CN108033556A - 厌氧反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理装置技术领域，具体而言，涉及厌氧反应器；包括反应器本体、第一隔板、第二隔板、第三隔板、三相分离器和集气管，第一隔板、第二隔板以及第三隔板均设置于反应器本体的底部，且沿反应器本体的长度方向分布，第一隔板、第二隔板和第三隔板将反应器本体的内腔分为第一反应区、第二反应区、第三反应区和第四反应区，第一反应区设置有第一搅拌装置，第二反应区、第三反应区和第四反应区均设置有第二搅拌装置；三相分离器设置于反应器本体的顶部，且集气管连接三相分离器；其能够减少反应器底部的沉积物，减少处理过程中剩余污泥的产生量，提高废水处理的效率和处理质量。

Description

厌氧反应器

技术领域

本发明涉及污水处理装置技术领域，具体而言，涉及厌氧反应器。

背景技术

在废水处理技术中，厌氧处理技术是一种非常重要的技术，其中厌氧反应器是废水厌氧处理的关键设备。

现有的厌氧处理器普遍存在以下缺陷：反应器底部搅动小，易产生沟流，减小了反应器有效体积，反应器处理效率低小，底部基质浓度较高，废水处理能力不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种厌氧反应器，其能够减少反应器底部的沉积物，减少处理过程中剩余污泥的产生量，提高废水处理的效率和处理质量。

本发明的实施例是这样实现的：

一种厌氧反应器，其包括反应器本体、第一隔板、第二隔板、第三隔板、三相分离器和集气管，第一隔板、第二隔板以及第三隔板均设置于反应器本体的底部，且沿反应器本体的长度方向分布，第一隔板、第二隔板和第三隔板将反应器本体的内腔分为第一反应区、第二反应区、第三反应区和第四反应区，第一反应区设置有第一搅拌装置，第二反应区、第三反应区和第四反应区均设置有第二搅拌装置；三相分离器设置于反应器本体的顶部，且集气管连接三相分离器。

在本发明较佳的实施例中：

上述第二搅拌装置包括旋转轴和磁性骨架，旋转轴的一端连接反应器本体的顶部，另一端连接磁性骨架。

在本发明较佳的实施例中：

上述磁性骨架包括主体骨架和磁性覆盖层，主体骨架连接旋转轴，磁性覆盖层包裹在主体骨架的外部，磁性覆盖层由磁性填料制备。

在本发明较佳的实施例中：

上述磁性填料的制备方法包括：将体积比为1:1厌氧颗粒污泥与质量百分数为10-20％的水性聚氨酯溶液混合；再加入磁粉，且磁粉与水性聚氨酯溶液的质量比为1:20-50；再添加N,N-亚甲基双丙烯酰胺溶液和过硫酸钾溶液搅拌。

在本发明较佳的实施例中：

上述磁粉为四氧化三铁，N,N-亚甲基双丙烯酰胺溶液的质量浓度为0.2-0.3％，过硫酸钾溶液的质量浓度为1-2％。

在本发明较佳的实施例中：

上述磁性填料在厌氧条件下制备。

在本发明较佳的实施例中：

上述主体骨架的横截面呈雪花状。

在本发明较佳的实施例中：

上述厌氧反应器还包括溢流槽和导流隔板，溢流槽设置于反应器本体的顶部，且溢流槽与第一隔离板相对设置，导流隔板连接溢流槽远离反应器本体的一端，第一隔板与导流隔板之间形成导流腔。

在本发明较佳的实施例中：

上述厌氧反应器还包括进水管和加热盘管，进水管与加热盘管均设置于第一反应区，且进水管和加热盘管均设置于第一搅拌装置的下方。

在本发明较佳的实施例中：

上述厌氧反应器还包括排泥管、取样口和出水管，排泥管连接于第二反应区的底部，取样口设置于第二反应区，出水管设置于第四反应区的侧壁。

本发明实施例的厌氧反应器的有益效果是：该厌氧反应器在进行废水处理时，反应器本体中的第一搅拌装置和第二搅拌装置能够搅动反应器内部的废水，使反应器内部的废水在反应器内部充分的搅动起来，进而提高反应器内部的废水处理的效率；而且第一搅拌装置和第二搅拌装置的搅动工作还能够减少反应器底部的沉积物，减少废水处理过程中剩余的污泥的产生，以进一步提高该厌氧反应器处理废水的效率和处理质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例1的厌氧反应器的结构示意图一；

