CN105668793A - 一体化煤化工深度处理深度氧化反应器 - Google Patents

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高迎新
宋玉琼
丁然
张昱
杨敏
张国林
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    • C02F3/301—Aerobic and anaerobic treatment in the same reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F2203/006—Apparatus and plants for the biological treatment of water, waste water or sewage details of construction, e.g. specially adapted seals, modules, connections

Abstract

本发明公开了一体化煤化工深度处理深度氧化反应器，其包括设备箱体主体(101)、设备进水管(201)、设备进气管(301)和三相分离器(401)，其特征在于，设备箱体主体(101)为立方体顶部不封顶，底部为高度1米倾斜角度60度的斜面，中间布置有矩形筒，上下都不封口矩形长宽尺寸为主体外形长宽尺寸的1/3；本发明优化了进水及进气的联通方式，使得整体脱氮的效率得到了明显提高，并且将设备故障率大大降低。

Description

一体化煤化工深度处理深度氧化反应器
技术领域
本发明属于环保技术领域，尤其涉及一体化煤化工深度处理深度氧化反应器。
背景技术
厌氧生物处理技术(厌氧反应器)已广泛应用于轻工、化工、制药等行业的中、高浓度有机废水的处理，取得了较好的效果，人们相继开发出了以UASB为代表的第二代厌氧反应器、以EGSB、AFB、IC等为代表的第三代高效厌氧反应器，均在实际工程中得到广泛的应用；对于高效厌氧反应器而言，不仅要分离污泥停留时间和水力停留时间，还应使进水和污泥之间保持充分的接触。厌氧反应器中污泥与废水的混合，首先取决于布水系统的设计，合理的布水系统是保证固液充分接触的基础，进水的布水系统兼有布水和水力搅拌两大功能；在厌氧反应器运行过程中，进水必须在反应器底部均匀分配，确保各单位面积的进水量基本相同，以防止出现偏流、股流现象，避免设备容积利用率降低，导致处理效率大大降低；同时依靠进水的水力搅拌和反应过程产生沼气的搅拌作用，提高进水与污泥的混合效果，并可防止局部产生酸化现象；目前常使用的布水器如树枝管式配水布水器和穿孔管式配水布水器，其特点是结构简单，只要施工安装正确，配水能够基本达到均匀分布的要求；由于布水器工作环境决定了其布水管往往容易发生堵塞，且布水管一旦发生堵塞不容易发现，由于目前的布水管转弯处大都存在死角，清理起来十分困难，影响厌氧反应器的正常工作。
中国专利申请第2010102092033号公开了一种好氧→缺氧→厌氧集成模块式污水快速脱氮反应装置，该装置包括水下螺旋曝气机、生物接触多孔填料、泥水分离导流孔板、出水槽、反应装置外筒、环形进水管、排水管、排泥管、反应内筒、导流筒、污泥回流挡板、布水挡板、污泥回流区挡板支架、多孔生物接触填料的支撑网；所述的零件间的连接为：环形进水管的支管穿过反应装置外筒的筒壁和环形污泥回流挡板焊接在反应装置外筒上；反应筒的开口端头垂直焊接在布水挡板的中部，并用反应区直筒的支撑架和污泥回流区挡板支架支撑；污泥回流挡板为喇叭筒状，其小口端头焊接在反应筒的外壁上，小口端部的内侧壁与布水挡板外圆焊接；布水挡板为一圆环状，其上均匀布置过水孔，圆环的中心孔为导流孔；反应筒、污泥回流挡板和布水挡板围成的空间为污水分配槽；污泥回流挡板的大口端通过污泥回流区挡板支架焊接在反应装置外筒的内壁上，反应装置外筒的内壁、污泥回流挡板的大口端和污泥回流区挡板支架的空间为污泥回流导流孔；生物接触多孔填料通过多孔生物接触填料的支撑网连接在反应筒的顶部，在该专利中虽然改进了设计，但是仍然存在处理不稳定、易堵塞、水力搅拌动力不足、沉降时间不足等问题。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供一体化煤化工深度处理深度氧化反应器。
