CN110790370A - 一种内循环厌氧反应器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种内循环厌氧反应器，厌氧反应器包括上下连通的上反应器和下反应器。下反应器包括位于厌氧反应器底部的进水及布水系统和进/排泥口，进水及布水系统采用点状旋流布水器。厌氧反应器还包括：自下部三相分离器的顶端延伸至气液分离器的第一气体提升管；自上部三相分离器的顶端延伸至气液分离器的第二气体提升管；自气液分离器的底端延伸至混合区的混合液回流管。本发明的厌氧反应器内部能够形成液体内循环，不会在气液分离器处生成淤泥，有利于设备持续稳定运行。本发明的点状旋流布水器可实现点状旋流的效果，能有效避免内循环厌氧反应器的混合区出现颗粒污泥和悬浮物混合沉淀堆积、腐化并导致污泥损失。

Description

一种内循环厌氧反应器

技术领域

本发明涉及污水处理领域，特别涉及一种内循环厌氧反应器。

背景技术

厌氧反应器是一种利用厌氧处理工艺，高效的生物膜处理方法，利用砂等大表面积的物质为载体，厌氧微生物以膜形式结在砂或其它载体的表面，在污水中成流动状态，微生物与污水中的有机物进行接触吸附分解有机物，从而达到处理的目的。第三代厌氧反应器在将固体停留时间和水力停留时间相分离的前提下，使固、液两相充分接触，既能保持大量污泥又能使废水和活性污泥之间充分混合、接触，以达到真正高效的目的。

随着对该反应器技术研究的不断深入，第三代厌氧反应器的许多优势被人们认识并接受，它在土豆加工、柠檬酸废水、酒精废水、啤酒废水、制浆造纸废水等众多高浓度有机废水处理工程中的应用得到了推广和普及。但不少高浓度有机废水的反应器经过较长时间(一年以上)的运行，反应产生的气体会携带部分污泥提示至气液分离器，有污泥堵塞现象。厌氧反应器的混合区也常出现堆积泥沙和回流管堵塞的现象，从而减少了反应器的有效池容，并导致运行的效果变差，甚至无法运行。

发明内容

为有效地解决第三代反应器的混合区堆积泥沙和气液分离器淤泥的问题，本发明的目的在于提供一种内循环厌氧反应器。

所述厌氧反应器包括上下连通的上反应器和下反应器，所述上反应器的截面比下反应器小；所述下反应器包括：位于所述厌氧反应器底部的进水及布水系统和进/排泥口，所述进水及布水系统采用点状旋流布水器；位于所述厌氧反应器中部的下部三相分离器；位于所述下部三相分离器之上且与下部三相分离器间隔开的上部三相分离器。其中，所述进水及布水系统所在的区域为混合区，所述混合区和所述下部三相分离器之间为污泥膨胀区，所述下部三相分离器和所述上部三相分离器之间为精处理区，所述上部三相分离器和下反应器的顶端为溢流出水区；所述上反应器的底端与所述下反应器的顶端连接。所述上反应器包括：设置在所述上反应器底部的惰性气体吹入点；设置在所述上反应器中部的气液分离器；设置在所述上反应器顶端的气体排出口。其中，厌氧反应器还包括：自所述下部三相分离器的顶端延伸至所述气液分离器的第一气体提升管；自所述上部三相分离器的顶端延伸至所述气液分离器的第二气体提升管；自所述气液分离器的底端延伸至所述混合区的混合液回流管。其中，在所述污泥膨胀区被转化的沼气被所述下部三相分离器收集，通过第一气体提升管提升至所述气液分离器，在所述精处理区被转化的沼气被所述上部三相分离器收集，通过第二气体提升管提升至所述气液分离器，沼气在所述上反应器顶端的气体排出口，通过气体提升管提升至气液分离器的污泥混合液通过混合液回流管回流至所述混合区。

在一些实施例中，所述进水及布水系统还包括与所述点状旋流布水器连接且设置在所述厌氧反应器之外的罐外布水器；所述点状旋流布水器与所述罐外布水器通过进水支管连接；其中，所述点状旋流布水器在所述厌氧反应器的底端环向均匀布置，每套点状旋流布水器的中心间距为2至4米。