图2为本发明实施例1的磁性骨架的结构示意图；

图3为本发明实施例1的厌氧反应器的结构示意图二；

图4为本发明实施例1的厌氧反应器的结构示意图三。

图标：10-厌氧反应器；100-反应器本体；101-第一隔板；102-第二隔板；103-第三隔板；104-三相分离器；105-集气管；106-出水管；110-第一反应区；120-第二反应区；130-第三反应区；140-第四反应区；111-第一搅拌装置；121-第二搅拌装置；122-旋转轴；123-磁性骨架；124-支撑杆；125-主体骨架；126-磁性覆盖层；151-溢流槽；152-导流隔板；153-导流腔；107-进水管；108-加热盘管；154-排泥管；155-取样口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

请参照图1，本实施例提供一种厌氧反应器10，该厌氧反应器10包括反应器本体100、第一隔板101、第二隔板102、第三隔板103、三相分离器104和集气管105。

第一隔板101、第二隔板102和第三隔板103均设置于反应器本体100的底部，且沿反应器本体100的长度方向分布，第一隔板101、第二隔板102和第三隔板103将反应器本体100的内腔划分为第一反应区110、第二反应区120、第三反应区130和第四反应区140；用该厌氧反应器10进行废水处理时，废水可以从第一反应区110反应后依次流入第二反应区120、第三反应区130和第四反应区140进行处理。

三相分离器104设置于反应器本体100的顶部，且三相分离器104可以连接集气管105。需要说明的是，在第一反应区110、第二反应区120、第三反应区130和第四反应区140对应的顶部均设置有上述的三相分离器104和集气管105。三相分离器104能用于分离消化气、消化液和污泥颗粒。

上述第一反应区110设置有第一搅拌装置111，第一搅拌装置111可以对流入第一反应区110的废水进行搅拌，避免废水中的物质沉降在该反应器的底部，进而避免了该厌氧反应器10的底部积累大量的杂质，进而提高该厌氧反应器10处理废水的效率和处理效果。

需要说明的是，第一搅拌装置111可以包括驱动装置、搅拌轴和搅拌扇叶，驱动装置可以设置于该反应器本体100，搅拌轴的一端连接驱动装置，且由驱动装置驱动搅拌轴转动，上述搅拌扇叶设置于搅拌轴，并且沿搅拌轴的长度方向分布，当驱动装置驱动搅拌轴转动时，搅拌扇叶随着搅拌轴一并转动，以进行第一反应区110中的废水的搅动。

上述第二反应区120设置有第二搅拌装置121，第二搅拌装置121可以对流入第二反应区120的废水进行搅拌，进而提高第二反应区120中废水处理的效率等。在第三反应区130和第四反应区140也设置有第二搅拌装置121，且第三反应区130和第四反应区140中设置的第二搅拌装置121与第二反应区120中设置的第二搅拌装置121在结构和工作原理、产生的效果等方面相同。

详细地，上述第二搅拌装置121可以包括驱动装置、旋转轴122和磁性骨架123，驱动装置可以设置于反应器本体100，旋转轴122的一端连接驱动装置，磁性骨架123连接于旋转轴122，当驱动装置工作时，旋转轴122以及连接于旋转轴122的磁性骨架123在驱动装置的驱动下在第二反应区120旋转，搅动第二反应区120中的废水。

进一步地，旋转轴122上设置的磁性骨架123的数量可以是1个、2个、3个、10个等，在此不作具体限定，且多个磁性骨架123可以通过支撑杆124进行连接，并用其中一个磁性骨架123连接上述旋转轴122，本实施例中的多个磁性骨架123的总体积占第二反应区120有效体积的三分之一。

再进一步地，请参照图2，上述磁性骨架123包括主体骨架125和磁性覆盖层126，主体骨架125连接上述旋转轴122，磁性覆盖层126覆盖在主体骨架125的外部。更进一步地，本实施例中的磁性覆盖层126可以是有磁性填料制备的，且可以是按照以下方法制备的磁性填料：在厌氧条件下，将质量百分数为10％的水性聚氨酯溶液与相同体积厌氧颗粒污泥混合均匀，加入四氧化三铁，四氧化三铁与水性聚氨酯溶液的质量比为1:50；再加入质量百分数为0.24％的N,N-亚甲基双丙烯酰胺和质量百分数为1.5％的过硫酸钾迅速搅拌。上述厌氧条件是指，缺氧或者不存在氧的环境，上述缺氧环境可以是指环境中的含氧量低于18％的环境。

作为优选，上述厌氧颗粒污泥可以取至于抗生素废水处理装置，即上述的厌氧颗粒污泥是进行过含抗生素废水的处理装置中积累的颗粒状的污泥，其是由无机沉淀物和胞外聚多糖构成的，其中还具有能够去除废水中污染物的微生物。

