CN107324494A - 一种组合式厌氧发酵系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组合式厌氧发酵系统，包括第一反应器和第二反应器，所述第一反应器内部形成有第一腔体，所述第一腔体包括第一反应区和储气区，所述第一反应区的顶部连接有所述出水管，所述第一反应区的底部设置有第一布水管网和第一排泥管，所述第一布水管网包括三组第一环形管道，所述第一布水管网连接有进水管，所述第二反应器内部形成有第二腔体，所述第二腔体包括第二反应区和三相分离区，所述第二反应区设置有第二布水管网和第二排泥管，所述第二布水管网包括三组第二环形管道。本技术方案用于解决现有的UASB工艺中存在固体残渣累积，运行稳定性较差的问题。
Description
技术领域
本发明属于有机废水处理技术领域，具体涉及一种组合式厌氧发酵系统。
背景技术
近年来，畜禽集约化养殖场迅速发展，产生了高度集中的高浓度污水，特别是氨氮和磷会造成水体富营养化，给环境造成极大污染。随着公众环保意识增强，各级政府部门环境保护力度加大，集约化养殖污水综合治理已作为为民办实事的工作重点。
目前成功应用于畜禽废水处理的厌氧工艺有上流式厌氧污泥床（UASB）、全混合式反应器（CSTR）、升流式固体反应器（USR）等。厌氧处理工艺可产生沼气、沼渣、沼液，是畜禽粪污能得以综合利用的重要手段。
无论是哪种工艺，都需要对厌氧发酵的原料进行预处理。UASB工艺是适用于低悬浮固体含量原料的工艺，要求进水中悬浮固体含量小于6.3g/L，否则会造成固体残渣在污泥床中的积累，使污泥的活性和沉降性能大幅降低，污泥上浮随出水冲出，工艺运行遭到破坏。
UASB是上流式厌氧污泥床反应器的简称，反应器主体部分可以分为两个区域，即反应区和气、液、固三相分离区，在反应区下部，是由沉淀性能较好的污泥（颗粒污泥或絮状污泥）形成的厌氧污泥床。废水由反应器底部布水区均匀进入反应区后，向上流的水利搅拌和气体上升的气力搅拌，强化了基质和厌氧颗粒污泥（絮状污泥）的传质作用，而在污泥床上部的污泥悬浮层基质进一步得到去除。UASB上部是分离区，借助三相分离器，污泥在此沉降返回反应区。该工艺将保证较高的生物量和生物活性与充分的混合巧妙结合在一起，并通过设计合理的三相分离器将气、液、固分离。
UASB由于受到结构的限制会造成反应器短流现象，减少有机物在反应器中的停留时间，降低有机物的降解效率。采用顶部进水时由于动力较小，对池底污泥的搅动较少，导致泥水混合不均影响反应器对有机物的去除效率。
针对高浓度的有机物废水单一的厌氧反应器难以满足有机物的去除效果，而且运行稳定性也难以保证。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种组合式厌氧发酵系统，以解决现有的UASB工艺中存在固体残渣累积，运行稳定性较差的问题，该组合式厌氧发酵系统能够有效地对固体残渣进行发酵清除，且发酵效果稳定。
一种组合式厌氧发酵系统，包括第一反应器和第二反应器，所述第一反应器内部形成有第一腔体，所述第一腔体包括第一反应区和储气区，所述第一反应区位于所述储气区的底部，所述储气区为封闭的拱形结构，所述第一反应区的顶部连接有所述出水管，所述第一反应区的底部设置有第一布水管网和第一排泥管，所述第一布水管网包括同圆心设置且半径依次扩大的三组第一环形管道，且三组所述第一环形管道的水平高度由内向外依次增大，所述第一环形管道上设置有多个第一出水口，所述第一布水管网连接有进水管，所述第一排泥管延伸至所述第一反应器的外部，所述第二反应器内部形成有第二腔体，所述第二腔体包括第二反应区和三相分离区，所述第二反应区位于所述三相分离区的底部，所述三相分离区设置有三相分离器，所述三相分离器的上方设置有出水堰，所述第二反应器的顶部设置有出气管，所述出气管延伸入所述第二腔体并连接至所述三相分离器，所述第二反应区设置有第二布水管网和第二排泥管，所述第二布水管网包括同圆心设置且半径依次扩大的三组第二环形管道，且三组所述第二环形管道的水平高度依次增大，所述第二环形管道上设置有多个第二出水口，所述第二排泥管延伸至所述第二反应器的外部。
