CN106430566A - 双填料自清洗厌氧膨胀床生物反应器 - Google Patents

双填料自清洗厌氧膨胀床生物反应器 Download PDF

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Abstract

本发明是一种双填料自清洗厌氧膨胀床生物反应器，其涉及一种厌氧膨胀床生物反应器。所述的厌氧膨胀床生物反应器包括罐体、上盖、筛板部件、反冲洗布水管部件、螺旋导流板部件、三相分离器、膨胀床循环布水管部件。反冲洗布水管部件包括上喷嘴、反冲洗布水管、上支架。膨胀床循环布水管部件包括螺旋喷射器、膨胀床循环布水管、下喷嘴。所述的厌氧膨胀床生物反应器采用重质填料厌氧膨胀床降解废水中的有机物，轻质填料固定床过滤废水中的悬浮物，通过调节膨胀床循环水流量控制生物膜更新过程，确保进水流量大幅度波动不会对所述的厌氧膨胀床生物反应器的出水水质产生负面影响。

Description

双填料自清洗厌氧膨胀床生物反应器
技术领域
本发明是一种双填料自清洗厌氧膨胀床生物反应器，其涉及一种厌氧膨胀床生物反应器，特别是涉及一种同时采用重质填料厌氧膨胀床和轻质填料固定床处理废水的厌氧膨胀床生物反应器。
背景技术
厌氧膨胀床生物反应器内添加固体颗粒填料，常用的填料有石英砂、陶粒等，厌氧膨胀床生物反应器需要采用出水回流的方法使填料床在反应器内膨胀。填料床内的填料颗粒之间略有松动，填料颗粒之间的空隙增加但仍然保持相互接触的厌氧反应器称为厌氧膨胀床生物反应器。
厌氧膨胀床生物反应器的填料床内微生物浓度很高，具有较高的有机物容积负荷，水力停留时间较短，具有耐有机物冲击负荷能力强等优点。厌氧膨胀床生物反应器的缺点除了填料的膨胀流化能耗较大之外，由于现有厌氧膨胀床生物反应器依靠废水在澄清区内的沉降来确保出水悬浮物指标满足水质要求，因此，进水流量大幅度波动会对厌氧膨胀床生物反应器的出水水质产生负面影响。另外，在填料床内填料颗粒之间的摩擦会抑制附着在填料颗粒表面的生物膜厚度增加，陈旧生物膜只有在生物膜下的微生物彻底死亡后才能自行脱落，无法及时更新附着在填料颗粒表面的陈旧生物膜。
密度大于水的固体颗粒填料称为重质填料，例如石英砂、陶粒填料。密度小于水的固体颗粒填料称为轻质填料，例如KP珠、膨胀珍珠岩填料。
发明内容
本发明的目的是克服现有厌氧膨胀床生物反应器的出水水质受进水流量大幅度波动的影响，以及克服现有厌氧膨胀床生物反应器无法及时更新附着在填料颗粒表面陈旧生物膜的缺点，提供一种采用重质填料厌氧膨胀床降解废水中的有机物，轻质填料固定床过滤废水中的悬浮物，通过调节膨胀床循环水流量控制生物膜更新过程的双填料自清洗厌氧膨胀床生物反应器。本发明的实施方案如下：
所述的厌氧膨胀床生物反应器包括罐体、上盖、筛板部件、反冲洗布水管部件、螺旋导流板部件、三相分离器、膨胀床循环布水管部件。反冲洗布水管部件包括上喷嘴、反冲洗布水管、上支架。膨胀床循环布水管部件包括螺旋喷射器、膨胀床循环布水管、下喷嘴。膨胀床循环布水管部件安装在罐体径向内侧的底部，三相分离器安装在罐体径向内侧的中部，筛板部件、反冲洗布水管部件、螺旋导流板部件从上至下依次安装在罐体径向内侧的顶部，上盖安装在罐体上端。重质填料堆积在罐体径向内侧的底部，轻质填料漂浮在筛板部件的下表面。
罐体从下至上依次由罐体底板、罐体筒体、罐体法兰焊接在一起。罐体筒体呈圆筒形。罐体筒体径向内侧的底部焊接有下支架，膨胀床循环布水管安装在下支架的上端，膨胀床循环布水管的中间部位焊接在罐体筒体径向侧表面，膨胀床循环布水管在罐体筒体径向外侧的一端有膨胀床循环布水管法兰，膨胀床循环布水管法兰的外侧是膨胀床循环进水口。与膨胀床循环进水口水平高度相对应的罐体筒体径向外侧焊接有进水管，进水管外侧有进水管法兰，进水管法兰的外侧是进水口。罐体筒体中间部位的径向外侧焊接有膨胀床循环出水管，膨胀床循环出水管外侧有膨胀床循环出水管法兰，膨胀床循环出水管法兰的外侧是膨胀床循环出水口。
罐体筒体中间部位的径向外侧焊接有沼气管，沼气管外侧有沼气管法兰，沼气管法兰的外侧是沼气出口。沼气出口的水平高度大于膨胀床循环出水口的水平高度。与沼气出口相对应的罐体筒体径向内侧焊接有三相分离器。
罐体筒体径向内侧的顶部焊接有筛板支架，筛板部件安装在筛板支架的上端，筛板支架的下端安装有反冲洗布水管，反冲洗布水管的中间部位焊接在罐体筒体径向侧表面，反冲洗布水管在罐体筒体径向外侧的一端有反冲洗布水管法兰，反冲洗布水管法兰的外侧是反冲洗进水口。反冲洗布水管的下端安装有螺旋导流板部件，螺旋导流板部件焊接在罐体筒体径向内侧。
