CN110272120A - 一种高效厌氧反应器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高效厌氧反应器，其包括下层三相分离器和上层三相分离器，其中，下层三相分离器和上层三相分离器均包括多层反射板、集气室、以及用于连通所述反射板和所述集气室的通气槽，并且，在所述下层三相分离器中，上部M层通气槽的开孔位置位于所述通气槽的底部，下部N层通气槽的开孔位置位于所述通气槽的顶部，M＜N；在所述上层三相分离器中，上部P层通气槽的开孔位置位于所述通气槽的底部，下部Q层通气槽的开孔位置位于所述通气槽的顶部，P＞Q。本发明提供的高效厌氧反应器解决了厌氧反应器内各层三相分离器的设计与各层沼气产量不匹配的问题，以保证各层三相分离器均处于最佳运行状态，进而确保了厌氧反应器高效稳定运行。

Description

一种高效厌氧反应器

技术领域

本发明涉及废弃物处理技术领域，具体地，本发明涉及一种高效厌氧反应器。

背景技术

厌氧反应器是一种高效废水处理装置，其利用厌氧微生物的自身代谢过程将废水中有机物消解，从而达到处理废水的目的。内循环厌氧反应器通过三相分离器完成沼气的分离收集，并利用提升管沼气上升的动力携带一定量的水进入厌氧反应器顶部气液分离器，在气液分离器液相被分离并由内循环管导入厌氧反应器底部，形成内循环。良好的内循环有助于流化厌氧反应器底部的污泥，促进污水与污泥的接触，保证COD去除率。

厌氧反应器有上下两层三相分离器，两层三相分离器将厌氧反应器分隔为上下两个反应区。现有的厌氧反应器中，两层三相分离器往往采用同样的设计方案，未考虑上下两层三相分离器沼气负荷的差异。从而无法保证厌氧反应器尤其是两层三相分离器均处于最佳运行状态，影响厌氧反应器的稳定运行。

因此，需要提出一种新的厌氧反应器，以解决上述问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

针对现有技术的不足，本发明实施例提供了一种高效厌氧反应器，所述高效厌氧反应器包括下层三相分离器和上层三相分离器，其中，

所述下层三相分离器和所述上层三相分离器均包括多层反射板、集气室、以及用于连通所述反射板和所述集气室的通气槽，并且，

在所述下层三相分离器中，上部M层通气槽的开孔位置位于所述通气槽的底部，下部N层通气槽的开孔位置位于所述通气槽的顶部，M＜N；

在所述上层三相分离器中，上部P层通气槽的开孔位置位于所述通气槽的底部，下部Q层通气槽的开孔位置位于所述通气槽的顶部，P＞Q。

示例性地，在所述下层三相分离器中，最上层所述通气槽的开孔位置位于所述通气槽的底部，其余各层所述通气槽的开孔位置均位于所述通气槽的顶部。

示例性地，所述下层三相分离器包括三层反射板，其中，最上层所述通气槽的开孔位置位于所述通气槽的底部，下两层所述通气槽的开孔位置均位于所述通气槽的顶部。

示例性地，在所述上层三相分离器中，最下层所述通气槽的开孔位置位于所述通气槽的顶部，其余各层所述通气槽的开孔位置均位于所述通气槽的底部。

示例性地，所述上层三相分离器包括三层反射板，其中，最下层所述通气槽的开孔位置位于所述通气槽的顶部，上两层所述通气槽的开孔位置均位于所述通气槽的底部。

示例性地，所述通气槽的开孔的形状为圆形或任意多边形。

示例性地，位于所述通气槽的底部的所述开孔的形状为矩形，所述矩形的底边与所述通气槽的底端对齐，位于所述通气槽顶部的所述开孔的形状为三角形，所述三角形的顶点与所述通气槽的顶端对齐。

