CN114560558B - 一种用于污水处理的厌氧反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于污水处理技术领域，具体的说是一种用于污水处理的厌氧反应器，包括厌氧反应器本体；还包括污泥回流模块；污泥回流模块与厌氧反应器本体连通，污泥回流模块包括工作筒、输入管、输出管、驱动电机以及螺旋破碎板；通过设置由工作筒、输入管、输出管、驱动电机以及螺旋破碎板组成的污泥回流模块，将上浮以及流出反应器的污泥通过工作筒收集并利用螺旋破碎板将其打碎，并将打碎后污泥密度保持在1.5‑1.8g/cm3之间的污泥输送至厌氧反应器本体内，从而提高了厌氧反应器本体内污泥浓度，大大提高厌氧反应器本体的稳定性以及处理效率。

Description

一种用于污水处理的厌氧反应器
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体的说是一种用于污水处理的厌氧反应器。
背景技术
目前，污水处理的主流方式─生化处理，其原理是通过强化微生物的自然净化作用将污水中的污染物转变成不溶于水的固体(污泥)或无害的气体，使水质得到净化；相对污水处理技术，污泥处理技术的发展力度还不够，对整个污水处理行业发展是一种制约；
多年来，为了实现对污泥的处理，研究人员从好氧和厌氧两大方面对污泥的处理工艺进行了大量研究，污泥厌氧消化的优势如下：
1)厌氧消化可以减少能源动力消耗、节约能源，在处理成本方面比好氧处理要便宜得多，即使不计沼气作为能源所带来的收益，厌氧法处理成本约为好氧法成本的1/3；
2)厌氧处理能源需求很少，还能产生大量高热值的沼气，厌氧法理论上每除去1kg的COD可以产生0.35m3的纯甲烷气，在标准大气压下，纯甲烷的燃烧值为3.93×107J/m3，高于天然气3.53×107J/m3；
而在厌氧消化中厌氧菌发挥着至关重要的作用，由于多种厌氧菌复合聚集形成的外表为圆形生物集团被称为厌氧颗粒污泥，它具有良好的沉降性能和较短的微生物距离；它既可以大大提高反应器内的污泥浓度，延长污泥停留时间，也有利于基质向内部传递，加快反应速率；通常污泥密度与颗粒污泥粒径呈正相关，但随着粒径的增大，其内部接受到的营养就会降低，导致内部产生空腔乃至解体；颗粒污泥的抗压机械强度在0.2-1.5× 105N/M2，一般来说，小颗粒的强度要比大颗粒好；
厌氧污泥颗粒化是指絮状污泥在物理、化学、生物三种力共同作用下形成结构紧密、性质稳定、外表呈球形的生物集团；其形成过程分为五步：第一步为细菌增殖，第二步为小颗粒形成，第三步为小颗粒聚合，第四步为初生颗粒污泥形成，第五步为颗粒污泥成熟；其结构从外到内分别为具有亲水性的产酸菌，疏水性的氢营养型细菌、产酸产乙酸菌，甲烷髦毛菌，ECP将这三层细菌包围；
厌氧颗粒污泥的密度一般在1.03-1.08g/cm3，在没有外力作用下会沉降到反应器底部形成污泥床，但当其受到水力提升或气泡推力时颗粒污泥便会上浮，随出水水流流出反应器造成污泥流失；由于厌氧颗粒污泥购买成本高昂，一旦流失会造成较大经济损失，同时，会导致反应器内污泥浓度下降，处理效果变差，出水管堵塞，严重时甚至反应器崩溃；
因此，急需研究一款如何将上浮以及流出反应器的污泥进行收集并打碎，随之重新放置到反应器中的厌氧反应器。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，解决现有的厌氧消化中厌氧颗粒污泥易于流失造成经济损失以及处理效果差的问题，本发明提出了一种用于污水处理的厌氧反应器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于污水处理的厌氧反应器，包括厌氧反应器本体；还包括：