筛板支架上端的罐体筒体径向内侧焊接有出水堰，与出水堰底部相对应的罐体筒体径向外侧焊接有出水管，出水管外侧有出水管法兰，出水管法兰的外侧是出水口。出水口的水平高度大于反冲洗进水口的水平高度。与出水口水平高度相对应的罐体筒体径向外侧焊接有反冲洗出水管，反冲洗出水管外侧有反冲洗出水管法兰，反冲洗出水管法兰的外侧是反冲洗出水口。
上盖的中间是圆形的上盖板，上盖板的上表面焊接有排气管和横梁，排气管的上端有排气管法兰，排气管法兰的上端是排气口。上盖板的下表面焊接有呈圆筒形的集气筒，集气筒的下端呈喇叭形。上盖板与罐体法兰用螺栓连接在一起，把上盖固定在罐体上端。
筛板部件包括若干个筛板，筛板的中间是筛孔区，筛板的周围有若干个螺栓孔，通过螺栓把筛板部件固定在筛板支架上。
反冲洗布水管部件包括上喷嘴、反冲洗布水管、上支架。反冲洗布水管的一端是环形布水管，反冲洗布水管的另一端有反冲洗布水管法兰，反冲洗布水管法兰的外侧是反冲洗进水口。环形布水管的下端均布有若干个上喷嘴，环形布水管的径向外侧均布有若干个上支架，通过上支架把反冲洗布水管部件焊接在罐体筒体径向内表面。
螺旋导流板部件包括若干个螺旋导流板，螺旋导流板呈螺旋形，相邻两个螺旋导流板之间是导流涵道。每一个导流涵道的上端有一个反冲洗布水管部件的上喷嘴与之相对应。
三相分离器包括一个汇流气室、若干个反射板一、一个反射板二。三相分离器的上端焊接有环形的汇流气室，汇流气室的径向截面与铅垂线呈一定的夹角，汇流气室的上端与罐体筒体径向内表面焊接，汇流气室下表面与罐体筒体径向内表面之间形成三角形的汇流气室内腔，焊接在罐体筒体径向外侧的沼气管与汇流气室内腔相联通。沼气管外侧有沼气管法兰，沼气管法兰的外侧是沼气出口。
汇流气室的下端焊接有若干个反射板一和一个反射板二。反射板一的截面呈宽度不相等的L形，每一个反射板一长板面的一端位于相邻反射板一短板面的下端，在相邻两个反射板一之间形成回流缝隙，每一个反射板一的下端形成三角形的拦截气室一，每一个反射板一两端的上侧有气室排气口一，气室排气口一把拦截气室一与汇流气室内腔联通在一起。沿着反射板一长板面上端向长板面下端的方向是污泥回流方向。沿着反射板一长板面下端向长板面上端的方向是废水升流方向。
反射板二的截面呈宽度相等的L形，反射板二位于若干个反射板一水平方向排列的最外侧，反射板二的一端位于相邻反射板一长板面的上端，反射板二与相邻反射板一之间形成回流缝隙，反射板二的下端形成三角形的拦截气室二。反射板二两端的上侧有气室排气口二，气室排气口二把拦截气室二与汇流气室内腔联通在一起。
膨胀床循环布水管部件包括螺旋喷射器、膨胀床循环布水管、下喷嘴。膨胀床循环布水管的一端是若干个循环布水支管，每一个循环布水支管的上端均布有若干个下喷嘴，每一个下喷嘴的上端安装有一个螺旋喷射器，膨胀床循环布水管的另一端有膨胀床循环布水管法兰，膨胀床循环布水管法兰的外侧是膨胀床循环进水口。
螺旋喷射器上端呈圆筒形，螺旋喷射器上端径向内侧是脱膜腔，脱膜腔内表面有若干个内螺旋板，螺旋喷射器的下端是文丘里管，螺旋喷射器下端外表面有若干个焊接筋，通过焊接筋把螺旋喷射器焊接在循环布水支管上。
所述的厌氧膨胀床生物反应器装配后，罐体底板上端至三相分离器下端之间的罐体筒体径向内侧是生物反应区。三相分离器上端至筛板部件下端之间的罐体筒体径向内侧是过滤沉淀区。筛板部件上端至上盖板下端之间的罐体筒体径向内侧是清液区。
双填料自清洗厌氧膨胀床生物反应器的工作过程是：
废水从进水口经过进水管进入所述的厌氧膨胀床生物反应器内，生物反应区内的废水沿着膨胀床循环水路径流动，废水依次经过膨胀床循环出水管、膨胀床循环出水口到达膨胀床循环泵进水口，废水从膨胀床循环泵出水口输送至膨胀床循环进水口，废水依次经过膨胀床循环布水管、下喷嘴、螺旋喷射器回到生物反应区内，废水沿着膨胀床循环水路径流动形成膨胀循环过程。当膨胀床循环水流量较小时，从下喷嘴、螺旋喷射器流出的废水使重质填料厌氧膨胀床发生膨胀，重质填料颗粒之间略有松动，重质填料颗粒之间的空隙增加，废水与附着在重质填料颗粒表面的生物膜充分接触，有利于厌氧微生物的生长。当膨胀床循环水流量较大时，从下喷嘴、螺旋喷射器流出的废水使重质填料厌氧膨胀床进一步膨胀的同时，废水从下喷嘴流过螺旋喷射器时的流速较大，文丘里管诱导一部分生物反应区内的废水从下喷嘴的上端面与文丘里管的下端面之间的缝隙流入螺旋喷射器内，这部分诱导废水会携带一些重质填料颗粒进入螺旋喷射器内，这些重质填料颗粒在脱膜腔内与内螺旋板表面碰撞，附着在这些重质填料颗粒表面的生物膜脱落，完成生物膜的更新。通过调节膨胀床循环水流量的大小，可以控制诱导废水携带重质填料颗粒的比率，实现控制生物膜在何时更新以及生物膜更新的速度。