进一步的，所述第一反应区还连接有第一循环管，所述第一循环管位于所述第一布水管网和所述出水管之间，所述第一反应器的外部设置有第一循环泵，所述第一循环泵分别连接所述第一循环管和所述第一布水管网。
进一步的，所述第一循环泵的数量为2组，2组所述第一循环泵并联接入所述第一循环水管和第一所述布水管网之间。
进一步的，所述第二反应区还连接有第二循环管，所述第二循环管位于所述第二布水管网和所述出水堰之间，所述第二反应器的外部设置有第二循环泵，所述第二循环泵分别连接所述第二循环管和所述第二布水管网。
进一步的，所述第二循环泵的数量为2组，2组所述第二循环泵并联接入所述第二循环水管和第二所述布水管网之间。
进一步的，所述第一排泥管的数量为多根，多根所述第一排泥管的一端穿过所述第一反应器的底部外壁，多根所述第一排泥管的另一端呈放射状延伸至所述第一反应区的底部。
进一步的，所述第二排泥管的数量为多根，多根所述第二排泥管的一端穿过所述第二反应器的底部外壁，多根所述第二排泥管的另一端呈放射状延伸至所述第二反应区的底部。
相比于现有技术，本发明的优点在于：通过利用第一反应器和第二反应器的处理工艺进行高浓度有机物的厌氧消化处理，充分发挥两种反应器的优势进行废水处理。利用第一反应器能处理含高悬浮固体含量原料的优势，先将原料从底部进入消第一反应器内，与第一反应器里的活性污泥接触，使原料得到快速消化，去除掉大部分的悬浮固体。上清液从第一反应器上部溢出至第二反应器中，所述第二反应器为UASB反应器，这样可以解决UASB对进水水质悬浮固体的要求。再利用第二反应器的三相分离器进行高效的生物降解以及泥水分离，确保出水水质稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种组合式厌氧发酵系统的结构示意图；
图2为第一布水管网的俯视图；
图3为第一排泥管的俯视图；
图4为第二布水管网的俯视图；
图5为第二排泥管的俯视图。
具体实施方式
本发明公开了一种组合式厌氧发酵系统，该组合式厌氧发酵系统能够有效地对固体残渣进行发酵清除，且发酵效果稳定。
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的仅仅是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动的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。
参见图1-图5所示，本发明公开了一种组合式厌氧发酵系统，包括第一反应器6和第二反应器17，所述第一反应器6内部形成有第一腔体，所述第一腔体包括第一反应区4和储气区5，所述第一反应区4位于所述储气区5的底部，所述储气区5为封闭的拱形结构，所述第一反应区4的顶部连接有所述出水管7，所述第一反应区4的底部设置有第一布水管网8和第一排泥管9，所述第一布水管网8包括同圆心设置且半径依次扩大的三组第一环形管道20，且三组所述第一环形管道20的水平高度由内向外依次增大，所述第一环形管道20上设置有多个第一出水口，所述第一布水管网8连接有进水管2，所述第一排泥管9延伸至所述第一反应器6的外部，所述第二反应器17内部形成有第二腔