CN110282735B - 一种内外循环peic厌氧反应系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了内外循环PEIC厌氧反应系统及控制方法，包括PEIC反应器，所述PEIC反应器内从下到上至少设有第一三相分离器和第二三相分离器，所述第一三相分离器的下部设有布水系统，还至少包括第一气水分离器和第二气水分离器，所述第一三相分离器和第二三相分离器分别通过气体收集管与第一气水分离器和第二气水分离器连接，所述第一气水分离器和第二气水分离器分别通过内循环管与布水系统连接，所述第一气水分离器和第二气水分离器上分别设有至少一个通气孔，所述通气孔与沼气管连接；可以一直保证进水负荷的稳定性，同样体积、占地面积的情况下，处理负荷更高、效果更稳定，智能化仪表减少了操作人员数量、降低了夜间值班人员的安全隐患。
Description
技术领域
本公开涉及工业废水领域，特别涉及一种内外循环PEIC厌氧反应系统及控 制方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有 技术。
在工业污水处理过程中，厌氧生物法是常规首选工艺，但由于其水力停留 时间长、处理负荷低等问题不能满足高浓度有机废水的需求，同时厌氧产生的 甲烷收集利用率低造成了能源的浪费，一种国外先进的PEIC反应器技术引起国 内专家的注意，被推广到工程应用领域。
但是本公开发明人发现，目前市面的PEIC反应器主要存在以下问题：(1) 为保证反应器的良好运行，需要控制好反应器的进水指标，造成人工成本较高， 尤其在夜间异常，人员难以察觉还存在安全隐患；(2)甲方操作人员专业能力 较差，而水质波动较大时，不能有效的采取措施保证反应系统的运行；(3)布 水(包括进水布水和外循环布水)不均，易造成局部菌种负荷过高而产生酸化 现象；(4)反应器负荷差距较大；(5)出水存在跑泥现象，对厌氧系统造成隐患，对后端系统造成冲击；(6)颗粒污泥不生长甚至解体；(7)污染物去除效果差、出水管结垢。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种内外循环PEIC厌氧反应系统 及控制方法，可以一直保证进水负荷的稳定性，避免了人工操作误差和从业者 专业能力较低带来的安全隐患；同样体积、占地面积的情况下，处理负荷更高、 效果更稳定，对高负荷废水有高效的去除效率，颗粒污泥生长速率更快，有效 缓解了出水管更换或清理的频率，无钢制罐底的使用节省了土建投资和土建施工周期，同时对PEIC厌氧反应系统进行智能化控制减少了操作人员数量、降低 了夜间值班人员的安全隐患。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
第一方面，本公开提供了一种内外循环PEIC厌氧反应系统；
一种内外循环PEIC厌氧反应系统，包括PEIC反应器，所述PEIC反应器 内从下到上至少设有第一三相分离器和第二三相分离器，所述第一三相分离器 的下部设有布水系统，还至少包括第一气水分离器和第二气水分离器，所述第 一三相分离器和第二三相分离器分别通过气体收集管与第一气水分离器和第二 气水分离器连接，所述第一气水分离器和第二气水分离器分别通过内循环管与布水系统连接，所述第一气水分离器和第二气水分离器上分别设有至少一个通 气孔，所述通气孔与沼气管连接；
还包括外循环管，所述外循环管的一端与PEIC反应器的顶部连接，另一端 与PEIC反应器的进水管连接。
作为可能的一些实现方式，还包括控制模块，所述进水管上设有第一温度 计、第一PH计、第一数据分析仪、流量计和电动阀，所述外循环管上设有第二 温度计、第二PH计、第二数据分析仪、挥发酸测定仪、第二流量计和第二电动 阀，所述PEIC反应器罐体上设有至少一个第三温度计，所述控制模块与上述温 度计、PH计、数据分析仪、流量计和电动阀通信连接，用于根据采集到的系统 数据对PEIC反应器进行智能动态控制。
作为可能的一些实现方式，所述PEIC反应器自下到上依次为第一反应区、 第一三相分离器、第二反应区和第二三相分离器，所述布水系统设于第一反应 区的底部。
