CN106396095A - 厌氧内循环反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种厌氧内循环反应器，包括反应器筒体和位于筒体顶端的气水分离箱。反应器筒体内从下至上设有第一反应区和第二反应区。在第一反应区底部设导流装置，导流装置的上游端与进水管和下降管连通，导流装置的下游端与反应器筒体内第一反应区相通。反应器筒体顶端的气水分离箱由高度可调的溢流堰板分隔为混合液上升区和混合液下降区两个部分，混合液下降区底部通过下降管与导流装置的上游端连通，而气水分离箱的混合液上升区分别与第一反应区的上部的第一三相分离器的集气槽上升管，以及第二反应区的上部的第二三相分离器的集气槽上升管相连接。其内循环系统的可调节性好、反应器运行稳定性高。

Description

厌氧内循环反应器

技术领域

本发明涉及一种厌氧反应器，具体涉及一种厌氧内循环反应器。

背景技术

从宏观上来看IC（Internal Iirculation）厌氧反应器就是一个完全混合态的厌氧反应器（一级反应区）和一个以推流状态工作的厌氧反应器（二级反应区）沿着纵向串联工作所构成的一个复合型反应器。因为IC反应器充分利用了完全混合反应器抗冲击负荷能力强以及推流反应器出水水质好的特点，所以这种厌氧反应器具有非常广阔的应用前景。

但是，这种反应器也存在不足之处。其一是IC反应器内部结构比普通厌氧反应器复杂，因此对设计和安装的要求都很高。其二是这种反应器对一级反应区内循环系统的可靠性要求高。如果出现故障那么这个反应区的流态将发生改变。原有的完全混合状态将变成非常复杂的一种流态甚至会出现短流的现象，使得整个处理系统的处理效果下降。另外，一级反应区失去了一定混合的强度后，颗粒污泥赖以留存的水力负荷条件将不复存在，原有的膨胀状态会变成了沉积状态，颗粒污泥和废水之间的质量传递过程会受到影响。

为了解决一级反应区混合物的内循环问题，现有技术是在一级反应区顶端设有三相分离器，在三相分离器的集气槽上设有上升管，通过密度差和气体提升共同作用（一级反应区混合物密度低于水）将一级反应区的混合物送入气水分离箱。经过气水分离后混合物密度降低，借助气水分离箱与反应器的出水渠之间的水位差，将混合物送回到一级反应区。

传统的IC内循环流反应器是利用一级反应区混合物与水的密度差作为驱动力，即正常运行情况下气水分离箱的水位与反应器出水水位之间的高差。利用这个推动力，来推动一级反应区内的混合物质在内循环系统中流动。传统的IC内循环流反应器有如下缺点：

1、一级反应区混合物在上升和下降过程中容易产生堵塞；

内回流系统的工作状态非常复杂，而且一级反应区污泥含量非常高（一般在7-12g/l之间）。此外，不同扰动状态的各个区域的密度是不同的，泥水混合物的流动性很难准确描述。如果在工程设计过程中对一级反应区混合物循环动力计算出现错误，或者对一级反应区产气量计算出现错误都将导致整个内循环系统的动力不足，都将使内循环系统的高程设计出现问题，从而导致内循环系统的瘫痪。

2、内循环系统的可调节性差：

传统的IC内循环系统的可调节性差，不能根据所处理废水的实际情况来调节其本身的工作状况。一旦投入运行内循环系统的工作将在固定的状态下工作。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种厌氧内循环反应器，其利用整个反应器进水所携带的能量推动内循环过程，使得一级反应区混合物在上升和下降过程中不会产生堵塞，且通过在气水分离箱内装有高度可调的溢流堰，使内循环系统的工作状态可以得到调整。

本发明的目的是采用如下技术手段来实现的：一种厌氧内循环反应器，包括反应器筒体，所述反应器筒体内从下至上设有第一反应区和第二反应区，所述第一反应区底部设有导流装置，导流装置的上游端与进水管连通，所述导流装置的下游端与第一反应区相通，所述反应器筒体的顶端设有气水分离箱，所述气水分离箱的上部设有沼气出口，用于与沼气管连接，所述气水分离箱内设有高度可调的溢流堰，将气水分离箱分隔为混合液上升区和混合液下降区，所述气水分离箱的混合液下降区底部通过回流管与导流装置的上游端连通，所述第一反应区的上部设有第一三相分离器，所述第一三相分离器的集气槽通过上升管与气水分离箱的混合液上升区连通，所述第二反应区的上部设有第二三相分离器，所述第二三相分离器的集气槽通过上升管与气水分离箱的混合液上升区连通，所述反应器筒体的顶部设置有连通出水管的集水渠，所述集水渠位于第二三相分离器上方。