示例性地，所述反射板的截面形状为半圆形、弧形或多边形。

示例性地，所述高效厌氧反应器还包括：

气液分离器，用于接收和分离所述下层三相分离器和所述上层三相分离器收集的沼气与废水；

提升管，用于连通所述下层三相分离器和所述上层三相分离器与所述气液分离器；以及

内循环管，用于将所述气液分离器分离得到的废水输送至所述厌氧反应器底部，以形成内循环。

示例性地，所述高效厌氧反应器包括内循环厌氧反应器或内外循环厌氧反应器。

本发明提供的高效厌氧反应器解决了厌氧反应器内各层三相分离器的设计与各层沼气产量不匹配的问题，以保证各层三相分离器均处于最佳运行状态，进而确保了厌氧反应器高效稳定运行。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，

图1为本发明的一个实施例中一种高效厌氧反应器的结构示意图；

图2A为本发明的一个实施例中上层三相分离器的结构示意图；

图2B为本发明的一个实施例中下层三相分离器的结构示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本发明提出的高效厌氧反应器。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

厌氧反应器有上下两层三相分离器，两层三相分离器将厌氧反应器分隔为上下两个反应区。上下两层反应区的沼气产量存在较大差异，下部反应区污泥浓度较高，COD去除量约占总去除量80％，沼气产量约占总产量80％；上部反应区污泥浓度较低，COD去除量约占总去除量20％，沼气产量约占总产量20％。然而，现有厌氧反应器两层三相分离器往往采用同样的设计方案，未考虑上下两层三相分离器沼气负荷的差异，从而无法保证厌氧反应器尤其是两层三相分离器均处于最佳运行状态。目前两层三相分离器的设计往往以下层沼气负荷为设计依据，上层三相分离器沼气负荷偏离设计值，气相带水能力弱，影响厌氧反应器的稳定运行。

基于此，本发明实施例提供一种高效厌氧反应器，其针对厌氧反应器中上下两层反应区的沼气产量不同，下部反应区污泥浓度较高，沼气产量大，上部反应区污泥浓度较低，沼气产量小的特点，对两层三相分离器采用差异化设计，下层三相分离器通气槽以上部开孔为主，上层三相分离器通气槽以下部开孔为主，从而实现了三相分离器设计与沼气负荷相匹配，提高了厌氧反应器的运行效率。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

下面结合附图对本发明的高效厌氧反应器做进一步的说明。

如图1所示，本发明一实施例的高效厌氧反应器由下至上依次包括下层三相分离器101和上层三相分离器102。进一步地，下层三相分离器101和上层三相分离器102分别通过提升管105连通气液分离器103。其中，下层三相分离器101和上层三相分离器102用于气液固三相分离，气液分离器103用于接收和分离所述下层三相分离器101和所述上层三相分离器102收集的沼气与废水。所述厌氧反应器还包括内循环管104，用于将所述气液分离器103分离得到的废水输送至所述厌氧反应器底部，以形成内循环。

下层三相分离器101和上层三相分离器102均包括三层以上的反射板、集气室和通气槽。其中，反射板用于分离流体中的气体；集气室用于收集所述反射板分离得到的气体；通气槽用于连通所述反射板和所述集气室。反射板的截面形状为反射板的截面形状为半圆形、弧形或多边形，本实施例中所述反射板的截面形状为三角形，具体地，反射板为倒V字形结构，通气槽的开孔位于倒V字形结构内部。在厌氧反应器的反应区内，废水中的有机物在厌氧微生物产酸和产甲烷菌等的作用下降解生成沼气，气泡携带液体和/或污泥在上升过程中碰撞到反射板的斜面时，气相由通气槽的开孔进入集气室，气泡中的沼气与其中的污泥和液体分离，然后气相经由通气槽的开孔进入集气室，脱离了气泡的液体和污泥在重力作用下不断下落，直到回落至反应器的反应区内。

在本发明实施例中，对上层三相分离器和下层三相分离器采用差异化设计，其中上层三相分离器102的通气槽主要以下部开孔为主，下层三相分离器101的通气槽主要以上部开孔为主。下面参照图2A、图2B进一步描述所述上层三相分离器102和下层三相分离器101的结构。