在一些实施例中，所述点状旋流布水器包括：布水罩，所述布水罩呈锥体构造，所述布水罩的顶端设有供进水支管连接或置入的端口，所述布水罩的锥面部留有多个供流体流出的出水通道；设于所述布水罩内部的射流管，所述射流管的中心为与进水支管连接的进水口，所述射流管包括2个以上的导流支管，各所述导流支管从进水口起始沿着相同的旋向向外水平延伸，所述导流支管的末端为口径渐缩的喷嘴部，所述喷嘴部的射流方向沿着以进水口为圆心的切线方向；其中，所述射流管将自进水支管进入的原水导流至喷嘴部射出，沿布水罩的内壁离心转动并从出水通道流出。

在一些实施例中，所述点状旋流布水器还包括设于所述布水罩的底端的布水底座，所述布水底座将所述布水罩的底端封闭，用于阻挡污泥进入点状旋流布水器。

在一些实施例中，所述布水罩的锥面部由多个均匀间隔布置的布水导流片组成，各所述布水导流片自所述端口沿所述布水罩的锥形母线延伸至所述布水罩底端的外周。

在一些实施例中，所述出水通道为各所述布水导流片之间预留的0.5至1.5cm的间隔。

在一些实施例中，所述射流管包括两个导流支管，所述导流支管包括自所述进水口延伸的平直段和一端与所述平直段邻接的弧形弯折段，所述弧形弯折段的另一端与所述喷嘴部邻接。

在一些实施例中，所述点状旋流布水器以所述布水罩呈正锥形的方式布置。

在一些实施例中，所述点状旋流布水器以所述布水罩呈倒锥形的方式布置。

在一些实施例中，所述点状旋流布水器的各部件为耐腐蚀的不锈钢材质，所述布水罩的各所述布水导流片之间、所述布水罩和布水底座、所述射流管和进水支管的连接方式为焊接。

根据本发明的内循环厌氧反应器，可获得的有益效果至少包括：

本发明的厌氧反应器内部能够形成液体内循环，不会在气液分离器处生成淤泥，使有机物与颗粒污泥的传质过程加强，厌氧反应器的处理能力得到提高，有利于设备持续稳定运行。

本发明的点状旋流布水器用于内循环厌氧反应器，进水及布水系统由若干个点状旋流布水器组合而成，实现点状旋流的效果，能有效避免内循环厌氧反应器的混合区出现颗粒污泥和悬浮物混合沉淀堆积、腐化并导致污泥损失。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1为本发明的内循环厌氧反应器一较佳实施方式的结构示意图；

图2为本发明的水及布水系统一较佳实施方式的结构示意图；

图3为本发明的点状旋流布水器的一较佳实施方式的结构示意图；

图4为本发明的射流管的一实施方式的结构示意图；

图5为本发明的射流管的另一实施方式的结构示意图。

附图标记：1-气液分离器；2-惰性气体吹入点；3-上部三相分离器；4-精处理区；5-下部三相分离器；6-混合液回流管；7-进水及布水系统；8-沼气；9-溢流出水区；10-第一提升管；11-污泥膨胀床区；12-混和区；13-进/排泥口。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

为有效地避免厌氧反应器的混合区堆积泥沙和气液分离器淤泥的问题，本发明提供了一种内循环厌氧反应器。厌氧反应器包括上下连通的上反应器和下反应器，上反应器的截面比下反应器小。上反应器和下反应器串联连通，废水在厌氧反应器中自下而上流动，厌氧反应主要在下反应器中进行，净化过的水从下反应器的上部流出。废气从上反应器的顶端排出。

在一些实施例中，下反应器包括：位于厌氧反应器底部的进水及布水系统7和进/排泥口13；位于厌氧反应器中部的下部三相分离器5；位于所述下部三相分离器5之上且与下部三相分离器5间隔开的上部三相分离器3。其中，所述进水及布水系统7所在的区域为混合区12，混合区12和下部三相分离器5之间为污泥膨胀区11，下部三相分离器5和上部三相分离器3之间为精处理区4，上部三相分离器3和下反应器的顶端为溢流出水区9。

在一些实施例中，所述上反应器的底端与所述下反应器的顶端连接，所述上反应器包括：设置在所述上反应器底部的惰性气体吹入点2；设置在所述上反应器中部的气液分离器1；设置在所述上反应器顶端的气体排出口。例如，惰性气体吹入点2可吹入氮气，促进生化反应中生成的沼气的排放。

