CN105174449B

CN105174449B - 结构改进型的上流式厌氧污泥床反应器

Info

Publication number: CN105174449B
Application number: CN201510714919.1A
Authority: CN
Inventors: 李耀彩; 陶卫克; 陈扬; 许双双; 陈春茂; 王宇; 马静园; 王庆宏; 刘晓明; 郭绍辉
Original assignee: China National Petroleum Corp; China Kunlun Contracting and Engineering Corp
Current assignee: China National Petroleum Corp; China Kunlun Contracting and Engineering Corp
Priority date: 2015-10-29
Filing date: 2015-10-29
Publication date: 2018-03-23
Anticipated expiration: 2035-10-29
Also published as: CN105174449A

Abstract

本发明涉及一种结构改进型的上流式厌氧污泥床反应器，包括反应器壳体，所述反应器壳体内由下至上间隔设置有Ⅰ级三相分离器和Ⅱ级三相分离器，所述Ⅰ级三相分离器与所述反应器壳体的底部之间为高密度反应区，所述Ⅰ、Ⅱ级三相分离器之间为低密度反应区，所述II级三相分离器与所述反应器壳体的顶部之间依次为沉淀区和沼气收集区，所述Ⅰ、Ⅱ级三相分离器的气相出口分别通过中心提升管Ⅰ、Ⅱ延伸至所述沼气收集区，中心提升管I在中心提升管Ⅱ中间穿过。本发明能够用于炼油、化工领域的高浓度有机废水厌氧生化处理，且具有较高的分离效率，并能获得较好的分离效果。

Description

结构改进型的上流式厌氧污泥床反应器

技术领域

本发明涉及一种厌氧生化处理装置，尤其是一种适于高浓度有机废水厌氧生化处理的装置，属于废水处理技术领域。

背景技术

在各类型高效厌氧反应器中，上流式厌氧污泥反应床（UASB）在污水处理领域的应用最为广泛，但主要集中在食品废水、啤酒废水、城市废水等易降解类型的废水。当将UASB应用于炼油、化工废水时，复杂的有机污染组成加上频繁的水质水量冲击，使得高效厌氧污泥体系，特别是厌氧颗粒污泥的形成非常困难，而且还存在厌氧颗粒污泥流失、厌氧污泥浓度难以提高、微生物-污染物传质效率下降以及有机容积负荷率低等缺陷。对于炼油、化工废水，高效厌氧处理不仅需要突破炼油、化工废水中污染物组成对厌氧污泥颗粒化的不利影响；还要对UASB反应器进行三相分离器的改进，以提供形成高效厌氧污泥体系的工程化条件。

发明内容

为了克服现有技术下的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种结构改进型的上流式厌氧污泥床反应器，该反应器能够用于炼油、化工领域的高浓度有机废水厌氧生化处理，且具有较高的分离效率，并能获得较好的分离效果。

本发明的技术方案是：

一种结构改进型的上流式厌氧污泥床反应器，包括反应器壳体，在所述反应器壳体的内部，由下至上间隔设置有Ⅰ级三相分离器和Ⅱ级三相分离器，所述Ⅰ级三相分离器与所述反应器壳体的底部之间为高密度反应区，所述Ⅰ、Ⅱ级三相分离器之间为低密度反应区，所述II级三相分离器与所述反应器壳体的顶部之间依次为沉淀区和沼气收集区，所述Ⅰ、Ⅱ级三相分离器的气相出口分别通过中心提升管Ⅰ、Ⅱ延伸至所述沼气收集区，所述中心提升管I在所述中心提升管Ⅱ中间穿过，所述中心提升管I的管孔构成所述I级三相分离器的气相流通道，所述中心提升管Ⅰ、Ⅱ之间的环形间隙构成所述II级三相分离器的气相流通道，所述反应器的进水管通过可以安装在反应器壳体的侧面，穿过反应器壳体侧壁，里端连接布水器，外端用于连接待处理水的输送管道。