如图2B所示，所述下层三相分离器101包括多层第一反射板1012、第一集气室1011、以及用于连通所述第一反射板和所述第一集气室的第一通气槽1013。并且，在所述下层三相分离器101中，上部M层第一通气槽1013的开孔位置位于底部，下部N层第一通气槽1013的开孔位置均位于顶部，且M＜N。

换句话说，在下层三相分离器101中，通气槽主要以上部开孔为主，对于上部开孔的通气槽而言，反射板收集的气体主要以连续的小气泡的形式通过开孔进入集气室。这种连续的小气泡有利于分离收集的沼气能够更快的转移并由提升管排出。因此，上部开孔的通气槽有利于第一反射板1012分离收集的沼气能够更快的转移到第一集气室1011，避免由于沼气无法及时转移产生的气相逃逸，从而匹配厌氧反应区下部反应区污泥浓度较高，沼气产量大的特点。

进一步地，在所述下层三相分离器101中，只有最上层第一通气槽1013的开孔位置位于底部，其余各层第一通气槽1013的开孔位置均位于顶部。例如，在一个实施例中，如图2B所示，所述下层三相分离器101包括三层第一反射板1012，其中，最上层第一通气槽1013的开孔位置位于底部，下两层第一通气槽1013的开孔位置均位于顶部。

如图2A所示，所述上层三相分离器102包括多层第二反射板1022、第二集气室1021、以及用于连通所述第二反射板和所述第二集气室的通气槽1023，并且，在所述上层三相分离器102中，上部P层第二通气槽1023的开孔位置位于底部，下部Q层第二通气槽1023的开孔位置位于顶部，且P＞Q。

换句话说，在上层三相分离器102中，通气槽主要以下部开孔为主，而对于下部开孔的通气槽而言，通气槽处气体以不连续的大气泡进入集气室，这种不连续的大气泡能够保证集气室内具有较好的气水混合强度，由此保证气相带水能力，从而匹配厌氧反应区上部反应区污泥浓度较低，沼气产量小的特点，避免由于上层三相分离器102沼气负荷偏离设计值、气相带水能力弱而影响厌氧反应器的稳定运行。

进一步地，在所述上层三相分离器102中，只有最下层第二通气槽1023的开孔位置位于顶部，其余各层第二通气槽1023的开孔位置均位于底部。例如，在一个实施例中，如图2A所示，所述上层三相分离器102包括三层第二反射板1022，其中，最下层第二通气槽1023的开孔位置位于顶部，上两层第二通气槽1023的开孔位置均位于底部。

由此，通过上下两层三相分离器的差异化设计，实现了三相分离器设计与沼气负荷相匹配，由此保证两层三相分离器均处于最佳运行状态，以此保证厌氧反应器高效稳定运行。

需要说明的是，上文中以第一反射板、第一通气槽和第一集气室等描述了下层三相分离器101的结构，以第二反射板、第二通气槽和第二集气室等描述了上层三相分离器102的结构，但上述表述仅作为示例而非限制。

上述第一通气槽、第二通气槽的开孔的形状可以为圆形或任意多边形，在一个实施例中，位于通气槽底部的开孔的形状为矩形，所述矩形的底边与所述通气槽的底端对齐，位于通气槽顶部的所述开孔的形状为三角形，所述三角形的顶点与所述通气槽的顶端对齐。示例性地，三角形的面积大于矩形的面积。

在根据本发明实施例的高效厌氧反应器中，下层三相分离器101和上层三相分离器102均包括多层反射板，每层反射板的数量可以根据反应器的大小等实际需求来设置，并且，下层三相分离器101和上层三相分离器102所包括的反射板的层数可以一致，也可以不一致。示例性地，相邻两层反射板相互平行且交错分布，使得同一层的相邻两个反射板、相邻两层的相邻两个反射板之间分别形成过流缝。这样的重叠结构的设计可以尽可能的保证气相被反射板全部吸收并进入集气室中。

