CN108083433A - 一种污泥自回流厌氧反应器 - Google Patents

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Abstract

一种污泥自回流厌氧反应器，包括罐体，罐体内从下至上依次设有泥水混合区、一次分离区、二次分离区、沼气室，在泥水混合区设有喇叭形导流筒和搅拌装置，在一次分离区和二次分离区之间设有固定柱锥形分离筒，在二次分离区上方设有出水管，底部设有污泥自流管和排泥管，二次分离区与泥水混合区通过污泥自流管进行连通连接，沼气室与溢流堰相连，在污泥自流管内部设有螺旋推进不锈钢片，将沉降的污泥往泥水混合区推送。本发明具有很高的容积负荷率，传质效果好，使污水与厌氧污泥尽可能均匀混合，有助于颗粒污泥的快速形成，同时固液分离后污泥可以实现自回流，避免厌氧污泥的流失，使厌氧反应装置能更好地运行。

Description

一种污泥自回流厌氧反应器
技术领域
本发明涉及环保设备领域，具体涉及一种污泥自回流厌氧反应器。
背景技术
随着工业化进程的加快，工业园中高浓度有机废水处理越来越成为污水处理领域的研究焦点。
UASB、IC反应器作为最为常用的高浓度有机废水的厌氧处理技术，具有自身独特的技术优点。UASB反应器由底部悬浮厌氧污泥层、固液气三相分离器和集气室组成，底部的厌氧污泥层是UASB反应器最核心的处理部分，由具有良好沉降性能与凝聚性能的厌氧污泥构成，污水经由此层向上与悬浮厌氧污泥充分接触，实现污水中有机物的厌氧反应全过程，产生沼气。IC反应器即内循环厌氧反应器，类似于由2层UASB反应器串联而成，反应器由下而上共分为5个区：混合区、第1厌氧区、第2厌氧区、沉淀区和气液分离区，通过内循环自动稀释进水，有效保证了第一反应室的进水浓度的稳定性，具有抗冲击负荷效果好，容积负荷高，投资省等许多优于UASB的优点。但是仍存在以下不足：(1)需要设计合理的三相分离器和必须培养性能良好的颗粒污泥，三相分离器目前国内采用的是平流沉淀池理论，其分离效果并不理想，导致部分污泥随出水流失；(2)反应器的结构复杂，布水不均，泥水混合不很均匀，易出现局部短流、沟流和死角等现象。
中国专利号201521037998.9所公开的“一种环流式厌氧反应器”中，污水、污泥、沼气三者在导流筒内外形成大环流，扩大了污水与污泥的接触界面，并利用消能装置打散搅拌形成的漩涡，水力搅拌均匀，有效破坏进水区的短流与死角；利用水封原理将气、液、固三相分离过程分步进行，在气液分离区先进行气相与液固两相的分离，随后固相和液相进入固液分离区再进行液相与固相的分离；通过污泥回流控制器，固液分离后污泥的利用自身重力实现回流。但随着污水处理量的不断扩大，沼气产生量增加，上升气体所裹挟的污泥微粒随之增多，因而进入二次分离区的污泥也不断增多，二次分离区的宽度和深度因此需要加宽和加深，从而占用了泥水混合区的容积的同时也增加造价，施工制造难度加大。故此，现有的环流式厌氧反应器有待于进一步改善。
发明内容
本发明针对以上问题，提供了一种避免增加固液分离区宽度与深度，并确保气液固分离效果、污泥回流效果好、施工简单的污泥自回流厌氧反应器。
本发明的技术方案是：包括罐体，所述罐体内从下至上依次设有泥水混合区、一次分离区、二次分离区、沼气室，所述泥水混合区设有喇叭形导流筒和搅拌装置，在所述的一次分离区和二次分离区之间设有固定柱锥形分离筒，所述的二次分离区上方设有出水管，底部设有污泥自流管和排泥管，二次分离区与泥水混合区通过污泥自流管进行连通连接，所述的沼气室与溢流堰相连，所述污泥自流管内部设有螺旋推进不锈钢片，将沉降的污泥往泥水混合区推送。
进一步，所述导流筒为喇叭形，所述导流筒底部直径比上部柱筒直径大30-40cm。
进一步，所述搅拌装置包括推进式搅拌桨、搅拌轴、变频电动机，所述的推进式搅拌桨有上下两套，两套搅拌桨的间距为60-100cm，所述的搅拌桨与所述的搅拌轴连接，所述的变频电动机控制连接所述的搅拌桨。
进一步，所述污泥自流管包括进泥口、泥管、出泥口，三者依次连接，所述搅拌装置的搅拌轴穿过所述污泥自流管进入泥水混合区的导流筒。
进一步，所述分离筒的底部连接排泥管，并形成倾角，其中排泥管包括排泥口、泥管和止回阀。
进一步，所述沼气室为环状，上部设有排气口，底部设有浮渣槽和排渣口。
进一步，所述溢流堰的堰壁上开有多个V形溢流口，溢流堰设有出水孔与所述出水管相连。
再进一步，所述的罐体下部安装系统控制箱。
进一步，所述系统控制箱对进水速度、搅拌强度、污泥回流速度、氧化还原电位值、pH值、温度进行控制。
本发明与传统技术相比，采用本发明的技术方案，可以避免增加固液分离区宽度与深度，并确保气液固分离效果、污泥回流效果好、施工简单。