作为可能的一些实现方式，所述布水系统为立体旋流式布水器，包括布水 器本体，所述布水器本体具有双层流道，每层流道内都设置有多个倾斜设置的 扇形导流板，使每层流道呈逆时针螺旋型，每个导流板的边缘对应设置有喷射 口，使岀水沿布水器对应的切线方向射出，形成逆时针螺旋流体。
作为可能的一些实现方式，所述第一三相分离器通过第一气体收集管与第 一气水分离器连接，所述第二三相分离器通过第二气体收集管与第一气水分离 器连接，所述第一三相分离器通过第三气体收集管与第二气水分离器连接，所 述第二三相分离器通过第四气体收集管与第二气水分离器连接；
进一步的，所述第一气水分离器通过第一内循环管与布水系统连接，所述 第二气水分离器通过第二内循环管与布水系统连接。
作为可能的一些实现方式，还至少包括第一出水堰和第二出水堰，所述第 一三相分离器、第二三相分离器、第一出水堰和第二出水堰为一体化制造。
作为可能的一些实现方式，所述PEIC反应器底部设有污泥排出管；
作为可能的一些实现方式，还包括取样管，所述取样管设于PEIC反应器内 部，连接到第一反应区、第一三相分离器、第二反应区或者第二三相分离器中 的至少一个位置，所述取样管的一端设置在PEIC反应器的外部；
作为可能的一些实现方式，所述PEIC反应器的底部为无钢制的罐底；
作为可能的一些实现方式，还包括设于PEIC反应器外部的出水管，所述出 水管的一端与PEIC反应器上靠近顶部的位置连接；
作为可能的一些实现方式，还包括分水包，所述分水包分别与布水系统、 进水管和外循环管连接。
第二方面，本公开提供了一种内外循环PEIC厌氧反应控制方法，
利用本公开所述的反应系统，步骤如下：
设定PEIC厌氧反应系统各个仪表运行的正常范围与异常范围；
实时采集系统各个仪表的数字量和信号量并反馈给控制中心，当系统正常 时，各工艺段正常联动运行；
当数据异常时，二级程序自动启动，控制中心向各个自动化阀门发送异常 控制指令，各个自动化阀门根据接收到的指令动作，通过自动化阀门和设备的 联动防止负荷冲击。
作为可能的一些实现方式，改变第一三相分离器的高度，提高高效反应区 的容积及菌种投加量，增加第一三相分离器和第二三相分离器的折板数量。
作为可能的一些实现方式，通过控制中心与各个智能仪表的配合实时控制 进水负荷波动，通过分析初始水质条件中的特征污染因子，合理设计接触氧化 时间、上升流速和污泥负荷，提供一个相对适宜的菌种生长环境。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
1、本公开所述的各个全自动仪表可以一直保证进水负荷的稳定性，避免了 人工操作误差和从业者专业能力较低带来的安全隐患，智能化仪表减少了操作 人员数量、降低了夜间值班人员的安全隐患，同样体积、占地面积的情况下， 该PEIC具有处理负荷更高、效果更稳定。
2、本公开所述的系统对高负荷废水有高效的去除效率，产生大量的沼气发 电，可带来废水中的能源回用，其颗粒污泥生长速率更快，带来利润增长点或 减少因颗粒污泥解体带来的折损费用，有效缓解了出水管更换或清理的频率，无钢制罐底节省了土建投资和土建施工周期。
3、本公开所述的系统采用上下双层流道设计，通过扇形导流板在水平方向 射出，通过控制出口流速在2m/s，一是能保证相对较大的出口管径而不易堵塞， 二是颗粒污泥不会因过大的出口流速而击碎，整体污水在水平方向以环形射出，给水流离心力的作用，增加了菌种与污水的接触时间，充分激发菌种的去除能 力；通过将原有的出水方式改为上下两层双流道出水，绝大多数水流通过下层 流道满流出水，隔绝了出水管中的空气、湍流方式，仅需定期清理上层流道的 少量沉淀物，有效的缓解了出水管结垢难以处理的问题
4、本公开所述的外循环出水通过混合管段与进水一同进入布水器，防止外 循环进水布水不均，同时也能增加罐内的上升流速，防止菌种局部酸化；内循 环通过两个气水分离器的沉降管进入布水系统，以对称方式布局，增加了水体 的搅拌均匀性。
5、本公开所述的内容通过改变两层三相分离器的位置及第一层三相分离器 的高度，提高高效反应区的容积及菌种投加量，增加处理负荷、节省占地面积； 通过增加每层三相分离器的折板数量，增加菌种截留效果；通过将一层三相分 离器、二层三相分离器、出水堰做成一体式设备，节省施工周期。