依据本发明的第一方面，提供一体化煤化工深度处理深度氧化反应器，其包括设备箱体主体101、设备进水管201、设备进气管301和三相分离器401，设备箱体主体101为立方体顶部不封顶，底部为高度1米倾斜角度60度的斜面，中间布置有矩形筒，上下都不封口矩形长宽尺寸为主体外形长宽尺寸的1/3。
其中，矩形筒距离设备箱体主体101顶部500mm，距离设备箱体主体101底部600mm；矩形筒内中间位置布置设备进水管201，其下方200mm处布置设备进气管301；设备进水管201和设备进气管301的入口均布置在设备箱体主体101左侧中间位置；设备箱体主体101右侧距离顶部高度200mm处布置三相分离器401。
优选地，在设备进水管中，进水口202位于设备进水管201左端，进水主管205呈T字型，均匀连接有进水支管203，在进水支管203上均匀布置有进水口205,进水口205为直径3mm孔，其中进水口间距x为200～250mm，其中进水支管间距y为300～500mm。
优选地，在设备进气管中，进气口302位于设备进气管301左端，进气主管303呈T字型，均匀连接有进气支管304，在进气支管304上均匀布置有进气口305，进气口305为直径3mm孔，其中进气口间距L为200～250mm，其中进气支管间距H为300～500mm。
优选地，在三相分离器中，集气区402位于三相分离器401的左侧，为一个矩形腔体底部不封闭右侧有三个三角形与泥水分离区403连接。
优选地，在三相分离器中，污泥回流区404位于三相分离器401的中间位置，斜向下角度为60度；排气区406位于集气区402的顶部中间位置。
进一步地，污泥在上升过程中在泥气水分离区403处由于其遇到污泥回流区404的挡板，从而气体会冲进挡板的底侧，从而不断富集的过程中会被压力压到集气区402内，从而经过排气区406排放出去；由于气体的离开泥便会马上失去向上的动力，逐渐的与水分离，部分直接落回箱体内，部分由于较轻便会沉积到污泥回流区404汇集等到一定量之后便会回落至箱体内。
使用本发明的一体化煤化工深度处理深度氧化反应器，相比于现有技术具有以下技术优点：1.能耗相较传统技术相对较低，传统设备曝气都是从底部曝气，一体化煤化工深度处理深度氧化反应器采用中间进气曝气，可以节省很大的能量。
2.设备可以完全实现免维护，无需更换内部填料。
3.设备结构简单，处理负荷相当于常规设备150％～200％。
附图说明
图1为依据本发明的一体化煤化工深度处理深度氧化反应器的结构示意图；
图2为图1中所示设备进水管的结构示意图；
图3为图1中所示设备进气管的结构示意图；
图4为三相分离器的结构示意图；
图5为设备箱体主体的结构示意图；
图6为依据本发明的一体化煤化工深度处理深度氧化反应器的工艺示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为依据本发明的一体化煤化工深度处理深度氧化反应器的结构示意图，如图1所示，一体化煤化工深度处理深度氧化反应器包括设备箱体主体101、设备进水管201、设备进气管301和三相分离器401，其中设备箱体主体101为立方体顶部不封顶，底部为高度1米倾斜角度60度的斜面，中间布置有矩形筒，上下都不封口矩形长宽尺寸为主体外形长宽尺寸的1/3；矩形筒距离设备箱体主体101顶部500mm，距离设备箱体主体101底部600mm；矩形筒内中间位置布置设备进水管201，其下方200mm处布置设备进气管301，设备进水管201和设备进气管301的入口均布置在设备箱体主体101左侧中间位置；设备箱体主体101右侧距离顶部高度200mm处布置三相分离器401。