所述高密度反应区的底部优选设有布水器，反应器的进水管接入所述布水器。

所述沼气收集区内可以设有集水用的围堰，所述中心提升管Ⅰ、Ⅱ上端的出水口均连通所述围堰内的集水空间，所述围堰、中心提升管I、II的出水部分形成沼气收集分离器或沼气收集分离器的主要部分。

所述低密度反应区与高密度反应区之间可以设有内回流管，所述内回流管的上端连通所述低密度反应区，下端接入所述布水器，所述内回流管的具体安装位置可以依据实际需要设定。

所述围堰与高密度反应区之间可以设有外回流管，所述外回流管的上端连通所述围堰内的集水空间，下端连通所述高密度反应区，所述外回流管的具体安装位置可以依据实际需要设定。

优选地，各所述三相分离器（每级三相分离器）均包括挡板、集气板和周向连续的环形脊板，所述集气板和挡板呈上小下大的锥形筒状，位于所述反应器壳体内的水平向中央部位且与所述反应器壳体的内壁之间留有环形间隙，所述集气板的上端口与相应的中心提升管的下端口连通，所述挡板固定安装在所述集气板的下方并与所述集气板之间留有锥形环隙，所述环形脊板位于所述挡板的下方且与所述挡板之间留有环形间隙，其外周固定贴合在所述反应器壳体的内壁上，形成反应器壳体内壁上的环形内凸结构，所述环形脊板的内凸表面的下部优选为上小下大的内锥面。

所述挡板和集气板的形状可与反应器壳体形状相适应，其横截面与反应器壳体的横截面呈相似的形状，例如，当所述反应器壳体的横截面呈多边形时，所述挡板和集气板呈与所述多边形对应的多棱锥形筒状，当所述反应器壳体的横截面呈圆形时，所述挡板和集气板呈圆锥形筒状。

所述集气板可以为两层或三层结构，层与层之间可以通过杆状结构连接，且层与层之间留有锥形环隙。

所述内回流管和外回流管的回流比优选为100%-3000%（含端值），反应器内流速范围优选为4m/h-20m/h（含端值），所述回流比和所述流速可通过分别调节设置在所述内回流管和外回流管上的流量调节阀的开度实现。

对于前述任意一种所述的结构改进型的上流式厌氧污泥床反应器，所述高密度反应区内设有厌氧颗粒污泥床层，其微生物介质是厌氧颗粒污泥，所述低密度反应区的微生物介质是絮状厌氧污泥，所述厌氧颗粒污泥采用经过如下培养方法得到的针对炼油和化工废水生化处理用的厌氧颗粒污泥：步骤（1）驯化，取污水处理场生化工艺的兼性污泥作为接种污泥；用乙酸钠溶液作为培养初期的有机基质，随着培养的进行，向有机基质中加入炼油、化工废水并逐渐增加炼油、化工废水的掺合比例直至以炼油、化工废水作为全部的培养用有机基质进行驯化培养，并保持有机基质的CODcr值为2000mg/L至5000mg/L范围内的一个定值；步骤（2）颗粒化，向驯化后的厌氧污泥中多批次投加丙烯酰胺聚合物和草炭土以促进厌氧污泥颗粒化，每批次投加顺序为先草炭土后丙烯酰胺聚合物，每升培养体系中草炭土和丙烯酰胺聚合物的总投加量分别为500mg-1000mg和50mg-100mg。

驯化步骤中，优选通过投加质量浓度在50g/L至100g/L范围内的NaHCO₃溶液把培养体系的碱度值控制在2500mg/L至5500mg/L范围内；通过投加质量浓度在30g/L至50g/L范围内的NaOH溶液把培养体系的pH值控制在6.5至7.5范围内；同时，向培养体系中投加营养母液，每升培养体系中可以投加8mL至12mL的营养母液，每升营养母液中优选含有100g至180g的NH₄Cl、15g至40g的KH₂PO₄、2g至10g的CaCl₂•2H₂O和2g至15g的MgSO₄•4H₂O，其余为水；向培养体系中投加微量元素母液，每升培养体系中可以投加1mL至2mL的微量元素母液，每升微量元素母液中优选含有1000mg至3000mg的FeCl3•4H2O，1000mg至3000mg的CoCl₂•6H₂O，500mg至1500mg的EDTA，200mg至1000mg的MnCl₂•4H₂O，50mg至200mg的Na₂SeO₃•5H₂O，50mg至100mg的(NH₄)₆Mo₇O₂₄•4H₂O，20mg至60mg的NiCl₂•6H₂O，10mg至60mg的H₃BO₃，40mg至60mg的ZnCl₂，20mg至40mg的CuCl₂•2H₂O，其余为水。