6、厌氧颗粒污泥成本昂贵，受到负荷波动时易解体造成整体厌氧段处理效 果下降，本公开所述的内容利用智能化仪表控制进水负荷波动，通过分析初始 水质条件中的特征污染因子，在方案初步设计时设计合理的接触氧化时间、上 升流速和污泥负荷，提供一个相对适宜的菌株生长环境。
附图说明
图1为本公开实施例1所述的内外循环PEIC厌氧反应系统结构示意图。
图2为本公开实施例2所述的内外循环PEIC厌氧反应控制方法流程图。
1、计算机系统；2、温度计；3、PH计；4、数据分析仪；5、挥发酸测定 仪；6、流量计；7、电动阀；8、分水包；9、进水管；10、外循环管；11、进 水旋流布水系统；12、内循环管；13、气体收集管；14、沼气管；15、气水分 离器；15-1、第一气水分离器；15-2、第二气水分离器；16、第二层三相分离器； 17、第二层反应区；18、第一层三相分离区；19、第一层反应区；20、出水管； 21、取样管；22、污泥排出管；23、无钢制罐底。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。 除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的 普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图 限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确 指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说 明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例1：
如图1-2所述，本公开实施例1提供了一种内外循环PEIC厌氧反应系统，包 括PEIC反应器，所述PEIC反应器内从下到上至少设有第一三相分离器18和第二 三相分离器16，所述第一三相分离器18的下部设有进水旋流布水系统11，还包 括气水分离器15，至少包括第一气水分离器15-1和第二气水分离器15-2，所述第 一三相分离器15-1和第二三相分离器15-2分别通过气体收集管13与第一气水分 离器15-1和第二气水分离器15-2连接，所述第一气水分离器15-1和第二气水分离 器15-2分别通过内循环管12与进水旋流布水系统11连接，所述第一气水分离器 15-1和第二气水分离器15-2上分别设有至少一个通气孔，所述通气孔与沼气管14 连接；
还包括外循环管10，所述外循环管10的一端与PEIC反应器的顶部连接，另 一端与PEIC反应器的进水管9连接。
还包括计算机系统1，分别与系统中的温度计2、PH计3、数据分析仪4、挥 发酸测定仪5、流量计6、电动阀7，所述进水管上设有第一温度计、第一PH计、 第一数据分析仪、流量计和电动阀，所述外循环管上设有第二温度计、第二PH 计、第二数据分析仪、挥发酸测定仪、第二流量计和第二电动阀，所述PEIC反 应器罐体上设有至少一个第三温度计，所述计算机系统与上述温度计、PH计、 数据分析仪、流量计和电动阀通信连接，用于根据采集到的系统数据对PEIC反 应器进行智能动态控制。
通过PLC程序设定运行正常范围与异常范围，将仪表的数字量和信号量反馈 给联动系统，当系统正常时，各工艺段正常联动运行，当数据异常时，二级程 序自动启动，通过自动化阀门、设备的联动采取稳定系统防止负荷冲击的措施； 在中控室内的计算机系统会完整显示整个工艺段的运行情况，包括运行、停止、故障，通过PLC对相关仪表、阀门的控制可有效缓解人工成本、操作水平低的问 题。
所述PEIC反应器自下到上依次为第一反应区19、第一三相分离器18、第二 反应区17和第二三相分离器16，所述进水旋流布水系统11设于第一反应区19的 底部。