图2为图1中所示设备进水管的结构示意图，其中附图标记指示如下：进水口202、进水支管203、进水主管204、进水口205、进水口间距X、进水支管间距Y；附图中，进水口202位于设备进水管201左端，进水主管205呈T字型，均匀连接有进水支管203，在进水支管203上均匀布置有进水口205，进水口205为直径3mm孔，其中进水口间距x为200～250mm，其中进水支管间距y为300～500mm。此尺寸选择主要考虑设备内布置进水的均匀和水力向上冲击力的合力等因素，最佳有力的向上的流速和水与气体在上升过程中的搅匀作用。
图3为图1中所示设备进气管的结构示意图，其中附图标记指示如下：进气口302、进气支管303、进气主管304、进气口305、进气口间距L、进气支管间距H；进气口302位于设备进气管301左端，进气主管303呈T字型，均匀连接有进气支管304，在进气支管304上均匀布置有进气口305，进气口305为直径3mm孔，其中进气口间距L为200～250mm，其中进气支管间距H为300～500mm。其中L、H的选择主要是气体曝气口的合理间距，主要考虑气体在上升过程中会随着气体上升的过程中速度不断加快，从而大部分气体将聚合在一起，气泡将特别大为了使得气泡在离开水面之前太大，所以选择此间距是最合理的。
图4为三相分离器的示意图，其中附图标记指示如下：集气区402泥气水分离区403污泥回流区404排水区405排气区406。三相分离器401包括集气区402、泥气水分离区403、污泥回流区404、排水区405及排气区406，集气区402位于三相分离器401的左侧，为一个矩形腔体底部不封闭右侧有三个三角形与泥水分离区403连接。污泥回流区404位于三相分离器401的中间位置，斜向下角度为60度；排气区406位于集气区402的顶部中间位置。污泥在上升过程中在泥气水分离区403处由于其遇到污泥回流区404的挡板，从而气体会冲进挡板的底侧，从而不断富集的过程中会被压力压到集气区402内，从而经过排气区406排放出去；由于气体的离开泥便会马上失去向上的动力，逐渐的与水分离，部分直接落回箱体内，部分由于较轻便会沉积到污泥回流区404汇集等到一定量之后便会回落至箱体内。
图5为设备箱体主体的结构示意图，其中附图标记指示如下：箱体壁板102、气液混合区103、导向斜板104、气液混合区支撑105、竖板106、排水口107、导出水板108、气液混合区长宽A、箱体长宽B、混合区距箱体顶部距离C、混合区距箱体底部D、导向角度E、出水宽度F、出水间隙G。设备箱体主体101主要由箱体壁板102、气液混合区103、导向斜板104、气液混合区支撑105、竖板106、排水口107、导出水板108构成，其中箱体壁板102在设备箱体主体四周，气液混合区103为一个矩形上下不封口，在设备箱体主体101中间位置；导向斜板104在设备箱体主体101的底部，作用是液体在流动过程中的导向板；气液混合区支撑105作用是支撑气液混合区103；竖板106是将反应区和出水区分开；排水口107布置位置高于相三分离器排水区405；倒出水板108在设备箱体主体右侧底部，主要作用是排水的导向作用和泥回流的导向；如图气液混合区长宽A与箱体长宽B比例为1:3主要是考虑气液混合时间和厌氧好氧的时间比例来确定的；混合区距箱体顶部距离C一般为500mm左右主要是考虑安全高度加混合气液抬升高度决定；混合区距箱体底部D一般为600～1000mm主要依靠设备的处理量来确定并且和设备内泥的密度相关；导向角度E一般为45～60度有利于液体混合流动且不会产生死角出现死泥的情况；出水宽度F一般为300～500mm此处主要考虑出水的流速不能过高方便泥的回落；出水间隙G一般为400mm左右考虑降低设备箱体主体内部的液体流动给其三相分离器401带来冲击影响排泥排气效果。
图6为依据本发明的一体化煤化工深度处理深度氧化反应器的工艺示意图，如图所示，首先气体和液体从中间气液混合区ii的中部位置高速进入混合区，气速一般控制在10米/秒、液体一般控制在2米/秒，可以带动推动上部的液体向上移动，并且在高速气体带动下，下面的液体会产生微负压急速从底部周边补充上来，随着顶部的液体冲出中间气液混合区为周边的大范围补充液体，使得液体向下流动循环，中间混合区液体就可以转动起来，同时带动填料的运转，此过程中在充气时部分空气内的氧气会溶解到液体中变成溶解氧，从而为微生物的存活提供氧气，当调料运转到顶部后接触到的氧气达到顶峰，在其缓慢下降的过程中i中便处于缺氧状态直至达到厌氧状态，再运行至气液混合区ii时便再次有溶解氧得到补充。