污泥回流模块；所述污泥回流模块与厌氧反应器本体连通，污泥回流模块包括工作筒、输入管、输出管、驱动电机以及螺旋破碎板；所述工作筒位于厌氧反应器本体的一侧，且分别通过输入管以及输出管相连通，且输入管位于输出管的上侧；所述螺旋破碎板设置于工作筒内，并与安装在工作筒顶部的驱动电机连接，且螺旋破碎板外圈与厌氧反应器本体的内壁贴合。
具体的，所述螺旋破碎板由螺旋板以及开设有通道一的连接轴组成；所述螺旋板套设在连接轴的外圈上，且连接轴与驱动电机连接；位于所述厌氧反应器本体内且位于螺旋板上侧的连接轴外圈上套设有套环，套环与连接轴转动连接并与通道一连通，且套环通过软管与外部设置的气源模块连通。
具体的，所述连接轴的端部设置有甩动模块；所述甩动模块包括螺旋弹簧以及与螺旋弹簧连接的甩动球。
具体的，所述甩动球的外圈上均匀布置有一组破碎块。
具体的，所述螺旋弹簧为螺旋式的空心弹簧，螺旋弹簧中的通道与通道一连通，且螺旋弹簧的外圈上均匀开设有一组与螺旋弹簧中通道相连通的喷气孔。
具体的，所述甩动球的内部开设有一号区域以及与每个破碎块相对位置开设的气道一；所述一号区域通过通道二与螺旋弹簧中的通道连通；每个所述破碎块上开设有与气道一连通的气道二。
具体的，所述气道一的截面面积大于气道二的截面面积。
具体的，每个所述破碎块的端部设置有截面为弧形的推动块；所述推动块通过弹簧连接在破碎块上开设的凹槽中，且推动块的一端面与破碎块的端面贴合。
具体的，所述甩动球的内部通过一组弹簧连接有球形的配重块。
本发明的有益效果如下：
1.本发明所述的一种用于污水处理的厌氧反应器，通过设置由工作筒、输入管、输出管、驱动电机以及螺旋破碎板组成的污泥回流模块，将上浮以及流出反应器的污泥通过工作筒收集并利用螺旋破碎板将其打碎，并将打碎后污泥密度保持在1.5-1.8g/cm3之间的污泥输送至厌氧反应器本体内，从而提高了厌氧反应器本体内污泥浓度，大大提高厌氧反应器本体的稳定性以及处理效率。
2.本发明所述的一种用于污水处理的厌氧反应器，通过向厌氧反应器本体内通入温度为50℃的高压气源，一方面，高压气源可以实现对颗粒污泥的破碎，进一步较快实现对颗粒污泥的打碎，使其污泥密度保持在1.5-1.8g/cm3之间，从而提高其处理效果；另一方面，通入温度为50℃的高压气源，有利于实现对颗粒污泥的快速培养，使得破碎后的污泥再次成熟，从而提高了其处理效率。
3.本发明所述的一种用于污水处理的厌氧反应器，通过设置由螺旋弹簧以及甩动球组成的甩动模块，增大了甩动球与颗粒污泥的接触面积，使其更好的对大颗粒污泥进行打碎，另外，甩动球上均匀布置的一组破碎块能够近距离与相应的大颗粒污泥进行接触并破碎，缩短了大颗粒污泥到达破碎区域的时间，从而提高了对大颗粒污泥进行打碎的效率以及打碎难度，使得更多的厌氧颗粒污泥被再次利用，降低对厌氧颗粒污泥的成本投入，同时，增大了厌氧反应器本体内的厌氧颗粒污泥的浓度，从而提高其处理效果。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的立体图；
图2是本发明中污泥回流模块的局部剖视图；
图3是图2中A处的局部放大图；
图4是图3中B处的局部放大图；
图5为图4中C处的局部放大图；
