CN110776096A - 新型厌氧生化环流反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环保设施。目的是提供一种新型厌氧生化环流反应器，该环流反应器应能实现搅拌和颗粒污泥的有效分离、缩短颗粒污泥的培养周期、提高污泥沉降性能、降低能耗、自动化程度高、使用寿命长等特点。技术方案是：新型厌氧生化环流反应器，其特征在于：该反应器包括筒状外壳体、同轴布置在外壳体内腔中且上下端贯通的内筒体、设置在外壳体与内筒体之间区域上部的污泥沉降区与三相分离器、设置在外壳体内壁的上部且通过管道与外部导通的溢流堰、由外部穿越外壳体后再连通内筒体的进水管、设置在外壳体的顶端且与外壳体的内腔相通的沼气排放口、设置在内筒体中的搅拌机以及接通外壳体的底端且带有阀门的排泥管。
Description
技术领域
本发明涉及一种环保设施，具体是水处理用新型厌氧生化环流反应器。
背景技术
在水处理工艺中，厌氧生物处理是一种高效低能耗的废水处理技术，广泛应用于生活污水和工业废水处理。目前，UASB、EGSB、IC塔等厌氧反应器在环境科学与工程领域运用较为普遍，已广泛应用于各种有机废水处理。
但目前主流的厌氧反应器如UASB、EGSB、IC塔等，尚存在如下缺陷：
(1)污泥容易流失、无法实现厌氧污泥的有效截留；
(2)塔内布水、混匀传质和抗冲击能力不可控；
(3)IC塔太高，增加建设成本；
(4)厌氧颗粒污泥培养周期太长。
现有文献公开的技术有厌氧MBR污泥截留工艺、厌氧流化床反应器、一种污泥自回流厌氧反应器(带搅拌)、环流式高效厌氧生物反应器(无搅拌，有填料)；然而这些技术也均存在能耗高、未实现颗粒污泥与搅拌有效分离(发生搅拌桨打碎颗粒污泥情况)、反应器内混匀传质不可控、污泥截留效果不佳等问题，从而限制了上述技术在工程上的应用。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种新型厌氧生化环流反应器，该环流反应器应能实现搅拌和颗粒污泥的有效分离、缩短颗粒污泥的培养周期、提高污泥沉降性能、降低能耗、自动化程度高、使用寿命长等特点。
本发明采用的技术方案是：
新型厌氧生化环流反应器，其特征在于：该反应器包括筒状外壳体、同轴布置在外壳体内腔中且上下端贯通的内筒体、设置在外壳体与内筒体之间区域上部的污泥沉降区与三相分离器、设置在外壳体内壁的上部且通过管道与外部导通的溢流堰、由外部穿越外壳体后再连通内筒体的进水管、设置在外壳体的顶端且与外壳体的内腔相通的沼气排放口、设置在内筒体中的搅拌机以及接通外壳体的底端且带有阀门的排泥管。
所述外壳体由顶端敞口的筒体以及盖合且封闭所述敞口的筒盖形成。
所述外壳体的上半部为下小上大的锥形，通过降低上流速度，利用泥和水的密度差，形成所述的污泥沉降区。
所述内筒体的底端由若干立柱支撑，与外壳体内腔底面保持间距；内筒体的顶端也与外壳体内腔顶面保持间距。
所述搅拌机安装在筒盖中央，搅拌机的桨叶竖直往下设置在内筒体的中央。
所述溢流堰的顶端位置高于内筒体顶位置。
所述进水管的位置高于排泥管的位置。
所述进水管部位、出水口、外壳体内腔部位分别安装有接通控制器的在线监测传感器，控制器又接通搅拌器，从而实现搅拌机转速的自动调节。
本发明的工作原理是：
