CN117819716B - 一种生物发酵废水处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业废水处理设备领域，具体公开一种生物发酵废水处理设备，包括设置在厌氧反应器内三相分离器下方的污泥预沉降单元，其包括：直管、刮泥管、铁磁体、三通管、控制阀和空气压缩机。若干根所述直管呈间隔、水平状设在厌氧反应器的反应罐内形成直管层。每根所述直管上均套有所述刮泥管。所述铁磁体设置在直管内腔中，所述铁磁体与刮泥管通过磁力吸附。所述直管的两端口位于反应罐外部，所述直管的两端口均与一个三通管的第一端口连通。所述控制阀设置在三通管的第二端口中。所述空气压缩机与三通管的第三端口连通。本发明能够在废水进入三相分离器中之前进行活性污泥的预沉降，从而降低三相分离器的载荷，提高设备长时间运行的出水效果。

Description

一种生物发酵废水处理设备

技术领域

本发明涉及工业废水处理设备领域，尤其涉及一种生物发酵废水处理设备。

背景技术

糖蜜酒精废水是糖厂利用糖蜜这种废弃物进行生物发酵制备酒精后产生的工业废水，具有高浓度、高色度、难处理的特点。目前，糖蜜酒精废水的处理方法主要包括厌氧生物法、好氧法、化学絮凝法、EM菌技术等。厌氧生物法作为一种广泛的废水处理方法在糖蜜酒精废水的处理中取得了良好的效果，可有效降低COD指标。厌氧生物法是指将废水从反应器的底部送入，然后和反应器内下部的含有厌氧菌的活性污泥床混合，废水中的有机物在厌氧菌的新陈代谢作用下降解，并产生沼气。处理后的废水上升后从反应器上部的溢流堰或排水管排出后进入下一处理环节，沼气收集后还可以作为能源使用。在上述过程中，废水从反应器的下部上升至上部的过程中会携带部分活性污泥，并和沼气形成固液气三相混合物，通常采用三相分离器进行分离，其中的大部分活性污泥分离后返回到反应器的底部继续发挥作用。但随着反应的不断进行，部分活性污泥仍会沉积在三相分离器表面，不仅影响其分离效果，造成出水中含有更多的活性污泥，影响了出水效果，还造成活性污泥的损耗，影响后续出水效果。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种生物发酵废水处理设备，其能够在废水进入三相分离器中之前进行活性污泥的预沉降，从而降低三相分离器的负荷，提高设备在长时间运行状态下的出水效果。具体地，本发明的技术方案如下所示。

一种生物发酵废水处理设备，包括设置在厌氧反应器内三相分离器下方的污泥预沉降单元，该单元包括：直管、刮泥管、铁磁体、三通管、控制阀和空气压缩机。其中：所述直管具有光滑的表面，若干根该直管呈间隔、水平状方式设置在厌氧反应器的反应罐内形成直管层，且沿着反应罐的高度方向至少具有两层间隔设置的所述直管层。每根所述直管上均套有所述刮泥管，且刮泥管能够沿着直管滑动。所述铁磁体设置在直管内腔中且能够沿着内腔滑动，且该铁磁体与所述刮泥管通过磁力吸附，所述直管是非磁吸材质制成。所述直管的两端口位于反应罐外部，且所述直管的两端口均与一个所述三通管的第一端口连通。所述控制阀设置在三通管的第二端口中，用于控制该端口的通断。所述空气压缩机与三通管的第三端口连通，且该第三端口中固定有弹性部件。所述空气压缩机向直管中送入压缩空气，驱动所述铁磁体运动，进而驱动所述刮泥管沿着直管滑动进行污泥的清除作业。