所述草炭土优选采用堆积密度＞0.6kg/L，腐殖酸含量＞40%，pH值为5.5至6.5，粒径范围为100目至300目的草炭土；所述丙烯酰胺聚合物优选采用阳离子度为40%至60%，相对分子质量范围为800万至1200万的丙烯酰胺聚合物。

驯化周期可以为10至30天；当每升培养体系的产气速率＞40mL/d、甲烷体积分数＞75%、厌氧污泥浓度＞8g/L以及厌氧污泥的粒径中值＞50μm时，即可结束驯化；颗粒化周期可以为30至60天；当培养体系的比产甲烷活性＞0.2LCH4/g(VSS•d)、厌氧颗粒污泥的浓度达到＞20g/L以及厌氧颗粒污泥的粒径范围达到0.12mm至5.0mm时，即可结束颗粒化。

本发明的有益效果为：

由于设置两级反应区（即高密度反应区和低密度反应区），以相对高密度、高浓度的厌氧颗粒污泥处理高浓度污染物，以相对低密度、低浓度的悬浮厌氧污泥处理低浓度污染物，从而形成稳定的、最优化的厌氧菌群结构并发挥最大处理效能，更彻底地转化有机污染物。

由于密度差异，厌氧颗粒污泥主要集中在反应器中下部，悬浮厌氧污泥主要集中在反应器的中上部，厌氧反应过程中，厌氧颗粒污泥会表面剥离形成悬浮厌氧污泥，悬浮厌氧污泥也可以重新形成高密度的颗粒化污泥。两种污泥存在平衡转化关系，因此，通过上述分区设置，还可有效控制厌氧微生物的流失，促进厌氧颗粒污泥的再生，而且对污染物的利用比较彻底。

设置回流，可显著增加高密度反应区液、固、气三相之间的扰动，增加厌氧颗粒污泥与污染物之间的传质效应，提升废水处理效能。设置内、外双回流，还可使在发生进水的负荷和毒性冲击时，提供增强的缓冲能力，保障稳定的微生物条件以及运行效果。

设置两级三相分离，可以实现多达六次的三相分离作用，因此具有非常高的分离效率。由于厌氧污泥有机会经历多次惯性分离在重力作用下发生沉降，因此避免了厌氧污泥的流失，从而维持了高效的厌氧反应。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明所采用的三相分离器的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种结构改进型的上流式厌氧污泥床反应器（以下简称为反应器），如图1所示，包括反应器壳体1，在所述反应器壳体内部，由下至上依次间隔设置有布水器（图中未绘出）、Ⅰ级三相分离器2、Ⅱ级三相分离器3和沼气收集分离器4，Ⅰ级三相分离器与所述反应器壳体底部之间为高密度反应区5，Ⅰ、Ⅱ级三相分离器之间为低密度反应区6，所述沼气收集分离器主要包括容器式的围堰7，所述围堰与所述反应器壳体的内壁固定连接，所述反应器壳体的顶部设有排气管路，与位于所述反应器外的沼气输送管道16相通，用于向外输送所产生的沼气，通过中心提升管Ⅰ8、Ⅱ9的设计，所述Ⅰ、Ⅱ级三相分离器的气相出口延伸至反应器壳体内的沼气收集区，中心提升管I在中心提升管Ⅱ中间穿过，中心提升管I的管孔是所述Ⅰ级三相分离器的气相（携液气相）通道，中心提升管Ⅰ、Ⅱ之间为环形间隙，是所述Ⅱ级三相分离器的携液气相通道，反应器的进水管10从所述反应器的侧壁的下部与位于反应器壳体内的布水器相通，实现反应器底部进水和进水的均匀分布。反应器的出水管安装在所述反应器的侧壁的上部，通常位于沉淀区的上部，以便引出经过沉淀后的水。