本发明可以使集产酸、产甲烷和沉淀分离作用于一体，既充分发挥了产酸与产甲烷各菌种的作用，又利用沉淀分离作用使反应器内保存了大量菌种，延长了污泥停留时间，从而达到反应器高效处理的目的。
本发明具有很高的容积负荷率，反应罐内废水、污泥、沼气三者形成内部循环回流，传质效果好，使污水与厌氧污泥尽可能均匀混合，有助于颗粒污泥的快速形成，同时固液分离后污泥可以实现自回流，避免厌氧污泥的流失，使厌氧反应装置能更好地运行。
附图说明
图1为污泥自回流厌氧反应器剖视图；
图2为污泥自回流厌氧反应器俯视图；
图3为图1中的A-A剖视图；
图4为污泥自回流厌氧反应器侧视图；
图5为污泥自回流厌氧反应器污水厌氧处理原理图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，包括罐体，罐体内从下至上依次设有泥水混合区、一次分离区、二次分离区、沼气室、溢流堰9、排泥管2、排渣管4、出水管10。
污水由进水管1进入，在喇叭型导流筒3内上升，与污泥自流管回流污泥进行接触，并在搅拌装置8的作用下向下推流，使污泥和污水进行接触、混合，破坏进水口和泥水混合区的短流与死角。在罐体中部的泥水混合区内，在微负压搅拌作用下污水、污泥、沼气三者充分混合，扩大了污水与污泥的接触界面，加快厌氧污泥颗粒化与沼气产生，大量沼气不断上升至一次分离区，在柱锥形分离筒5的顶部利用水封原理进行气液分离，沼气进入沼气室，由排气孔6排出，污泥和污水越过锥形分离筒5进入二次分离区，污泥在重力作用下沉降至二次分离区底部，大部分污泥经污泥自流管7回流至导流筒内，少部分死污泥落在二次分离区底部，经排泥管定期排出反应器外。
而澄清液漫过溢流堰9并汇集于集水槽14，如图2所示，从出水管10排出。如图3所示，一次分离区中随沼气上升的浮渣汇集于沼气室底部，再进入浮渣槽15，经由排渣管4定期排出。
如图4所示，罐体分上下部，并用连接法兰11进行连接。罐体下部安装系统控制箱13，对进水速度、搅拌强度、污泥回流速度、氧化还原电位值、pH值及温度进行控制。
低速搅拌装置具有向下推流功能，同时在搅拌过程中形成微负压，污泥自流管中的污泥被吸入导流筒内，不断搅拌不断循环，循环流量达到5-10倍，废水与污泥混合、接触效果明显，避免产生死角和短流，为厌氧反应实现高效去除率创造条件，尤其适用于高悬浮物的高浓度有机废水。
污水厌氧处理主要包括四个过程：水解阶段，复杂有机物(碳水化合物、蛋白质、脂肪等)在第I类种群水解发酵菌作用下被转化为有机酸和醇类。第二阶段：发酵阶段，亦称酸化阶段，第II类种群产氢产乙酸菌把有机酸和醇类转化为乙酸、H2/CO2和一碳化合物(甲醇、甲酸等)；第三阶段：产乙酸阶段，第III类种群同型产乙酸菌能利用H2和CO2等转化为乙酸；第四阶段：产甲烷阶段，第Ⅳ类种群产甲烷菌把乙酸、H2/CO2和一碳化合物(甲醇、甲酸等)转化为CH4和CO2：
CO2+H2→CH4+H2O
CH3COOH→CH4+CO2
综上所述，本发明具有以下几个优点：
(1)集产酸、产甲烷和沉淀分离作用于一体，既充分发挥了产酸与产甲烷各菌种的作用，又利用沉淀分离作用使反应器内保存了大量菌种，延长了污泥停留时间，从而达到反应器高效处理的目的。
(2)低速搅拌装置具有向下推流功能，同时在搅拌过程中形成微负压，污泥自流管中的污泥被吸入导流筒内，不断搅拌不断循环，循环流量达到5-10倍，废水与污泥混合、接触效果明显，避免产生死角和短流，为厌氧反应实现高效去除率创造条件，尤其适用于高悬浮物的高浓度有机废水。
(3)在反应器的泥水混合区内，产气的上升作用和低速搅拌装置的循环推力作用，使微生物和有机物有较好的接触、混合、水力剪切效果，污泥膨胀效果好，减少厌氧系统酸化几率，有机物去除率高，并具有较高的水流上升速度，确保气液固三相分离的进行。
(4)利用上升水流的水封作用形成隐形三相分离装置，在一次分离区先进行沼气与废水、污泥的分离，在二次分离区内再进行废水、污泥的分离，两步分离效果好。
(5)固液分离区采用周进周出辐流沉淀方式，表面负荷高、水力停留时间长，有利于形成颗粒污泥，易于沉淀，回流污泥新鲜无腐化现象。
(6)本发明适用于高有机物浓度、高悬浮物的工业有机废水处理。
本发明与传统技术相比，本发明可以使集产酸、产甲烷和沉淀分离作用于一体，既充分发挥了产酸与产甲烷各菌种的作用，又利用沉淀分离作用使反应器内保存了大量菌种，延长了污泥停留时间，从而达到反应器高效处理的目的。
本发明具有很高的容积负荷率，反应罐内废水、污泥、沼气三者形成内部循环回流，传质效果好，使污水与厌氧污泥尽可能均匀混合，有助于颗粒污泥的快速形成，同时固液分离后污泥可以实现自回流，避免厌氧污泥的流失，使厌氧反应装置能更好地运行。