工作时，污水由进水管输入内筒体，在搅拌桨叶驱动下，形成的水流混合后推向内腔体下端，在底部从内筒体向外壳体(反应外区)扩散，与该区域悬浮的颗粒污泥接触反应，降解废水中的污染物；在搅拌机和沼气的双重推动下，水流和污泥向上运动，在污泥沉降区和三相分离器实现了废水、颗粒污泥和沼气的分离，沼气直接经顶部沼气排放口引出供用户使用，绝大部分废水经内筒体顶部回流至内筒体，反应后的上层上清液通过溢流口排入出水口，颗粒污泥在重力作用下回到反应外区，底部积存的污泥定期开启阀门进行清除。
本发明相比传统厌氧反应器，具有如下优势：
(1)加快了颗粒污泥的培养周期(一般可节约1-3个月)，提高了污泥沉降性能(比传统颗粒污泥的沉降速率提高2-3倍)，提高了污泥浓度(可超过IC塔)。
(2)采用环形反应器设计，实现了搅拌和颗粒污泥的有效分离，避免打碎。
(3)对关键要素进行自动化控制，提高了系统的可控性和抗冲击能力，并降低了能耗。
(4)简化了布水器的结构，避免了日常运行的布水器堵塞等问题，延长了使用寿命。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图所示的实施列，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
附图所示的新型厌氧生化环流反应器中，筒状的外壳体9矗立并且封闭，为了使用方便，外壳体通常制作成顶部为密封盖的结构(外壳体由顶部敞口的筒体以及盖合且封闭所述敞口的筒盖形成)；内筒体8同轴布置在外壳体内腔中，从而将反应器划分为两个反应区域(即内筒体部分的反应内区，以及外壳体与内筒体之间的环柱体形的反应外区)，两个区域的大小比例根据需要决定；内筒体的上下端与外壳体的内腔贯通，并且又与外壳体内腔顶面及底面保持一定间距(内筒体底端设立若干立柱进行支撑；图中省略)，间距大小根据需要选择。外壳体的上半部为下小上大的锥形，从而形成污泥沉降区7，污泥沉降区内设置有三相分离器4(常规设备)；外壳体内壁的上部还设有环绕内壁圆周方向布置并且连接成圈的溢流堰3，该溢流堰又通过穿越外壳体的管道连通出水口11；进水管10由外部穿越外壳体后接入内筒体，可将待处理的水直接输送至内筒体；外壳体的顶端设置有沼气排放口2，通过该沼气排放口可将外壳体内腔的沼气引出，再输送给各用户。内筒体中设置有搅拌机1，该搅拌机安装在筒盖中央，搅拌机的桨叶(可多层布置)竖直往下设置在内筒体的中央；搅拌机启动后，形成的水流混合后推向内腔体下端，在底部从内筒体向外壳体(反应外区)扩散，与该区域悬浮的颗粒污泥5(可通过投加一定粒径和密度的成核体，如磁粉、活性炭粉，季铵盐类絮凝剂和少量钙镁离子及微量元素，促进高密度富含甲烷八叠球菌型颗粒污泥(降解效率高)的形成)接触反应，降解废水中的污染物；在搅拌机和沼气的双重推动下，水流和污泥向上运动，在污泥沉降区和三相分离器实现了废水、颗粒污泥和沼气的分离，沼气直接经顶部沼气排放口引出供用户使用，绝大部分废水经内筒体顶部回流至内筒体，反应后的上层上清液通过溢流口排入出水口，颗粒污泥在重力作用下回到反应外区。外壳体的底端安装有排泥管6，排泥管上安装有阀门，可定时开启阀门排放反应器底端积存的污泥；显然，所述进水管的位置应高于排泥管的位置，以避免进水管输入的水流扰动反应器底端积存的污泥。溢流堰顶位置高于内筒体顶位置，以实现顶部清澈的废水排入溢流堰。
此外，所述进水管部位、出水口部位分别安装有接通控制器的在线监测传感器，控制器又接通搅拌器，从而实现搅拌机转速的自动调节(图中省略在线监测传感器与控制器)。