进一步优选地，可以根据待处理废水中含有的抗生素类型，选择处理过相应抗生素废水的处理装置中的生成的厌氧颗粒污泥，例如：待处理的废水中含有金霉素，则可以从处理过金霉素废水的处理装置中获取厌氧颗粒污泥；上述抗生素还可以是庆大霉素、土霉素、头霉素等。若待处理的废水中含有两种或两种以上的抗生素，则可以选取两种或两种以上的厌氧颗粒污泥。本实施例中的厌氧颗粒污泥来自于处理过含有四环素的污水的处理装置。

上述主体骨架125可以是横截面为雪花状的钢丝，本实施例中的磁性骨架123的制备方法可以是：先在雪花状的模具中预埋2mm粗的钢丝骨架作为主体骨架125，再将按照上述磁性填料制备方法制备的磁性填料倒入预埋了主体骨架125的模具中，待其成型固定即可。

需要说明的是，本实施例中的磁性覆盖层126中包埋具有降解抗生素的厌氧颗粒污泥，加快了反应器对抗生素的去除效果；添加的磁性四氧化三铁有利于微生物的生长，雪花状的填料有利于微生物挂膜，同时减少剩余污泥的产生，并且磁性骨架123可以通过旋转轴122和驱动转旋转，增加填料与底物的接触，同时防止反应底物在反应器中结壳，进而大幅度的提高该厌氧反应器10的废水处理效率并改善废水处理的效果。本实施例中的磁性骨架123中制备磁性覆盖层126的磁性填料的有益效果还包括：1、本厌氧反应器10中的磁性填料包埋驻藏富集高效抗生素降解菌群技术与膜生物技术相结合，降低痕量抗生素对厌氧环境中微生物抑制效应，提高了反应器处理效能；2、该反应器具有生物膜功效，减少剩余污泥量，降低抗性基因通过污泥进入收纳环境的风险；3、磁性填料中添加四氧化三铁可以诱导和激活微生物酶合成，提高酶活性，加快填料中微生物的繁殖，提高反应器处理效果；4、磁性填料采用水性聚氨酯作为包埋材料具有机械强度高、能有效保护固化驻藏的微生物菌群，具有良好的微生物截留效果；5、该厌氧反应器10中的磁性填料在驱动装置的驱动下转动，增加了废水与与填料中的微生物接触的几率，防止了厌氧反应器10结壳，提高了反应器处理效果；6、本厌氧反应器10的抗负荷能力提高，第一反应区110有一定的缓冲能力，强化水酸化的作用，减少有毒有害物质对后续反应区中微生物胁迫。

需要说明的是，上述的驱动装置均可以是旋转电机等能够驱动旋转的装置，且驱动装置可以电连接外部的交流电，实现通电工作的状态。

请继续参照图1，本厌氧反应器10还包括溢流槽151和导流隔板152，溢流槽151设置于反应器本体100的顶部，且溢流槽151与第一隔板101相对设置，该溢流槽151远离反应器本体100的一端连接上述导流隔板152，第一隔板101与导流隔板152之间形成导流腔153，第一隔板101与溢流槽151之间也具有用于废水流动的间隙，第一反应区110的废水可以在第一隔板101、溢流槽151和导流隔板152的共同作用下，被引流于第二反应区120中。需要说明的是，反应器本体100顶部与第二隔板102和第三隔板103相对的位置也设置有溢流槽151，且溢流槽151远离反应器本体100顶部的一端也连接有导流隔板152，并且第二隔板102、第三隔板103与导流隔板152之间也分别具有导流腔153，第二隔板102、第三隔板103与溢流槽151之间也具有废水流动的间隙，第二反应区120的废水可以通过间隙和导流腔153进入第三反应区130，第三反应区130的废水可以通过间隙和导流腔153进入第四反应区140。

请参照图1和图3，本厌氧反应器10还包括进水管107和加热盘管108，进水管107和加热盘管108均设置于第一反应区110，作为优选，进水管107和加热盘管108均设置于第一搅拌装置111的下方，且进水管107设置于加热盘管108的下方。废水可以从进水管107进入该厌氧反应器10的第一反应区110，在加热管盘的加热作用以及第一搅拌装置111的共同作用下发生水解酸化，经过水解酸化后再沿着第一隔板101、溢流槽151和导流隔板152进入第二反应区120进行生物膜接触反应。

