CN111137974A - 一种餐厨污水高温厌氧发酵的反应器 - Google Patents

Abstract

本发明属于餐厨垃圾处理领域，具体涉及一种餐厨污水高温厌氧发酵的反应器。包括反应器主体、缓冲罐、沼气阻火器、气水分离器，所述的反应器主体的上端设有不锈钢结构的三相分离器和反射挡板，三相分离器与反应器主体之间通过数根支撑连接；所述的进水系统、布水系统为无缝钢管，两者之间通过焊接连接，进水系统、布水系统管末端均采用盲板封闭；所述的反应器主体的顶部设有进水流量计、pH在线监测仪、压力表、温度计、ORP在线检测仪、在线污泥浓度计、经沼气流量计。本发明是一种餐厨污水处理效率高、人力消耗低，安全事故发生率低的餐厨污水高温厌氧发酵的反应器。

Description

一种餐厨污水高温厌氧发酵的反应器

技术领域

本发明属于餐厨垃圾处理领域，具体涉及一种餐厨污水高温厌氧发酵的反应器。

背景技术

餐厨垃圾处理属于环保行业中的新兴领域，目前行业尚处于起步阶段，从业企业数量不多，主流工艺为预处理+中温厌氧发酵，均存在餐厨污水处理的技术难题，餐厨污水属于高浓度有机废水，具有含油量高、SS含量高、COD高、理化性质复杂等特点，餐厨污水特性参数具体为：pH3-5，COD60000-100000mg/l,SS70000-90000mg/l，含油量3000-5000mg/l、NH3-N600-1200mg/l，常规的污水处理工艺很难实现达标排放，若将餐厨污水排放至市政污水管网，高含油量、高SS、高NH3-N将对生活污水处理厂造成极大的负荷冲击，导致生化处理系统崩溃，故如何高效的处理餐厨污水，实现达标排放是餐厨垃圾处理领域亟待解决的难题。

目前国内餐厨垃圾处理项目针对餐厨污水厌氧处理大多采用UASB、IC、MIC、CSTR等反应器，且大多数采用中温(35±2℃)厌氧发酵，普遍存在对进水SS要求高(一般要求进水SS小于3000mg/l)、有机负荷不高、酸抑制、沼气产量不稳定等技术瓶颈，本发明采用一种餐厨污水高温厌氧发酵的反应器。对固液分离后的餐厨污水进行高温(55±2℃)厌氧发酵，经过一年多的运行，证明本反应器能适应餐厨污水低pH、高SS、高COD、高含油等特性，具有产沼气量大、COD去除率高、处理效果稳定等特点，适合在餐厨污水处理领域推广应用。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种餐厨污水高温厌氧发酵的反应器，以解决现有技术中餐厨污水处理效率低、排放未达标的问题。

一种餐厨污水高温厌氧发酵的反应器，包括反应器主体1、缓冲罐2、沼气阻火器12、气水分离器11，反应器主体1为圆柱状，底部为圆锥底状，反应器主体1壁和底部为钢筋混凝土结构，外面包裹100mm厚岩棉保温层，其特征在于：所述的反应器主体1的上端设有不锈钢结构的三相分离器5和反射挡板6，三相分离器5与反应器主体1之间通过数根支撑连接，反射挡板6与反应器主体1之间通过膨胀螺栓连接并辅以结构密封胶密封连接；所述的进水系统3、布水系统4为无缝钢管，两者之间通过焊接连接，并通过数根斜支撑与反应器主体1连接固定，进水系统3、布水系统4管末端均采用盲板封闭，与反应器主体1锥底通过膨胀螺栓连接；所述的反应器主体1的顶部设有进水流量计14、pH在线监测仪15、压力表16、温度计17、ORP在线检测仪18、在线污泥浓度计19、经沼气流量计20。

进一步地，所述的进水系统3的下面1/3处内设有梅花形开孔，孔径为50mm，孔间距为300mm。

进一步地，所述的布水系统4呈“伞型”密布在进水系统3的下部，布水系统4通过穿孔支管与反应器外壁1固定，布水系统4在靠近主管一侧开孔，从管始端至末端，开孔孔径依次增大，由孔径30mm增大至40mm，孔间距为300mm，实现均匀无堵塞布水。