所述进水管、回流管以及导流装置的上游端之间通过三通管连接，所述三通管的第一管口与回流管的下端连接，所述三通管的第二管口与导流装置的上游端连接，所述三通管的第三管口与进水管连接。三通管的第一管口与第二管口同轴心线，与第三管口的轴心线垂直，使进水管与回流管垂直。

所述导流装置的上游端高于其下游端。

所述导流装置包括锥形导流筒和导流锥，所述导流锥位于锥形导流筒内，且所述锥形导流筒与导流锥同轴心线，在导流锥与锥形导流筒之间形成导流通道，所述锥形导流筒的上端与回流管的下端固定连接。

所述导流锥固定在反应器筒体的底面。

高度可调的溢流堰包括固定板和可调板，所述可调板上沿纵向开设有螺栓槽孔，所述固定板设有螺栓孔，与可调板的螺栓槽孔对应，所述固定板的螺栓孔中安装有螺栓，所述螺栓穿过可调板的螺栓槽孔，通过锁紧螺母将可调板与固定板锁紧固定，形成将气水分离箱分隔为混合液上升区和混合液下降区的溢流堰板，所述溢流堰板纵向固定在气水分离箱内，与气水分离箱的轴心线平行。所述的可调节板，高度可调并与固定板采用螺栓连接，两端与气水分离箱内壁采用滑动密封槽配合。

所述溢流堰板的固定板与气水分离箱内壁固定连接，所述溢流堰板的可调板与气水分离箱内壁滑动配合。

气水分离箱内壁设有用于与溢流堰板的可调板滑动密封配合的滑槽，该滑槽内安装有滑槽密封胶条。

所述气水分离箱的下部为圆锥形，溢流堰板与气水分离箱的轴心线之间有间距，所述气水分离箱的轴心线与回流管的轴心线位于同一条直线上。使回流管与气水分离箱的锥底连通。

所述第一三相分离器、第二三相分离器的结构相同，该三相分离器结构包括集气槽和集气罩，所述集气罩为开口向下的V型。所述集气槽上安装有上升管，用于与气水分离箱的混合液上升区连通。集气槽上设有回流管过孔。集气槽和集气罩均固定在反应器筒体内壁上。

优选地，进水管的轴心线与导流装置的上游端的之间的距离H2为0.5-1.0米。

所述气水分离箱通过支架支撑在反应器筒体的顶端。

集水渠设锯齿形三角堰。

本发明的有益效果为：反应器筒体内从下至上设有第一反应区和第二反应区。在第一反应区底部设导流装置，导流装置的上游端与进水管和下降管连通，导流装置的下游端与反应器筒体内第一反应区相通。通过将进水管、下降管以及导流装置连接，构成一级反应区的布水系统，利用整个反应器进水所携带的富裕能量来推动内循环过程，使得整个内循环系统的动力充裕。即使在工程设计过程中对一级反应区混合物循环动力计算不够准确的情况下，都不会使内循环系统瘫痪。而且在反应器投入运行过程中遇到一级反应区产气量低内循环动力不足的情况下，利用本循环系统依然可以实现一级反应区的内循环过程。

反应器筒体顶端的气水分离箱由高度可调的溢流堰板分隔为混合液上升区和混合液下降区两个部分，混合液下降区底部通过下降管与导流装置的上游端连通，而气水分离箱的混合液上升区分别与第一反应区的上部的第一三相分离器的集气槽上升管，以及第二反应区的上部的第二三相分离器的集气槽上升管相连接。通过在气水分离箱内设有高度可调的溢流堰，将气水分离箱分隔为混合液上升区和混合液下降区。在密度差值不足以推整个内循环过程的情况下，可将可调堰的堰板降低， 这种结构使得IC内循环系统的可调节性好，可以根据所处理废水的实际情况来调节其本身的工作状况。当一级反应区产气量不足或者气水分离箱安装高度值无法准确求定的情况下，可以调整可调堰板的高度，使上升管中的混合物越过溢流堰，利用其自身的水头回流到一级反应区。这种结构不但简化了设计过程，而且在运行过程中可以根据实际情况灵活调整内循环系统的回流量。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的厌氧内循环反应器的结构示意图；