在膨胀循环过程中，重质填料厌氧膨胀床的微生物分解废水中的有机物，把有机物转化为沼气。沼气在生物反应区内上升，一部分沼气进入反射板一的拦截气室一内，另一部分沼气进入反射板二的拦截气室二内，进入拦截气室一的沼气经过气室排气口一进入汇流气室下端的汇流气室内腔。进入拦截气室二的沼气经过气室排气口二进入汇流气室下端的汇流气室内腔。进入汇流气室内腔的沼气经过沼气管从沼气出口排出所述的厌氧膨胀床生物反应器。
生物反应区内的废水沿着废水降解流动路径流动，废水向上经过三相分离器的回流缝隙到达过滤沉淀区，废水向上依次经过轻质填料固定床、螺旋导流板部件、反冲洗布水管部件的外表面、筛板支架、筛板部件到达清液区。废水在流过轻质填料固定床时，轻质填料固定床中附着在轻质填料颗粒表面的生物膜与废水充分接触，轻质填料固定床的微生物分解废水中剩余的有机物，把有机物转化为少量的沼气。这部分沼气上升至集气筒的顶部，这部分沼气经过排气管从排气口排出所述的厌氧膨胀床生物反应器。轻质填料固定床同时过滤废水中携带的悬浮物，悬浮物被拦截在轻质填料固定床中，进入清液区的废水是澄淸后的废水，清液区中的废水沿着废水降解流动路径进入出水堰，废水再经过出水管从出水口排出所述的厌氧膨胀床生物反应器。废水沿着废水降解流动路径流动形成废水降解过程。
所述的厌氧膨胀床生物反应器运行一段时间后，废水中携带的悬浮物阻塞轻质填料固定床，使出水口的废水流量下降，需要清洗轻质填料固定床。启动反冲洗循环泵，清液区中的废水沿着反冲洗水循环路径流动，废水依次经过反冲洗出水管、反冲洗出水口到达反冲洗循环泵进水口，废水从反冲洗循环泵出水口输送至反冲洗进水口，废水经过反冲洗布水管从上喷嘴流出，废水从螺旋导流板部件的相邻两个螺旋导流板之间的导流涵道向下流动，废水在过滤沉淀区底部向中心流动，废水向上依次经过轻质填料固定床、螺旋导流板部件、反冲洗布水管部件的外表面、筛板支架、筛板部件回到清液区内，废水沿着反冲洗水循环路径流动形成反冲洗循环过程。
在反冲洗循环过程中，废水从上喷嘴流向螺旋导流板的上表面时，推动轻质填料固定床中的轻质填料颗粒沿着轻质填料清洗循环路径流动，轻质填料颗粒首先沿着螺旋导流板的上表面向下旋转流动，在离心力的作用下，过滤沉淀区顶部中心处的轻质填料颗粒向罐体筒体径向内表面流动，过滤沉淀区底部径向外侧的轻质填料颗粒向中心处流动，在废水水流的推动下和轻质填料颗粒自身浮力的作用下，过滤沉淀区底部中心处的轻质填料颗粒向上流动，形成封闭的轻质填料清洗循环路径。轻质填料颗粒与螺旋导流板的上表面碰撞，附着在轻质填料颗粒表面的生物膜脱落，完成生物膜的更新。脱落的生物膜和轻质填料固定床拦截的悬浮物在重力的作用下沉降，脱落的生物膜和轻质填料固定床拦截的悬浮物沿着污泥回流方向向下穿过三相分离器的回流缝隙到达生物反应区。
所述的厌氧膨胀床生物反应器采用重质填料厌氧膨胀床降解废水中的有机物，轻质填料固定床过滤废水中的悬浮物，通过调节膨胀床循环水流量控制生物膜更新过程，确保进水流量大幅度波动不会对所述的厌氧膨胀床生物反应器的出水水质产生负面影响。并且在废水降解过程中，废水向上穿过三相分离器的回流缝隙，在反冲洗循环过程中，脱落的生物膜和轻质填料固定床拦截的悬浮物向下穿过三相分离器的回流缝隙，回流缝隙中不会同时存在向上流动的废水升流和向下流动的污泥回流，避免相互干扰的缺点。
附图说明
说明书附图是双填料自清洗厌氧膨胀床生物反应器的结构图和示意图。其中图1是双填料自清洗厌氧膨胀床生物反应器的轴测图。图2是双填料自清洗厌氧膨胀床生物反应器的轴测剖视图。图3是罐体与反冲洗布水管部件、膨胀床循环布水管部件安装在一起的轴测剖视图。图4是双填料自清洗厌氧膨胀床生物反应器的工艺流程示意图。图5是上盖的轴测剖视图。图6是筛板部件的轴测图。图7是反冲洗布水管部件的轴测图。图8是螺旋导流板部件的轴测图。图9是三相分离器的轴测图。图10是三相分离器的轴测剖视图。图11是膨胀床循环布水管部件的轴测图。图12是膨胀床循环布水管、下喷嘴安装在一起的轴测图。图13是螺旋喷射器的轴测图。图14是螺旋喷射器的轴测剖视图。
图中标注有罐体底板1、下支架2、进水口3、进水管4、拦截气室一5、回流缝隙6、反射板一7、沼气管8、沼气出口9、罐体筒体10、上喷嘴11、反冲洗布水管12、反冲洗进水口13、清液区14、反冲洗出水管15、反冲洗出水口16、集气筒17、上盖板18、横梁19、排气口20、排气管21、出水堰22、出水管23、出水口24、筛板部件25、筛板支架26、螺旋导流板部件27、过滤沉淀区28、汇流气室29、汇流气室内腔30、拦截气室二31、反射板二32、膨胀床循环出水管33、膨胀床循环出水口34、生物反应区35、螺旋喷射器36、膨胀床循环进水口37、膨胀床循环布水管38、罐体法兰39、废水降解流动方向40、废水降解流动路径41、轻质填料清洗循环路径42、轻质填料清洗循环方向43、反冲洗水循环方向44、反冲洗水循环路径45、轻质填料固定床下表面46、污泥回流方向47、重质填料厌氧膨胀床上表面48、膨胀床循环水路径49、膨胀床循环水方向50、筛孔区51、筛板52、上支架53、导流涵道54、螺旋导流板55、气室排气口一56、气室排气口二57、下喷嘴58、焊接筋59、文丘里管60、脱膜腔61、内螺旋板62。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步叙述。