图中：厌氧反应器本体1、污泥回流模块2、工作筒21、输入管22、输出管23、驱动电机24、螺旋破碎板25、螺旋板251、连接轴252、通道一253、软管254、甩动模块3、螺旋弹簧31、喷气孔311、甩动球32、一号区域321、通道二322、气道二323、破碎块33、气道一331、推动块34、配重块35。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确作为本发明的一种具体实施方式限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一：
一种用于污水处理的厌氧反应器，如图1-图2所示，包括厌氧反应器本体1；还包括：
污泥回流模块2；所述污泥回流模块2与厌氧反应器本体1连通，污泥回流模块2包括工作筒21、输入管22、输出管23、驱动电机24以及螺旋破碎板25；所述工作筒21位于厌氧反应器本体1的一侧，且分别通过输入管22以及输出管23相连通，且输入管22 位于输出管23的上侧；所述螺旋破碎板25设置于工作筒21内，并与安装在工作筒21顶部的驱动电机24连接，且螺旋破碎板25外圈与厌氧反应器本体1的内壁贴合；
由于多种厌氧菌复合聚集形成的外表为圆形生物集团被称为厌氧颗粒污泥，而厌氧菌在厌氧消化中发挥着至关重要的作用，且厌氧颗粒污泥的密度一般在1.03-1.08g/cm3，在没有外力作用下会沉降到反应器底部形成污泥床，但当其受到水力提升或气泡推力时颗粒污泥便会上浮，随出水水流流出反应器造成污泥流失，而厌氧颗粒污泥购买成本高昂，一旦流失会造成较大经济损失，同时，会导致反应器内污泥浓度下降，处理效果变差，出水管堵塞，严重时甚至反应器崩溃；本发明通过设置由工作筒21、输入管22、输出管23、驱动电机24以及螺旋破碎板25组成的污泥回流模块2，将上浮以及流出反应器的污泥通过工作筒21收集并利用螺旋破碎板25将其打碎，并将打碎后污泥密度保持在1.5-1.8g/cm3之间的污泥输送至厌氧反应器本体1内，从而提高了厌氧反应器本体1内污泥浓度，大大提高厌氧反应器本体1的稳定性以及处理效率；
具体工作流程：
首先，分别通过输入管22以及输出管23将厌氧反应器本体1与工作筒21连通，然后，将需要处理的污水通入到厌氧反应器本体1内进行厌氧消化处理，污水处理过程中产生的沼气进行收集，待污水处理完全后输出厌氧反应器本体1；
在对污水处理过程中，由于厌氧颗粒污泥的密度一般在1.03-1.08g/cm3，在没有外力作用下会沉降到反应器底部形成污泥床，但当其受到水力提升或气泡推力时，即上升流速大于污泥的沉降流速，颗粒污泥便会上浮，并通过输入管22进入到工作筒21内，对流出的污泥进行收集，同时，启动驱动电机24，驱动电机24带动螺旋破碎板25转动，且由于螺旋破碎板25的外圈与厌氧反应器本体1的内壁贴合，颗粒污泥在螺旋破碎板25的作用下对污泥进行打碎，若不对污泥进行打碎，污泥粒径的过分增大往往造成污泥破碎，这是因为颗粒污泥内部微生物的生长会增大内部张力，导致颗粒表面出现裂缝，同时过大的粒径会影响污泥的传质，导致内部营养匮乏产生空洞；另外，颗粒污泥破碎会影响污泥的密度，从而导致颗粒污泥沉降性能下降；因而在对颗粒污泥进行打碎中，打碎的污泥密度保持在1.5-1.8g/cm3之间，污泥密度检测可采用污泥密度指数自动检测仪(SDI仪)进行检测，待颗粒污泥打碎且满足要求时，将打碎后的污泥通过输出管23输入到厌氧反应器本体1内继续参与处理，既能对颗粒污泥进行再次利用减少经济损失，又能提高了其处理效果。
实施例二：