进一步地，所述的三相分离器5四周均匀设置八个喷淋头7，四个渣斗7经过管汇合后伸出反应器主体1外，除渣系统7靠近反应器外壁1的一侧设有出水系统8。

进一步地，所述的三相分离器5顶盖板上设置缓冲罐2，缓冲罐2通过进水泵和管道与进水系统3、布水系统4连接，加热循环系统9的集水箱与三相分离器5顶盖之间为焊接连接，加热循环管道从集水箱伸出三相分离器5顶盖板后，通过循环泵和管道与进水系统3连接，伸入到进水系统3管道内。

进一步地，所述的沼气阻火器12底部紧贴在三相分离器5顶盖上，沼气阻火器12通过沼气管道与三相分离器5顶盖上人孔连接，三相分离器5顶盖与水体间形成集气室，沼气阻火器12与气水分离器11之间通过沼气管道连接。

进一步地，所述的出水系统8为不锈钢溢流堰结构，出水系统8与反应器主体1之间通过膨胀螺栓连接，并通过自流出水管与外部沉淀罐连接。

进一步地，所述的反应器主体1的中下部设置污泥回流系统10，污泥回流系统10通过螺杆泵与外部出水沉淀罐底部连接，在离反应器主体1壁一定距离设置取样口13，取样口13内设有分别伸入到反应器主体1的上、中、下三层的三根取样管。

本发明的优点和有益效果在于：

1、本发明设有的厌氧发酵反应器结构，进水布水系统采用“伞型”结构，与常见的一孔一管和一管多孔的布水结构相比，结构更简单，且能实现均匀布水，通过进水主管和布水支管的水流对流形成涡旋水流，实现污水和微生物的充分混合与搅拌。

2、本发明设有的三相分离器结构：通过在三相分离器顶盖四周设置八根沼气收集管，可有效降低反应器内的压力，实现低压收集，降低了安全隐患。另外，在顶盖四周设置八根高压水扫洗除浮渣喷淋管,定期进行罐内浮渣清除，有效避免反应器内浮渣累积引起了的酸抑制现象。

3、本发明设有的反应器的进水采用调速变频泵精准控制水量，沼气收集是通过压力传感器控制反应器内压力在2.5MPa左右，当超过压力时，通过电信号控制自动启动沼气风机向沼气气柜输送沼气。污泥排除通过在线污泥浓度计控制，当超过浓度时，自动开启污泥泵向污泥脱水系统排除污泥。通过反应器上设置的pH在线监测仪12、压力表13、温度计14、ORP在线检测仪15，可准确实时了解发酵罐的运行状态，调整进水量，整个运行过程基本实现了自动化控制，减少了人力消耗，降低了安全事故发生的风险。

附图说明

图1为本发明的俯视图。

图2为本发明图1A-A方向的剖面示意图。

图3为本发明图2B-B方向的剖面示意图。

图中：1-反应器外壁、2-缓冲罐、3-进水系统、4-布水系统、5-三相分离器、6-反射挡板、7-除渣系统、8-出水系统、9-加热循环系统、10-污泥回流系统、11-气水分离器、12-沼气阻火器、13-取样口、14-进水流量计、15-pH在线检测仪、16-压力表、17-温度表、18-ORP在线检测仪、19-在线污泥浓度计、20-沼气流量计。

