CN112777737B - 一种防止厌氧反应器浮渣结壳的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于厌氧反应器领域，更具体地，涉及一种防止厌氧反应器浮渣结壳的装置。其包括设置于底部的进水区、设置于中部的第一三相分离区和顶部的第二三相分离区；第一三相分离区包括若干个锥形集气罩以及与每一个锥形集气罩顶部相连接的气体提升管；第一三相分离区还包括设置在气体提升管上部管口上方的搅拌部件以及用于固定该搅拌部件的固定轴；第二三相分离区包括中央集气出气区以及周边的出水区；本发明通过在厌氧反应器内设置锥形集气罩、气体提升管以及气体提升管上部的搅拌部件，对厌氧生成气体进行导流，利用气体的冲力对液面浮渣进行搅拌，防止其结壳，提高厌氧反应器整体处理效果，保证反应器的长期稳定运行。

Description

一种防止厌氧反应器浮渣结壳的装置
技术领域
本发明属于厌氧反应器领域，更具体地，涉及一种防止厌氧反应器浮渣结壳的装置。
背景技术
许多工业废水都含有浮渣和油脂，如：养殖废水，垃圾渗滤液以及食品加工废水等。在利用厌氧反应器处理这类高SS的废水时，发酵体系中常常容易出现分层现象。密度较小的油脂和高纤维颗粒会上浮在上部，由于上部微生物较少，这些浮渣得不到及时的有效降解，从而滞留在液面；同时由于液面波动不大，微生物附着在浮渣上易形成生物膜，粘结更多的浮渣，形成浮渣层。久而久之，浮渣层逐渐增厚，减少了厌氧系统的反应区体积，同时过厚的浮渣层会导致体系内的沼气无法顺利排出，影响系统的正常运行，严重时导致大量沼气滞留在反应器内部，引起爆炸。
CN107201306A公开了一种厌氧反应器顶部破壳装置，主要用于破开厌氧反应器内顶部大面积硬壳，破壳装置共用顶置搅拌器减速电机与传动轴，不需要另外的动力设备与传动装置，桨叶与连接板整体铸造加工。虽然该装置位于液面上方，也无需额外的动力设备，但是这是建立在反应器内要额外增加一个搅拌器的基础上。许多工业用厌氧反应器内并未设有搅拌器，所以想利用该装置防止液面结壳，依旧需要额外增加动力同时带动内部搅拌器和破壳装置，本质上还是无法避免上述问题。而且该文献仍然为对结壳后的厌氧反应器设置破壳装置，并不能避免浮渣结壳。
CN201850271U公开了一种沼气循环气提搅拌固体厌氧反应器，该实用新型装置是将厌氧反应器内产生的沼气经过净化塔后，通过配气管从反应器下部进入反应器内，从而起到搅拌的作用，防止浮渣结壳。虽然该装置避免了使用搅拌器时的运行成本，但是额外将沼气导入反应器内部不仅增加了最初的建设和管理维护成本，而且也需要持续借助于外部动力维持该设备的运行，能耗大大增加。而且固渣废弃物进入到柱形管中，也容易引起堵塞。
现有技术中对结壳浮渣常采用的处理方式为机械搅拌，但是在实际应用中，由于处理规模大，搅动需要较大的动力，消耗大量能源；同时搅拌会破坏原有厌氧系统中的水流条件，阻碍颗粒污泥的下沉，导致污泥上浮，影响处理效果；此外，由于搅拌装置位于厌氧反应器内，检修困难。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种操作简单、不消耗外部能源同时也不会破坏原有厌氧系统水流条件且处理效果好的防止厌氧反应器浮渣结壳的装置，其利用厌氧反应器中产生的沼气为螺旋叶片提供动能，防止污泥结壳，旨在解决现有技术厌氧反应器防止浮渣结壳的装置复杂、消耗大量能源等的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种防止厌氧反应器浮渣结壳的装置，包括设置于底部的进水区、设置于中部的第一三相分离区和顶部的第二三相分离区；其中：
所述进水区包括进水管、与该进水管相连通的布水器；所述进水区内还设置有厌氧污泥；