参照图1至图14，所述的厌氧膨胀床生物反应器包括罐体、上盖、筛板部件25、反冲洗布水管部件、螺旋导流板部件27、三相分离器、膨胀床循环布水管部件。反冲洗布水管部件包括上喷嘴11、反冲洗布水管12、上支架53。膨胀床循环布水管部件包括螺旋喷射器36、膨胀床循环布水管38、下喷嘴58。膨胀床循环布水管部件安装在罐体径向内侧的底部，三相分离器安装在罐体径向内侧的中部，筛板部件25、反冲洗布水管部件、螺旋导流板部件27从上至下依次安装在罐体径向内侧的顶部，上盖安装在罐体上端。重质填料堆积在罐体径向内侧的底部，轻质填料漂浮在筛板部件25的下表面。
罐体从下至上依次由罐体底板1、罐体筒体10、罐体法兰39焊接在一起。罐体筒体10呈圆筒形。罐体筒体10径向内侧的底部焊接有下支架2，膨胀床循环布水管38安装在下支架2的上端，膨胀床循环布水管38的中间部位焊接在罐体筒体10径向侧表面，膨胀床循环布水管38在罐体筒体10径向外侧的一端有膨胀床循环布水管法兰，膨胀床循环布水管法兰的外侧是膨胀床循环进水口37。与膨胀床循环进水口37水平高度相对应的罐体筒体10径向外侧焊接有进水管4，进水管4外侧有进水管法兰，进水管法兰的外侧是进水口3。罐体筒体10中间部位的径向外侧焊接有膨胀床循环出水管33，膨胀床循环出水管33外侧有膨胀床循环出水管法兰，膨胀床循环出水管法兰的外侧是膨胀床循环出水口34。
罐体筒体10中间部位的径向外侧焊接有沼气管8，沼气管8外侧有沼气管法兰，沼气管法兰的外侧是沼气出口9。沼气出口9的水平高度大于膨胀床循环出水口34的水平高度。与沼气出口9相对应的罐体筒体10径向内侧焊接有三相分离器。
罐体筒体10径向内侧的顶部焊接有筛板支架26，筛板部件25安装在筛板支架26的上端，筛板支架26的下端安装有反冲洗布水管12，反冲洗布水管12的中间部位焊接在罐体筒体10径向侧表面，反冲洗布水管12在罐体筒体10径向外侧的一端有反冲洗布水管法兰，反冲洗布水管法兰的外侧是反冲洗进水口13。反冲洗布水管12的下端安装有螺旋导流板部件27，螺旋导流板部件27焊接在罐体筒体10径向内侧。
筛板支架26上端的罐体筒体10径向内侧焊接有出水堰22，与出水堰22底部相对应的罐体筒体10径向外侧焊接有出水管23，出水管23外侧有出水管法兰，出水管法兰的外侧是出水口24。出水口24的水平高度大于反冲洗进水口13的水平高度。与出水口24水平高度相对应的罐体筒体10径向外侧焊接有反冲洗出水管15，反冲洗出水管15外侧有反冲洗出水管法兰，反冲洗出水管法兰的外侧是反冲洗出水口16。
上盖的中间是圆形的上盖板18，上盖板18的上表面焊接有排气管21和横梁19，排气管21的上端有排气管法兰，排气管法兰的上端是排气口20。上盖板的下表面焊接有呈圆筒形的集气筒17，集气筒17的下端呈喇叭形。上盖板18与罐体法兰39用螺栓连接在一起，把上盖固定在罐体上端。
筛板部件25包括若干个筛板52，筛板52的中间是筛孔区51，筛板52的周围有若干个螺栓孔，通过螺栓把筛板部件25固定在筛板支架26上。
反冲洗布水管部件包括上喷嘴11、反冲洗布水管12、上支架53。反冲洗布水管12的一端是环形布水管，反冲洗布水管12的另一端有反冲洗布水管法兰，反冲洗布水管法兰的外侧是反冲洗进水口13。环形布水管的下端均布有若干个上喷嘴11，环形布水管的径向外侧均布有若干个上支架53，通过上支架53把反冲洗布水管部件焊接在罐体筒体10径向内表面。
螺旋导流板部件27包括若干个螺旋导流板55，螺旋导流板55呈螺旋形，相邻两个螺旋导流板55之间是导流涵道54。每一个导流涵道54的上端有一个反冲洗布水管部件的上喷嘴11与之相对应。
三相分离器包括一个汇流气室29、若干个反射板一7、一个反射板二32。三相分离器的上端焊接有环形的汇流气室29，汇流气室29的径向截面与铅垂线呈一定的夹角，汇流气室29的上端与罐体筒体10径向内表面焊接，汇流气室29下表面与罐体筒体10径向内表面之间形成三角形的汇流气室内腔30，焊接在罐体筒体10径向外侧的沼气管8与汇流气室内腔30相联通。沼气管8外侧有沼气管法兰，沼气管法兰的外侧是沼气出口9。