具体实施方式

下面将结合发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全部的实施实例。

实施例1，污水首先进入缓冲罐2，其主要功能为均衡水量，实现反应器的慢速、连续、稳定的进水，进水系统3采用变频调速泵向穿孔管进水，在进水主管下面1/3范围内梅花形开孔，孔径为50mm，孔间距为300mm，周围呈“伞型”密布一圈穿孔支管布水系统4，穿孔支管在靠近主管一侧开孔，从管始端至末端，开孔孔径依次增大，由孔径30mm增大至40mm，孔间距为300mm，实现均匀无堵塞布水，同时在进水主管的水流向四周扩散和布水支管的出水向主管中心扩散的对流作用下形成涡旋水流，实现反应器内微生物与物料的充分混合接触，水流依次经过污泥床、污泥悬浮层、三相分离器及出水区，在反应器下部1/3高度完成大部分有机物的降解，反应器中的水体整体呈现推流式，当反应器产气量较大时呈完全混合式，微小沼气气泡在上升过程中相互结合形成较大气泡，将污泥颗粒携带至三相分离器5，在三相分离器部分，污水、沼气、污泥三相分离，上升的沼气气泡遇到反射挡板6后气泡破裂，折向集气室而被有效的分离排出，在重力作用下泥水发生分离，绝大部分污泥通过污泥回流系统10返回到污泥区，使反应器内部维持足够的微生物浓度，污水澄清后经出水堰流出，沼气经气水分离器10后对水分排除后，经沼气流量计20计量后，进入沼气阻火器11，最终进入沼气收集处理系统。厌氧发酵过程中，对pH、ORP、温度、压力、污泥浓度、沼气量的控制至关重要，是反应器日常运行的关键参数，故在三相分离器顶盖部分设置上清液回流加热循环系统9，为维持发酵罐的高温(55±2℃)环境，设置加热循环系统9，一方面起到补充损失的热量和维持反应器的高温环境作用。另一方面起到水力搅拌的作用，将上层清液加热后通过循环泵打入反应器中下部，可使反应器内微生物和物料混合更均匀，有利于缓解物料不均匀带来的酸抑制现象。随着反应器运行时间延长，污泥会随着出水大量的流失，故设置污泥回流系统，反应器出水自流进入沉淀罐再次进行泥水分离，底层污泥通过螺杆泵回流至反应器中下部，用来维持反应器内污泥浓度。在三相分离器顶盖下设置一个长1.2m、宽0.5m、高1.5m的集水箱，集水箱壁底以上0.5m范围内四面开孔，孔径为100mm，孔间距为150mm，一方面用于及时补充反应器高温发酵散发热量，另一方面有助于物料的水力搅拌，另外，设置进水流量计14、pH在线监测仪15、压力表16、温度计17、ORP在线检测仪18、在线污泥浓度计19等仪器，以便于随时监控和掌握反应器的发酵动态。

工作原理：

污水首先进入进水布水系统，均匀分布在反应器的中下层的各个部位，与高浓度的微生物充分混合接触，在降解有机物的同时产生大量沼气，使污泥层呈现出沸腾和流化状态，部分絮状污泥在沼气的搅拌和夹带作用下，上升至水面形成污泥悬浮层，部分沉淀性能好的污泥则返回反应器中下部形成高浓度的污泥床，污泥悬浮层遇到反射挡板或折板后，气体向集气室聚集而被分离排出，污泥在重力的作用下发生泥水分离，污水经溢流堰排出，实现污水、污泥、气体的三相分离。在微生物的发酵作用，沼气的搅拌作用，以及加热循环系统的蒸汽带动下，污水中的渣类、动植物油类易相互碰撞聚结呈颗粒状浮渣，漂浮在反应器水面上，造成出水水质的恶化，故在三相分离器顶盖四周均匀设置八个喷淋头和4个渣斗，定期开启8个喷淋头，使用自来水由反应器四周向中心扫洗，渣斗四周均匀设置缺口，扫洗的渣在水力的作用下，向渣斗聚集流出，实现反应器浮渣的排除。

设置加热循环系统，一方面起到补充损失的热量和维持反应器的高温环境作用；另一方面起到水力搅拌的作用，将上层清液加热后通过循环泵打入反应器中下部，可使反应器内微生物和物料混合更均匀，有利于缓解物料不均匀带来的酸抑制现象。随着反应器运行时间延长，污泥会随着出水大量的流失，故设置污泥回流系统，反应器出水自流进入沉淀罐再次进行泥水分离，底层污泥通过螺杆泵回流至反应器中下部，用来维持反应器内污泥浓度。

