CN109336252A - 内循环厌氧颗粒污泥反应器 - Google Patents

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李翀煜
朱晖
孙同帅
代洪亮
陈芳艳
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Abstract

本发明提供一种内循环厌氧颗粒污泥反应器，包括主反应区、次反应区、污泥沉降区和气室，气室设置在主反应区和次反应区上方，气室与主反应区和次反应区连通；主反应区、次反应区和污泥沉降区分别设置有进液口和出液口，气室设置有出气口；主反应区的进液口设置在反应器底部，主反应区的出液口连接次反应区的进液口，次反应区的出液口连接污泥沉降区的进液口，污泥沉降区通过底部的污泥出口与反应器底部连通。该反应器可有效提高反应器的效率，能确保厌氧颗粒污泥稳定运行，提高反应器去除有机质的效率，可用于处理高浓度有机污水，解决颗粒污泥、水及气三相分离效果差的问题，获得良好的出水水质。

Description

内循环厌氧颗粒污泥反应器
技术领域
本发明涉及一种颗粒污泥反应器，尤其是一种具有分区反应及污泥内循环功能的内循环厌氧颗粒污泥反应器。
背景技术
厌氧生物处理是有机物在无氧的条件下，借助厌氧微生物的作用，将大部分的有机物转化为甲烷等简单小分子有机物与无机物，从而实现污染物的去除。厌氧生物处理具有有机物去除率高、污泥量少、运行费用低等优点。
厌氧颗粒污泥(Anaerobic Granular Sludge)于上世纪80年代初发展起来，是在高的水力剪切下，由产甲烷菌、产乙酸菌以及水解发酵菌等构成的，沉降性优于活性污泥絮体的自凝聚体。厌氧颗粒污泥因其沉降性能的优良、污泥浓度较高，抗水力负荷和冲击负荷的能力强，使得在处理高浓度有机废水中得以较为广泛的应用。目前常用的颗粒污泥反应器有UASB反应器、EGSB反应器和IC反应器等，上述反应器都存在气固、液固在一个反应区内完成，二者相互干扰、三相分离效果需要进一步优化等问题。
发明内容
本发明的目的是提高厌氧反应器处理效率，提供一种具有内循环功能，且能够提高厌氧颗粒污泥气固、液固分离效果的厌氧颗粒污泥反应器。
技术方案：本发明提供一种内循环厌氧颗粒污泥反应器，该反应器包括主反应区、次反应区、污泥沉降区和气室，气室设置在主反应区和次反应区上方，气室与主反应区和次反应区连通；主反应区、次反应区和污泥沉降区分别设置有进液口和出液口，气室设置有出气口；主反应区的进液口设置在反应器底部，主反应区的出液口连接次反应区的进液口，次反应区的出液口连接污泥沉降区的进液口，污泥沉降区通过底部的污泥出口与反应器底部连通。
优选地，主反应区的出液口设置在主反应区顶部，次反应区的进液口设置在次反应区顶部，次反应区的出液口设置在次反应区底部；污泥沉降区的顶部设置有出液口；污泥沉降区的出液口通过循环泵连接主反应区的进液口；主反应区的进液口连接进水泵；主反应区的进液口设置有布水器；次反应区环绕主反应区上部设置，污泥沉降区环绕主反应区下部、次反应区和气室设置。
优选地，反应器包括由外至内依次设置的壳体、第一隔板和第二隔板；第一隔板顶部与出气口5相连；第一隔板围成的内部空间上部设置有三相分离装置，三相分离装置设置在第二隔板上方，第一隔板、第二隔板和三相分离装置将壳体围成的内部空间分隔成主反应区、次反应区、污泥沉降区和气室；第一隔板和第二隔板主体部分竖直设置，壳体侧壁下部向反应器内部方向倾斜；第一隔板侧壁下部向第二隔板方向倾斜；第二隔板侧壁下部向壳体侧壁方向倾斜。
出气口连接气体收集装置；三相分离装置的纵剖面为倒立的三角形，气室通过三相分离装置和第一隔板侧壁之间的间隙与主反应区及次反应区连通。
主反应区中，从反应器底部的进液口进入的待处理污水在主反应区底部与污泥剧烈混合，在主反应区高速上流，颗粒污泥层在其中充分膨胀，到达反应器上部颗粒污泥与三相分离装置撞击实现气-固-液分离，气体进入气室，大部分的污泥在主反应区下沉停留，少量污泥与水一起进入次反应区，继续发生反应。
在次反应区中，泥水继续反应，水流速度和泥沉降速度方向一致为向下，产生的少量气体方向上，经过三相分离装置进入气室，水和泥一起从次反应区的出液口进入污泥沉降区。