请参照图4，该厌氧反应器10还包括排泥管154，排泥管154可以设置于反应器本体100，并且位于第二反应区120的底部，用于废水处理结束后排出该厌氧反应器10中的污泥等杂质；作为优选，第二反应区120的底部可以是漏斗状的，且漏斗状底部的内径较小的一端连接排泥管154，第二反应区120底部积累的污泥，可以沿着漏斗状底部的侧壁向下滑动至排泥管154。需要说明的是，在第三反应区130和第四反应区140的底部也设置有排泥管154，且作用于第二反应区120底部设置的排泥管154相同。

请参照图3，该厌氧反应器10还可以包括取样口155，且在第二反应区120、第三反应区130和第四反应区140的侧壁均设置有取样口155，通过该取样口155可以在进行废水处理时，取出部分反应器中的液体进行相关检验，便于随时了解反应器中废水处理情况。

进一步地，该厌氧反应器10还包括出水管106，出水管106设置于第四反应区140的侧壁，即出水管106和进水口分别设置于反应器本体100长度方向上相对的两个侧壁，出水管106用于将反应器本体100中处理完成的液体放出。

需要说明的是，本实施例中的第一反应区110、第二反应区120、第三反应区130和第四反应区140的有效体积比可以是1:1:1:1。

厌氧反应器10的工作原理是：废水从进水管107进入反应器本体100的第一反应区110，第一反应区110内部的加热盘管108加热至30±1℃，并且可以向第一反应区110添加相应的处理剂，例如：产酸菌等，在第一反应区110完成废水的水解酸化，第一反应区110中第一搅拌装置111一方面能够对第一反应区110中的混合物进行搅拌，另一方面可以避免第一反应区110的底部有污泥沉积；当废水在第一反应区110处理完成后，即依次进入第二反应区120、第三反应区130和第四反应区140进行处理，在第二反应区120、第三反应区130和第四反应区140的第二搅拌装置121的搅动作用下，一方面是促进第二反应区120、第三反应区130和第四反应区140中的废水、污泥充分混合，并被处理，另一方面第二搅拌装置121的磁性骨架123可以降解抗生素，加快了反应器对抗生素的去除效果，还可以有利于微生物的生长、挂膜，减少淤泥产生等，进而提高废水处理的效率。本发明的厌氧反应器10可以采用低负荷启动方式运行，20d左右可以启动完成。

实施例2

本实施例中的厌氧反应器和实施例1的厌氧反应器10在结构上是相同的，在此不再赘述；不同之处在于，磁性填料的制备方法。

本实施例中的磁性填料的制备方法包括：在厌氧条件下(无氧)，将体积比为1:1的厌氧颗粒污泥与质量百分数为20％的水性聚氨酯溶液混合；再添加四氧化三铁，且四氧化三铁与水性聚氨酯溶液的质量比为1:20；再添加质量百分数为0.2％的N,N-亚甲基双丙烯酰胺溶液和质量百分数为1％的过硫酸钾溶液，充分搅拌。本实施例中的厌氧颗粒污泥来自于处理过含有金霉素的污水的处理装置。

实施例3

本实施例中的厌氧反应器和实施例1的厌氧反应器10在结构上是相同的，在此不再赘述；不同之处在于，磁性填料的制备方法。

本实施例中的磁性填料的制备方法包括：在厌氧条件下(环境含氧量为16％)，将体积比为1:1的厌氧颗粒污泥与质量百分数为15％的水性聚氨酯溶液混合；再添加四氧化三铁，且四氧化三铁与水性聚氨酯溶液的质量比为1:30；再添加质量百分数为0.3％的N,N-亚甲基双丙烯酰胺溶液和质量百分数为2％的过硫酸钾溶液，充分搅拌。本实施例中的厌氧颗粒污泥来自于处理过含有土霉素的污水的处理装置。

实施例4

本实施例中的厌氧反应器和实施例1的厌氧反应器10在结构上是相同的，在此不再赘述；不同之处在于，磁性填料的制备方法。

本实施例中的磁性填料的制备方法包括：在厌氧条件下(环境含氧量低于18％)，将体积比为1:1的厌氧颗粒污泥与质量百分数为12％的水性聚氨酯溶液混合；再添加四氧化三铁，且四氧化三铁与水性聚氨酯溶液的质量比为1:40；再添加质量百分数为0.28％的N,N-亚甲基双丙烯酰胺溶液和质量百分数为1.2％的过硫酸钾溶液，充分搅拌。本实施例中的厌氧颗粒污泥来自于处理过含有四环素的污水的处理装置。