在一些实施例中，其中，厌氧反应器还包括：自下部三相分离器的顶端延伸至所述气液分离器1的第一气体提升管10；自所述上部三相分离器3的顶端延伸至所述气液分离器1的第二气体提升管；自所述气液分离器1的底端延伸至所述混合区12的混合液回流管6。其中，在所述污泥膨胀区11被转化的沼气被所述下部三相分离器5收集，通过第一气体提升管10提升至所述气液分离器1，在所述精处理区4被转化的沼气被所述上部三相分离器4收集，通过第二气体提升管提升至所述气液分离器1，沼气8在所述上反应器顶端的气体排出口，通过气体提升管提升至气液分离器1的污泥混合液通过混合液回流管6回流至所述混合区12。

本发明的厌氧反应器内部能够形成液体内循环，使有机物与颗粒污泥的传质过程加强，厌氧反应器的处理能力得到提高。污水直接进入下反应器的底部，通过进水及布水系统与颗粒污泥混合。在底部的高负荷区内有一个污泥膨胀床，在这里COD(Chemical OxygenDemand，化学需氧量)大部分被转化为沼气，沼气被下部三相分离器5所收集。由于COD负荷高，沼气产量很大，在上升过程中会产生很强的提升能力，使污水和部分污泥通过第一提升管10上升到顶部的气液分离器1中，在气液分离器1中产生的沼气被收集排出，污泥和水的混合液通过混合液回流管6回到反应器底部，从而完成内循环过程。从污泥膨胀区11的出水进入精处理区4进行后处理，在此产生的沼气被上部三相分离器3收集。因为精处理区4里的COD浓度已经很小，所产生的沼气量也很少，水力负荷和产气负荷都很低，有利于污泥的沉降滞留。本发明的厌氧反应器内部能够形成液体内循环，不会在气液分离器处生成淤泥，有利于设备持续稳定运行。

在一些实施例中，如图2所示，所述进水及布水系统还包括与所述点状旋流布水器100连接且设置在所述厌氧反应器之外的罐外布水器200；所述点状旋流布水器100与所述罐外布水器200通过进水支管连接；其中，所述点状旋流布水器100在所述的底端环向均匀布置，每套点状旋流布水器的中心间距为2至4米。

具体实施时，每套点状旋流布水器100的中心间距控制在2米-4米，按400吨/小时的废水处理量。在厌氧反应器的罐底均匀布置。进水主管道310通过罐外布水器200均分十路路进入IC反应罐，进水主管道310通过在线电磁流量计和手动阀门调节流量。在厌氧反应器内将每路进水管道分为两路进水支管320，每路支管对应一套点状旋流布水器100，原水从后者上部通过射流管进入，并沿着点状旋流布水器100的内壁和活性颗粒污泥、厌氧水一起以加速度离心转动。

图3为本发明中一较佳实施方式的单个点状旋流布水器的正视图，图4为一较佳实施方式的射流管的俯视图。

在一些实施例中，如图3和图4所示，点状旋流布水器100包括布水罩110、设于所述布水罩110内部的射流管120等。其中，所述布水罩110呈锥体构造，所述布水罩110的顶端设有供进水支管320连接或置入的端口，所述布水罩110的锥面部留有多个供流体流出的出水通道111。所述射流管120的中心为与进水支管20连接的进水口121，所述射流管120包括2个以上的导流支管，各所述导流支管从进水口121起始沿着相同的旋向向外水平延伸，所述导流支管的末端为口径渐缩的喷嘴部123，所述喷嘴部123的射流方向沿着以进水口121为圆心的切线方向。其中，所述射流管120将自所述进水支管320进入的原水导流至喷嘴部123射出，沿着点状旋流布水器的布水罩110的内壁和活性颗粒污泥、厌氧水一起以加速度离心转动，并从出水通道111流出。射流管和布水罩的结构使得原水中点状旋流布水器中形成高速流体后从出水通道流出，并沿着一定的方向产生旋流，使得污水和颗粒污泥在反应器的混合区中均匀分布，整体迁移和高效混合。

在一些实施例中，如图3所示，点状旋流布水器100还包括设于布水罩110的底端的布水底座130，布水底座130将布水罩110的底端封闭，用于阻挡污泥进入点状旋流布水器。本发明的点状旋流布水器增设了底板，保证了厌氧反应器的厌氧颗粒污泥无法进入点状旋流布水器，而进水只能从出水通道高速流出，从而形成稳定的旋流。