进一步地，所述刮泥管的两端为斜面状结构，以便更加顺畅地清除直管上的活性污泥。

进一步地，所述铁磁体为圆柱形结构，不仅便于沿着直管的内腔更加稳定地滑移，而且能够更好地携带所述刮泥管运动。

进一步地，所述弹性部件为弹簧，其外端与所述三通管的第三端口内壁固定连接，且所述弹簧的内端可在铁磁体压缩下变形。

进一步地，所述刮泥管的材质包括不锈钢等，其具有良好的耐锈蚀能力，有助于提高刮泥管的使用寿命。

进一步地，所述刮泥管为沿着其径向对称的分体式结构，以便将其安装在所述直管上，然后再将两部分所述分体式结构固定为一体。

进一步地，相邻的所述直管层之间交错分布或者交叉分布，有助于增加对废水中活性污泥的截留效果。

进一步地，所述直管的材质包括铝合金、镁合金、玻璃钢、塑料等中的任意一种。优选地，所述直管的表面具有防腐涂层。

进一步地，所述厌氧反应器包括：反应罐、布水器、三相分离器、溢流堰、沼气收集装置。其中：所述布水器设置在反应罐内底部，且进水管与所述布水器连通，以便将废水均匀分布到反应器内。所述三相分离器设置在反应罐内上部，所述溢流堰设置在三相分离器的上部，所述沼气收集装置固定在反应罐的顶壁上表面上，且所述沼气收集装置通过集气管与所述三相分离器连接，以便将沼气导入沼气收集装置中。

进一步地，所述沼气收集装置的底部与竖向设置的回流管连通，所述回流管的下端位于所述反应罐内布水器的上方，以便进入沼气收集装置中的活性污泥颗粒回流至反应罐内重复利用。

与现有技术相比，本发明具有以下方面的有益技术效果：本发明的生物发酵废水处理设备在厌氧反应器内三相分离器下方设置了污泥预沉降单元，该单元不仅可以起到促进上升废水中携带的活性污泥颗粒沉降的作用，从而降低上方三相分离器的负荷，提高设备在长时间运行状态下的出水效果，减小活性污泥的损耗。同时，本发明的所述污泥预沉降单元还能够利用磁力和气动作用驱动所述刮泥管对沉积在直管表面的污泥进行清理，有助于防止直管之间的间隙减小而影响废水通过，同时也有助于回收活性污泥。而且这种清理方式不会破坏反应罐内的无氧环境，避免了影响活性污泥中厌氧菌进行新陈代谢降解废水中有机物所需的无氧条件，进而影响废水处理效果。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为下列实施例中生物发酵废水处理设备的内部结构示意图。

图2为下列实施例中直管层的俯视图。

图3为下列实施例中刮泥管的结构示意图。

图4为下列实施例中直管的剖视图。

图5为下列实施例中往复式刮泥机构的结构示意图。

上述图中标记分别代表：1-反应罐、2-布水器、3-三相分离器、4-溢流堰、5-沼气收集装置、6-进水管、7-集气管、8-直管、9-刮泥管、10-铁磁体、11-三通管、12-控制阀、13-空气压缩机、14-弹性部件、15-回流管。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在本发明中出现的“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅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设备或元件需要具有特定的方位，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。

术语解释部分：本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。现结合说明书附图和具体实施方式对本发明的生物发酵废水处理设备进一步说明。

参考图1至图5，示例一种生物发酵废水处理设备，包括设置在厌氧反应器内三相分离器下方的污泥预沉降单元。其中，所述厌氧反应器包括：反应罐1、布水器2、三相分离器3、溢流堰4、沼气收集装置5。具体地，所述反应罐1为立式设置的圆柱形罐体，所述布水器2设置在反应罐1内底部，且进水管6与所述布水器2连通，待处理的糖蜜废水从所述进水管6被送入到布水器2中，经过均匀布水后分布到反应罐1内下部的反应区，该反应区内具有大量含有厌氧菌的活性污泥，废水中的有机物等经过厌氧菌的作用后得到降解，并产生沼气，然后废水携带着部分活性污泥颗粒以及沼气形成的固-液-气三相混合物继续向反应罐1的上部上升。

