CN116354498B - 一种可调节生物量的完全混合式厌氧生物膜反应器 - Google Patents
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Abstract
一种可调节生物量的完全混合式厌氧生物膜反应器，涉及一种完全混合式厌氧生物膜反应器。本发明是要解决现有的厌氧生物膜反应器无法迅速根据进水变化对反应器中的生物量、填料量做出调整的技术问题。本发明通过搅拌桨搅拌可以使悬浮填料流化，各级间可以通过打开转动板使流化的悬浮填料有方向地转移，或关闭转动板将填料限制在本级，达到能够自由调控各级中生物量和填料量的目的，满足进水要求；使用填料挂膜保持生物量，结构上省去了三相分离器等泥水分离装置，也不需另设固液分离装置以防止填料流失。
Description
技术领域
本发明涉及一种完全混合式厌氧生物膜反应器。
背景技术
随着我国工农业迅速发展和城市化水平提高，能源紧张、资源短缺和水环境质量恶化等现状问题日益突出，研究和探索采用高效率低能耗的新型废水处理技术是一个迫切课题。好氧生物处理方法实质是利用电能的消耗改善废水品质使其符合水域环境的质量要求，相比之下，厌氧生物处理方法具有能耗低，营养物需求量少，污泥产量低的特点。目前国内外广泛使用的厌氧生物膜反应器主要有固定床、流化床和复合式生物膜反应器等。传统的厌氧生物膜反应器在运行过程中存在着进水量、进水负荷变化较大的问题，导致其无法迅速根据进水变化对反应器中的生物量、填料量做出调整，研发一种能灵活调整的各级内厌氧生物量的反应器，具有社会和经济价值。
发明内容
本发明是要解决现有的厌氧生物膜反应器无法迅速根据进水变化对反应器中的生物量、填料量做出调整的技术问题，而提出一种可调节生物量的完全混合式厌氧生物膜反应器。
本发明的可调节生物量的完全混合式厌氧生物膜反应器是由反应器本体1、进水泵2、进水阀门3、进水管4、出水阀门5、出水泵6、出水管7、第一搅拌电机8、第一搅拌轴9、第一搅拌桨10、第二搅拌电机11、第二搅拌桨12、旋转电机13、第三搅拌轴14、固定框15、转动板16、第二搅拌轴17和悬浮填料18组成；
所述的反应器本体1内腔中设置有悬浮填料18；所述的反应器本体1内壁上设置有固定框15，固定框15的上表面中心处竖直穿过第三搅拌轴14，第三搅拌轴14与固定框15为滑动连接，第三搅拌轴14的底部固定有转动板16，转动板16设置在固定框15内且与固定框15为滑动连接，转动板16上均匀设置有多个过水孔16-1，过水孔16-1为斜孔，过水孔16-1的孔径比悬浮填料18的尺寸小；第三搅拌轴14的顶部连接旋转电机13的动力输出端；固定框15将反应器本体1的内腔分为两部分，两部分的外壁顶部分别设置有第一搅拌电机8和第二搅拌电机11，第一搅拌电机8和第二搅拌电机11的底部分别连接有第一搅拌轴9和第二搅拌轴17，第一搅拌轴9和第二搅拌轴17均设置在反应器本体1内腔中，第一搅拌轴9和第二搅拌轴17上分别设置有第一搅拌桨10和第二搅拌桨12；两部分的外壁顶部各设置有一个排气管1-2；在两部分的内腔底部各设置一个向上凸起的圆锥体1-3，圆锥体1-3的顶部低于固定框15的底部，圆锥体1-3的外沿下部均匀设置多个排泥管1-1，排泥管1-1出口位于反应器本体1的底面下部；
反应器本体1外壁上设置连接有进水管4，进水管4上设置有进水泵2和进水阀门3，进水管4位于靠近第一搅拌电机8的一侧；反应器本体1外壁上设置连接有出水管7，出水管7上设置有出水泵6和出水管7，出水管7位于靠近第二搅拌电机11的一侧。
本发明的可调节生物量的完全混合式厌氧生物膜反应器的使用方法为：