体，所述第二腔体包括第二反应区16和三相分离区13，所述第二反应区16位于所述三相分离区13的底部，所述三相分离区13设置有三相分离器15，所述三相分离器15的上方设置有出水堰14，所述第二反应器17的顶部设置有出气管12，所述出气管12延伸入所述第二腔体并连接至所述三相分离器15，所述第二反应区16设置有第二布水管网18和第二排泥管19，所述第二布水管网18包括同圆心设置且半径依次扩大的三组第二环形管道21，且三组所述第二环形管道21的水平高度依次增大，所述第二环形管道21上设置有多个第二出水口，所述第二排泥管19延伸至所述第二反应器17的外部。
本组合式厌氧发酵系统通过利用第一反应器6和第二反应器17的处理工艺进行高浓度有机物的厌氧消化处理，充分发挥两种反应器的优势进行废水处理。利用第一反应器6能处理含高悬浮固体含量原料的优势，先将原料从底部进入消第一反应器6内，与第一反应器6里的活性污泥接触，使原料得到快速消化，去除掉大部分的悬浮固体。上清液从第一反应器6上部溢出至第二反应器17中，所述第二反应器17为UASB反应器，这样可以解决UASB对进水水质悬浮固体的要求。再利用第二反应器17的三相分离器15进行高效的生物降解以及泥水分离，确保出水水质稳定。
所述第一反应区4还连接有第一循环管3，所述第一循环管3位于所述第一布水管网8和所述出水管7之间，所述第一反应器6的外部设置有第一循环泵1，所述第一循环泵1分别连接所述第一循环管3和所述第一布水管网8。
所述第一循环泵1的数量为2组，2组所述第一循环泵1并联接入所述第一循环水管和第一所述布水管网之间。
所述第一反应器6采用底部环形布水方式，通过布置不同大小的第一环形管道20达到均匀布水的效果，而且通过设置不同的高程的第一布水管网8达到对底部污泥的搅动作用。通过增加外部的循环系统，将位于第一反应区4顶部的污水进行部分的回流运行，在回流的同时第一循环泵1的叶片转动能够对较大的固体浮渣进行剪切破碎，回流的水量通过进水的第一布水管网8一起进入到第一反应器6中，通过回流系统冲击第一布水管网8，增大对底部污泥的搅拌作用，使得整个第一反应器6的泥水充分混合。
所述第二反应区16还连接有第二循环管11，所述第二循环管11位于所述第二布水管网18和所述出水堰14之间，所述第二反应器17的外部设置有第二循环泵10，所述第二循环泵10分别连接所述第二循环管11和所述第二布水管网18。
所述第二循环泵10的数量为2组，2组所述第二循环泵10并联接入所述第二循环水管和第二所述布水管网之间。
所述第二反应器17采用底部环形布水方式，通过布置不同大小的第二环形管道21达到均匀布水的效果，而且通过设置不同的高程的第二布水管网18达到对底部污泥的搅动作用。通过增加外部的循环系统，将第二循环水管的出水进行部分的回流运行，回流的水量通过进水的第二布水管网18一起进入到第二反应器17中。这样不仅可以减少第二反应器17短流的缺憾，还可以通过调整回流量控制第二反应器17的上升流速达到最佳的运行效果。
所述第一排泥管9的数量为多根，多根所述第一排泥管9的一端穿过所述第一反应器6的底部外壁，多根所述第一排泥管9的另一端呈放射状延伸至所述第一反应区4的底部。
所述第二排泥管19的数量为多根，多根所述第二排泥管19的一端穿过所述第二反应器17的底部外壁，多根所述第二排泥管19的另一端呈放射状延伸至所述第二反应区16的底部。