在污泥沉降区中，泥水从次反应区流出进入沉淀区，污泥在重力和初速度作用下，继续下滑通过污泥出口进入主反应区底部，水流方向改为上向流，在实现泥水分离的同时将出水流向和回流污泥流向分开。
有益效果：本发明的内循环厌氧颗粒污泥反应器气固、液固在主反应区出液口处，在三相分离装置的作用下实现初步分离，液固在次反应区和沉淀区实现充分分离。本发明的内循环厌氧颗粒污泥反应器各区域相对独立，互相干扰小，适于厌氧颗粒污泥生长，沉淀区污泥沉降受气体及水流上升影响较小，避免了三相分离器的入流口和污泥回流口(污泥沉降区底部的污泥出口)的重合，防止上升混合液和回流污泥相互干扰，提高了液-固分流的效果，三相分离效果显著，污泥具有自循环功能，充分利用了反应器的容积。出液口出水经泵回流与进水一起泵入主反应区，提高进水流速，促进颗粒污泥的膨胀与流化。该反应器应用于厌氧颗粒污泥水处理工艺中，水、气，水、固分离效果良好，可有效提高反应器的效率，尤其在处理高浓度有机污水时，有机负荷高，能确保厌氧颗粒污泥稳定运行，提高反应器去除有机质的效率，可用于处理高浓度有机污水，解决颗粒污泥、水及气三相分离效果差的问题，获得良好的出水水质。
附图说明
图1是内循环厌氧颗粒污泥反应器的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，内循环厌氧颗粒污泥反应器包括壳体1和设置在壳体1下部的支撑装置2。壳体1底部设置有进液口3和排泥口4，反应器上部设有出气口5和出液口6。壳体1围成的内部空间中设有第一隔板7、第二隔板8和三相分离装置9。第一隔板7顶部连接出气口5，三相分离装置9设置在第一隔板7围成的内部空间上部，第二隔板8设置在三相分离装置9下方，第一隔板7、第二隔板8以及三相分离装置9将壳体1围成的内部空间分隔为相对独立的主反应区A、次反应区B、污泥沉降区C和气室D四个区域。次反应区B环绕主反应区A上部设置，污泥沉降区C环绕主反应区A下部、次反应区B上部和气室D设置。
主反应区A、次反应区B和污泥沉降区C分别设置有进液口和出液口，气室D设置有出气口5。主反应区A的进液口3设置在反应器底部，主反应区A的出液口为次反应区B的进液口，次反应区B的出液口为污泥沉降区C的进液口，污泥沉降区C通过底部的污泥出口与反应器底部(主反应区A底部)连通。主反应区A的进液口即为壳体1底部的进液口3，进液口3连接进水泵10，进液口3设置有布水器3.1。主反应区A的出液口(次反应区B的进液口)设置在主反应区A和次反应区B顶部，次反应区B的出液口(污泥沉降区C的进液口)设置在次反应区B底部；污泥沉降区C的顶部设置有出液口6，污泥沉降区C的出液口6连接的管路分为两路，其中一路管路通过循环泵11连接主反应区A的进液口3，另一路管路直接出水。气室D与主反应区A和次反应区B连通；出气口5连接气体收集装置12。
壳体1侧壁下部向反应器内部空间方向倾斜；第一隔板7下部向第二隔板8方向倾斜；第二隔板8侧壁下部向壳体1侧壁方向倾斜。
内循环厌氧颗粒污泥反应器进液由进水泵10驱动待处理污水由布水器3.1进入内循环厌氧颗粒污泥反应器的主反应区A，循环泵11驱动出液口6流出的部分液体与由进水泵10驱动的待处理污水混合再进入到反应器内，提高反应器内水流上升速度，使污泥充分膨胀。产生的沼气由气体收集装置12收集，气体收集装置12为气柜。
图1中的箭头表示液体和污泥流动方向。污水通过进水泵10、循环水通过循环泵11在管道内混合后，通过布水器3.1均匀分布于反应器内，在进水冲击下，反应器内颗粒污泥膨胀并与污水充分混合反应，产生沼气。在主反应区A内，气固进行分离，液固进行初步分离，气体进入气室D，通过出气口5排出系统，由气体收集装置12储存。水和部分污泥进入次反应区B继续反应，产生的少量气体进入气室D内。在污泥沉淀区C固体继续沉降，水向上流，液固进行充分分离，固体进入主反应区A底部，实现内循环，而水通过出液口6排出系统。以难降解高浓度有机废水垃圾渗滤液为例，测试本发明内循环厌氧颗粒污泥反应器的性能。使COD为90000mg/L的垃圾渗滤液通过布水器3.1，进入到反应器中，与污泥充分接触，水力停留时间4d，负荷7-8kgCOD/m3·d，出水COD低于3500mg/L，去除率超过96％，出水SS100-150mg/L。反应器处理时间较一般垃圾渗滤液厌氧处理工艺UASB的停留时间5-10d有明显缩短。

