CN110066015B - 一种肠道式厌氧生物反应器 - Google Patents
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Abstract
一种肠道式厌氧生物反应器，包括单元反应器（1）、气液分离器（2）和管式固液分离器（3）。所述肠道式厌氧生物反应器在垂直平面方向上，由n个单元反应器串联在一起，形成一个肠道状多级反应的组合体；所述组合体的起始端进水，末端连接管式固液分离器的输入端，管式固液分离器的二个输出端分别为排泥口和出水口。在多个串联的单元反应器的较高位置设置有气液分离器。废水中的有机质与污泥在一个单元反应器进行厌氧反应，再流入下一个单元反应器进行厌氧反应，与此循环往复厌氧生物反应过程形成肠道式厌氧反应器；在进水水力作用下，污泥和水在每一个单元反应器进行厌氧反应。本发明可充分利用空间安置单元反应器，解决场地小的难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种肠道式厌氧生物反应器，属废水处理设备技术领域。
背景技术
工业厌氧生物处理技术经历了半个多世纪的发展，产生了各种各样的生物反应器，其追求目标是达到处理能力强，处理效率高，最为突出的代表是UASB、IC、EGSB等, 其特点是污泥量大，污泥以污泥床层形态沉积在反应器底部，运行时，从下进水通过污泥层使污泥搅动膨胀，形成膨胀层，达到传质效果，由于水是向上流，气是向上浮，使得污泥容易流失，因此，为了使污泥不流失，污泥膨胀层的区域收到限制，同时反应器内必须设置污泥沉降区和三相分离器和沉淀区，而污泥沉降区和三相分离器和沉淀区这些对生物反应空间的应用不大，却占去了大量的反应器有效容积。针对污泥易流失、无效反应区容积大等不足。
发明内容
本发明的目的是，针对现有工业厌氧生物处理存在的问题，本发明提出一种肠道式厌氧生物反应器。
实现本发明的技术方案如下，一种肠道式厌氧生物反应器，包括单元反应器、气液分离器和管式固液分离器，所述肠道式厌氧生物反应器在垂直平面方向上，由n个单元反应器串联在一起，形成一个肠道状多级反应的组合体；所述组合体的起始端进水，末端连接管式固液分离器的输入端，管式固液分离器的二个输出端分别为排泥口和出水口；在多个串联的单元反应器的较高位置要设置气液分离器，将沼气与水分离。
所述单元反应器、气液分离器和固液分离器之间均通过管道相互连接；连接管道为刚性的硬管或柔性的软管。
所述单元反应器是一个进口端和出口端有收合口，并以进出口管道中心线为轴的旋转几何形体，横截面是圆形。
所述单元反应器通过管道相互连接互通，形成肠道结构；废水中的有机质与污泥在一个单元反应器进行厌氧反应，再流入下一个单元反应器进行厌氧反应，与此循环往复厌氧生物反应过程形成肠道式厌氧反应器；在进水水力作用下，污泥和水在每一个单元反应器搅拌混合，进行厌氧反应。
所述气液分离器是一个有气液界面的气体收集器，气液分离器对肠道式厌氧反应器中厌氧反应产生的沼气进行有效分离；当气体收集到一定的容积时，通过阀门排入到沼气管道去。
所述固液分离器是一个管道结构的膜过滤系统，将泥和水分离开；分离后的污泥可以返回进水系统，再进入肠道式厌氧反应器中应用。
所述肠道状多级反应的组合体为矩阵结构，n个单元反应器在垂直方向串联成单元反应器串；n个单元反应器串依次相互平行排列；第一个单元反应器串最上面的第n个单元反应器通过第一气液分离器连接第二个单元反应器串最上面的第n个单元反应器；第二个单元反应器串最下面的第一个单元反应器与第三个单元反应器串最下面的第一个单元反应器串联；第三个单元反应器串最上面的第n个单元反应器通过第二气液分离器连接第四个单元反应器串最上面的第n个单元反应器；依次类推，连接至第n个单元反应器串；第n个单元反应器串最上面的第n个单元反应器通过第（n-1）气液分离器连接管式固液分离器。
所述单元反应器由刚性材料或柔性材料制造；刚性材料包括钢铁或硬塑料；柔性材料包括橡胶或软塑料。
肠道式厌氧反应器设计以容积负荷来设计：
V= n * V1=ρ*Q/RV
其中，V为肠道式厌氧反应器容积，m3；n为单元反应器的数量；V1为单元反应器的容积，m3；ρ为进水有机浓度，KgCOD/m3；Q为进水流量, (m3 /d)；Rv为容积有机负荷，KgCOD/(m3.d)。