与实施例一不同在于，如图2-图3所示，所述螺旋破碎板25由螺旋板251以及开设有通道一253的连接轴252组成；所述螺旋板251套设在连接轴252的外圈上，且连接轴 252与驱动电机24连接；位于所述厌氧反应器本体1内且位于螺旋板251上侧的连接轴 252外圈上套设有套环，套环与连接轴252转动连接并与通道一253连通，且套环通过软管254与外部设置的气源模块连通；气源模块可采用气源泵，气源泵用于提供温度为50℃的高压气源，且由于套环与连接轴252转动连接，因而，驱动电机24带动连接轴252转动并不会使得与气源模块连接的软管254转动；
通过向厌氧反应器本体1内通入温度为50℃的高压气源，一方面，高压气源可以实现对颗粒污泥的破碎，进一步较快实现对颗粒污泥的打碎，使其污泥密度保持在1.5-1.8g/cm3之间，从而提高其处理效果；另一方面，通入温度为50℃的高压气源，有利于实现对颗粒污泥的快速培养，使得破碎后的污泥再次成熟，从而提高了其处理效率；
具体工作流程：
与实施例一的具体工作流程不同在于，在驱动电机24带动螺旋破碎板25转动并对颗粒污泥进行破碎时，通过控制气源模块，利用软管254将气源泵向通道一253内通入温度为50℃的高压气源，高压气源喷出时实现对颗粒污泥的破碎，进一步加快对颗粒污泥的打碎效率；另外，温度对于颗粒污泥是否正常运行具有重要的作用，就现有研究表明，在常温(25℃)、中温(35℃)以及高温(50℃)均可培养颗粒污泥，且在通常情况下，温度的升高有利于颗粒污泥的快速培养，但是过高或者过低的温度则会对其有影响，选择通入温度为50℃的高压气源，使得较大的颗粒污泥破碎，而形成较多的小颗粒污泥，同时，小颗粒污泥强度较大颗粒污泥强度更高，且颗粒污泥的抗压机械强度在0.2-1.5×105N/M2，从而能够获取更多满足要求的小颗粒污泥通入到厌氧反应器本体1内，并参与对污水的处理，进而提高了其处理效率。
实施例三：
与实施例二不同在于，如图2-图5所示，所述连接轴252的端部设置有甩动模块3；所述甩动模块3包括螺旋弹簧31以及与螺旋弹簧31连接的甩动球32；
所述甩动球32的外圈上均匀布置有一组破碎块33；
通过设置由螺旋弹簧31以及甩动球32组成的甩动模块3，增大了甩动球32与颗粒污泥的接触面积，使其更好的对大颗粒污泥进行打碎，另外，甩动球32上均匀布置的一组破碎块33能够近距离与相应的大颗粒污泥进行接触并破碎，缩短了大颗粒污泥到达破碎区域的时间，从而提高了对大颗粒污泥进行打碎的效率以及打碎难度，使得更多的厌氧颗粒污泥被再次利用，降低对厌氧颗粒污泥的成本投入，同时，增大了厌氧反应器本体1内的厌氧颗粒污泥的浓度，从而提高其处理效果；
具体工作流程：
与实施二的具体工作流程不同在于，当驱动电机24带动连接轴252转动时，由于甩动球32通过螺旋弹簧31连接在连接轴252上，因而，使得甩动球32跟随一起进行转动，增大了甩动球32与大颗粒污泥的接触面积，同时，甩动球32上均匀布置的一组破碎块33 对大颗粒污泥进行破碎，使得大颗粒污泥变成更多的小大颗粒污泥；同时，由于甩动球32 是通过螺旋弹簧31进行连接的，因此，在驱动电机24启动以及停止的过程中，会使得甩动球32抖动，减少了颗粒污泥附着在甩动球32上的可能，另外，在对甩动球32进行选择中，优选表面光滑平整的甩动球32，以避免附着，使得更大的满足要求的小颗粒污泥输入到厌氧反应器本体1内参与污水的处理，从而提高了对其的处理效果。
实施例四：