对比例1

对比例1的厌氧反应器与实施例1的结构相同，不同之处在于，对比例1中的第二搅拌装置上没有本发明的磁性填料。

试验例

分别用实施例1的厌氧反应器10处理含有四环素的废水；用实施例2的厌氧反应器处理含有金霉素的废水；用实施例3的厌氧反应器处理含有土霉素的废水；用实施例4的厌氧反应器处理含有四环素的废水；用对比例1的厌氧反应器处理含有四环素的废水。检测各组废水在处理前、后的COD浓度(化学需氧量)以及处理前后的抗生素含量，各个抗生素含量的检测可以参照GB/T 18932.23-2003《蜂蜜中土霉素、四环素、金霉素、强力霉素残留量的测定方法液相色谱-串联质谱法》进行。结果见表1。

表1各组废水处理前、后的COD浓度(mg/L)和处理前后的抗生素含量(mg/L)

由表1结果可知，实施例1-4的搅拌装置设置本发明的磁性填料后，明显降低了废水中的抗生素含量，并且提高了厌氧反应器处理废水的能力，使得处理后的水体中COD值含量明显下降。

综上所述，本发明的厌氧反应器的有益效果是：该厌氧反应器在进行废水处理时，反应器本体中的第一搅拌装置和第二搅拌装置能够搅动反应器内部的废水，使反应器内部的废水在反应器内部充分的搅动起来，进而提高反应器内部的废水处理的效率；而且第一搅拌装置和第二搅拌装置的搅动工作还能够减少反应器底部的沉积物，减少废水处理过程中剩余的污泥的产生，以进一步提高该厌氧反应器处理废水的效率和处理质量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种厌氧反应器，其特征在于，包括反应器本体、第一隔板、第二隔板、第三隔板、三相分离器和集气管，所述第一隔板、所述第二隔板以及所述第三隔板均设置于所述反应器本体的底部，且沿所述反应器本体的长度方向分布，所述第一隔板、所述第二隔板和所述第三隔板将所述反应器本体的内腔分为第一反应区、第二反应区、第三反应区和第四反应区，所述第一反应区设置有第一搅拌装置，所述第二反应区、第三反应区和第四反应区均设置有第二搅拌装置；所述三相分离器设置于所述反应器本体的顶部，且所述集气管连接所述三相分离器。

2.根据权利要求1所述的厌氧反应器，其特征在于，所述第二搅拌装置包括旋转轴和磁性骨架，所述旋转轴的一端连接所述反应器本体的顶部，另一端连接所述磁性骨架。

3.根据权利要求2所述的厌氧反应器，其特征在于，所述磁性骨架包括主体骨架和磁性覆盖层，所述主体骨架连接所述旋转轴，所述磁性覆盖层包裹在所述主体骨架的外部，所述磁性覆盖层由磁性填料制备。

4.根据权利要求3所述的厌氧反应器，其特征在于，所述磁性填料的制备方法包括：将体积比为1:1的厌氧颗粒污泥与质量百分数为10-20％的水性聚氨酯溶液混合；再加入磁粉，且所述磁粉与所述水性聚氨酯溶液的质量比为1:20-50；再添加N,N-亚甲基双丙烯酰胺溶液和过硫酸钾溶液搅拌。

5.根据权利要求4所述的厌氧反应器，其特征在于，所述磁粉为四氧化三铁，所述N,N-亚甲基双丙烯酰胺溶液的质量浓度为0.2-0.3％，所述过硫酸钾溶液的质量浓度为1-2％。

6.根据权利要求4所述的厌氧反应器，其特征在于，所述磁性填料在厌氧条件下制备。

7.根据权利要求3所述的厌氧反应器，其特征在于，所述主体骨架的横截面呈雪花状。

8.根据权利要求1所述的厌氧反应器，其特征在于，所述厌氧反应器还包括溢流槽和导流隔板，所述溢流槽设置于所述反应器本体的顶部，且所述溢流槽与所述第一隔离板相对设置，所述导流隔板连接所述溢流槽远离所述反应器本体的一端，所述第一隔板与所述导流隔板之间形成导流腔。

9.根据权利要求1所述的厌氧反应器，其特征在于，所述厌氧反应器还包括进水管和加热盘管，所述进水管与所述加热盘管均设置于所述第一反应区，且所述进水管和所述加热盘管均设置于所述第一搅拌装置的下方。

10.根据权利要求1所述的厌氧反应器，其特征在于，所述厌氧反应器还包括排泥管、取样口和出水管，所述排泥管连接于所述第二反应区的底部，所述取样口设置于所述第二反应区，所述出水管设置于所述第四反应区的侧壁。