在一些实施例中，布水罩110的锥面部由多个均匀间隔布置的布水导流片组成，各布水导流片自端口沿布水罩的锥形母线延伸至布水罩底端的外周。例如，布水导流片可采用条形不锈钢板，布水导流片的间距作为出水通道111，出水通道的间距可为5至15mm，优选为1cm以内。在其他实施方式中，布水罩110也可为一体成型的锥形壳体，在壳体上均匀开有出流孔，以满足出水需求。

在一些实施例中，如图4所示，所述射流管120可包括两个或者更多个导流支管，导流支管包括自所述进水口121延伸的平直段和一端与平直段邻接的弧形弯折段122，所述弧形弯折段122的另一端与所述喷嘴部123邻接。在其他实施例中，如图5所示，所述射流管120可包括三个导流支管，导流支管可为一段平滑的圆弧段，末端为喷嘴123。

根据本发明的点状旋流布水器，优先将导流支管布置为逆时针方向，以便适应地球在北半球的自转偏向力。在其他实施方式中，导流支管的数量和形式根据实际需求设定。

在一些实施例中，本发明的点状旋流布水器设有布水底座130，点状旋流布水器以布水罩110呈正锥形的方式布置，即布水底座130在下，进水支管320在上的布置方式。由于布水底座的存在，厌氧反应器混合区的厌氧颗粒污泥无法进入点状旋流布水器内，且进水只能从布水导流片间高速流出，从而形成稳定的旋流。这种结构的点状旋流布水器不会产生污泥堵塞进水及布水的现象，有利于厌氧反应器的持续稳定运行。

在一些实施例中，本发明的点状旋流布水器也可以以所述布水罩110呈倒锥形的方式布置。在其他实施例中，本发明的点状旋流布水器也可不设有布水底座130，且呈倒锥形的方式布置，其优点是旋流效果好，缺点是可能有部分污泥沉积，适用于淤泥不多的反应场景。

在一些实施例中，所述点状旋流布水器100的各部件为耐腐蚀的不锈钢材质，如304不锈钢，所述布水罩的各所述布水导流片之间、所述布水罩和布水底座、所述射流管和进水支管的连接方式为焊接。进水支管可以插接在布水罩的端口上，端口作为进水支管的入管口，也可在端口处设置管套，布水罩的端口处也可以焊接有短管，进水支管与短管连接。

根据本发明的内循环厌氧反应器及点状旋流布水器，可获得的有益效果至少包括：

(1)本发明的厌氧反应器内部能够形成液体内循环，不会在气液分离器处生成淤泥，使有机物与颗粒污泥的传质过程加强，厌氧反应器的处理能力得到提高，有利于设备持续稳定运行。

(2)本发明的点状旋流布水器设有布水罩、射流管及底座底座，将进入厌氧反应器的高浓度有机废水和罐中的颗粒污泥、厌氧废水均匀分布、自动调质、高效混合。然后按进水负荷计算生成的若干套旋流布水器又形成了点状布水，从而提高了厌氧反应器的有机负荷，提高了处理效率，并确保了长时间的稳定运行。本发明的点状旋流布水器在旋流的基础上也形成点状系统布置，均与布置在了厌氧反应器的底部，避免布水的死区。

(3)本发明的点状旋流布水器用于内循环厌氧反应器，进水及布水系统由若干个点状旋流布水器组合而成，实现点状旋流的效果，能有效避免内循环厌氧反应器的混合区出现颗粒污泥和悬浮物混合沉淀堆积、腐化并导致污泥损失。每个点状旋流布水器都能单独产生旋流的布水效果。点状旋流布水器尺寸、数量及布置形式按内循环厌氧反应器的处理负荷而定。

(4)本发明的点状旋流布水器不仅克服了混合区堆积泥沙和回流管堵塞，而且显著提高了厌氧反应器中污泥膨胀床的运行效果。

(5)本发明的点状旋流布水器也适用于其他反应器，无需更改其原有反应器的结构和外部配置，在原有系统基础上更换成套布水器即可。

(6)本发明的点状旋流布水器不增加技术人员的操作，运行过程中不会出现堵塞现象，无需维护。

结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种内循环厌氧反应器，其特征在于，所述厌氧反应器包括上下连通的上反应器和下反应器，所述上反应器的截面比下反应器小；