与实施例三不同在于，如图2-图4所示，所述螺旋弹簧31为螺旋式的空心弹簧，螺旋弹簧31中的通道与通道一253连通，且螺旋弹簧31的外圈上均匀开设有一组与螺旋弹簧31中通道相连通的喷气孔311；
所述甩动球32的内部开设有一号区域321以及与每个破碎块33相对位置开设的气道一331；所述一号区域321通过通道二322与螺旋弹簧31中的通道连通；每个所述破碎块33上开设有与气道一331连通的气道二323；
所述气道一331的截面面积大于气道二323的截面面积；
通过在螺旋弹簧31外圈上均匀开设有一组喷气孔311，温度为50℃的高压气源从喷气孔311中喷出，实现与大颗粒污泥近距离的接触并破碎；同时，温度为50℃的高压气源通过通道二322、气道一331以及气道二323喷出，既能保证对大颗粒污泥进行破碎的破碎块33的清洁度，又能辅助破碎块33实现对大颗粒污泥的破碎，从而提高了对大颗粒污泥的破碎效果，使得更大的满足要求的小颗粒污泥输入到厌氧反应器本体1内参与污水的处理，从而提高了对其的处理效果；
另外，气道一331的截面面积大于气道二323的截面面积，减缓温度为50℃的高压气源从气道二323喷出的时间，使其更好的产生作用，同时，亦可避免颗粒污泥从气道二323进入的可能，从而提高了对大颗粒污泥的破碎效果，使得更大的满足要求的小颗粒污泥输入到厌氧反应器本体1内参与污水的处理，从而提高了对其的处理效果；
具体工作流程：
与实施例三的具体工作流程不同在于，对于甩动球32由两个部分焊接而成，且焊接处进行抛光打磨，使其光滑平整，且分别形成一号区域321、通道二322以及多个气道一331；当温度为50℃的高压气源通过通道二322进入到一号区域321内，并随着与一号区域321相互连通的气道一331以及气道二323喷出，由于气道二323是设置在破碎块33 上的，因此，高压气源在喷出时，会辅助破碎块33实现对大颗粒污泥的破碎，并保证破碎块33的清洁度。
实施例五：
与实施例四不同在于，如图4-图5所示，每个所述破碎块33的端部设置有截面为弧形的推动块34；所述推动块34通过弹簧连接在破碎块33上开设的凹槽中，且推动块34 的一端面与破碎块33的端面贴合；
通过设置与破碎块33相贴合的推动块34，利用高压气源将推动块34推动，进一步增大了推动块34与大颗粒污泥的作用力度，进一步降低对大颗粒污泥的破碎难度，使得更大的满足要求的小颗粒污泥输入到厌氧反应器本体1内参与污水的处理，从而提高了对其的处理效果；
另外，推动块34的设置可以进一步避免颗粒污泥进入到气道二323中的可能，避免造成气道二323的堵塞，从而保证了后续工作的顺利进行，实现对大颗粒污泥的破碎；
具体工作流程：
与实施例四的具体工作流程不同在于，当温度为50℃的高压气源沿气道一331进入到气道二323时，高压气源首先作用于推动块34，使得推动块34向远离甩动球32的一侧运动，既能进一步增大与大颗粒污泥的接触面积，又能增大对大颗粒污泥的作用力度，实现对大颗粒污泥的破碎，使得更大的满足要求的小颗粒污泥输入到厌氧反应器本体1内参与污水的处理，从而提高了对其的处理效果；
当未有高压气源作用于推动块34时，推动块34在弹簧的作用下复位，使得推动块34 中一端面与破碎块33的端面贴合，实现对气道二323的封堵，进一步避免造成颗粒污泥进入到气道二323的可能，从而保证了后续工作的顺利进行，实现对大颗粒污泥的破碎。
实施例六：
与实施例五不同在于，如图2-图3所示，所述甩动球32的内部通过一组弹簧连接有球形的配重块35；
