CN114426328A - 一种工业流化床反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业流化床反应器，反应器包括反应器外壳、多个导流筒以及设置于导流筒底部的多个气体分布器，多个所述导流筒轴线平行且相互间隔的设置在所述反应器外壳内，导流筒之间以及导流筒与反应器外壳之间采用支撑板经焊接或螺栓连接。通过合理设计导流筒布置方式，提高了氧气利用率，在不改变反应器整体高度情况下，改善了反应器内的流化状态，满足了微生物好氧生化所需氧气与进气量的最优匹配，并减小用气量，提高了反应器的传质效率。

Description

一种工业流化床反应器

技术领域

本发明属于废水、污水处理生物流化床设计领域，具体涉及.一种工业流化床反应器。

背景技术

好氧生物流化床反应器在废水处理领域有着广泛的应用，反应器具有结构简单、能耗低、剪切应力小、混合好等优点，是目前应用最广泛的生物反应设备。在工程设计上如何进一步优化好氧生物流化床的内构件设计，加强反应器混合、传质，使COD去除更快速、高效、低耗，是目前好氧生物流化床污水生物处理技术研究的重点。好氧生物流化床反应器设计中循环液速及气含率是关键参数，工业生产过程中要求反应器内保持较高的气含率和循环液速，从而达到较高的生产效率，而导流筒直径、高径比(导流筒高与直径的比值)与环隙比(升流区截面积与降流区截面积的比值)的取值对这两个参数有很大的影响。

好氧生物流化床反应器是在鼓泡床内部放置隔板或圆管(导流筒)，将反应器内部分隔为不同的流道，根据气体入口位置的不同又可分为中心气升式和环隙气升式反应器。目前国内生物流化床反应器所采用的大多是中心气升式的形式，导流筒与导流隔板连接处存在较大死角，流化效果不理想，且随着处理量的增大，反应器体积也越来越大，该种形式的内构件布置方式已很难保证反应器内部的正常流化，流化效果不理想、气液传质效率降低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供.一种工业流化床反应器，其能解决上述问题。

反应器原理：好氧生物流化床反应器内部由导流筒分为四个部分，分别为上升段、下降段、气液分离器和底部连接段，导流筒内部为上升段，外部为下降段，上部为气液分离区，下部为底部连接段。上升段中气体含量较高，下降段中气体含量偏低，由于气含率的不同在两管间产生了压力差，推动液体在反应器内循环流动，气体由上升段下部进入反应器，气液混合物沿上升段上升至反应器上部，气液分离后气体由反应器顶部出口离开，液体进入下降段，不含或含少量气体的液体进入下降段向下回流至反应器底部通过底部连接段重新进入上升段，完成气升式环流反应器中的物质循环。由于上升段中的气含率较高，气液传质主要在这个区间内进行。

设计目的：本发明的目的是克服现有流化床反应器床体结构工程放大后存在的流化效果不理想、气液传质效率降低、单套反应器处理能力受限等问题，提供了一种工程上解决问题的方案。本发明主要解决以下问题：解决多直径导流筒在同一反应器内合理化布置问题；优化流化床反应器内部局部环隙比，提高反应器内流化传质效果；反应器高度限制后，通过增加反应器直径、增加导流筒数量以提高处理量，在一定的高度下，随着反应器处理量的增加，反应器直径可以相应增大，导流筒数量随之增加。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种工业流化床反应器，所述反应器包括反应器外壳、多个导流筒以及设置于导流筒底部的多个气体分布器，多个所述导流筒轴线平行且相互间隔的设置在所述反应器外壳内，导流筒之间以及导流筒与反应器外壳之间采用支撑板经焊接或螺栓连接。

优选的，多个所述导流筒在所述反应器外壳内成径向辐射分布。

优选的，多个所述导流筒在所述反应器外壳内由内向外布置在环形同心非等直径分布圆上。

优选的，多个所述导流筒沿直径方向由内向外设置在反应器外壳内的多个分布区，多个所述分布区由内向外依次布置。

优选的，多个所述分布区内设置多个等直径或不等直径的导流筒。

优选的，中心分布区内的导流筒直径根据反应器高度、高径比及环隙比确定，外侧分布区内的导流筒直径和个数依次根据相邻内侧分布区的导流筒直径、高径比及环隙比确定；

优选的，多个分布区设为由内向外依次布置的I区、II区和III区。

优选的，在反应器外壳内设置七个导流筒，其中六个环形均布在中心一个导流筒外侧；导流筒高径比为6～8，环隙比0.8～1。

优选的，导流筒高径比为6～8，环隙比0.8～1；中心区I区内设置七个导流筒，其中六个环形均布在中心一个导流筒外侧；II区设置十二个两种不同直径的导流筒，两种不同直径的导流筒间隔分布在同心不同经的圆周上；III区内环形同一圆周上布置十八个同直径的导流筒。