通过上面公式可知，肠道式厌氧反应器的容积大小取决于单元反应器的大小和单元反应器的数量n；在容积有机负荷Rv不变的情况下，肠道式厌氧反应器的容积大小取决于处理废水的有机浓度ρ和处理进水流量Q。在设计肠道式厌氧反应器时，根据处理废水污染物的处理量，可以对肠道式厌氧反应器中单元反应器 V1的大小进行设计。当废水处理量小时，可以将单元反应器 V1的容积设计小点；当废水处理量大时，可以将单元反应器 V1的容积设计大点。当废水处质量要求高时，可以将单元反应器的数量n增大；当废水的污染浓度高时，可以将单元反应器的容积设计大点，数量n增大。
本发明肠道式厌氧反应器的工作原理如下：本发明肠道式厌氧反应器是由n个单元反应器串联组成的肠道式结构。其厌氧反应过程是由n个连续的单元厌氧反应组成；单元反应器的厌氧反应是以进水的流动来搅拌单元反应器中的污泥，进行泥水混合，生物传质，实现厌氧发酵。
当废水由管道进入单元反应器时，单元反应器的截面积远大于进水管的截面积，使得水的流速在单元反应器中发生激烈波动，形成紊流，从而带动反应器中的污泥流动，实现污泥和水的搅拌功能，污泥和水的充分接触，微生物能够很好地利用水中的有机质进行生物发酵，由于本系统是无氧系统，所以系统是厌氧生物反应，并产生沼气。肠道式厌氧反应器是由n个单元反应器串联组成的肠道式结构，水从第一个单元反应器流入第二个单元反应器再流入第三以至于第n个单元反应器，并进行同样的厌氧反应过程。厌氧反应产生的沼气在管道中聚集容易形成气阻，使水流不畅，所以在多个单元反应器的较高位置要设置气液分离器，将沼气与水分离，沼气收集后排入沼气管道。水自流入肠道式厌氧反应器后，一直是以泥水混合的状态流动运行，所以在肠道厌氧反应器的出水端设置固液分离器，进行泥水分离，达到好的出水处理效果，分离后的污泥可以通过进水系统重回肠道式厌氧反应器。
本发明的有益效果是，本发明将常规的厌氧反应器分成若干个小型的单元反应器，完成厌氧反应。不仅可根据需求选择规模，还可充分利用空间安置单元反应器，解决场地狭小难建厌氧反应器的难题。
本发明肠道式厌氧反应器中单元反应器均为进口端和出口端有收合并以进出口管道中心线为轴的旋转几何形体，而且体积小，搅拌混合无死角，容易均匀，容积有限的空间利用率100%。肠道式厌氧反应器是由n个单元反应器组装而成，反应器容积大小调整非常方便，单元反应器之间是通过管道串联，连接管道可刚可柔，反应器安装可以随意于安装场所。本发明肠道式厌氧反应器主要由单元反应器、气液分离器和固液分离器组成，各部分均由管道连接而成，管路通畅运行成本低，结构简单，造价低廉，维护方便。
附图说明
图1为本发明肠道式厌氧反应器结构示意图；图中，1为单元反应器；2为气液分离器；3为管式固液分离器；图2为本发明肠道式厌氧反应器矩阵结构示意图；
图中，3为固液分离器；11为第一个单元反应器；12为第n个单元反应器；21为第一个气液分离器；22为第二个气液分离器；23为第（n-1）个气液分离器；100为系第一个单元反应器串；200是第二个单元反应器串；300是第三个单元反应器串；400是第n个单元反应器串。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如图1所示。
本实施例一种肠道式厌氧生物反应器，包括单元反应器1、气液分离器2和管式固液分离器3。所述肠道式厌氧生物反应器在垂直平面方向上，由n个单元反应器串联在一起，形成一个肠道状多级反应的组合体；所述组合体的起始端进水，末端连接管式固液分离器的输入端，管式固液分离器的二个输出端分别为排泥口和出水口；在多个串联的单元反应器的较高位置设置有气液分离器，将沼气与水分离。
本实施例所述肠道状多级反应的组合体为矩阵结构，n个单元反应器在垂直方向串联成单元反应器串，每二个单元反应器之间的距离为H；n个单元反应器串依次相互平行排列,每相邻两组单元反应器串的距离为L；第一个单元反应器串100最上面的第n个单元反应器12通过第一气液分离器21连接第二个单元反应器串200最上面的第n个单元反应器；第二个单元反应器串200最下面的第一个单元反应器与第三个单元反应器串300最下面的第一个单元反应器串联；第三个单元反应器串300最上面的第n个单元反应器通过第二气液分离器22连接第四个单元反应器串最上面的第n个单元反应器；依次类推，连接至第n个单元反应器串400；第n个单元反应器串最上面的第n个单元反应器通过第（n-1）气液分离器23连接管式固液分离器3；固液分离器的输出设有出水口和排泥口；第一个单元反应器串100最下面的第一个单元反应器11为污水入口，由泵泵入。