本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”指示的方位基于附图所示的方位，仅是为了便于描述发明而不是要求发明必须以特定的方位操作，因此不能理解为对发明的限制。对于本领域技术人员而言，显然发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种餐厨污水高温厌氧发酵的反应器，包括反应器主体(1)、缓冲罐(2)、沼气阻火器(12)、气水分离器(11)，反应器主体(1)为圆柱状，底部为圆锥底状，反应器主体(1)壁和底部为钢筋混凝土结构，外面包裹100mm厚岩棉保温层，其特征在于：所述的反应器主体(1)的上端设有不锈钢结构的三相分离器(5)和反射挡板(6)，三相分离器(5)与反应器主体(1)之间通过数根支撑连接，反射挡板(6)与反应器主体(1)之间通过膨胀螺栓连接并辅以结构密封胶密封连接；所述的进水系统(3)、布水系统(4)为无缝钢管，两者之间通过焊接连接，并通过数根斜支撑与反应器主体(1)连接固定，进水系统(3)、布水系统(4)管末端均采用盲板封闭，与反应器主体(1)锥底通过膨胀螺栓连接；所述的反应器主体(1)的顶部设有进水流量计(14)、pH在线监测仪(15)、压力表(16)、温度计(17)、ORP在线检测仪(18)、在线污泥浓度计(19)、经沼气流量计(20)。

2.根据权利要求1所述的一种餐厨污水高温厌氧发酵的反应器，其特征在于：所述的进水系统(3)的下面1/3处内设有梅花形开孔，孔径为50mm，孔间距为300mm。

3.根据权利要求1所述的一种餐厨污水高温厌氧发酵的反应器，其特征在于：所述的布水系统(4)呈“伞型”密布在进水系统(3)的下部，布水系统(4)通过穿孔支管与反应器外壁(1)固定，布水系统(4)在靠近主管一侧开孔，从管始端至末端，开孔孔径依次增大，由孔径30mm增大至40mm，孔间距为300mm，实现均匀无堵塞布水。

4.根据权利要求1所述的一种餐厨污水高温厌氧发酵的反应器，其特征在于：所述的三相分离器(5)四周均匀设置八个喷淋头(7)，四个渣斗(7)经过管汇合后伸出反应器主体(1)外，除渣系统(7)靠近反应器外壁(1)的一侧设有出水系统(8)。

5.根据权利要求1所述的一种餐厨污水高温厌氧发酵的反应器，其特征在于：所述的三相分离器(5)顶盖板上设置缓冲罐(2)，缓冲罐(2)通过进水泵和管道与进水系统(3)、布水系统(4)连接，加热循环系统(9)的集水箱与三相分离器(5)顶盖之间为焊接连接，加热循环管道从集水箱伸出三相分离器(5)顶盖板后，通过循环泵和管道与进水系统(3)连接，伸入到进水系统3管道内。

6.根据权利要求1所述的一种餐厨污水高温厌氧发酵的反应器，其特征在于：所述的沼气阻火器(12)底部紧贴在三相分离器(5)顶盖上，沼气阻火器(12)通过沼气管道与三相分离器(5)顶盖上人孔连接，三相分离器(5)顶盖与水体间形成集气室，沼气阻火器(12)与气水分离器(11)之间通过沼气管道连接。

7.根据权利要求1所述的一种餐厨污水高温厌氧发酵的反应器，其特征在于：所述的出水系统(8)为不锈钢溢流堰结构，出水系统(8)与反应器主体1之间通过膨胀螺栓连接，并通过自流出水管与外部沉淀罐连接。

8.根据权利要求1所述的一种餐厨污水高温厌氧发酵的反应器，其特征在于：所述的反应器主体(1)的中下部设置污泥回流系统(10)，污泥回流系统(10)通过螺杆泵与外部出水沉淀罐底部连接，在离反应器主体(1)壁一定距离设置取样口(13)，取样口(13)内设有分别伸入到反应器主体(1)的上、中、下三层的三根取样管。

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