通过旋转电机13和第三搅拌轴14带动转动板16在固定框15中自转使得转动板16和固定框15在同一平面内为止(如图2所示)；启动第一搅拌电机8和第二搅拌电机11，待处理的废水通过进水管4泵入反应器本体1中(水位低于转动板16的顶部)，在第一搅拌桨10和第二搅拌桨12的带动下，悬浮填料18与废水充分接触发生反应；经过第一级粗处理的水(图1中的左半区)经过过水孔16-1进入下一级精处理(图1中的右半区)。由于进水量或进水水质变化导致进水负荷变化，此时可以通过旋转电机13和第三搅拌轴14带动转动板16在固定框15中自转(逆时针旋转45°到顺时针旋转45°的范围)使得转动板16和固定框15的夹角为小于45°的锐角(如图3和图5所示)来实现反应器中填料量的调整来改变各级反应器中的生物量。根据水流旋涡方向来选择转动板16的旋转方向，如图5所示，要使第一级粗处理(图中左边部分)中的填料流入下一级(图中右边部分)，通过第一搅拌电机8和第二搅拌电机11使得两个区域的水流旋转方向相反(比如图中左边部分为顺时针旋转，右边部分为逆时针旋转)，然后使转动板16逆时针旋转一定的角度(小于45°的锐角)，这样可以保证第一级中的填料(图中左边部分)可以比较顺畅地随水流流入下一级(图中右边部分)，而下一级的填料由于转动板16的阻挡则较难流入上一级，由此可以实现填料的定向流动以改变生物量。最终通过出水管7出水，通过排泥管1-1排泥。
在每一级反应器内壁处，水流方向应是沿壁的切线方向，因此设置过水孔16-1的圆心轴线与转动板16的平面法线呈45°，以便于在转动板16和固定框15在同一平面内的情况下第一级中的水可以以较好的流态流入下一级。
附图说明
图1为具体实施方式一的可调节生物量的完全混合式厌氧生物膜反应器的示意图；
图2为图1中区域A的右视图(转动板16和固定框15在同一平面内)；
图3为图1中区域A的右视图(转动板16和固定框15的夹角为小于45°的锐角)；
图4为图1的俯视图(进水管4和出水管7未画出)；
图5为图1中转动板16和固定框15的夹角为小于45°的锐角时反应器本体1内部的俯视图(固定框15的上边未画出)；
图6为试验二中装置内部的俯视图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式为一种可调节生物量的完全混合式厌氧生物膜反应器，如图1-图5所示，具体是由反应器本体1、进水泵2、进水阀门3、进水管4、出水阀门5、出水泵6、出水管7、第一搅拌电机8、第一搅拌轴9、第一搅拌桨10、第二搅拌电机11、第二搅拌桨12、旋转电机13、第三搅拌轴14、固定框15、转动板16、第二搅拌轴17和悬浮填料18组成；
所述的反应器本体1内腔中设置有悬浮填料18；所述的反应器本体1内壁上设置有固定框15，固定框15的上表面中心处竖直穿过第三搅拌轴14，第三搅拌轴14与固定框15为滑动连接，第三搅拌轴14的底部固定有转动板16，转动板16设置在固定框15内且与固定框15为滑动连接，转动板16上均匀设置有多个过水孔16-1，过水孔16-1为斜孔，过水孔16-1的孔径比悬浮填料18的尺寸小；第三搅拌轴14的顶部连接旋转电机13的动力输出端；固定框15将反应器本体1的内腔分为两部分，两部分的外壁顶部分别设置有第一搅拌电机8和第二搅拌电机11，第一搅拌电机8和第二搅拌电机11的底部分别连接有第一搅拌轴9和第二搅拌轴17，第一搅拌轴9和第二搅拌轴17均设置在反应器本体1内腔中，第一搅拌轴9和第二搅拌轴17上分别设置有第一搅拌桨10和第二搅拌桨12；两部分的外壁顶部各设置有一个排气管1-2；在两部分的内腔底部各设置一个向上凸起的圆锥体1-3，圆锥体1-3的顶部低于固定框15的底部，圆锥体1-3的外沿下部均匀设置多个排泥管1-1，排泥管1-1出口位于反应器本体1的底面下部；