所述围堰可以采用能够集水的任意适宜形式。例如，优选地，所述围堰采用带底的圆筒形，中心提升管I穿过圆筒形围堰的底的中央，上端口位于围堰的底的上方，由此，夹带或混合有液体的气流中心提升管I上端口流出后，液体向下流入围堰的集水空间，气体进入沼气收集区，中心提升管II的上端为将所述围堰包围在其中的粗径段，其上端高于所述围堰的上端，由此，夹带或混合有液体的气流中心提升管II上端口流出后，液体经围堰的上端流入围堰的集水空间，气体进入沼气收集区。

所述围堰可以采用多挡板围挡组合结构。

进水经所述进水管从所述反应器侧向底部进入所述反应器，首先进入高密度反应区，与高密度反应区内的膨胀的厌氧颗粒污泥床层进行厌氧反应，向上流动至所述I级三相分离器进行I级三相分离：气相携带部分液相经所述中心提升管I汇至所述沼气收集分离器；固相厌氧颗粒污泥与I级三相分离器发生惯性分离后重力沉降返回高密度反应区；液相则通过I级三相分离器向上进入低密度反应区。该液相在低密度反应区的悬浮厌氧污泥相中继续进行厌氧反应，向上流动至所述Ⅱ级三相分离器进行Ⅱ级三相分离：气相携带部分液相经所述中心提升管Ⅱ汇至所述沼气收集分离器；固相厌氧污泥与Ⅱ级三相分离器发生惯性分离后重力沉降返回低密度反应区，液相经过Ⅱ级三相分离器上部的沉淀区（位于所述Ⅱ级三相分离器与所述围堰之间）后经所述出水管排出反应器。

汇集至所述沼气收集分离器的携液气相在此进行气液分离，分离的气相可以反应器的顶部排出并可以在反应器内形成气封，分离的液相向下流动进入所述围堰，围堰内的液体可作为净化水排出反应器，也可以向高密度反应区回流，或者部分排出，部分回流。

所述反应器中，高密度反应区的微生物介质是厌氧颗粒污泥，污泥浓度＞20g/L，低密度反应区的微生物介质是絮状厌氧污泥，污泥浓度＞5g/L。通过设置两级反应区，以相对高密度、高浓度的厌氧颗粒污泥处理高浓度污染物，以相对低密度、低浓度的悬浮厌氧污泥处理低浓度污染物，从而形成稳定的、最优化的厌氧菌群结构并发挥最大处理效能，更彻底地转化有机污染物。

厌氧颗粒污泥与悬浮厌氧污泥在大高径比、有时伴有大回流比的高效厌氧反应器内存在着一种平衡关系，厌氧颗粒污泥密度相对较大，膨胀（或反应）区域集中在反应器中下部，在回流比较大或水质多变时，厌氧颗粒污泥会表面剥离形成悬浮厌氧污泥。而悬浮厌氧污泥密度相对较小，所以反应区域集中在反应器中上部，悬浮厌氧污泥在反应过程中也可以重新形成高密度的颗粒化污泥。因此，通过上述分区设置，还可有效控制厌氧微生物的流失，促进厌氧颗粒污泥的再生，而且对污染物的利用比较彻底。

所述低密度反应区与高密度反应区之间可以通过设置在所述反应器壳体外部的内回流管11相连通，实现低密度反应区液相向高密度反应区的回流（以下简称为内回流），内回流管的回流水可以直接接入高密度反应区，也可以先接入布水器，在布水器中与进水混合后，然后经布水器统一进入高密度反应区，以优化水流形式。所述围堰的集水空间与高密度反应区之间可以通过设置在所述反应器壳体外部的外回流管12相连通，实现围堰内的净化水向高密度反应区的回流（以下简称为外回流），可以部分回流也可以全部回流。所述外回流管的上端连接在所述围堰的集水空间底部。