汇流气室29的下端焊接有若干个反射板一7和一个反射板二32。反射板一7的截面呈宽度不相等的L形，每一个反射板一7长板面的一端位于相邻反射板一7短板面的下端，在相邻两个反射板一7之间形成回流缝隙6，每一个反射板一7的下端形成三角形的拦截气室一5，每一个反射板一7两端的上侧有气室排气口一56，气室排气口一56把拦截气室一5与汇流气室内腔30联通在一起。沿着反射板一7长板面上端向长板面下端的方向是污泥回流方向47。沿着反射板一7长板面下端向长板面上端的方向是废水升流方向。
反射板二32的截面呈宽度相等的L形，反射板二32位于若干个反射板一7水平方向排列的最外侧，反射板二32的一端位于相邻反射板一7长板面的上端，反射板二32与相邻反射板一7之间形成回流缝隙6，反射板二32的下端形成三角形的拦截气室二31。反射板二32两端的上侧有气室排气口二57，气室排气口二57把拦截气室二31与汇流气室内腔30联通在一起。
膨胀床循环布水管部件包括螺旋喷射器36、膨胀床循环布水管38、下喷嘴58。膨胀床循环布水管38的一端是若干个循环布水支管，每一个循环布水支管的上端均布有若干个下喷嘴58，每一个下喷嘴58的上端安装有一个螺旋喷射器36，膨胀床循环布水管38的另一端有膨胀床循环布水管法兰，膨胀床循环布水管法兰的外侧是膨胀床循环进水口37。
螺旋喷射器36上端呈圆筒形，螺旋喷射器36上端径向内侧是脱膜腔61，脱膜腔61内表面有若干个内螺旋板62，螺旋喷射器36的下端是文丘里管60，螺旋喷射器36下端外表面有若干个焊接筋59，通过焊接筋59把螺旋喷射器36焊接在循环布水支管上。
所述的厌氧膨胀床生物反应器装配后，罐体底板1上端至三相分离器下端之间的罐体筒体10径向内侧是生物反应区35。三相分离器上端至筛板部件25下端之间的罐体筒体10径向内侧是过滤沉淀区28。筛板部件25上端至上盖板18下端之间的罐体筒体10径向内侧是清液区14。
参照图2、图4，双填料自清洗厌氧膨胀床生物反应器的工作过程是：
废水从进水口3经过进水管4进入所述的厌氧膨胀床生物反应器内，生物反应区35内的废水沿着膨胀床循环水路径49流动，废水依次经过膨胀床循环出水管33、膨胀床循环出水口34到达膨胀床循环泵进水口，废水从膨胀床循环泵出水口输送至膨胀床循环进水口37，废水依次经过膨胀床循环布水管38、下喷嘴58、螺旋喷射器36回到生物反应区35内，废水沿着膨胀床循环水路径49流动形成膨胀循环过程。当膨胀床循环水流量较小时，从下喷嘴58、螺旋喷射器36流出的废水使重质填料厌氧膨胀床发生膨胀，重质填料颗粒之间略有松动，重质填料颗粒之间的空隙增加，废水与附着在重质填料颗粒表面的生物膜充分接触，有利于厌氧微生物的生长。当膨胀床循环水流量较大时，从下喷嘴58、螺旋喷射器36流出的废水使重质填料厌氧膨胀床进一步膨胀的同时，废水从下喷嘴58流过螺旋喷射器36时的流速较大，文丘里管60诱导一部分生物反应区35内的废水从下喷嘴58的上端面与文丘里管60的下端面之间的缝隙流入螺旋喷射器36内，这部分诱导废水会携带一些重质填料颗粒进入螺旋喷射器36内，这些重质填料颗粒在脱膜腔61内与内螺旋板62表面碰撞，附着在这些重质填料颗粒表面的生物膜脱落，完成生物膜的更新。通过调节膨胀床循环水流量的大小，可以控制诱导废水携带重质填料颗粒的比率，实现控制生物膜在何时更新以及生物膜更新的速度。
在膨胀循环过程中，重质填料厌氧膨胀床的微生物分解废水中的有机物，把有机物转化为沼气。沼气在生物反应区35内上升，一部分沼气进入反射板一7的拦截气室一5内，另一部分沼气进入反射板二32的拦截气室二31内，进入拦截气室一5的沼气经过气室排气口一56进入汇流气室29下端的汇流气室内腔30。进入拦截气室二31的沼气经过气室排气口二57进入汇流气室29下端的汇流气室内腔30。进入汇流气室内腔30的沼气经过沼气管8从沼气出口9排出所述的厌氧膨胀床生物反应器。
生物反应区35内的废水沿着废水降解流动路径41流动，废水向上经过三相分离器的回流缝隙6到达过滤沉淀区28，废水向上依次经过轻质填料固定床、螺旋导流板部件27、反冲洗布水管部件的外表面、筛板支架26、筛板部件25到达清液区14。废水在流过轻质填料固定床时，轻质填料固定床中附着在轻质填料颗粒表面的生物膜与废水充分接触，轻质填料固定床的微生物分解废水中剩余的有机物，把有机物转化为少量的沼气。这部分沼气上升至集气筒17的顶部，这部分沼气经过排气管21从排气口20排出所述的厌氧膨胀床生物反应器。轻质填料固定床同时过滤废水中携带的悬浮物，悬浮物被拦截在轻质填料固定床中，进入清液区14的废水是澄淸后的废水，清液区14中的废水沿着废水降解流动路径41进入出水堰22，废水再经过出水管23从出水口24排出所述的厌氧膨胀床生物反应器。废水沿着废水降解流动路径41流动形成废水降解过程。