所述进水旋流布水系统11为立体旋流式布水器，包括布水器本体，所述布 水器本体具有双层流道，每层流道内都设置有多个倾斜设置的扇形导流板，使 每层流道呈逆时针螺旋型，每个导流板的边缘对应设置有喷射口，使岀水沿布 水器对应的切线方向射出；通过控制立体旋流式布水器的出口流速在2m/s，一 是能保证相对较大的出口管径而不易堵塞，二是颗粒污泥不会因过大的出口流 速而击碎；三是整体污水在水平方向以环形射出，给水流离心力的作用，增加了菌种与污水的接触时间，充分激发菌种的去除能力。
本实施例所述的立体旋流式布水器采用双层流道，绝大多数水流通过下层 流道满流出水，隔绝了出水管道中的空气、湍流方式，仅需定期清理上层流道 的少量沉淀物，有效的缓解了出水管道结垢难以处理的问题。
所述第一三相分离器18通过第一气体收集管与第一气水分离器15-1连接，所 述第二三相分离器16通过第二气体收集管与第一气水分离器15-1连接，所述第一 三相分离器18通过第三气体收集管与第二气水分离器15-2连接，所述第二三相分 离器16通过第四气体收集管与第二气水分离器15-2连接；
进一步的，所述第一气水分离器15-1通过第一内循环管与布水系统连接，所 述第二气水分离器15-2通过第二内循环管与布水系统连接。
还至少包括第一出水堰和第二出水堰，所述第一三相分离器18、第二三相 分离器16、第一出水堰和第二出水堰为一体化制造。
所述PEIC反应器底部设有污泥排出管22。
还包括取样管21，所述取样管21设于PEIC反应器内部，连接到第一反应区 19、第一三相分离器18、第二反应区17或者第二三相分离器16中的至少一个位 置，在每个位置均设有电磁阀，所述电磁阀与计算机系统通信连接，用于根据 指令获取相应位置的样品，所述取样管21的一端设置在PEIC反应器的外部；
所述PEIC反应器的底部为无钢制罐底23；
还包括设于PEIC反应器外部的出水管20，所述出水管20的一端与PEIC反应 器上靠近顶部的位置连接；
还包括分水包8，所述分水包8分别与进水旋流布水系统11、进水管9和外循 环管10连接。
实施例2：
如图2所示，本公开实施例2提供了一种内外循环PEIC厌氧反应控制方法， 利用本公开实施例1所述的反应系统，步骤如下：
通过PLC设定PEIC厌氧反应系统各个仪表运行的正常范围与异常范围；
实时采集系统各个仪表的数字量和信号量并反馈给控制中心，当系统正常 时，各工艺段正常联动运行；
当数据异常时，二级程序自动启动，控制中心向各个自动化阀门发送异常 控制指令，各个自动化阀门根据接收到的指令动作，通过自动化阀门和设备的 联动防止负荷冲击。
在中控室内的计算机系统会完整显示整个工艺段的运行情况，包括运行、 停止、故障；通过PLC对相关仪表、阀门的控制，可有效缓解人工成本、操作水 平低的问题。
通过改变第一三相分离器的高度，提高高效反应区的容积及菌种投加量， 增加了处理负荷、节省了占地面积；增加第一和第二三相分离器的折板数量， 增加了菌种截留效果；将第一三相分离器、第二三相分离器和出水堰做成一体 式设备，节省施工周期。
通过计算机系统和智能化仪表的配合实时智能控制进水负荷波动通过分析 初始水质条件中的特征污染因子，合理设计接触氧化时间、上升流速和污泥负 荷，提供一个相对适宜的菌种生长环境。
改变第一三相分离器的高度，从原来罐体高度的50％-60％提高至罐体高度 的75％-85％，提高高效反应区的容积及菌种投加量，增加第一三相分离器(从 原有的三层折板变为五层)和第二层相分离器(从原有的两层折板变为三层) 的折板数量，以提高折板的抗压能力(抗压能力从4-8kpa提升至8-10kpa)和三 相分离效率(出水SS不超过5％)，所述出水SS为出水中的悬浮固体含量。
对罐内进行水力学模拟设计，通过分析初始水质条件中的特征污染因子， 合理设计接触氧化时间(1-4d，视水质不同做不同设计)、上升流速(2-4m/h) 和容积负荷(5-25kgCOD/(m3.d))，增加负荷去除率的同时提供给菌种一个 相对适宜的菌种生长环境。
外循环出水通过混合管段与进水一同进入布水器，防止外循环进水布水不 均，同时也能增加罐内的上升流速，防止菌种局部酸化；内循环通过两个气水 分离器的沉降管进入布水系统，以对称方式布局，增加了水体的搅拌均匀性。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领 域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之 内。