设置回流，进水与来自低密度反应区的回流液和/或来自围堰的回流液同时进入高密度反应区，可显著增加高密度反应区液、固、气三相之间的扰动，增加厌氧颗粒污泥与污染物之间的传质效应，提升废水处理效能。其中的内回流，回流液从低密度反应区上部抽出，仍含有一定浓度的悬浮厌氧污泥，回流到高密度反应区有利于继续生成厌氧颗粒污泥。上述内、外双回流的设置还使得在发生进水的负荷和毒性冲击时，提供增强的缓冲能力，保障稳定的微生物条件以及运行效果。

所述内回流管和外回流管的回流比优选在100%至3000%之间可调，反应器内流速范围优选在4m/h至20m/h之间可调，所述回流比和所述流速可通过分别调节设置在所述内回流管和外回流管上的流量调节阀的开度实现。

当所述内回流管的下端与所述布水器连通时，进水与来自低密度反应区的回流液混合后进入所述反应器，再与来自围堰的回流液合并进入高密度反应区。

如图2所示，每级三相分离器均包括挡板13、集气板14和周向连续且封闭的环形脊板15，所述集气板和挡板呈上小下大的锥形筒状，挡板的底部可设有盲板将锥形筒状的下端口封堵住，以提高分离效果，所述集气板的上端口与相应的中心提升管的下端口连通，所述挡板通过连接杆（未示出）固定安装在所述集气板的下方并与所述集气板之间留有锥形环隙，所述环形脊板位于所述挡板的下方，所述环形脊板的外周贴合固定在所述反应器壳体的内壁上，所述环形脊板的内凸方向朝向反应区壳体的中心轴线，内凸表面的下部为上小下大的内锥面15-1，所述内锥面15-1的顶部构成环形脊板内径的最窄处，所述环形脊板的最上端边缘与所述挡板的最下端边缘之间留有空隙，所述挡板的最下端边缘在水平面上的投影优选包围所述环形脊板最窄处在水平面上的投影，采用具有上述特定形状和相对位置关系的挡板、集气板、环形脊板以及中心提升管组合结构，可以使所述三相分离器形成较优的惯性分离条件，提高分离效率，明显提升分离效果。所述环形脊板内凸表面的上部优选为上大下小的内锥面15-2，当液体自环形脊板向挡板与反应器内壁间空隙流动时，一方面倾斜向上表面促进向外侧转向的漩涡状转动流动的形成，另一方面配合挡板形成渐缩的流动通道为后续局部环流形成增加动力。

流体向上流经所述环形脊板时，由于遇到所述内锥面15-1致使流动方向发生改变，而且流动通道截面积缩减使得流体被加速，在所述环形脊板的脊顶（即所述环形脊板所围成的通道的最窄处）的下方出现漩涡流，有利于不同密度相态之间的惯性分离，在此处发生第一次三相分离。流体继续向上流，在挡板的作用下，流经所述环形脊板的最上端边缘与所述挡板的最下端边缘之间的空隙，形成向外侧转向的漩涡状转动流动，然后经过挡板和集气板间的锥形环隙处，再次形成有利于惯性分离的水力条件，气相携带部分液相向相应的中心提升管汇聚并向上流动，固相的厌氧污泥经挡板环流后在重力作用下沉降，在此处发生第二次三相分离。随后流体经集气板与反应器内壁面的间隙继续向上流动，流动通道截面积增加使得流体被减速并出现向心回流，固相厌氧污泥向集气板的背压区的壁面沉积，并在重力作用下滑落，在此处发生第三次三相分离。

采用两级的三相分离器设置，可以实现多达六次的三相分离作用，因此具有非常高的分离效率。由于厌氧污泥有机会经历多次惯性分离在重力作用下发生沉降，因此避免了厌氧污泥的流失，从而维持了高效的厌氧反应。