所述第一三相分离区包括若干个锥形集气罩以及与每一个所述锥形集气罩顶部相连接的气体提升管，该气体提升管其上下管口均为开口设置，其下部管口连接所述锥形集气罩；所述第一三相分离区还包括设置在所述气体提升管上部管口上方的搅拌部件以及用于固定该搅拌部件的固定轴；
所述第二三相分离区包括中央集气出气区以及周边的出水区；所述中央出气区顶部设置有出气口；所述出水区设置有溢流堰和出水口；所述溢流堰所在的高度低于所述出气口的高度。
优选地，所述第一三相分离区还设置有第一支撑结构和第二支撑结构，所述第一支撑结构用于固定所述锥形集气罩；所述第二支撑结构用于固定所述提升管；所述第一支撑结构与所述第二支撑结构均与该装置壳体固定连接。
优选地，所述第一三相分离区还包括气体提升支管，所述气体提升支管一端与所述气体提升管连通，另一端与连接在装置壳体或锥形集气罩相连通。
优选地，所述锥形集气罩包括多个平行设置的集气罩。
优选地，所述第一三相分离区还设置有第一气封，用于对气体起到阻挡作用。
优选地，所述若干个锥形集气罩其锥顶所朝向的方向一致，且均为竖直向上的方向。
优选地，所述搅拌部件为螺旋叶片。
优选地，所述螺旋叶片外侧边缘还设置有耙齿状浮渣搅动部件，该耙齿状浮渣搅动部件有一个或多个，均匀布设于该螺旋叶片边缘四周；用于随着螺旋叶片的转动，对表面浮渣进行扰动，避免浮渣结壳。
优选地，若干个所述气体提升管将用于固定所述螺旋叶片的固定轴包围，且该固定轴与各气体提升管为等间距设置；所述螺旋叶片边缘位于所述气体提升管顶部管口的正上方。
优选地，围绕所述固定轴设置有泥水回流管，该泥水回流管一端开口位于所述搅拌部件下方，另一端连接所述布水器。
优选地，所述第二三相分离区还设置有第二气封，所述第二气封设置于所述出水区下方，用于阻挡气体溢出。。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明通过在厌氧反应器内设置锥形集气罩、气体提升管以及气体提升管上部的搅拌部件，对厌氧生成气体进行导流，利用气体的冲力对液面浮渣进行搅拌，防止其结壳，提高厌氧反应器整体处理效果，保证反应器的长期稳定运行。本发明与传统厌氧反应器相比，可有效避免浮渣结壳的现象产生，从而能提高运行过程中的稳定性。
(2)本发明相较于传统具有防浮渣结壳的厌氧反应器，充分利用污水厌氧处理过程中自身产生沼气的升力，带动搅拌部件旋转，对浮渣进行搅动，无需额外提供动力，可降低装置的运行成本，同时提高装置整体的安全性。
(3)本发明中采用分别设置在装置中部以及上部的两个三相分离器及泥水回流管促进厌氧污泥及污水进行内循环，保证了泥水的充分接触，同时对进水有一定的稀释作用，从而提高了反应器的负荷。
(4)本发明提供的防止厌氧反应器浮渣结壳的装置充分利用厌氧反应器处理污水过程中产生的沼气的推动力，带动搅拌部件对浮渣进行搅动，防止浮渣结壳。不仅充分利用了大量产生并滞留在反应器内部的沼气的能量，避免了其爆炸风险，而且也避免了将沼气引出再引入时混入固体浮渣堵塞配气管的风险。而且本发明提供的防治浮渣结壳装置不需要消耗任何外部动力，仅利用气体提升管上部管口排出的气体对浮渣层进行搅动，起到防止结壳的作用，同时也不会由于搅拌力度过大而破坏原有厌氧系统中的水流条件，阻碍颗粒污泥的下沉，导致污泥上浮，影响处理效果。
附图说明
图1是本发明实施例中提供的一种防止浮渣结壳装置示意图；
图2是本发明实施例中提供的防止浮渣结壳装置底部布水结构示意图；
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1-进水区；11-进水管；12-布水器；13-分水管；14-放空管；2-第一三相分离区；21-锥形集气罩；22-气体提升管；221-气体提升支管；23-搅拌部件；231-螺旋叶片；232-耙齿状浮渣搅拌部件；24-固定轴；25-泥水回流管；26-第一气封；27-第一支撑结构；271-横向支撑；272-竖向支撑；28-第二支撑结构；29-回流液布水器；3-第二三相分离区；31-出气口；32-溢流堰；33-出水口；34-第二气封。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明一个具体实施例中，提供了如图1所示的一种防止厌氧反应器浮渣结壳的装置，包括设置于底部的进水区1、设置于中部的第一三相分离区2和顶部的第二三相分离区3；其中：
