CN114956324B - 一种新型内循环推流厌氧反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型内循环推流厌氧反应器，包括塔体以及分别位于塔体内且由上至下依次设置的清水区、填料区、膨胀污泥床区；填料区内轴向设置有中心套管，中心套管的内部设置有进水管道，通过进水管道将原水引入至中心套管；中心套管的下端设置有轴向推流器，轴向推流器的出水口连接有导流筒，导流筒的出口延伸至塔体的下方，通过所述轴向推流器将中心套管内的原水吸入至导流筒内并从导流筒的下端排出，排出的原水均匀分布在膨胀污泥床区内，并作升流运动；其结构简单，占地面积小、反应效率高且能耗低，该反应器为内循环式，有较高的升流速度，使得污泥颗粒完全趋于流化状态，强化传质效果，大大提高反应器的处理效能。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种新型内循环推流厌氧反应器。
背景技术
厌氧处理技术在一百多年被人们认识以来，已在废水处理中发挥了不可替代的作用。尤其是20世纪70年代以来厌氧生物法这门古老的技术又重放异彩，在废水处理尤其是高浓度废水处理中发挥了独特的作用。有机污染治理的最佳技术是生物法，它与化学法及物理法相比不仅处理效果好而且处理费用低，而厌氧法比好氧法更具优越性。
人们已经陆续开发出各种类型的厌氧反应器其中应用最广泛的有UASB反应器、IC反应器、EGSB反应器等。各种反应器各有其优缺点。突出的问题体现在管道结垢导致的布水不均匀、外循环水量大能耗高、结构复杂造价高、启动困难、污泥流失严重以及运行效果不稳定等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型内循环推流厌氧反应器，以解决现有厌氧生物反应器在高升流速度下污泥流失严重、外循环能耗高、启动困难、布水管易堵塞、运行效果不稳定的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种新型内循环推流厌氧反应器，包括塔体以及分别位于塔体内且由上至下依次设置的清水区、填料区、膨胀污泥床区；
填料区内轴向设置有中心套管，中心套管的内部设置有进水管道，通过进水管道将原水引入至中心套管；
中心套管的下端设置有轴向推流器，轴向推流器的出水口连接有导流筒，导流筒的出口延伸至塔体的下方，通过所述轴向推流器将中心套管内的原水吸入至导流筒内并从导流筒的下端排出，排出的原水均匀分布在膨胀污泥床区内，并作升流运动。
进一步地，填料区的下方分别设置有与塔体内壁连接的倒锥形气体收集器以及与导流筒连接的伞状气体收集器，且倒锥形气体收集器和伞状气体收集器交错设置，并形成低速升流区和高速回流区。
进一步地，倒锥形气体收集器和伞状气体收集器共同作用形成集气罩，集气罩连接有集气管。
进一步地，中心套管的出水口设置有导流罩，且导流罩位于轴向推流器的进水口处，通过导流罩避免回流循环混合液对低速升流区的扰动。
进一步地，塔体的底壁中部设置有具有整流作用的锥形反射板，锥形反射板与导流筒的出水口相对应。
进一步地，塔体的底端侧壁设置有具有导流作用的导流锥体。
进一步地，填料区设置在所述塔体内的填料承托孔板、位于填料承托孔板上方的填料拦截网以及位于填料承托孔板和填料拦截网之间的填料层，中心套管轴向贯穿填料承托孔板和填料拦截网。
进一步地，清水区内设置有锯齿三角堰，与锯齿三角堰相对应的塔体处设置有出水口。
进一步地，中心套管的顶端设置有排气管。
进一步地，进水管道上开设有多个进水孔，且进水孔沿进水管道由上至下交错设置。
本发明具有以下有益效果：本发明所提供的一种新型内循环推流厌氧反应器，其结构简单，占地面积小、反应效率高且能耗低，该反应器为内循环式，有较高的升流速度，使得污泥颗粒完全趋于流化状态，改善废水与微生物之间的接触，强化传质效果，以提高反应器的生化反应速度，从而大大提高反应器的处理效能，基于此在获得同等净化效果的基础上可大大缩小处理器的体积；同时，本发明中采用轴向推流器实现混合液内循环，使得导流筒内混合液向下，塔体内混合液向上不断多次重复循环，使有机物与厌氧微生物充分接触，可大大强化传质效果，以获得厌氧反应器的高容积负荷，并且在轴向推流器工作时介质循环过程中总体没有势能的增加，且工作压力低，所以能耗极低；此外，在轴向推流器进水口位置设置有导流罩，可避免上升流速相对较高的回流循环混合液对低速升流区的扰动。