反应器本体1外壁上设置连接有进水管4，进水管4上设置有进水泵2和进水阀门3，进水管4位于靠近第一搅拌电机8的一侧；反应器本体1外壁上设置连接有出水管7，出水管7上设置有出水泵6和出水管7，出水管7位于靠近第二搅拌电机11的一侧。
本实施方式的可调节生物量的完全混合式厌氧生物膜反应器的使用方法为：
通过旋转电机13和第三搅拌轴14带动转动板16在固定框15中自转使得转动板16和固定框15在同一平面内为止(如图2所示)；启动第一搅拌电机8和第二搅拌电机11，待处理的废水通过进水管4泵入反应器本体1中(水位低于转动板16的顶部)，在第一搅拌桨10和第二搅拌桨12的带动下，悬浮填料18与废水充分接触发生反应；经过第一级粗处理的水(图1中的左半区)经过过水孔16-1进入下一级精处理(图1中的右半区)。由于进水量或进水水质变化导致进水负荷变化，此时可以通过旋转电机13和第三搅拌轴14带动转动板16在固定框15中自转(逆时针旋转45°到顺时针旋转45°的范围)使得转动板16和固定框15的夹角为小于45°的锐角(如图3和图5所示)来实现反应器中填料量的调整来改变各级反应器中的生物量。根据水流旋涡方向来选择转动板16的旋转方向，如图5所示，要使第一级粗处理(图中左边部分)中的填料流入下一级(图中右边部分)，通过第一搅拌电机8和第二搅拌电机11使得两个区域的水流旋转方向相反(比如图中左边部分为顺时针旋转，右边部分为逆时针旋转)，然后使转动板16逆时针旋转一定的角度(小于45°的锐角)，这样可以保证第一级中的填料(图中左边部分)可以比较顺畅地随水流流入下一级(图中右边部分)，而下一级的填料由于转动板16的阻挡则较难流入上一级，由此可以实现填料的定向流动以改变生物量。最终通过出水管7出水，通过排泥管1-1排泥。
在每一级反应器内壁处，水流方向应是沿壁的切线方向，因此设置过水孔16-1的圆心轴线与转动板16的平面法线呈45°，以便于在转动板16和固定框15在同一平面内的情况下第一级中的水可以以较好的流态流入下一级。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的第一搅拌电机8为防爆电机。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述的第二搅拌电机11为防爆电机。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述的旋转电机13为防爆电机。其他与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：所述的反应器本体1是由多个圆柱体组成。其他与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是：过水孔16-1的圆心轴线与转动板16的平面法线呈45°。其他与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是：所述的进水阀门3为电磁阀。其他与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七不同的是：所述的出水阀门5为电磁阀。其他与具体实施方式七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同的是：所述的固定框15为长方形框体结构。其他与具体实施方式八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九不同的是：所述的转动板16为长方体。其他与具体实施方式九相同。
用以下试验对本发明进行验证：