所述三相分离器3设置在反应罐1内上部，所述溢流堰4固定连接在三相分离器3上部的反应罐1内壁上。所述固-液-气三相混合物上升至三相分离器3中后，在其作用下其中的大部分污泥颗粒得到沉降，并返回到反应罐1的下部继续参与废水处理。所述沼气收集装置5固定在反应罐1的顶壁上表面上，且所述沼气收集装置5通过集气管7与所述三相分离器3连接，以便将沼气导入沼气收集装置5中。经过三相分离器分离后的废水最后从所述溢流堰4排出反应罐1，然后进入下一处理工序。同时，进入所述沼气收集装置5中的气水混合物分离后，其中的沼气从所述沼气收集装置5的顶部排出后进入收集装置。所述三相分离器3、沼气收集装置5等结构可参考现有技术，本实施例不再详述。另外，也可以在所述反应罐1内设置多层所述三相分离器3（如图1所示），以加强分离效果，提高出水质量。

进一步地，本实施例的所述废水处理设备还在最下层的所述三相分离器3的下方设置了污泥预沉降单元。该单元包括：直管8、刮泥管9、铁磁体10、三通管11、控制阀12和空气压缩机13。具体地：所述直管8具有光滑的表面，以便所述刮泥管9沿着直管8进行滑动时更加顺畅。例如，当所述直管8是由铝合金、镁合金等金属材质或者硬质塑料/热固性塑料制成后，对其表面进行抛光，使直管8表面保持光滑的状态。在更佳的实施方式中，还可以在所述直管8的涂覆防腐涂层，如玻璃质涂层，也可以采用玻璃钢或钢化玻璃制备的所述直管8，其不仅可使直管8的表面保持良好的光滑状态，而且还具有耐酸碱腐蚀、防锈蚀以及高耐磨的优点，有助于提高所述直管8的使用寿命，减少维修频次。

参考图2，若干根所述直管8呈间隔、水平状方式铺设在所述反应罐1内的同一高度形成直管层。相邻的所述直管8之间的间隙宽度可在5~10mm之间选择，如5mm、6mm、8mm、10mm等。所述直管8的直径可在15~30 mm之间选择，如15mm、20mm、25mm、30mm等。应当理解的是，也可以根据实际需要采用上述范围之外的间隙宽度、直管直径。

参考图1，沿着所述反应罐1的高度方向设置有多层所述直管层，且这些直管层成间隔设置的方式，从而加强对上升废水中污泥颗粒的沉降效果。在更优的实施方式中，相邻的所述直管层之间交错分布或者交叉分布的形式，有助于进一步加强对废水中活性污泥的截留效果。

参考图2，所述刮泥管9为和直管8的内腔匹配的圆形管体，且每根所述直管8上均套有一个刮泥管9，所述刮泥管9能够沿着直管8滑动，以便于对沉积在直管8表面的活性污泥进行去除。参考图4，所述铁磁体10为圆柱形结构，其设置在直管8内腔中且能够沿着内腔滑动。所述铁磁体10与刮泥管9通过磁力吸附，以便于利用所述铁磁体10在直管8内腔中的移动带动所述刮泥管9沿着直管8的外壁移动。因此，所述刮泥管9应当采用不锈钢等能够与所述铁磁体10吸附的材质，也可以采用外壁包覆有塑料层的不锈钢管体结构形成所述刮泥管9，其具有良好的耐锈蚀能力，有助于提高刮泥管9的使用寿命。在更优的实施方式中，所述刮泥管9的管腔内壁进行了抛光处理，以便在直管8上滑移时更加顺畅。所述铁磁体10的长度不小于刮泥管9，如两者长度相差2~5mm。所述刮泥管9的长度可在4~7cm之间选择，如4cm、5cm、7cm等，也可以根据实际需要选择上述范围之外的刮泥管9长度规格。