优选的，所述反应器外壳、导流筒和支撑板的材质采用碳钢或不锈钢。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明通过合理设计导流筒布置方式，提高了氧气利用率，在不改变反应器整体高度情况下，改善了反应器内的流化状态，满足了微生物好氧生化所需氧气与进气量的最优匹配，并减小用气量，提高了反应器的传质效率。

附图说明

图1为本发明反应器的一个实施例的布置图；

图2为本发明反应器的另一个实施例的布置图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施实例1

某反应器总高为2m，直径1米，参见图1，反应器包括反应器外壳1、导流筒2和支撑板3。

内导流筒高度为1.5米，导流筒2的高径比6～8，环隙比0.8～1。

反应器内部分为一个区域，导流筒2直径为250mm，采用中心一个，圆周上六个均布的方式布置，每个导流筒2正下方布置一个气体分布器(图未示)。

反应器外壳1、导流筒2和支撑板3采用碳钢或不锈钢材质，各个导流筒2之间以及与反应器外壳1之间通过支撑板并经焊接或螺栓连接方式连接。

该装置有效体积2.8m³，处理能力为0.2～0.5m³/h，好氧生物流化床反应器进水COD：1500～2000mg/L，BOD5：500～1200mg/L，空气流量为7m³/h，空气进气压力≥0.05MPa。采用该装置处理后的污水COD小于300mg/L。

实施实例2

参见图2，反应器总高为12m，直径10米，内导流筒2高度为9米，导流筒2高径比7，环隙比0.9。

I区的导流筒直径为1.2m，采用中心一个，圆周上六个均布的方式布置，分布圆直径为3m。

II区的导流筒导流筒直径有1.2m及1.4m两种，间隔分布在直径为5.7m和5.9m的圆周上，II区导流筒数量为12个。

III区的导流筒直径为1.3m，圆周分布，分布圆直径为8.8m，III区导流筒数量为18个。

该装置有效体积1000m3，处理能力为130m³/h，好氧生物流化床反应器进水COD：1500～2000mg/L。BOD5：500～1200mg/L，空气流量为44m³/min，空气进气压力≥0.15MPa。采用该装置处理后的污水COD小于500mg/L。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种工业流化床反应器，其特征在于：所述反应器包括反应器外壳(1)、多个导流筒(2)以及设置于导流筒(2)底部的多个气体分布器，多个所述导流筒(2)轴线平行且相互间隔的设置在所述反应器外壳(1)内，导流筒(2)之间以及导流筒(2)与反应器外壳(1)之间采用支撑板(3)经焊接或螺栓连接。

2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：多个所述导流筒(2)在所述反应器外壳(1)内成径向辐射分布。

3.根据权利要求2所述的反应器，其特征在于：多个所述导流筒(2)在所述反应器外壳(1)内由内向外布置在环形同心非等直径分布圆上。

4.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：多个所述导流筒(2)沿直径方向由内向外设置在反应器外壳(1)内的多个分布区，多个所述分布区由内向外依次布置。

5.根据权利要求4所述的反应器，其特征在于：多个所述分布区内设置多个等直径或不等直径的导流筒(2)。

6.根据权利要求5所述的反应器，其特征在于：中心分布区内的导流筒直径根据反应器高度、高径比及环隙比确定，外侧分布区内的导流筒直径和个数依次根据相邻内侧分布区的导流筒直径、高径比及环隙比确定。

7.根据权利要求6所述的反应器，其特征在于：多个分布区设为由内向外依次布置的I区、II区和III区。

8.根据权利要求3所述的反应器，其特征在于：在反应器外壳(1)内设置七个导流筒(2)，其中六个环形均布在中心一个导流筒外侧；导流筒高径比为6～8，环隙比0.8～1。

9.根据权利要求7所述的反应器，其特征在于：导流筒高径比为6～8，环隙比0.8～1；中心区I区内设置七个导流筒(2)，其中六个环形均布在中心一个导流筒外侧；II区设置十二个两种不同直径的导流筒(2)，两种不同直径的导流筒(2)间隔分布在同心不同经的圆周上；III区内环形同一圆周上布置十八个同直径的导流筒(2)。

10.根据权利要求1-9任一项所述的反应器，其特征在于：所述反应器外壳(1)、导流筒(2)和支撑板(3)的材质采用碳钢或不锈钢。

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