所述的厌氧膨胀床生物反应器运行一段时间后，废水中携带的悬浮物阻塞轻质填料固定床，使出水口24的废水流量下降，需要清洗轻质填料固定床。启动反冲洗循环泵，清液区14中的废水沿着反冲洗水循环路径45流动，废水依次经过反冲洗出水管15、反冲洗出水口16到达反冲洗循环泵进水口，废水从反冲洗循环泵出水口输送至反冲洗进水口13，废水经过反冲洗布水管12从上喷嘴11流出，废水从螺旋导流板部件27的相邻两个螺旋导流板55之间的导流涵道54向下流动，废水在过滤沉淀区28底部向中心流动，废水向上依次经过轻质填料固定床、螺旋导流板部件27、反冲洗布水管部件的外表面、筛板支架26、筛板部件25回到清液区14内，废水沿着反冲洗水循环路径45流动形成反冲洗循环过程。
在反冲洗循环过程中，废水从上喷嘴11流向螺旋导流板55的上表面时，推动轻质填料固定床中的轻质填料颗粒沿着轻质填料清洗循环路径42流动，轻质填料颗粒首先沿着螺旋导流板55的上表面向下旋转流动，在离心力的作用下，过滤沉淀区28顶部中心处的轻质填料颗粒向罐体筒体10径向内表面流动，过滤沉淀区28底部径向外侧的轻质填料颗粒向中心处流动，在废水水流的推动下和轻质填料颗粒自身浮力的作用下，过滤沉淀区28底部中心处的轻质填料颗粒向上流动，形成封闭的轻质填料清洗循环路径42。轻质填料颗粒与螺旋导流板55的上表面碰撞，附着在轻质填料颗粒表面的生物膜脱落，完成生物膜的更新。脱落的生物膜和轻质填料固定床拦截的悬浮物在重力的作用下沉降，脱落的生物膜和轻质填料固定床拦截的悬浮物沿着污泥回流方向47向下穿过三相分离器的回流缝隙6到达生物反应区35。
所述的厌氧膨胀床生物反应器采用重质填料厌氧膨胀床降解废水中的有机物，轻质填料固定床过滤废水中的悬浮物，通过调节膨胀床循环水流量控制生物膜更新过程，确保进水流量大幅度波动不会对所述的厌氧膨胀床生物反应器的出水水质产生负面影响。并且在废水降解过程中，废水向上穿过三相分离器的回流缝隙6，在反冲洗循环过程中，脱落的生物膜和轻质填料固定床拦截的悬浮物向下穿过三相分离器的回流缝隙6，回流缝隙6中不会同时存在向上流动的废水升流和向下流动的污泥回流，避免相互干扰的缺点。

Claims (2)

1.一种双填料自清洗厌氧膨胀床生物反应器，其特征在于所述的厌氧膨胀床生物反应器包括罐体、上盖、筛板部件(25)、反冲洗布水管部件、螺旋导流板部件(27)、三相分离器、膨胀床循环布水管部件；反冲洗布水管部件包括上喷嘴(11)、反冲洗布水管(12)、上支架(53)；膨胀床循环布水管部件包括螺旋喷射器(36)、膨胀床循环布水管(38)、下喷嘴(58)；膨胀床循环布水管部件安装在罐体径向内侧的底部，三相分离器安装在罐体径向内侧的中部，筛板部件(25)、反冲洗布水管部件、螺旋导流板部件(27)从上至下依次安装在罐体径向内侧的顶部，上盖安装在罐体上端；重质填料堆积在罐体径向内侧的底部，轻质填料漂浮在筛板部件(25)的下表面；
罐体从下至上依次由罐体底板(1)、罐体筒体(10)、罐体法兰(39)焊接在一起；罐体筒体(10)呈圆筒形；罐体筒体(10)径向内侧的底部焊接有下支架(2)，膨胀床循环布水管(38)安装在下支架(2)的上端，膨胀床循环布水管(38)的中间部位焊接在罐体筒体(10)径向侧表面，膨胀床循环布水管(38)在罐体筒体(10)径向外侧的一端有膨胀床循环布水管法兰，膨胀床循环布水管法兰的外侧是膨胀床循环进水口(37)；与膨胀床循环进水口(37)水平高度相对应的罐体筒体(10)径向外侧焊接有进水管(4)，进水管(4)外侧有进水管法兰，进水管法兰的外侧是进水口(3)；罐体筒体(10)中间部位的径向外侧焊接有膨胀床循环出水管(33)，膨胀床循环出水管(33)外侧有膨胀床循环出水管法兰，膨胀床循环出水管法兰的外侧是膨胀床循环出水口(34)；
罐体筒体(10)中间部位的径向外侧焊接有沼气管(8)，沼气管(8)外侧有沼气管法兰，沼气管法兰的外侧是沼气出口(9)；沼气出口(9)的水平高度大于膨胀床循环出水口(34)的水平高度；与沼气出口(9)相对应的罐体筒体(10)径向内侧焊接有三相分离器；
罐体筒体(10)径向内侧的顶部焊接有筛板支架(26)，筛板部件(25)安装在筛板支架(26)的上端，筛板支架(26)的下端安装有反冲洗布水管(12)，反冲洗布水管(12)的中间部位焊接在罐体筒体(10)径向侧表面，反冲洗布水管(12)在罐体筒体(10)径向外侧的一端有反冲洗布水管法兰，反冲洗布水管法兰的外侧是反冲洗进水口(13)；反冲洗布水管(12)的下端安装有螺旋导流板部件(27)，螺旋导流板部件(27)焊接在罐体筒体(10)径向内侧；