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明中低速升流区和高速回流区结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种新型内循环推流厌氧反应器，包括塔体1以及分别位于塔体1内且由上至下依次设置的清水区2、填料区3、膨胀污泥床区4。该反应器高径比达到4-7，直径约为2-3米，高度可达到20余米，材料为玻璃钢、不锈钢或者碳钢防腐。其整体为塔形结构，投影面积小，循环水量大，升流速度高，无需设置专用的多点布水装置也能做到布水均匀，而不会发生堵塞。并且该反应器的横截面为圆形，充满水后变形小，强度高。且工艺性好，加工方便，节约材料，便于批量生产。在安装时，该反应器可以地面安装，也可以地埋式或半地埋式安装，外壳可增加保温材料更有利于高寒地区使用。此外，在进行使用时，可以根据原水的不同性质和规模，单独使用，可以多个串联或并联组合使用。
填料区3内轴向设置有中心套管30，中心套管30的内部设置有进水管道，通过进水管道将原水引入至中心套管30；进水管道上开设有多个进水孔，且进水孔沿进水管道由上至下交错设置，通过该进水孔的设置方式，形成缓流进水，避免造成较大的进水冲击力。
中心套管30的下端设置有轴向推流器32，轴向推流器32采用变频电机，可通过变频调速来控制升流速度，使厌氧反应器处于最佳状态。并且本发明采用轴向推流器32实现混合液内循环，不需外设离心泵，一则因液体没有势能的增加从而降低能耗，二则避免离心泵破坏厌氧菌絮体或颗粒污泥。并且本发明采用轴向推流器32实现混合液内循环，可承受较大的冲击负荷。例如进入反应器的原水具有较高浓度或较高毒性时，因反应器内的混合液在不断循环搅拌，对较高浓度或较高毒性的物质具有稀释作用。该轴流推流器生化启动迅速，克服了IC反应器启动时间长、需要接种颗粒污泥、必须产生有足量的沼气通过气提污水才能回流反应器底部实现升流作用的缺点。
轴向推流器32的出水口连接有导流筒33，导流筒33的出口延伸至塔体1的下方，通过轴向推流器32将中心套管30内的原水吸入至导流筒33内并从导流筒33的下端排出，排出的原水均匀分布在膨胀污泥床区4内，并作升流运动。在工作时，待处理的原水由原水进水口通过进水管道进入塔体1，从轴向推流器32的进水口被轴向推流器32吸入，再由导流筒33的下端排出，在锥形反射板12的整流作用下均匀分布在塔体1内的膨胀污泥床区4，并作升流运动。污水由底部向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的膨胀污泥床区4，在接触过程中发生厌氧反应，通过厌氧微生物的代谢作用，将有机废物进行全部或部分降解。此外，在轴向推流器32工作过程中，导流筒33内混合液向下，塔体1内混合液向上不断多次重复循环，且塔体1内平均升流速度是处理同类废水的UASB反应器的数倍，使污泥颗粒完全趋于流化状态，使有机物与厌氧菌微生物充分接触，可大大强化传质效果，以获得厌氧反应器的高容积负荷。被分离出气体后的泥液混合物继续上升进入低速升流区8，颗粒污泥向下沉淀，回到膨胀污泥床区4进行厌氧反应。同时，在厌氧反应过程中，在甲烷菌的作用下会产生大量的沼气，被集气罩10收集，再由集气管11引出向外排放或者加以利用。被去除了大部分气体和固体的混合液上升进入填料区3，填料区3内填充有比表面积大、孔隙率大、机械强度高的生物填料，其表面附着生长有厌氧生物膜，可对混合液进行深度净化，同时可进一步分离剩余的细小悬浮颗粒，并进行进一步的气液分离。经过处理后的处理液进入最上面的清水区2，清水区2设有锯齿三角堰14，以保证流向出水口的水不会出现短流。
如图2所示，填料区3的下方分别设置有与塔体1内壁连接的倒锥形气体收集器6以及与导流筒33连接的伞状气体收集器7，且倒锥形气体收集器6和伞状气体收集器7交错设置，并形成低速升流区8和高速回流区9。倒锥形气体收集器6和伞状气体收集器7共同作用形成集气罩10，集气罩10连接有集气管11。在集气罩10中，倒锥形气体收集器6和伞状气体收集器7为一个倒锥台形和一个锥形，二者相邻处在水平面上的投影有一定重叠，可相对无遗漏地收集气体，大大提高气液分离的效果。因混合液进入填料区3之前，进行了比较彻底的气液分离，所以在填料区3及填料区3下部附近水力紊动较小，创造了一个较为平稳的沉淀条件，有利于对细小颗粒的截留。