所述环形脊板的外周形状与所述反应器的横截面形状一致，而无论对于何种横截面形状的所述反应器，其采用的所述三相分离器的所述挡板可以呈相应的圆锥形筒状或棱锥形筒状，所述集气板也可以呈相应的圆锥形筒状或棱锥形筒状。

所述集气板可以为两层或三层结构，层与层之间可以通过杆状结构（未示出）连接，且层与层之间留有锥形环隙。挡板与集气板之间，集气板与集气板之间都可用于形成局部环流。

所述厌氧颗粒污泥床层所用厌氧颗粒污泥是经过如下培养方法得到的针对炼油和化工废水生化处理用的厌氧颗粒污泥：步骤（1）驯化，取污水处理场生化工艺的兼性污泥作为接种污泥；用乙酸钠溶液作为培养初期的有机基质，随着培养的进行，向有机基质中加入炼油、化工废水（一般的，CODcr值＞2000mg/L）并逐渐增加炼油、化工废水的掺合比例直至以炼油、化工废水作为全部的培养用有机基质进行驯化培养，并保持有机基质的CODcr值为2000mg/L至5000mg/L范围内的一个定值；通过上述处理，既保障了能够获得足够的微生物浓度，也保障了能够获得合适的微生物菌群构成。步骤（2）颗粒化，向驯化后的厌氧污泥中多批次投加丙烯酰胺聚合物和草炭土以促进厌氧污泥颗粒化，每批次投加顺序为先草炭土后丙烯酰胺聚合物，每升培养体系中草炭土和丙烯酰胺聚合物的总投加量分别为500mg-1000mg和50mg-100mg。草炭土含有多价金属阳离子，可通过中和微生物表面电荷加速污泥聚并。此外，草炭土的腐殖酸含量较高，可以很好的缓冲反应体系pH值，控制由于COD降解导致的pH值快速升高，先投加草炭土有利于提供污泥颗粒化所需的稳定环境。再投加阳离子的丙烯酰胺聚合物，可以通过吸附、架桥作用促进污泥团聚形成颗粒。

采用根据上述方法培养得到的厌氧颗粒污泥构成所述反应器的厌氧颗粒污泥床层是本发明尤其能够适应炼油、化工废水厌氧处理的关键因素之一。通常认为炼油废水厌氧池内的厌氧污泥因为长期的适应，其微生物结构可能适合作为接种污泥。然而，本发明的发明人通过大量的调研分析发现，炼油废水是经过物化处理后再进入厌氧池的，物化出水往往含有20mg/L至50mg/L的石油类物质，在厌氧池的长期积累反而使得厌氧污泥活性变得较差，而且污泥团中都含有积聚或分散的粘稠油泥颗粒，与微生物之间的分离非常困难。为此，发明人展开了大量的试验分析，最终打破常规选取了炼油废水处理场A/O池、SBR池（或称序批式间歇活性污泥法反应器）内的未经物化处理过的污泥作为接种污泥，其具有微生物菌群丰富、被油污染程度轻等优点，是培养适于炼油和化工废水生化处理的厌氧颗粒污泥的重要基础要素。

驯化步骤中，优选通过投加质量浓度在50g/L至100g/L范围内的NaHCO₃溶液把培养体系的碱度值控制在2500mg/L至5500mg/L范围内；通过投加质量浓度在30g/L至50g/L范围内的NaOH溶液把培养体系的pH值控制在6.5至7.5范围内。

同时，向培养体系中投加营养母液以促进微生物的生长，每升培养体系中可以投加8mL至12mL的营养母液，每升营养母液中优选含有100g至180g的NH₄Cl、15g至40g的KH₂PO₄、2g至10g的CaCl₂•2H₂O和2g至15g的MgSO₄•4H₂O，其余为水。