所述进水区1包括进水管11、与该进水管11相连通的布水器12；所述进水区1内还设置有厌氧污泥。布水器12包括若干个分水管13，用于将进水均匀布置。
第一三相分离区2包括若干个锥形集气罩21以及与每一个锥形集气罩21相连接的气体提升管22，该气体提升管22其上下管口均为开口设置；其下部管口连接锥形集气罩21。第一三相分离区还包括气体提升支管221，所述气体提升支管221一端与所述气体提升管22连通，另一端与连接在装置壳体或锥形集气罩21相连通。
第一三相分离区2还包括设置在气体提升管22上部管口上方的搅拌部件23以及用于固定该搅拌部件23的固定轴24。该搅拌部件23在本实施例中为螺旋叶片231，污水中的有机物质在厌氧污泥作用下转化为沼气，产生的沼气上升，碰到罐体中部锥形集气罩21内壁后气泡破裂，进一步沿着气体提升管22上升至上部管口排出。第一三相分离区2还设置有第一气封26，用于对气体起到阻挡作用，使得气体尽可能从气体提升管内向上移动。本实施例中若干个锥形集气罩21其锥顶所朝向的方向一致，且均为竖直向上的方向。本实施例中，锥形集气罩包括多个平行设置的集气罩，用于提高集气的效果，使得气体尽可能从气体提升管内向上移动，而起到推动螺旋叶片转动的作用。
所述第一三相分离区2还设置有第一支撑结构27和第二支撑结构28，所述第一支撑结构27用于固定所述锥形集气罩21；所述第二支撑结构28用于固定所述气体提升管22。所述第一支撑结构27与所述第二支撑结构28均与该装置壳体固定连接。第一支撑结构27包括横向支撑271和竖向支撑272，所述横向支撑271固定连接所述竖向支撑272，所述竖向支撑272连接所述锥形集气罩21。第一支撑结构27上还设置有若干个用作第一气封26的挡板。
本实施例中若干个气体提升管22将用于固定所述螺旋叶片的固定轴24包围，且该固定轴24与各气体提升管22为等间距设置；所述螺旋叶片231边缘位于所述气体提升管22顶部管口的正上方。这样从各气体提升管22排出的气体能够推动螺旋叶片旋转，起到搅拌的作用。
一些优选实施例中，所述螺旋叶片231外侧边缘还设置有耙齿状浮渣搅动部件232，该耙齿状浮渣搅动部件232有一个或多个，均匀布设于该螺旋叶片边缘四周；用于随着螺旋叶片的转动，对表面浮渣进行更大面积的扰动，避免浮渣结壳。
本实施例中固定轴24外围设置有泥水回流管25，即固定轴24设置在该泥水回流管25内部，该泥水回流管25一端开口位于螺旋叶片下方，另一端连接布水器12。布水器12还连接回流液布水器29，用于将回流液均匀布设。
本实施例中该泥水回流管25与固定轴24同轴，且其上部管口所在高度与气体提升管22的上部开口持平。也可根据需要设置泥水回流管25的管口高度。
第二三相分离区3包括中央集气出气区以及周边的出水区；所述中央出气区顶部设置有出气口31；所述出水区设置有溢流堰32和出水口33；所述溢流堰32所在的高度低于所述出气口31的高度。
第二三相分离区3还设置有第二气封34，所述第二气封34设置于所述出水区下方，用于阻挡气体直接从出水区溢出，而尽可能从中央集气区的出气口31排出。
如图2所示，为该实施例中装置底部的进水区平面设计结构，工作时，污水自进水管11进入，然后该进水管11与多个布水器12相连通，布水器12连接若干个分水管13，实现污水的均匀布置。多个布水器12以及回流液布水器29在装置底部两两呈45°间隔，实现均匀布水。该装置底部还设置放空管14，用于定期排泥以及故障检修。