Claims (10)

1.一种污泥自回流厌氧反应器，包括罐体，所述罐体内从下至上依次设有泥水混合区、一次分离区、二次分离区、沼气室，所述泥水混合区设有导流筒和搅拌装置，在所述的一次分离区和二次分离区之间设有固定柱锥形分离筒，所述的二次分离区上方设有出水管，底部设有污泥自流管和排泥管，二次分离区与泥水混合区通过污泥自流管进行连通连接，所述的沼气室与溢流堰相连，其特征在于，所述污泥自流管内部设有螺旋推进不锈钢片，将沉降的污泥往泥水混合区推送。
2.根据权利要求1所述的污泥自回流厌氧反应器，其特征在于，所述导流筒为喇叭形，所述的导流筒底部直径比上部柱筒直径大30-40cm。
3.根据权利要求1所述的污泥自回流厌氧反应器，其特征在于，所述搅拌装置包括推进式搅拌桨、搅拌轴、变频电动机，所述的推进式搅拌桨设置上下两套，所述的搅拌桨与所述的搅拌轴连接，所述的变频电动机控制连接所述的搅拌桨。
4.根据权利要求1所述的污泥自回流厌氧反应器，其特征在于，所述两套搅拌桨的间距为60-100cm。
5.根据权利要求1所述的污泥自回流厌氧反应器，其特征在于，所述污泥自流管包括进泥口、泥管、出泥口，三者依次连接，所述搅拌装置的搅拌轴穿过所述污泥自流管进入泥水混合区的导流筒。
6.根据权利要求1所述的污泥自回流厌氧反应器，其特征在于，所述分离筒的底部连接排泥管，并形成倾角，其中排泥管包括排泥口、泥管和止回阀。
7.根据权利要求1所述的污泥自回流厌氧反应器，其特征在于，所述沼气室为环状，上部设有排气口，底部设有浮渣槽和排渣口。
8.根据权利要求1所述的污泥自回流厌氧反应器，其特征在于，所述溢流堰的堰壁上开有多个V形溢流口，溢流堰设有出水孔与所述出水管相连。
9.根据权利要求1-8任一项所述的污泥自回流厌氧反应器，其特征在于，所述的罐体下部安装系统控制箱。
10.根据权利要求9所述的污泥自回流厌氧反应器，其特征在于，所述系统控制箱对进水速度、搅拌强度、污泥回流速度、氧化还原电位值、pH值、温度进行控制。
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