本发明提供的上述技术方案，重点围绕现有厌氧反应器的污泥截留效率低、均质和抗冲击可控性差、颗粒污泥培养周期长等问题，进行了技术创新；具体是：
(1)在正常驯化条件下，颗粒污泥的内核形成一般需要较长时间，通过投加一定粒径和密度的成核体，如磁粉、活性炭粉，季铵盐类絮凝剂和少量钙镁离子及微量元素，均可促进富含甲烷八叠球菌型高密度颗粒污泥(降解效率高)的形成。
(2)通过污泥沉降区和三相分离器的优化设计，提高了污泥截留率和污泥浓度，进而提高降解效率；
(3)在现有圆柱形厌氧反应器内设置导流圆柱，将反应区分为内区和外区，一般内外区的截面积接近，通过内区搅拌器推动水流向下运动，触底扩散至外区升流，在外区与颗粒污泥充分混合反应，颗粒污泥在反应器顶部沉降区沉降，返回外区，水流流至顶部回流到内区，部分废水经溢流堰排出，该设计实现了搅拌与厌氧颗粒污泥的分离，避免打碎。
(4)本装置配置自动化运行，通过在线监控进水水质(当高负荷时，提高转速，进而提高回流量)、外区的上流速度和出水的浊度等参数，通过控制器事先设定的数据自动调节搅拌机转速，从而保证了系统稳定良好的传质速率，提高了系统的可控性和抗冲击能力，并降低了能耗。
(5)通过采用大环流和机械搅拌，结合通过外加内核，改变了颗粒污泥的密度，提高了沉降性能，从而大大降低了对布水器的依赖，从而避免了布水器堵塞等问题。
Claims (9)
1.新型厌氧生化环流反应器，其特征在于：该反应器包括筒状外壳体(9)、同轴布置在外壳体内腔中且上下端贯通的内筒体(9)、设置在外壳体与内筒体之间区域上部的污泥沉降区(7)与三相分离器(4)、设置在外壳体内壁的上部且通过管道与外部导通的溢流堰(3)、由外部穿越外壳体后再连通内筒体的进水管(10)、设置在外壳体的顶端且与外壳体的内腔相通的沼气排放口(2)、设置在内筒体中的搅拌机(1)以及接通外壳体的底端且带有阀门的排泥管(6)。
2.根据权利要求1所述的新型厌氧生化环流反应器，其特征在于：所述外壳体由顶端敞口的筒体以及盖合且封闭所述敞口的筒盖形成。
3.根据权利要求2所述的新型厌氧生化环流反应器，其特征在于：所述外壳体的上半部为下小上大的锥形，通过降低上流速度，利用泥和水的密度差，形成所述的污泥沉降区。
4.根据权利要求3所述的新型厌氧生化环流反应器，其特征在于：所述内筒体的底端由若干立柱支撑，与外壳体内腔底面保持间距；内筒体的顶端也与外壳体内腔顶面保持间距。
5.根据权利要求4所述的新型厌氧生化环流反应器，其特征在于：所述搅拌机安装在筒盖中央，搅拌机的桨叶竖直往下设置在内筒体的中央。
6.根据权利要求5所述的新型厌氧生化环流反应器，其特征在于：所述溢流堰的顶端位置高于内筒体顶位置。
7.根据权利要求6所述的新型厌氧生化环流反应器，其特征在于：所述进水管的位置高于排泥管的位置。
8.根据权利要求7所述的新型厌氧生化环流反应器，其特征在于：通过投加一定粒径和密度的成核体，如磁粉、活性炭粉，季铵盐类絮凝剂和少量钙镁离子及微量元素，均可促进富含甲烷八叠球菌型高密度颗粒污泥的形成。
9.根据权利要求7所述的新型厌氧生化环流反应器，其特征在于：所述进水管部位、出水口和外壳体内腔部位分别安装有接通控制器的在线监测传感器，控制器又接通搅拌器，从而实现搅拌机转速的自动调节。
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