Claims (10)
1.一种内外循环PEIC厌氧反应系统，其特征在于，包括PEIC反应器，所述PEIC反应器内从下到上至少设有第一三相分离器和第二三相分离器，所述第一三相分离器的下部设有布水系统，还至少包括第一气水分离器和第二气水分离器，所述第一三相分离器和第二三相分离器分别通过气体收集管与第一气水分离器和第二气水分离器连接，所述第一气水分离器和第二气水分离器分别通过内循环管与布水系统连接，所述第一气水分离器和第二气水分离器上分别设有至少一个通气孔，所述通气孔与沼气管连接；
还包括外循环管，所述外循环管的一端与PEIC反应器的顶部连接，另一端与PEIC反应器的进水管连接；
还包括控制模块，所述进水管上设有第一温度计、第一PH计、第一数据分析仪、流量计和电动阀，所述外循环管上设有第二温度计、第二PH计、第二数据分析仪、挥发酸测定仪、第二流量计和第二电动阀，所述PEIC反应器罐体上设有至少一个第三温度计，所述控制模块与上述温度计、PH计、数据分析仪、流量计和电动阀通信连接，用于根据采集到的系统数据对PEIC反应器进行智能动态控制；
所述布水系统为立体旋流式布水器，包括布水器本体，所述布水器本体具有双层流道，每层流道内都设置有多个倾斜设置的扇形导流板，使每层流道呈逆时针螺旋型，每个导流板的边缘对应设置有喷射口；
所述内外循环PEIC厌氧反应的控制方法具体为：设定PEIC厌氧反应系统各个仪表运行的正常范围与异常范围；
实时采集系统各个仪表的数字量和信号量并反馈给控制中心，当系统正常时，各工艺段正常联动运行；
当数据异常时，二级程序自动启动，控制中心向各个自动化阀门发送异常控制指令，各个自动化阀门根据接收到的指令动作，通过自动化阀门和设备的联动防止负荷冲击；
改变第一三相分离器的高度，提高高效反应区的容积及菌种投加量，增加第一三相分离器和第二三相分离器的折板数量；
通过控制中心与各个智能仪表的配合实时控制进水负荷波动，通过分析初始水质条件中的特征污染因子，合理设计接触氧化时间、上升流速和污泥负荷，提供一个相对适宜的菌种生长环境。
2.如权利要求1所述的内外循环PEIC厌氧反应系统，其特征在于，所述PEIC反应器自下到上依次为第一反应区、第一三相分离器、第二反应区和第二三相分离器，所述布水系统设于第一反应区的底部。
3.如权利要求1所述的内外循环PEIC厌氧反应系统，其特征在于，所述第一三相分离器通过第一气体收集管与第一气水分离器连接，所述第二三相分离器通过第二气体收集管与第一气水分离器连接，所述第一三相分离器通过第三气体收集管与第二气水分离器连接，所述第二三相分离器通过第四气体收集管与第二气水分离器连接。
4.如权利要求1所述的内外循环PEIC厌氧反应系统，其特征在于，所述第一气水分离器通过第一内循环管与布水系统连接，所述第二气水分离器通过第二内循环管与布水系统连接。
5.如权利要求1所述的内外循环PEIC厌氧反应系统，其特征在于，还至少包括第一出水堰和第二出水堰，所述第一三相分离器、第二三相分离器、第一出水堰和第二出水堰为一体化制造。
6.如权利要求1所述的内外循环PEIC厌氧反应系统，其特征在于，所述PEIC反应器底部设有污泥排出管。
7.如权利要求1所述的内外循环PEIC厌氧反应系统，其特征在于，还包括取样管，所述取样管设于PEIC反应器内部，连接到第一反应区、第一三相分离器、第二反应区或者第二三相分离器中的至少一个位置，所述取样管的一端设置在PEIC反应器的外部。
8.如权利要求1所述的内外循环PEIC厌氧反应系统，其特征在于，所述PEIC反应器的底部为无钢制的罐底。
9.如权利要求1所述的内外循环PEIC厌氧反应系统，其特征在于，还包括设于PEIC反应器外部的出水管，所述出水管的一端与PEIC反应器上靠近顶部的位置连接。
10.如权利要求1所述的内外循环PEIC厌氧反应系统，其特征在于，还包括分水包，所述分水包分别与布水系统、进水管和外循环管连接。
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