下层三相分离器101和上层三相分离器102的集气室的顶部分别连接有提升管105。气液分离器103设置在厌氧反应器罐体的顶部，通过所述提升管105接收下层三相分离器101和上层三相分离器102收集的沼气与废水。经气液分离器103分离处理后的气体通过上排气口排出，剩余的液体留在储水罐中，并通过内循环管104导入厌氧反应器罐体的底部，促进污泥颗粒流化。进一步地，内循环管104可以包括下排水直管和分水支管，液体通过下排水直管并通过分水支管向四周喷射，形成旋流，进一步加大水力搅拌。

本实施例中，将所述厌氧反应器例示为内循环厌氧反应器。然而需要说明的是，所述的厌氧反应器不限于内循环厌氧反应器，而也包括内外循环同时存在的厌氧反应器。示例性地，所述厌氧反应器还可以包括外循环单元，所述外循环单元位于厌氧反应器罐体外部，与厌氧反应器罐体和布水混合系统连接，使反应器罐体的水循环回流至布水混合系统。

本发明实施例所提供的高效厌氧反应器解决了厌氧反应器内各层三相分离器的设计与各层沼气产量不匹配的问题，以保证各层三相分离器均处于最佳运行状态，进而确保了厌氧反应器高效稳定运行。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施例中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施例，除非该特征在该另一个实施例中不适用或是另有说明。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种高效厌氧反应器，其特征在于，所述高效厌氧反应器包括下层三相分离器和上层三相分离器，其中，

所述下层三相分离器和所述上层三相分离器均包括多层反射板、集气室、以及用于连通所述反射板和所述集气室的通气槽，并且，

在所述下层三相分离器中，上部M层通气槽的开孔位置位于所述通气槽的底部，下部N层通气槽的开孔位置位于所述通气槽的顶部，M＜N；

在所述上层三相分离器中，上部P层通气槽的开孔位置位于所述通气槽的底部，下部Q层通气槽的开孔位置位于所述通气槽的顶部，P＞Q。

2.根据权利要求1所述的高效厌氧反应器，其特征在于，在所述下层三相分离器中，最上层所述通气槽的开孔位置位于所述通气槽的底部，其余各层所述通气槽的开孔位置均位于所述通气槽的顶部。

3.根据权利要求2所述的高效厌氧反应器，其特征在于，所述下层三相分离器包括三层反射板，其中，最上层所述通气槽的开孔位置位于所述通气槽的底部，下两层所述通气槽的开孔位置均位于所述通气槽的顶部。

4.根据权利要求1所述的高效厌氧反应器，其特征在于，在所述上层三相分离器中，最下层所述通气槽的开孔位置位于所述通气槽的顶部，其余各层所述通气槽的开孔位置均位于所述通气槽的底部。

5.根据权利要求3所述的高效厌氧反应器，其特征在于，所述上层三相分离器包括三层反射板，其中，最下层所述通气槽的开孔位置位于所述通气槽的顶部，上两层所述通气槽的开孔位置均位于所述通气槽的底部。

6.根据权利要求1-5之一所述的高效厌氧反应器，其特征在于，所述通气槽的开孔的形状为圆形或任意多边形。

7.根据权利要求6所述的高效厌氧反应器，其特征在于，位于所述通气槽的底部的所述开孔的形状为矩形，所述矩形的底边与所述通气槽的底端对齐，位于所述通气槽顶部的所述开孔的形状为三角形，所述三角形的顶点与所述通气槽的顶端对齐。

8.根据权利要求1所述的高效厌氧反应器，其特征在于，所述反射板的截面形状为半圆形、弧形或多边形。

9.根据权利要求1所述的高效厌氧反应器，其特征在于，所述高效厌氧反应器还包括：

气液分离器，用于接收和分离所述下层三相分离器和所述上层三相分离器收集的沼气与废水；

提升管，用于连通所述下层三相分离器和所述上层三相分离器与所述气液分离器；以及

内循环管，用于将所述气液分离器分离得到的废水输送至所述厌氧反应器底部，以形成内循环。

10.根据权利要求1所述的高效厌氧反应器，其特征在于，所述高效厌氧反应器包括内循环厌氧反应器或内外循环厌氧反应器。