另外，由于所述直管8是由前述的铝合金、镁合金或者塑料等非磁吸材质制成，很好地防止了所述铁磁体10吸附在直管8内腔中难以进行滑动。本实施例的所述直管8既可作为导向管使所述铁磁体10沿着既定的路线进行往复移动，同时又不影响所述铁磁体10携带刮泥管9沿着直管8滑移。本实施例采用圆柱体结构的所述铁磁体10不仅便于沿着直管8的内腔稳定地滑移，而且能够更好地携带所述刮泥管9运动。这是由于所述圆柱体结构的铁磁体10可以更加充分地利用直管8的内腔结构特点进行定向移动，同时又可以提供更大的吸附面与所述刮泥管9吸附。另外，这种结构即使铁磁体10与所述刮泥管9脱离磁吸附连接，当所述铁磁体10再次运动至刮泥管9处时两者可再次实现磁吸附连接，进而可继续使刮泥管9进行刮泥作业。

所述直管8的两端口均位于反应罐1外部，且所述直管8的两端口均与一个“T”形的三通管11的第一端口连通。由于所述直管8的内腔与反应罐外部连通，从而可方便地对发生了损坏的所述铁磁体10进行在线更换，无需所述反应罐1停止运行，使废水的处理可以连续进行。参考图5，所述控制阀12设置在三通管11的第二端口中，用于控制该端口的通断。所述空气压缩机13与三通管11的第三端口连通，且该第三端口中固定有弹性部件14。在本实施例中，所述弹性部件14为弹簧，其外端与所述三通管11的第三端口内壁固定连接，且所述弹簧的内端可在铁磁体10压缩下变形。所述弹簧不仅不影响驱动气体的流通，而且能够对运行至端口处的铁磁体10进行缓冲卸力，有助于防止所述铁磁体10因受到撞击发生损坏。

所述直管8的两端的三通管11均连接有空气压缩机13，其主要作用是向所述直管8中送入压缩空气作为驱动气体，进而驱动所述铁磁体10运动，使所述刮泥管9沿着直管8滑动进行刮泥。各所述直管8的三通管11可通过支管与一台空气压缩机13连接，也可以配置多台空气压缩机13，每台空气压缩机13与部分直管8连通，使直管8的刮泥作业单独进行或者联动。使用时，先关闭直管8一端的三通管11的所述控制阀12（以左端为例），而右端三通管11的所述控制阀12处于开启状态。左端的所述空气压缩机13开启，右端的所述空气压缩机13关闭。此时，驱动气体从直管8的左端向右端运行，所述铁磁体10在气压作用下携带着所述刮泥管9沿着直管8向右滑动，将沉积在直管8表面的活性污泥清除下来（该沉积的活性污泥包括来自上升废水中携带的污泥以及被所述三相分离器3分离后回落下来的污泥），通过所述刮泥管9可以及时将这些沉积的污泥清除下来，既有助于实现污泥的回收，又有助于防止直管8之间的间隙减小甚至堵塞而影响废水通过。当所述刮泥管9运行至直管8的右端时受反应罐1的内壁的作用停止运行，所述铁磁体10在驱动气体作用下继续运动直至直管8右端的所述三通管11的第三端口中，此时直管8内的驱动气体即可从三通管11的第二端口泄露（如图5中箭头所示），防止由于铁磁体10的封闭作用导致直管8内充满气体，使铁磁体10可进行往复运动。然后关闭所述直管8右端的三通管11的控制阀12，开启直管8左端的所述三通管11的控制阀12，并将左端的所述空气压缩机13关闭，右端的所述空气压缩机13开启。此时所述铁磁体10在驱动气体的作用下向左运动，运动至所述刮泥管9所在处时两者再次磁吸附连接，使刮泥管9沿着直管8向左运行进行清理作业。通过采用自动化控制方式使所述控制阀12、空气压缩机13按照上述的方式进行作业时，可使所述刮泥管9沿着直管8进行往复作业，还可以每隔设定的时间往复运行一段时间，从而定时进行清理。同时，这种可随时在线清理的方式既不会破坏反应罐1内的无氧环境，避免了影响活性污泥中厌氧菌进行新陈代谢降解废水中有机物所需的无氧条件，也无需所述反应罐1停止，使废水处理能够连续进行。