中心套管30的出水口设置有导流罩34，且导流罩34位于轴向推流器32的进水口处，通过导流罩34避免回流循环混合液对低速升流区8的扰动。
塔体1的底壁中部设置有具有整流作用的锥形反射板12，锥形反射板12与导流筒33的出水口相对应。通过锥形反射板12的整流作用使混合液在塔内分布更加均匀。塔体1的底端侧壁设置有具有导流作用的导流锥体13，通过导流锥体13可避免厌氧反应器内出现死区。
填料区3包括设置在塔体1内的填料承托孔板301、位于填料承托孔板301上方的填料拦截网302以及位于填料承托孔板301和填料拦截网302之间的填料层303，中心套管30轴向贯穿填料承托孔板301和填料拦截网302。填料区3或称厌氧滤池，里面充填有比表面积大、孔隙率大、机械强度高的生物填料如塑料或陶瓷拉西环、鲍尔环等，优选为三角螺旋填料，其表面附着生长有厌氧生物膜，可对混合液进行深度净化，可实现污水的进一步净化，可分离并截留悬浮颗粒，改善出水质量，同时可进一步分离剩余的细小悬浮颗粒，并进行进一步的气液分离。
清水区2内设置有锯齿三角堰14，与锯齿三角堰14相对应的塔体1处设置有出水口。通过设置锯齿三角堰14，以保证流向出水口的水不会出现短流，保证处理后的清水能够可靠的排出。
本发明中，中心套管30的顶端设置有排气管15，通过排气管15可将中心套管30产生的少量气体以及进水管里的空气向外排放，同时可防止进水管在进水泵停机时产生的虹吸效应，避免倒吸塔体1内部液体。
以上仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种新型内循环推流厌氧反应器，其特征在于，包括塔体（1）以及分别位于所述塔体（1）内且由上至下依次设置的清水区（2）、填料区（3）、和膨胀污泥床区（4）；
所述填料区（3）内轴向设置有中心套管（30），所述中心套管（30）的内部设置有进水管道，通过所述进水管道将原水引入至中心套管（30）；
所述中心套管（30）的下端设置有轴向推流器（32），所述轴向推流器（32）的出水口连接有导流筒（33），所述导流筒（33）的出口延伸至塔体（1）的下方，通过所述轴向推流器（32）将中心套管（30）内的原水吸入至导流筒（33）内并从导流筒（33）的下端排出，排出的原水均匀分布在膨胀污泥床区（4）内，并作升流运动；
所述填料区（3）的下方分别设置有与塔体（1）内壁连接的倒锥形气体收集器（6）以及与导流筒（33）连接的伞状气体收集器（7），且所述倒锥形气体收集器（6）和所述伞状气体收集器（7）交错设置，并形成低速升流区（8）和高速回流区（9）；
所述中心套管（30）的出水口设置有导流罩（34），且所述导流罩（34）位于所述轴向推流器（32）的进水口处，通过所述导流罩（34）避免回流循环混合液对低速升流区（8）的扰动；
所述中心套管（30）的顶端设置有排气管（15）；所述进水管道上开设有多个进水口，且所述进水口沿进水管道由上至下交错设置。
2.根据权利要求1所述的新型内循环推流厌氧反应器，其特征在于，所述倒锥形气体收集器（6）和所述伞状气体收集器（7）共同作用形成集气罩（10），所述集气罩（10）连接有集气管（11）。
3.根据权利要求1所述的新型内循环推流厌氧反应器，其特征在于，所述塔体（1）的底壁中部设置有具有整流作用的锥形反射板（12），所述锥形反射板（12）与所述导流筒（33）的出水口相对应。
4.根据权利要求1所述的新型内循环推流厌氧反应器，其特征在于，所述塔体（1）的底端侧壁设置有具有导流作用的导流锥体（13）。
5.根据权利要求1所述的新型内循环推流厌氧反应器，其特征在于，所述填料区（3）包括设置在所述塔体（1）内的填料承托孔板（301）、位于所述填料承托孔板（301）上方的填料拦截网（302）以及位于所述填料承托孔板（301）和填料拦截网（302）之间的填料层（303），所述中心套管（30）轴向贯穿所述填料承托孔板（301）和填料拦截网（302）。
6.根据权利要求1所述的新型内循环推流厌氧反应器，其特征在于，所述清水区（2）内设置有锯齿三角堰（14），与所述锯齿三角堰（14）相对应的塔体（1）处设置有出水口。
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