所述下反应器包括：

位于所述厌氧反应器底部的进水及布水系统和进/排泥口，所述进水及布水系统采用点状旋流布水器；

位于所述厌氧反应器中部的下部三相分离器；

位于所述下部三相分离器之上且与下部三相分离器间隔开的上部三相分离器；

其中，所述进水及布水系统所在的区域为混合区，所述混合区和所述下部三相分离器之间为污泥膨胀区，所述下部三相分离器和所述上部三相分离器之间为精处理区，所述上部三相分离器和下反应器的顶端为溢流出水区；

所述上反应器的底端与所述下反应器的顶端连接，所述上反应器包括：

设置在所述上反应器底部的惰性气体吹入点；

设置在所述上反应器中部的气液分离器；

设置在所述上反应器顶端的气体排出口；

其中，厌氧反应器还包括：

自所述下部三相分离器的顶端延伸至所述气液分离器的第一气体提升管；

自所述上部三相分离器的顶端延伸至所述气液分离器的第二气体提升管；

自所述气液分离器的底端延伸至所述混合区的混合液回流管；

其中，在所述污泥膨胀区被转化的沼气被所述下部三相分离器收集，通过第一气体提升管提升至所述气液分离器，在所述精处理区被转化的沼气被所述上部三相分离器收集，通过第二气体提升管提升至所述气液分离器，沼气在所述上反应器顶端的气体排出口，通过气体提升管提升至气液分离器的污泥混合液通过混合液回流管回流至所述混合区。

2.根据权利要求1所述的内循环厌氧反应器，其特征在于，所述进水及布水系统还包括与所述点状旋流布水器连接且设置在所述厌氧反应器之外的罐外布水器；所述点状旋流布水器与所述罐外布水器通过进水支管连接；其中，所述点状旋流布水器在所述厌氧反应器的底端环向均匀布置，每套点状旋流布水器的中心间距为2至4米。

3.根据权利要求2所述的内循环厌氧反应器，其特征在于，所述点状旋流布水器包括：

布水罩，所述布水罩呈锥体构造，所述布水罩的顶端设有供进水支管连接或置入的端口，所述布水罩的锥面部留有多个供流体流出的出水通道；

设于所述布水罩内部的射流管，所述射流管的中心为与进水支管连接的进水口，所述射流管包括2个以上的导流支管，各所述导流支管从进水口起始沿着相同的旋向向外水平延伸，所述导流支管的末端为口径渐缩的喷嘴部，所述喷嘴部的射流方向沿着以进水口为圆心的切线方向；

其中，所述射流管将自进水支管进入的原水导流至喷嘴部射出，沿布水罩的内壁离心转动并从出水通道流出。

4.根据权利要求3所述的内循环厌氧反应器，其特征在于，所述点状旋流布水器还包括设于所述布水罩的底端的布水底座，所述布水底座将所述布水罩的底端封闭，用于阻挡污泥进入点状旋流布水器。

5.根据权利要求4所述的内循环厌氧反应器，其特征在于，所述布水罩的锥面部由多个均匀间隔布置的布水导流片组成，各所述布水导流片自所述端口沿所述布水罩的锥形母线延伸至所述布水罩底端的外周。

6.根据权利要求5所述的内循环厌氧反应器，其特征在于，所述出水通道为各所述布水导流片之间预留的0.5至1.5cm的间隔。

7.根据权利要求4所述的内循环厌氧反应器，其特征在于，所述射流管包括两个导流支管，所述导流支管包括自所述进水口延伸的平直段和一端与所述平直段邻接的弧形弯折段，所述弧形弯折段的另一端与所述喷嘴部邻接。

8.根据权利要求4至7之一所述的内循环厌氧反应器，其特征在于，所述点状旋流布水器以所述布水罩呈正锥形的方式布置。

9.根据权利要求3所述的内循环厌氧反应器，其特征在于，所述点状旋流布水器以所述布水罩呈倒锥形的方式布置。

10.根据权利要求4至7之一所述的内循环厌氧反应器，其特征在于，所述点状旋流布水器的各部件为耐腐蚀的不锈钢材质，所述布水罩的各所述布水导流片之间、所述布水罩和布水底座、所述射流管和进水支管的连接方式为焊接。

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