参考图3、图4和图5，在另一种实施方式中，上述实施例示例的所述生物发酵废水处理设备的刮泥管9的两端为斜面状结构，其从靠近所述直管8的外壁处逐渐向上倾斜，从而对清除下来的污泥起到导向作用，可使清除下来的污泥快速向后排放，便于减小刮泥管9清除活性污泥时受到的阻力。

在另一种实施方式中，上述实施例示例的所述生物发酵废水处理设备的刮泥管9为沿着其径向对称的分体式结构，以便将其安装在所述直管8上，然后再将两部分所述分体式结构固定为一体。这种结构的刮泥管9便于后期进行更换。

参考图1，在另一种实施方式中，上述实施例示例的所述生物发酵废水处理设备的所述沼气收集装置5的底部与竖向设置的回流管15连通，所述回流管15的下端位于所述反应罐1内布水器2的上方，以便进入沼气收集装置5中的活性污泥颗粒和废水回流至反应罐1内，实现活性污泥重复利用，同时防止造成所述沼气收集装置5内部堵塞。

最后，需要说明的是，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。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种生物发酵废水处理设备，其特征在于，该设备包括设置在厌氧反应器内三相分离器下方的污泥预沉降单元，该单元包括：

直管，所述直管具有光滑的表面，若干根所述直管呈间隔、水平状方式设置在厌氧反应器的反应罐内形成直管层，且沿着反应罐的高度方向至少具有两层间隔设置的所述直管层；

刮泥管，每根所述直管上均套有所述刮泥管，且刮泥管能够沿着直管滑动；

铁磁体，所述铁磁体设置在直管内腔中且能够沿着内腔滑动，所述铁磁体与刮泥管通过磁力吸附，且所述直管是非磁吸材质制成；

三通管，所述直管的两端口位于反应罐外部，且所述直管的两端口均与一个所述三通管的第一端口连通；

控制阀，所述控制阀设置在所述三通管的第二端口中；

空气压缩机，所述空气压缩机与所述三通管的第三端口连通，且该第三端口中固定有弹性部件。

2.根据权利要求1所述的生物发酵废水处理设备，其特征在于，所述刮泥管的两端为斜面状结构。

3.根据权利要求1所述的生物发酵废水处理设备，其特征在于，所述铁磁体为圆柱形结构。

4.根据权利要求1所述的生物发酵废水处理设备，其特征在于，所述弹性部件为弹簧，其外端与所述三通管的第三端口内壁固定连接，且所述弹簧的内端可在铁磁体压缩下变形。

5.根据权利要求1所述的生物发酵废水处理设备，其特征在于，所述刮泥管的材质包括不锈钢。

6.根据权利要求1所述的生物发酵废水处理设备，其特征在于，所述刮泥管为沿着其径向对称的分体式结构。

7.根据权利要求1所述的生物发酵废水处理设备，其特征在于，相邻的所述直管层之间交错分布或者交叉分布。

8.根据权利要求1所述的生物发酵废水处理设备，其特征在于，所述直管的材质包括铝合金、镁合金、玻璃钢、塑料中的任意一种；或者，所述直管的表面具有防腐涂层。

9.根据权利要求1-8任一项所述的生物发酵废水处理设备，其特征在于，所述厌氧反应器包括：反应罐、布水器、三相分离器、溢流堰、沼气收集装置；其中：所述布水器设置在反应罐内底部，且进水管与所述布水器连通；所述三相分离器设置在反应罐内上部，所述溢流堰设置在三相分离器的上部，所述沼气收集装置固定在反应罐的顶壁上表面上，且所述沼气收集装置通过集气管与所述三相分离器连接。

10.根据权利要求9所述的生物发酵废水处理设备，其特征在于，所述沼气收集装置的底部与竖向设置的回流管连通，所述回流管的下端位于所述反应罐内布水器的上方。