还可以向培养体系中投加微量元素母液，每升培养体系中可以投加1mL至2mL的微量元素母液，一是可以提高厌氧微生物的酶催化活性，二是有利于厌氧污泥颗粒聚并结核形成稳定的菌群结构。每升微量元素母液中优选含有1000mg至3000mg的FeCl3•4H2O，1000mg至3000mg的CoCl₂•6H₂O，500mg至1500mg的EDTA，200mg至1000mg的MnCl₂•4H₂O，50mg至200mg的Na₂SeO₃•5H₂O，50mg至100mg的(NH₄)₆Mo₇O₂₄•4H₂O，20mg至60mg的NiCl₂•6H₂O，10mg至60mg的H₃BO₃，40mg至60mg的ZnCl₂，20mg至40mg的CuCl₂•2H₂O，其余为水。

采用上述培养方法培养得到的厌氧颗粒污泥的微生物浓度更高，污泥浓度与粒径更大，有机容积负荷与水力负荷更高，抗水质与环境条件冲击能力更强，具有更高的有机污染物降解效能。炼油和化工废水经过采用本发明的方法培养得到的厌氧颗粒污泥的生化处理后的出水再经过一般好氧生化处理即可满足《石油炼制工业污染物排放标准》（GB31570-2015）。

本发明尤其适用于炼油、化工废水的厌氧处理，上述结构改进可提供稳定的高效厌氧污泥体系及菌群结构，改善厌氧微生物与污染物之间的传质，提高对炼油、化工有机污染物的转化效率。

Claims

1.一种适于炼油和化工领域的高浓度有机废水厌氧生化处理的结构改进型的上流式厌氧污泥床反应器，包括反应器壳体，其特征在于在所述反应器壳体的内部，由下至上间隔设置有Ⅰ级三相分离器和Ⅱ级三相分离器，所述Ⅰ级三相分离器与所述反应器壳体的底部之间为高密度反应区，所述Ⅰ、Ⅱ级三相分离器之间为低密度反应区，所述II级三相分离器与所述反应器壳体的顶部之间依次为沉淀区和沼气收集区，所述Ⅰ、Ⅱ级三相分离器的气相出口分别通过中心提升管Ⅰ、Ⅱ延伸至所述沼气收集区，所述中心提升管I在所述中心提升管Ⅱ中间穿过，所述中心提升管I的管孔构成所述I级三相分离器的气相流通道，所述中心提升管Ⅰ、Ⅱ之间的环形间隙构成所述II级三相分离器的气相流通道，所述高密度反应区内设有厌氧颗粒污泥床层，其微生物介质是厌氧颗粒污泥，所述低密度反应区的微生物介质是絮状厌氧污泥，膨胀区域集中在反应器中下部，所述低密度反应区与高密度反应区之间设有内回流管，所述内回流管的上端连通所述低密度反应区，下端接入布水器，围堰与高密度反应区之间设有外回流管，所述外回流管的上端连通所述围堰内的集水空间，下端连通所述高密度反应区，每级三相分离器均包括挡板、集气板和周向连续的环形脊板，所述集气板和挡板呈上小下大的锥形筒状，位于所述反应器壳体内的水平向中央部位且与所述反应器壳体的内壁之间留有环形间隙，所述集气板的上端口与相应的中心提升管的下端口连通，所述挡板固定安装在所述集气板的下方并与所述集气板之间留有锥形环隙，所述环形脊板位于所述挡板的下方且与所述挡板之间留有环形间隙，其外周固定贴合在所述反应器壳体的内壁上，形成反应器壳体内壁上的环形内凸结构，所述反应器壳体的顶部设有用于与位于所述反应器外的沼气输送管道相通的排气管路，用于向外输送所产生的沼气。

2.如权利要求1所述的结构改进型的上流式厌氧污泥床反应器，其特征在于所述高密度反应区的底部设有布水器，反应器的进水管接入所述布水器，所述沼气收集区内设有集水用的围堰，所述中心提升管Ⅰ、Ⅱ上端的出水口均连通所述围堰内的集水空间。

3.如权利要求2所述的结构改进型的上流式厌氧污泥床反应器，其特征在于所述环形脊板内凸表面的下部为上小下大的内锥面。

4.如权利要求3所述的结构改进型的上流式厌氧污泥床反应器，其特征在于当所述反应器壳体的横截面呈多边形时，所述挡板和集气板呈与所述多边形对应的多棱锥形筒状，当所述反应器壳体的横截面呈圆形时，所述挡板和集气板呈圆锥形筒状。