Claims (10)

1.一种内循环厌氧颗粒污泥反应器，其特征在于，该反应器包括主反应区(A)、次反应区(B)、污泥沉降区(C)和气室(D)，所述气室(D)设置在所述主反应区(A)和次反应区(B)上方，所述气室(D)与所述主反应区(A)和次反应区(B)连通；所述主反应区(A)、次反应区(B)和污泥沉降区(C)分别设置有进液口和出液口，所述气室(D)设置有出气口(5)；所述主反应区(A)的进液口(3)设置在所述反应器底部，所述主反应区(A)的出液口连接所述次反应区(B)的进液口，所述次反应区(B)的出液口连接所述污泥沉降区(C)的进液口，所述污泥沉降区(C)通过底部的污泥出口与所述反应器底部连通。
2.根据权利要求1所述的内循环厌氧颗粒污泥反应器，其特征在于，所述主反应区(A)的出液口设置在所述主反应区(A)顶部，所述次反应区(B)的进液口设置在所述次反应区(B)顶部，所述次反应区(B)的出液口设置在所述次反应区(B)底部；所述污泥沉降区(C)的顶部设置有出液口(6)。
3.根据权利要求2所述的内循环厌氧颗粒污泥反应器，其特征在于，所述污泥沉降区(C)的出液口(6)通过循环泵(11)连接所述主反应区(A)的进液口(3)。
4.根据权利要求1所述的内循环厌氧颗粒污泥反应器，其特征在于，所述主反应区(A)的进液口(3)连接进水泵(10)。
5.根据权利要求1所述的内循环厌氧颗粒污泥反应器，其特征在于，所述主反应区(A)的进液口(3)设置有布水器(3.1)。
6.根据权利要求1所述的内循环厌氧颗粒污泥反应器，其特征在于，所述次反应区(B)环绕所述主反应区(A)上部设置，所述污泥沉降区(C)环绕所述主反应区(A)下部、所述次反应区(B)和所述气室(D)设置。
7.根据权利要求1所述的内循环厌氧颗粒污泥反应器，其特征在于，所述反应器包括由外至内依次设置的壳体(1)、第一隔板(7)和第二隔板(8)；所述第一隔板(7)顶部与所述出气口(5)相连；所述第一隔板(7)围成的内部空间上部设置有三相分离装置(9)，所述三相分离装置(9)设置在所述第二隔板(8)上方，所述第一隔板(7)、第二隔板(8)和三相分离装置(9)将所述壳体(1)围成的内部空间分隔成主反应区(A)、次反应区(B)、污泥沉降区(C)和气室(D)。
8.根据权利要求7所述的内循环厌氧颗粒污泥反应器，其特征在于，所述壳体(1)侧壁下部向所述反应器内部方向倾斜；所述第一隔板(7)下部向所述第二隔板(8)方向倾斜；所述第二隔板(8)下部向所述壳体(1)侧壁方向倾斜。
9.根据权利要求7所述的内循环厌氧颗粒污泥反应器，其特征在于，所述出气口(5)连接气体收集装置(12)。
10.根据权利要求7所述的内循环厌氧颗粒污泥反应器，其特征在于，所述三相分离装置(9)的纵剖面为倒立的三角形，所述气室(D)通过所述三相分离装置(9)和所述第一隔板(7)之间的间隙与所述主反应区(A)及次反应区(B)连通。
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