅动使泥水充分接触，获得良好的传质效果。

本发明所述的厌氧反应器尤其适用于IC反应器，IC反应器因其容积负荷高，节省投资和占地面积的优点而得到了越来越广泛的应用。而通过利用本发明所述的旋流布水器，能够在一定程度上延长水力停留时间，从而减少好氧的负担。而且，利用有本发明所述的旋流布水器的厌氧反应器不但利用气体作为内循环的动力，也利用了布水工作过程中所形成的旋流作为动力，因而能够改善IC反应器所存在的出水所存在的水量及水质不稳定的问题。

优选地，如图5所示，该利用本发明所述的旋流布水器作为布水器2通过中央设置柱3和支撑件4安装在厌氧反应器9的底部，该厌氧反应器8的上部安装有旋液分离器。由于本发明所述的旋流布水器能够使待处理污水8(厌氧进水)形成旋流，从而可靠地解决了反应器内厌氧生物的混合问题，消除了死角区域7，提高了厌氧反应器的处理效率，是厌氧反应器的运行更加稳定。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (11)

1.一种旋流布水器，其特征在于，该旋流布水器包括布水罩(10)和多根布水管(20)，各个所述布水管(20)具有从外向内穿过所述布水罩(10)的布水端(21)和供水连接端，所述多根布水管(20)的布水端(21)围绕所述布水罩(10)的布水区域的中心部位依次间隔分布，且在同一围绕方向上各个所述布水端(21)的喷射方向依次朝向各自相邻的所述布水端所处的一侧，以在布水工作过程中能够在所述布水罩的内侧空间内形成旋流式布水。

2.根据权利要求1所述的旋流布水器，其特征在于，各个所述布水管(20)的布水端(21)处在同一布置圆周上，且各个所述布水端(21)形成有折弯部(23)，该折弯部(23)沿所述圆周的切向延伸，以使得各个所述布水端(21)的喷射方向能够切向于所述圆周方向。

3.根据权利要求2所述的旋流布水器，其特征在于，所述布水端(21)包括与所述折弯部(23)连接的缩口部(24)。

4.根据权利要求1所述的旋流布水器，其特征在于，所述布水罩(10)上设置有多个布水孔(13)，该多个布水孔(13)的开口面积之和与所述布水罩(10)的覆盖面积成比例。

5.根据权利要求4所述的旋流布水器，其特征在于，所述布水罩(10)呈上小下大的锥形，所述布水孔(13)为直径30-100mm的圆孔，所述布水孔在所述布水罩(10)上布置为在所述布水罩(10)的俯视投影上均布成同心圆形阵列，所述布水孔(13)的直径与所述布水罩(10)的下端端口的直径比为1/45-1/55。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的旋流布水器，其特征在于，所述布水罩(10)包括有多个布水片(11)，所述布水片(11)之间形成有布水缝(12)。

7.根据权利要求6所述的旋流布水器，其特征在于，所述布水片(11)形成为扇形，并通过连接件(5)相互连接成伞形的所述布水罩(10)。

8.根据权利要求6所述的旋流布水器，其特征在于，各个所述布水片(11)上分别设置有至少一处支撑固定部(14)，以用于安装所述旋流布水器。

9.根据权利要求6所述的旋流布水器，其特征在于，相邻所述布水片(11)的边缘部分彼此重叠，从而所述布水缝(12)形成为布水侧缝。

10.根据权利要求9所述的旋流布水器，其特征在于，所述布水片(11)的一侧边缘上的至少一处形成有向外侧突出的固定部(15)，该固定部(15)形成为L字形，其一端侧连接在所述布水片(11)上并垂直于所述布水片(11)，另一端侧位于相邻所述布水片(11)平面上，所述另一端侧上设置有固定孔。

11.一种厌氧反应器，该厌氧反应器(9)包括设置在厌氧反应器内的布水器(2)，其特征在于，该布水器为根据权利要求1-10中任意一项所述的旋流布水器。