筛板支架(26)上端的罐体筒体(10)径向内侧焊接有出水堰(22)，与出水堰(22)底部相对应的罐体筒体(10)径向外侧焊接有出水管(23)，出水管(23)外侧有出水管法兰，出水管法兰的外侧是出水口(24)；出水口(24)的水平高度大于反冲洗进水口(13)的水平高度；与出水口(24)水平高度相对应的罐体筒体(10)径向外侧焊接有反冲洗出水管(15)，反冲洗出水管(15)外侧有反冲洗出水管法兰，反冲洗出水管法兰的外侧是反冲洗出水口(16)；
上盖的中间是圆形的上盖板(18)，上盖板(18)的上表面焊接有排气管(21)和横梁(19)，排气管(21)的上端有排气管法兰，排气管法兰的上端是排气口(20)；上盖板的下表面焊接有呈圆筒形的集气筒(17)，集气筒(17)的下端呈喇叭形；上盖板(18)与罐体法兰(39)用螺栓连接在一起，把上盖固定在罐体上端；
筛板部件(25)包括若干个筛板(52)，筛板(52)的中间是筛孔区(51)，筛板(52)的周围有若干个螺栓孔，通过螺栓把筛板部件(25)固定在筛板支架(26)上；
反冲洗布水管部件包括上喷嘴(11)、反冲洗布水管(12)、上支架(53)；反冲洗布水管(12)的一端是环形布水管，反冲洗布水管(12)的另一端有反冲洗布水管法兰，反冲洗布水管法兰的外侧是反冲洗进水口(13)；环形布水管的下端均布有若干个上喷嘴(11)，环形布水管的径向外侧均布有若干个上支架(53)，通过上支架(53)把反冲洗布水管部件焊接在罐体筒体(10)径向内表面；
螺旋导流板部件(27)包括若干个螺旋导流板(55)，螺旋导流板(55)呈螺旋形，相邻两个螺旋导流板(55)之间是导流涵道(54)；每一个导流涵道(54)的上端有一个反冲洗布水管部件的上喷嘴(11)与之相对应；
三相分离器包括一个汇流气室(29)、若干个反射板一(7)、一个反射板二(32)；三相分离器的上端焊接有环形的汇流气室(29)，汇流气室(29)的径向截面与铅垂线呈一定的夹角，汇流气室(29)的上端与罐体筒体(10)径向内表面焊接，汇流气室(29)下表面与罐体筒体(10)径向内表面之间形成三角形的汇流气室内腔(30)，焊接在罐体筒体(10)径向外侧的沼气管(8)与汇流气室内腔(30)相联通；沼气管(8)外侧有沼气管法兰，沼气管法兰的外侧是沼气出口(9)；
汇流气室(29)的下端焊接有若干个反射板一(7)和一个反射板二(32)；反射板一(7)的截面呈宽度不相等的L形，每一个反射板一(7)长板面的一端位于相邻反射板一(7)短板面的下端，在相邻两个反射板一(7)之间形成回流缝隙(6)，每一个反射板一(7)的下端形成三角形的拦截气室一(5)，每一个反射板一(7)两端的上侧有气室排气口一(56)，气室排气口一(56)把拦截气室一(5)与汇流气室内腔(30)联通在一起；沿着反射板一(7)长板面上端向长板面下端的方向是污泥回流方向(47)；沿着反射板一(7)长板面下端向长板面上端的方向是废水升流方向；
反射板二(32)的截面呈宽度相等的L形，反射板二(32)位于若干个反射板一(7)水平方向排列的最外侧，反射板二(32)的一端位于相邻反射板一(7)长板面的上端，反射板二(32)与相邻反射板一(7)之间形成回流缝隙(6)，反射板二(32)的下端形成三角形的拦截气室二(31)；反射板二(32)两端的上侧有气室排气口二(57)，气室排气口二(57)把拦截气室二(31)与汇流气室内腔(30)联通在一起；
膨胀床循环布水管部件包括螺旋喷射器(36)、膨胀床循环布水管(38)、下喷嘴(58)；膨胀床循环布水管(38)的一端是若干个循环布水支管，每一个循环布水支管的上端均布有若干个下喷嘴(58)，每一个下喷嘴(58)的上端安装有一个螺旋喷射器(36)，膨胀床循环布水管(38)的另一端有膨胀床循环布水管法兰，膨胀床循环布水管法兰的外侧是膨胀床循环进水口(37)；
螺旋喷射器(36)上端呈圆筒形，螺旋喷射器(36)上端径向内侧是脱膜腔(61)，脱膜腔(61)内表面有若干个内螺旋板(62)，螺旋喷射器(36)的下端是文丘里管(60)，螺旋喷射器(36)下端外表面有若干个焊接筋(59)，通过焊接筋(59)把螺旋喷射器(36)焊接在循环布水支管上；
所述的厌氧膨胀床生物反应器装配后，罐体底板(1)上端至三相分离器下端之间的罐体筒体(10)径向内侧是生物反应区(35)；三相分离器上端至筛板部件(25)下端之间的罐体筒体(10)径向内侧是过滤沉淀区(28)；筛板部件(25)上端至上盖板(18)下端之间的罐体筒体(10)径向内侧是清液区(14)。