通过在甩动球32的内部设置配重块35，并通过一组弹簧进行连接，一方面，增大了甩动球32作用于颗粒污泥的力度，实现颗粒污泥的破碎，另一方面，配重块35在甩动球 32内的抖动，进一步增大了甩动球32的抖动幅度，从而提高了对颗粒污泥的破碎效果，使得更大的满足要求的小颗粒污泥输入到厌氧反应器本体1内参与污水的处理，从而提高了对其的处理效果；
具体工作流程：
与实施例五的具体工作流程不同在于，在将两部分焊接形成甩动球32前，先将配重块35通过弹簧连接其内壁上，随后，将两部分焊接而形成甩动球32；一方面，当甩动球 32随连接轴252转动时，配重块35在甩动球32的内部抖动，另一方面，当温度为50℃的高压气源沿通道二322进入到一号区域321时，作用于配重块35，进一步增大了配重块 35的抖动幅度，从而进一步增大了甩动球32对颗粒污泥的作用力度，提高对颗粒污泥的破碎效果，使得更大的满足要求的小颗粒污泥输入到厌氧反应器本体1内参与污水的处理，从而提高了对其的处理效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种用于污水处理的厌氧反应器，包括厌氧反应器本体(1)；其特征在于：还包括：
污泥回流模块(2)；所述污泥回流模块(2)与厌氧反应器本体(1)连通，污泥回流模块(2)包括工作筒(21)、输入管(22)、输出管(23)、驱动电机(24)以及螺旋破碎板(25)；所述工作筒(21)位于厌氧反应器本体(1)的一侧，且分别通过输入管(22)以及输出管(23)相连通，且输入管(22)位于输出管(23)的上侧；所述螺旋破碎板(25)设置于工作筒(21)内，并与安装在工作筒(21)顶部的驱动电机(24)连接，且螺旋破碎板(25)外圈与工作筒(21)的内壁贴合；
所述螺旋破碎板(25)由螺旋板(251)以及开设有通道一(253)的连接轴(252)组成；所述螺旋板(251)套设在连接轴(252)的外圈上，且连接轴(252)与驱动电机(24)连接；位于所述厌氧反应器本体(1)内且位于螺旋板(251)上侧的连接轴(252)外圈上套设有套环，套环与连接轴(252)转动连接并与通道一(253)连通，且套环通过软管(254)与外部设置的气源模块连通；
所述连接轴(252)的端部设置有甩动模块(3)；所述甩动模块(3)包括螺旋弹簧(31)以及与螺旋弹簧(31)连接的甩动球(32)；
所述甩动球(32)的外圈上均匀布置有一组破碎块(33)；
所述甩动球(32)的内部通过一组弹簧连接有球形的配重块(35)；
所述螺旋弹簧(31)为螺旋式的空心弹簧，螺旋弹簧(31)中的通道与通道一(253)连通，且螺旋弹簧(31)的外圈上均匀开设有一组与螺旋弹簧(31)中通道相连通的喷气孔(311)；
所述甩动球(32)的内部开设有一号区域(321)以及与每个破碎块(33)相对位置开设的气道一(331)；所述一号区域(321)通过通道二(322)与螺旋弹簧(31)中的通道连通；每个所述破碎块(33)上开设有与气道一(331)连通的气道二(323)；
每个所述破碎块(33)的端部设置有截面为弧形的推动块(34)。
2.根据权利要求1所述的一种用于污水处理的厌氧反应器，其特征在于：所述气道一(331)的截面面积大于气道二(323)的截面面积。
3.根据权利要求1所述的一种用于污水处理的厌氧反应器，其特征在于：所述推动块(34)通过弹簧连接在破碎块(33)上开设的凹槽中，且推动块(34)的一端面与破碎块(33)的端面贴合。
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