本发明肠道式厌氧反应器具体操作方法：
在实际应用中，肠道式厌氧反应器根据安装场地要求来决定肠道式厌氧反应器布置安装。若有足够大的场地，可以将单元反应器1串联起来以整齐的行列矩阵布置安装，如图2所示。若没有安装场地，可以化整为零，将单元反应器1分散布置于其它可以利用的空间安装，可以在横向和纵向寻找空间。根据废水处理的需要，可以对单元反应器1的大小和级数n进行针对性设计安装。
肠道式厌氧反应器根据处理废水污染物的处理量，可以对肠道式厌氧反应器中单元反应器1的大小进行设计。当废水处理量小时，可以将单元反应器1的容积设计小点；当废水处理量大时，可以将单元反应器1的容积设计大点。当废水处质量要求高时，可以将单元反应器1的数量n增大；当废水的污染浓度高时，可以将单元反应器1的容积设计大点，数量n增大。
肠道式厌氧反应器根据处理废水污染物的处理周期，可以对肠道式厌氧反应器中单元反应器1的串联级数n进行调整设计，当废水处理周期短时，可以将n调小；当废水处理周期长时，可以将n调大。
实际运行时，肠道式厌氧反应器根据处理水的难易程度和处理的质量要求来调节进水量，并在进水的过程中不断补充污泥，以提高肠道式厌氧反应器中污泥浓度，更好地提高容积有机负荷和处理质量。
Claims (6)
1.一种肠道式厌氧生物反应器，包括单元反应器、气液分离器和管式固液分离器，其特征在于，所述肠道式厌氧生物反应器在垂直平面方向上，由n个单元反应器串联在一起，形成一个肠道状多级反应的组合体；所述组合体的起始端进水，末端连接管式固液分离器的输入端，管式固液分离器的二个输出端分别为排泥口和出水口；在多个串联的单元反应器的较高位置设置有气液分离器；
所述单元反应器是一个进口端和出口端有收合口，并以进出口管道中心线为轴的旋转几何形体，横截面是圆形；
所述单元反应器通过管道相互连接互通，形成肠道结构；废水中的有机质与污泥在一个单元反应器进行厌氧反应，再流入下一个单元反应器进行厌氧反应，与此循环往复厌氧生物反应过程形成肠道式厌氧反应器；在进水水力作用下，污泥和水在每一个单元反应器搅拌混合，进行厌氧反应。
2.根据权利要求1所述的一种肠道式厌氧生物反应器，其特征在于，所述单元反应器、气液分离器和固液分离器之间均通过管道相互连接；连接管道为刚性的硬管或柔性的软管。
3.根据权利要求1所述的一种肠道式厌氧生物反应器，其特征在于，所述气液分离器是一个有气液界面的气体收集器，气液分离器对肠道式厌氧反应器中厌氧反应产生的沼气进行有效分离；当气体收集到一定的容积时，通过阀门排入到沼气管道去。
4.根据权利要求1所述的一种肠道式厌氧生物反应器，其特征在于，所述固液分离器是一个管道结构的膜过滤系统，将泥和水分离开；分离后的污泥可以返回进水系统，再进入肠道式厌氧反应器中应用。
5.根据权利要求1所述的一种肠道式厌氧生物反应器，其特征在于，所述肠道状多级反应的组合体为矩阵结构，n个单元反应器在垂直方向串联成单元反应器串；n个单元反应器串依次相互平行排列；第一个单元反应器串最上面的第n个单元反应器通过第一气液分离器连接第二个单元反应器串最上面的第n个单元反应器；第二个单元反应器串最下面的第一个单元反应器与第三个单元反应器串最下面的第一个单元反应器串联；第三个单元反应器串最上面的第n个单元反应器通过第二气液分离器连接第四个单元反应器串最上面的第n个单元反应器；依次类推，连接至第n个单元反应器串；第n个单元反应器串最上面的第n个单元反应器通过第（n-1）气液分离器连接管式固液分离器。
6.根据权利要求1所述的一种肠道式厌氧生物反应器，其特征在于，所述单元反应器由刚性材料或柔性材料制造；刚性材料包括钢铁或硬塑料；柔性材料包括橡胶或软塑料。
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Legal Events
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