图2为本发明的厌氧内循环反应器的导流装置的安装示意图；

图3为本发明的厌氧内循环反应器的第一三相分离器的平面示意图。

附图中，1为反应器筒体，2为导流装置，21为锥形导流筒，22为导流锥，3为三通管，4为进水管，5为回流管，6为第一反应区，7为第一三相分离器，71为集气罩，8为第二反应区，9为第二三相分离器，10为上升管，11为集气槽，111为回流管过孔，12为集水渠，13为出水管，14为气水分离箱，15为高度可调的溢流堰，16为混合液上升区，17为混合液下降区，18为沼气管。

具体实施方式

参见图1至图3，一种厌氧内循环反应器，包括反应器筒体1以及位于筒体顶端的气水分离箱14。所述反应器筒体1内从下至上设有第一反应区6和第二反应区8，所述反应器筒体1的底部设有进水管4和导流装置2，所述进水管4与导流装置2的上游端连通，所述导流装置2的下游端与反应器筒体1内第一反应区6相通。所述气水分离箱14通过支架支撑在反应器筒体1的顶端。所述气水分离箱14的上部设有沼气出口，用于与沼气管18连接，所述气水分离箱14内设有高度可调的溢流堰15，将气水分离箱14分隔为混合液上升区16和混合液下降区17，所述气水分离箱14的混合液下降区17底部通过回流管5与导流装置2的上游端连通，所述第一反应区6的上部设有第一三相分离器7，所述第一三相分离器7的集气槽11通过上升管10与气水分离箱14的混合液上升区16连通，所述第二反应区8的上部设有第二三相分离器9，所述第二三相分离器9的集气槽11通过上升管10与气水分离箱14的混合液上升区16连通，所述反应器筒体1的顶部设置有连通出水管13的集水渠12，所述集水渠12位于第二三相分离器9上方。本实施例的集水渠设锯齿形三角堰。所述进水管4、回流管5以及导流装置2的上游端之间通过三通管3连接，所述三通管3的第一管口与回流管5的下端连接，所述三通管3的第二管口与导流装置2的上游端连接，所述三通管3的第三管口与进水管4连接。三通管3的第一管口与第二管口同轴心线，与第三管口的轴心线垂直，使进水管4与回流管5垂直。所述导流装置2的上游端高于其下游端。

所述导流装置2包括锥形导流筒21和导流锥22，所述导流锥22位于锥形导流筒21内，且所述锥形导流筒21与导流锥22同轴心线，在导流锥22与锥形导流筒21之间形成导流通道，所述锥形导流筒21的上端与回流管5的下端固定连接。锥形导流筒21上大下小，导流筒顶部为其上游端。所述导流锥22固定在反应器筒体1的底面。进水管4的轴心线与导流装置2的上游端的之间的距离H2为0.5-1.0米。

高度可调的溢流堰15包括固定板和可调板，所述可调板上沿纵向开设有螺栓槽孔，所述固定板设有螺栓孔，与可调板的螺栓槽孔对应，所述固定板的螺栓孔中安装有螺栓，所述螺栓穿过可调板的螺栓槽孔，通过锁紧螺母将可调板与固定板锁紧固定，形成将气水分离箱14分隔为混合液上升区16和混合液下降区17的溢流堰板。可调板可以上下移动，确定好高度后与固定板用螺栓固定。所述溢流堰板纵向固定在气水分离箱14内，与气水分离箱14的轴心线平行。所述溢流堰板的固定板与气水分离箱14内壁固定连接，所述溢流堰板的可调板与气水分离箱14内壁滑动配合。气水分离箱14内壁设有用于与溢流堰板的可调板滑动密封配合的滑槽。滑槽内安装有滑槽密封胶条。所述气水分离箱14的下部为圆锥形，溢流堰板与气水分离箱14的轴心线之间有间距，所述气水分离箱14的轴心线与回流管5的轴心线位于同一条直线上。使回流管5与气水分离箱14的锥底连通。