该装置工作时，污水进入装置罐体内，经过布水器与厌氧污泥结合，污水中的有机物质在厌氧污泥作用下转化为沼气，产生的沼气上升，碰到装置罐体中部锥形集气罩内壁后气泡破裂，沼气积聚在集气罩下侧，进入气体提升管内，通过气体提升管上部排出推动螺旋叶片旋转，螺旋叶片旋转搅动液面从而防止浮渣结壳。泥水混合物则沿着泥水回流管返回至装置罐体底部，与罐体底部的厌氧污泥和污水充分混合，实现了混合液的内部循环。经初步处理后的废水通过第一三相分离区进入罐体上部，进一步处理产生的沼气与气体提升管上部排出的沼气一同进入罐体上端的第二三相分离区，沼气通过出气口排出罐体，经处理后的污水通过罐体周围溢流堰排出罐体，厌氧污泥下落至罐体中部积聚，从而实现三相分离。
本实施例提供的一种防止厌氧反应器浮渣结壳的装置可有效防止浮渣结壳，通过装置结构的特殊设计，对厌氧生成气体进行导流，利用气体的冲力对液面浮渣进行搅拌，实验证明确实能够防止浮渣结壳，提高厌氧反应器整体处理效果，保证反应器的长期稳定运行。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种防止厌氧反应器浮渣结壳的装置，其特征在于，包括设置于底部的进水区、设置于中部的第一三相分离区和顶部的第二三相分离区；其中：
所述进水区包括进水管、与该进水管相连通的布水器；所述进水区内还设置有厌氧污泥；
所述第一三相分离区包括若干个锥形集气罩以及与每一个所述锥形集气罩顶部相连接的气体提升管，该气体提升管其上下管口均为开口设置，其下部管口连接所述锥形集气罩；所述第一三相分离区还包括设置在所述气体提升管上部管口上方的搅拌部件以及用于固定该搅拌部件的固定轴；所述搅拌部件为螺旋叶片；所述螺旋叶片外侧边缘还设置有耙齿状浮渣搅动部件，该耙齿状浮渣搅动部件有一个或多个，均匀布设于该螺旋叶片边缘四周；用于随着螺旋叶片的转动，对表面浮渣进行扰动，避免浮渣结壳；若干个所述气体提升管将用于固定所述螺旋叶片的固定轴包围，且该固定轴与各气体提升管为等间距设置；所述螺旋叶片边缘位于所述气体提升管顶部管口的正上方；
所述第二三相分离区包括中央集气出气区以及周边的出水区；所述中央集气 出气区顶部设置有出气口；所述出水区设置有溢流堰和出水口；所述溢流堰所在的高度低于所述出气口的高度。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一三相分离区还设置有第一支撑结构和第二支撑结构，所述第一支撑结构用于固定所述锥形集气罩；所述第二支撑结构用于固定所述气体提升管；所述第一支撑结构与所述第二支撑结构均与该装置壳体固定连接。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一三相分离区还包括气体提升支管，所述气体提升支管一端与所述气体提升管连通，另一端与装置壳体或锥形集气罩相连通。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一三相分离区还设置有第一气封，用于对气体起到阻挡作用。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述若干个锥形集气罩其锥顶所朝向的方向一致，且均为竖直向上的方向。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，围绕所述固定轴设置有泥水回流管，该泥水回流管一端开口位于所述搅拌部件下方，另一端连接所述布水器。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二三相分离区还设置有第二气封，所述第二气封设置于所述出水区下方，用于阻挡气体溢出。
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