进行污水处理时，污水首先由底部的第一布水管网8均匀进入到第一反应器6内，通过设置三组不同大小的第一环形管道20，让水质能够充分的与第一反应器6内的微生物接触，避免局部的进水浓度过高影响生物活性。废水由第一反应器6底部布水管网均匀进入第一反应区4后，与第一反应器6里的活性污泥接触，使原料得到快速消化。未消化的有机物固体颗粒和沼气发酵微生物靠自然沉降滞留于第一反应器6内，上清液从第一反应器4上部溢出至第二布水管网18中。废水由第二反应器17底部的第二布水管网18均匀进入第二反应区16后，向上流的水利搅拌和气体上升的气力搅拌，强化了基质和厌氧颗粒污泥（絮状污泥）的传质作用，而在污泥床上部的污泥悬浮层基质进一步得到去除。第二反应器17上部是三相分离区13，借助三相分离器15，污泥在此沉降返回第二反应区16。通过增加独立的循环系统将两个罐体上部出水重新导入到进水端，增加有机物在反应器中的停留时间。通过控制回流量来调控罐体的上升流速，可以进一步的提高反应器的去除效率。反应器通过第一排泥管9和第二排泥管19进行定期的排泥操作，确保反应器内的生物浓度及活性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种组合式厌氧发酵系统，其特征在于，包括第一反应器和第二反应器，所述第一反应器内部形成有第一腔体，所述第一腔体包括第一反应区和储气区，所述第一反应区位于所述储气区的底部，所述储气区为封闭的拱形结构，所述第一反应区的顶部连接有所述出水管，所述第一反应区的底部设置有第一布水管网和第一排泥管，所述第一布水管网包括同圆心设置且半径依次扩大的三组第一环形管道，且三组所述第一环形管道的水平高度由内向外依次增大，所述第一环形管道上设置有多个第一出水口，所述第一布水管网连接有进水管，所述第一排泥管延伸至所述第一反应器的外部，所述第二反应器内部形成有第二腔体，所述第二腔体包括第二反应区和三相分离区，所述第二反应区位于所述三相分离区的底部，所述三相分离区设置有三相分离器，所述三相分离器的上方设置有出水堰，所述第二反应器的顶部设置有出气管，所述出气管延伸入所述第二腔体并连接至所述三相分离器，所述第二反应区设置有第二布水管网和第二排泥管，所述第二布水管网包括同圆心设置且半径依次扩大的三组第二环形管道，且三组所述第二环形管道的水平高度依次增大，所述第二环形管道上设置有多个第二出水口，所述第二排泥管延伸至所述第二反应器的外部。
2.根据权利要求1所述的一种组合式厌氧发酵系统，其特征在于，所述第一反应区还连接有第一循环管，所述第一循环管位于所述第一布水管网和所述出水管之间，所述第一反应器的外部设置有第一循环泵，所述第一循环泵分别连接所述第一循环管和所述第一布水管网。
3.根据权利要求2所述的一种组合式厌氧发酵系统，其特征在于，所述第一循环泵的数量为2组，2组所述第一循环泵并联接入所述第一循环水管和第一所述布水管网之间。
4.根据权利要求1所述的一种组合式厌氧发酵系统，其特征在于，所述第二反应区还连接有第二循环管，所述第二循环管位于所述第二布水管网和所述出水堰之间，所述第二反应器的外部设置有第二循环泵，所述第二循环泵分别连接所述第二循环管和所述第二布水管网。
5.根据权利要求4所述的一种组合式厌氧发酵系统，其特征在于，所述第二循环泵的数量为2组，2组所述第二循环泵并联接入所述第二循环水管和第二所述布水管网之间。
6.根据权利要求1所述的一种组合式厌氧发酵系统，其特征在于，所述第一排泥管的数量为多根，多根所述第一排泥管的一端穿过所述第一反应器的底部外壁，多根所述第一排泥管的另一端呈放射状延伸至所述第一反应区的底部。
7.根据权利要求1所述的一种组合式厌氧发酵系统，其特征在于，所述第二排泥管的数量为多根，多根所述第二排泥管的一端穿过所述第二反应器的底部外壁，多根所述第二排泥管的另一端呈放射状延伸至所述第二反应区的底部。
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