试验一：本试验为一种可调节生物量的完全混合式厌氧生物膜反应器，如图1-图5所示，具体是由反应器本体1、进水泵2、进水阀门3、进水管4、出水阀门5、出水泵6、出水管7、第一搅拌电机8、第一搅拌轴9、第一搅拌桨10、第二搅拌电机11、第二搅拌桨12、旋转电机13、第三搅拌轴14、固定框15、转动板16、第二搅拌轴17和悬浮填料18组成；所述的固定框15为长方形框体结构；所述的转动板16为长方体；
所述的反应器本体1是由两个圆柱体组成；所述的反应器本体1内腔中设置有悬浮填料18；所述的反应器本体1内壁上设置有固定框15，固定框15的上表面中心处竖直穿过第三搅拌轴14，第三搅拌轴14与固定框15为滑动连接，第三搅拌轴14的底部固定有转动板16，转动板16设置在固定框15内且与固定框15为滑动连接，转动板16上均匀设置有多个过水孔16-1，过水孔16-1为斜孔，过水孔16-1的孔径比悬浮填料18的尺寸小；第三搅拌轴14的顶部连接旋转电机13的动力输出端；固定框15将反应器本体1的内腔分为两部分，两部分的外壁顶部分别设置有第一搅拌电机8和第二搅拌电机11，第一搅拌电机8和第二搅拌电机11的底部分别连接有第一搅拌轴9和第二搅拌轴17，第一搅拌轴9和第二搅拌轴17均设置在反应器本体1内腔中，第一搅拌轴9和第二搅拌轴17上分别设置有第一搅拌桨10和第二搅拌桨12；两部分的外壁顶部各设置有一个排气管1-2；在两部分的内腔底部各设置一个向上凸起的圆锥体1-3，圆锥体1-3的顶部低于固定框15的底部，圆锥体1-3的外沿下部均匀设置多个排泥管1-1，排泥管1-1出口位于反应器本体1的底面下部；
反应器本体1外壁上设置连接有进水管4，进水管4上设置有进水泵2和进水阀门3，进水管4位于靠近第一搅拌电机8的一侧；反应器本体1外壁上设置连接有出水管7，出水管7上设置有出水泵6和出水管7，出水管7位于靠近第二搅拌电机11的一侧。
本试验的可调节生物量的完全混合式厌氧生物膜反应器的使用方法为：
通过旋转电机13和第三搅拌轴14带动转动板16在固定框15中自转使得转动板16和固定框15在同一平面内为止(如图2所示)；启动第一搅拌电机8和第二搅拌电机11，待处理的废水通过进水管4泵入反应器本体1中(水位低于转动板16的顶部)，在第一搅拌桨10和第二搅拌桨12的带动下，悬浮填料18与废水充分接触发生反应；经过第一级粗处理的水(图1中的左半区)经过过水孔16-1进入下一级精处理(图1中的右半区)。由于进水量或进水水质变化导致进水负荷变化，此时可以通过旋转电机13和第三搅拌轴14带动转动板16在固定框15中自转(逆时针旋转45°到顺时针旋转45°的范围)使得转动板16和固定框15的夹角为小于45°的锐角(如图3和图5所示)来实现反应器中填料量的调整来改变各级反应器中的生物量。根据水流旋涡方向来选择转动板16的旋转方向，如图5所示，要使第一级粗处理(图中左边部分)中的填料流入下一级(图中右边部分)，通过第一搅拌电机8和第二搅拌电机11使得两个区域的水流旋转方向相反(比如图中左边部分为顺时针旋转，右边部分为逆时针旋转)，然后使转动板16逆时针旋转一定的角度(小于45°的锐角)，这样可以保证第一级中的填料(图中左边部分)可以比较顺畅地随水流流入下一级(图中右边部分)，而下一级的填料由于转动板16的阻挡则较难流入上一级，由此可以实现填料的定向流动以改变生物量。最终通过出水管7出水，通过排泥管1-1排泥。
在每一级反应器内壁处，水流方向应是沿壁的切线方向，因此设置过水孔16-1的圆心轴线与转动板16的平面法线呈45°，以便于在转动板16和固定框15在同一平面内的情况下第一级中的水可以以较好的流态流入下一级。
由于该反应器为厌氧反应器，因此使用的所有电机都为防爆电机，所述的第一搅拌电机8为防爆电机；所述的第二搅拌电机11为防爆电机；所述的旋转电机13为防爆电机；