5.如权利要求4所述的结构改进型的上流式厌氧污泥床反应器，其特征在于所述集气板为两层或三层结构，层与层之间通过杆状结构连接，且层与层之间留有锥形环隙。

6.如权利要求5所述的结构改进型的上流式厌氧污泥床反应器，其特征在于所述内回流管和外回流管的回流比为100%-3000%，反应器内流速范围在4m/h-20m/h，所述回流比和所述流速通过分别调节设置在所述内回流管和外回流管上的流量调节阀的开度实现。

7.如权利要求1-6中任意一项权利要求所述的结构改进型的上流式厌氧污泥床反应器，其特征在于所述厌氧颗粒污泥是经过如下培养方法得到的厌氧颗粒污泥：步骤（1）驯化，取污水处理场生化工艺的兼性污泥作为接种污泥；用乙酸钠溶液作为培养初期的有机基质，随着培养的进行，向有机基质中加入炼油废水并逐渐增加炼油废水的掺合比例直至以炼油废水作为全部的培养用有机基质进行驯化培养，并保持有机基质的CODcr值为2000mg/L至5000mg/L范围内的一个定值；步骤（2）颗粒化，向驯化后的厌氧污泥中多批次投加丙烯酰胺聚合物和草炭土以促进厌氧污泥颗粒化，每批次投加顺序为先草炭土后丙烯酰胺聚合物，每升培养体系中草炭土和丙烯酰胺聚合物的总投加量分别为500mg-1000mg和50mg-100mg。

8.如权利要求7所述的结构改进型的上流式厌氧污泥床反应器，其特征在于驯化步骤中，通过投加质量浓度在50g/L至100g/L范围内的NaHCO₃溶液把培养体系的碱度值控制在2500mg/L至5500mg/L范围内；通过投加质量浓度在30g/L至50g/L范围内的NaOH溶液把培养体系的pH值控制在6.5至7.5范围内；向培养体系中投加营养母液，每升培养体系中投加8mL至12mL的营养母液，每升营养母液中含有100g至180g的NH₄Cl、15g至40g的KH₂PO₄、2g至10g的CaCl₂•2H₂O和2g至15g的MgSO₄•4H₂O，其余为水；向培养体系中投加微量元素母液，每升培养体系中投加1mL至2mL的微量元素母液，每升微量元素母液中含有1000mg至3000mg的FeCl3•4H2O，1000mg至3000mg的CoCl₂•6H₂O，500mg至1500mg的EDTA，200mg至1000mg的MnCl₂•4H₂O，50mg至200mg的Na₂SeO₃•5H₂O，50mg至100mg的(NH₄)₆Mo₇O₂₄•4H₂O，20mg至60mg的NiCl₂•6H₂O，10mg至60mg的H₃BO₃，40mg至60mg的ZnCl₂，20mg至40mg的CuCl₂•2H₂O，其余为水。

9.如权利要求8所述的结构改进型的上流式厌氧污泥床反应器，其特征在于草炭土的堆积密度＞0.6kg/L，腐殖酸含量＞40%，pH值为5.5至6.5，粒径范围为100目至300目；丙烯酰胺聚合物的阳离子度为40%至60%，相对分子质量范围为800万至1200万。

10.如权利要求9所述的结构改进型的上流式厌氧污泥床反应器，其特征在于驯化周期为10至30天；当每升培养体系的产气速率＞40mL/d、甲烷体积分数＞75%、厌氧污泥浓度＞8g/L以及厌氧污泥的粒径中值＞50μm时，结束驯化；颗粒化周期为30至60天；当培养体系的比产甲烷活性＞0.2LCH4/g(VSS•d)、厌氧颗粒污泥的浓度达到＞20g/L以及厌氧颗粒污泥的粒径范围达到0.12mm至5.0mm时，结束颗粒化。