此过程的有利之处便在于微生物在有氧状态时是氧化反应，将水中含有的有机氮充分氧化分解成硝态氮，在厌氧过程中细菌会将硝态氮还原生产氮气，这样整个简单的设备就可以完成从硝化到反硝化的整个过程；图6中的填料采用与水密度相当的聚氨酯材料，其比表面积大，空隙多方便微生物在填料上面挂膜，其外表面的微生物多为好氧和兼氧微生物(主要为硝化菌)，填料内部多为厌氧微生物(主要为反硝化菌)；随着废水不断的处理过程中，处理后的废水会有一部分进入到iii经过三相分离器三相分离后水被排放到后期的处理环节，气体排放到空气中(此处产生的气体主要为氮气)，泥会回落至反应器箱体内。
显然上述实施例仅为清楚的说明本发明所做的举例，而并非对实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上，还可以做出其他不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有实施方式予以穷举，由此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一体化煤化工深度处理深度氧化反应器，其包括设备箱体主体(101)、设备进水管(201)、设备进气管(301)和三相分离器(401)，其特征在于，设备箱体主体(101)为立方体顶部不封顶，底部为高度1米倾斜角度60度的斜面，中间布置有矩形筒，上下都不封口矩形长宽尺寸为主体外形长宽尺寸的1/3。
2.根据权利要求1所述的一体化煤化工深度处理深度氧化反应器，其特征在于，矩形筒距离设备箱体主体(101)顶部500mm，距离设备箱体主体(101)底部600mm；矩形筒内中间位置布置设备进水管(201)，其下方200mm处布置设备进气管(301)。
3.根据权利要求1所述的一体化煤化工深度处理深度氧化反应器，其特征在于，设备进水管(201)和设备进气管(301)的入口均布置在设备箱体主体(101)左侧中间位置；设备箱体主体(101)右侧距离顶部高度200mm处布置三相分离器(401)。
4.根据权利要求2或3所述的一体化煤化工深度处理深度氧化反应器，其特征在于，在设备进水管中，进水口(202)位于设备进水管(201)左端，进水主管(205)呈T字型，均匀连接有进水支管(203)，在进水支管(203)上均匀布置有进水口(205)，进水口(205)为直径3mm孔，其中进水口间距x为200～250mm，其中进水支管间距y为300～500mm。
5.根据权利要求2或3所述的一体化煤化工深度处理深度氧化反应器，其特征在于，在设备进气管中，进气口(302)位于设备进气管(301)左端，进气主管(303)呈T字型，均匀连接有进气支管(304)，在进气支管(304)上均匀布置有进气口(305)，进气口(305)为直径3mm孔，其中进气口间距L为200～250mm，其中进气支管间距H为300～500mm。
6.根据权利要求2或3所述的一体化煤化工深度处理深度氧化反应器，其特征在于，在三相分离器中，集气区(402)位于三相分离器(401)的左侧，为一个矩形腔体底部不封闭右侧有三个三角形与泥水分离区(403)连接。
7.根据权利要求2或3所述的一体化煤化工深度处理深度氧化反应器，其特征在于，在三相分离器中，污泥回流区(404)位于三相分离器(401)的中间位置，斜向下角度为60度；排气区(406)位于集气区(402)的顶部中间位置。
8.根据权利要求6或7所述的一体化煤化工深度处理深度氧化反应器，其特征在于，污泥在上升过程中在泥气水分离区(403)处由于其遇到污泥回流区(404)的挡板，从而气体会冲进挡板的底侧，从而不断富集的过程中会被压力压到集气区(402)内，从而经过排气区(406)排放出去；由于气体的离开泥便会马上失去向上的动力，逐渐的与水分离，部分直接落回箱体内，部分由于较轻便会沉积到污泥回流区(404)汇集等到一定量之后便会回落至箱体内。
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