试验二：本试验与试验一不同的是：如图6所示，此时反应器共有三级，分别为水解处理B，粗处理C和精处理D；水解处理B和精处理D之间设置隔板19，两级间没有连通；水解处理B，粗处理C之间设置带过水孔洞的隔板20，但隔板20不能转动，两级间只有水的流动；粗处理C和精处理D之间设转动板16，其余与试验一中相同。
Claims (10)
1.一种可调节生物量的完全混合式厌氧生物膜反应器，其特征在于可调节生物量的完全混合式厌氧生物膜反应器是由反应器本体(1)、进水泵(2)、进水阀门(3)、进水管(4)、出水阀门(5)、出水泵(6)、出水管(7)、第一搅拌电机(8)、第一搅拌轴(9)、第一搅拌桨(10)、第二搅拌电机(11)、第二搅拌桨(12)、旋转电机(13)、第三搅拌轴(14)、固定框(15)、转动板(16)、第二搅拌轴(17)和悬浮填料(18)组成；
所述的反应器本体(1)内腔中设置有悬浮填料(18)；所述的反应器本体(1)内壁上设置有固定框(15)，固定框(15)的上表面中心处竖直穿过第三搅拌轴(14)，第三搅拌轴(14)与固定框(15)为滑动连接，第三搅拌轴(14)的底部固定有转动板(16)，转动板(16)设置在固定框(15)内且与固定框(15)为滑动连接，转动板(16)上均匀设置有多个过水孔(16-1)，过水孔(16-1)为斜孔，过水孔(16-1)的孔径比悬浮填料(18)的尺寸小；第三搅拌轴(14)的顶部连接旋转电机(13)的动力输出端；固定框(15)将反应器本体(1)的内腔分为两部分，两部分的外壁顶部分别设置有第一搅拌电机(8)和第二搅拌电机(11)，第一搅拌电机(8)和第二搅拌电机(11)的底部分别连接有第一搅拌轴(9)和第二搅拌轴(17)，第一搅拌轴(9)和第二搅拌轴(17)均设置在反应器本体(1)内腔中，第一搅拌轴(9)和第二搅拌轴(17)上分别设置有第一搅拌桨(10)和第二搅拌桨(12)；两部分的外壁顶部各设置有一个排气管(1-2)；在两部分的内腔底部各设置一个向上凸起的圆锥体(1-3)，圆锥体(1-3)的顶部低于固定框(15)的底部，圆锥体(1-3)的外沿下部均匀设置多个排泥管(1-1)，排泥管(1-1)出口位于反应器本体(1)的底面下部；
反应器本体(1)外壁上设置连接有进水管(4)，进水管(4)上设置有进水泵(2)和进水阀门(3)，进水管(4)位于靠近第一搅拌电机(8)的一侧；反应器本体(1)外壁上设置连接有出水管(7)，出水管(7)上设置有出水泵(6)和出水管(7)，出水管(7)位于靠近第二搅拌电机(11)的一侧。
2.根据权利要求1所述的一种可调节生物量的完全混合式厌氧生物膜反应器，其特征在于所述的第一搅拌电机(8)为防爆电机。
3.根据权利要求1所述的一种可调节生物量的完全混合式厌氧生物膜反应器，其特征在于所述的第二搅拌电机(11)为防爆电机。
4.根据权利要求1所述的一种可调节生物量的完全混合式厌氧生物膜反应器，其特征在于所述的旋转电机(13)为防爆电机。
5.根据权利要求1所述的一种可调节生物量的完全混合式厌氧生物膜反应器，其特征在于所述的反应器本体(1)是由多个圆柱体组成。
6.根据权利要求1所述的一种可调节生物量的完全混合式厌氧生物膜反应器，其特征在于过水孔(16-1)的圆心轴线与转动板(16)的平面法线呈45°。
7.根据权利要求1所述的一种可调节生物量的完全混合式厌氧生物膜反应器，其特征在于所述的进水阀门(3)为电磁阀。
8.根据权利要求1所述的一种可调节生物量的完全混合式厌氧生物膜反应器，其特征在于所述的出水阀门(5)为电磁阀。
9.根据权利要求1所述的一种可调节生物量的完全混合式厌氧生物膜反应器，其特征在于所述的固定框(15)为长方形框体结构。
10.根据权利要求9所述的一种可调节生物量的完全混合式厌氧生物膜反应器，其特征在于所述的转动板(16)为长方体。
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