2.根据权利要求1所述的一种双填料自清洗厌氧膨胀床生物反应器，其特征在于双填料自清洗厌氧膨胀床生物反应器的工作过程是：废水从进水口(3)经过进水管(4)进入所述的厌氧膨胀床生物反应器内，生物反应区(35)内的废水沿着膨胀床循环水路径(49)流动，废水依次经过膨胀床循环出水管(33)、膨胀床循环出水口(34)到达膨胀床循环泵进水口，废水从膨胀床循环泵出水口输送至膨胀床循环进水口(37)，废水依次经过膨胀床循环布水管(38)、下喷嘴(58)、螺旋喷射器(36)回到生物反应区(35)内，废水沿着膨胀床循环水路径(49)流动形成膨胀循环过程；当膨胀床循环水流量较小时，从下喷嘴(58)、螺旋喷射器(36)流出的废水使重质填料厌氧膨胀床发生膨胀，重质填料颗粒之间略有松动，重质填料颗粒之间的空隙增加，废水与附着在重质填料颗粒表面的生物膜充分接触，有利于厌氧微生物的生长；当膨胀床循环水流量较大时，从下喷嘴(58)、螺旋喷射器(36)流出的废水使重质填料厌氧膨胀床进一步膨胀的同时，废水从下喷嘴(58)流过螺旋喷射器(36)时的流速较大，文丘里管(60)诱导一部分生物反应区(35)内的废水从下喷嘴(58)的上端面与文丘里管(60)的下端面之间的缝隙流入螺旋喷射器(36)内，这部分诱导废水会携带一些重质填料颗粒进入螺旋喷射器(36)内，这些重质填料颗粒在脱膜腔(61)内与内螺旋板(62)表面碰撞，附着在这些重质填料颗粒表面的生物膜脱落，完成生物膜的更新；通过调节膨胀床循环水流量的大小，可以控制诱导废水携带重质填料颗粒的比率，实现控制生物膜在何时更新以及生物膜更新的速度；
在膨胀循环过程中，重质填料厌氧膨胀床的微生物分解废水中的有机物，把有机物转化为沼气；沼气在生物反应区(35)内上升，一部分沼气进入反射板一(7)的拦截气室一(5)内，另一部分沼气进入反射板二(32)的拦截气室二(31)内，进入拦截气室一(5)的沼气经过气室排气口一(56)进入汇流气室(29)下端的汇流气室内腔(30)；进入拦截气室二(31)的沼气经过气室排气口二(57)进入汇流气室(29)下端的汇流气室内腔(30)；进入汇流气室内腔(30)的沼气经过沼气管(8)从沼气出口(9)排出所述的厌氧膨胀床生物反应器；
生物反应区(35)内的废水沿着废水降解流动路径(41)流动，废水向上经过三相分离器的回流缝隙(6)到达过滤沉淀区(28)，废水向上依次经过轻质填料固定床、螺旋导流板部件(27)、反冲洗布水管部件的外表面、筛板支架(26)、筛板部件(25)到达清液区(14)；废水在流过轻质填料固定床时，轻质填料固定床中附着在轻质填料颗粒表面的生物膜与废水充分接触，轻质填料固定床的微生物分解废水中剩余的有机物，把有机物转化为少量的沼气；这部分沼气上升至集气筒(17)的顶部，这部分沼气经过排气管(21)从排气口(20)排出所述的厌氧膨胀床生物反应器；轻质填料固定床同时过滤废水中携带的悬浮物，悬浮物被拦截在轻质填料固定床中，进入清液区(14)的废水是澄淸后的废水，清液区(14)中的废水沿着废水降解流动路径(41)进入出水堰(22)，废水再经过出水管(23)从出水口(24)排出所述的厌氧膨胀床生物反应器；废水沿着废水降解流动路径(41)流动形成废水降解过程；
所述的厌氧膨胀床生物反应器运行一段时间后，废水中携带的悬浮物阻塞轻质填料固定床，使出水口(24)的废水流量下降，需要清洗轻质填料固定床；启动反冲洗循环泵，清液区(14)中的废水沿着反冲洗水循环路径(45)流动，废水依次经过反冲洗出水管(15)、反冲洗出水口(16)到达反冲洗循环泵进水口，废水从反冲洗循环泵出水口输送至反冲洗进水口(13)，废水经过反冲洗布水管(12)从上喷嘴(11)流出，废水从螺旋导流板部件(27)的相邻两个螺旋导流板(55)之间的导流涵道(54)向下流动，废水在过滤沉淀区(28)底部向中心流动，废水向上依次经过轻质填料固定床、螺旋导流板部件(27)、反冲洗布水管部件的外表面、筛板支架(26)、筛板部件(25)回到清液区(14)内，废水沿着反冲洗水循环路径(45)流动形成反冲洗循环过程；
在反冲洗循环过程中，废水从上喷嘴(11)流向螺旋导流板(55)的上表面时，推动轻质填料固定床中的轻质填料颗粒沿着轻质填料清洗循环路径(42)流动，轻质填料颗粒首先沿着螺旋导流板(55)的上表面向下旋转流动，在离心力的作用下，过滤沉淀区(28)顶部中心处的轻质填料颗粒向罐体筒体(10)径向内表面流动，过滤沉淀区(28)底部径向外侧的轻质填料颗粒向中心处流动，在废水水流的推动下和轻质填料颗粒自身浮力的作用下，过滤沉淀区(28)底部中心处的轻质填料颗粒向上流动，形成封闭的轻质填料清洗循环路径(42)；轻质填料颗粒与螺旋导流板(55)的上表面碰撞，附着在轻质填料颗粒表面的生物膜脱落，完成生物膜的更新；脱落的生物膜和轻质填料固定床拦截的悬浮物在重力的作用下沉降，脱落的生物膜和轻质填料固定床拦截的悬浮物沿着污泥回流方向(47)向下穿过三相分离器的回流缝隙(6)到达生物反应区(35)。
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