所述第一三相分离器7、第二三相分离器9的结构相同，该三相分离器结构包括集气槽11和集气罩71，所述集气罩为开口向下的V型。所述集气槽11上安装有上升管10，用于与气水分离箱14的混合液上升区16连通。集气槽11上设有回流管过孔111。集气槽11和集气罩71均固定在反应器筒体内壁上。

在设计过程中无需利用那些繁琐的数学和流体力学模型来确定气水分离箱14的安装高度。只需确定一级反应区混合物与相同温度下水密度差值的大体范围，决定气水分离箱14最低安装高即可。在反应器投入运行后调整高度可调的溢流堰15板的高度来调整回流量，将一级反应区的水力条件控制在颗粒污泥生长所需要的最佳范围内。

本发明不仅仅局限于上述实施例，在不背离本发明技术方案原则精神的情况下进行些许改动的技术方案，应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种厌氧内循环反应器，包括反应器筒体，所述反应器筒体内从下至上设有第一反应区和第二反应区，其特征在于：所述第一反应区底部设有导流装置，导流装置的上游端与进水管连通，所述导流装置的下游端与第一反应区相通，所述反应器筒体的顶端设有气水分离箱，所述气水分离箱的上部设有沼气出口，用于与沼气管连接，所述气水分离箱内设有高度可调的溢流堰，将气水分离箱分隔为混合液上升区和混合液下降区，所述气水分离箱的混合液下降区底部通过回流管与导流装置的上游端连通，所述第一反应区的上部设有第一三相分离器，所述第一三相分离器的集气槽通过上升管与气水分离箱的混合液上升区连通，所述第二反应区的上部设有第二三相分离器，所述第二三相分离器的集气槽通过上升管与气水分离箱的混合液上升区连通，所述反应器筒体的顶部设置有连通出水管的集水渠，所述集水渠位于第二三相分离器上方。

2.根据权利要求1所述的厌氧内循环反应器，其特征在于：所述进水管、回流管以及导流装置的上游端之间通过三通管连接，所述三通管的第一管口与回流管的下端连接，所述三通管的第二管口与导流装置的上游端连接，所述三通管的第三管口与进水管连接。

3.根据权利要求1或2所述的厌氧内循环反应器，其特征在于：所述导流装置的上游端高于其下游端。

4.根据权利要求3所述的厌氧内循环反应器，其特征在于：所述导流装置包括锥形导流筒和导流锥，所述导流锥位于锥形导流筒内，且所述锥形导流筒与导流锥同轴心线，在导流锥与锥形导流筒之间形成导流通道，所述锥形导流筒的上端与回流管的下端固定连接。

5.根据权利要求4所述的厌氧内循环反应器，其特征在于：所述导流锥固定在反应器筒体的底面。

6.根据权利要求1所述的厌氧内循环反应器，其特征在于：高度可调的溢流堰包括固定板和可调板，所述可调板上沿纵向开设有螺栓槽孔，所述固定板设有螺栓孔，与可调板的螺栓槽孔对应，所述固定板的螺栓孔中安装有螺栓，所述螺栓穿过可调板的螺栓槽孔，通过锁紧螺母将可调板与固定板锁紧固定，形成将气水分离箱分隔为混合液上升区和混合液下降区的溢流堰板，所述溢流堰板纵向固定在气水分离箱内，与气水分离箱的轴心线平行。

7.根据权利要求6所述的厌氧内循环反应器，其特征在于：所述溢流堰板的固定板与气水分离箱内壁固定连接，所述溢流堰板的可调板与气水分离箱内壁滑动配合。

8.根据权利要求7所述的厌氧内循环反应器，其特征在于：气水分离箱内壁设有用于与溢流堰板的可调板滑动密封配合的滑槽，该滑槽内安装有滑槽密封胶条。

9.根据权利要求6所述的厌氧内循环反应器，其特征在于：所述气水分离箱的下部为圆锥形，溢流堰板与气水分离箱的轴心线之间有间距，所述气水分离箱的轴心线与回流管的轴心线位于同一条直线上。