CN1899980A - 提高折流式厌氧生物反应器三相分离效率的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于高效厌氧生物反应器污泥处理技术领域的一种提高折流式厌氧生物反应器三相分离效率的方法及装置。采取如下措施：(1)参考UASB反应器的三相分离器的设计原则，在ABR反应器内各个隔室上流区的上部位置设置一个带转角的上折流板，将反应区分割成消化区、预排气区和污泥沉淀区；与此同时，在污泥过渡区和顶部斜板之间设置气体反射锥；(2)通过改变上折流板的长度、高度和角度参数，以及在污泥沉淀区内添加填料的措施，对ABR反应器进行性能优化与反应条件优化。因此该方法可以显著改善厌氧污泥的沉淀和回流效率，减少厌氧污泥由于水力和产气引起的流失，有效预防反应器酸化。

Description

提高折流式厌氧生物反应器三相分离效率的方法及装置
技术领域
本发明属于高效厌氧生物反应器污泥处理技术领域，特别涉及一种提高折流式厌氧生物反应器三相分离效率的方法及装置。
现有技术
折流式厌氧反应器(Anaerobic Baffled Reactor)是Bachmann和McCarty等人于1982年前后提出的一种新型高效厌氧反应器。其特点是：反应器内置竖向导流板，将反应器分隔成串联的几个反应室，每个反应室都是一个相对独立的上流式污泥床(USB)系统，其中的污泥可以是以颗粒化或絮状形式存在。水流由导流板引导上下折流前进，逐个通过反应室内的污泥床层，进水中的底物与微生物充分接触而得以降解去除。借助于废水流动和沼气上升的作用，反应室中的污泥上下运动，但是由于导流板的阻挡和污泥自身的沉降性能，污泥在水平方向的流速极其缓慢，从而大量的厌氧污泥被截留在反应室中。
ABR反应器独特的分格式结构及推流式流态使得每个反应室中可以培养驯化出与流至该室的污水水质、环境条件相适应的微生物群落，从而导致厌氧反应产酸相和产甲烷相沿程得到分离，使ABR反应器在整体性能上相当于一个两相厌氧处理系统。一般认为，两相厌氧工艺通过产酸相和产甲烷相的分离，两大类厌氧菌群可以各自生长在最适宜的环境条件下，有利于充分发挥厌氧菌群的活性，提高系统的处理效果和运行的稳定性。
但是，ABR反应器推流式特点也有其不利的方面。首先，为了保证水流和产气上升速度不能超过一定的限值，ABR反应器不能太深。其次，与单级UASB反应器相比，ABR反应器的第一格不得不承受远大于平均负荷的局部负荷。实验结果证明，ABR在高负荷运行条件下，由于反应器前端处于极端高负荷，加上各个隔室之间没有单独的三相分离装置，大量产生的沼气导致微生物严重洗出；此外，ABR反应器前部区域容易过度酸化，酸化污泥比重轻、脱气性能不佳，因此易于附着在微小气泡上集体上浮，并大量向后流失，改变了后续各格原本以产甲烷细菌为主的微生物相组成，降低了后续各格污泥的产甲烷活性和沉淀性能，造成大量污泥流失，最终导致整个反应器运行恶化。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足提出了一种提高折流式厌氧生物反应器三相分离效率的方法及装置。其特征在于，所述提高折流式厌氧生物反应器三相分离效率的方法即是提高ABR反应器内各个隔室之间固、液、气三相分离效率的方法。采取如下措施：
(1)参考UASB反应器的三相分离器的设计原则，通过在ABR反应器内各个隔室上流区的上部位置设置一个带转角的上折流板，将反应区分割成消化区、预排气区和污泥沉淀区；并在污泥过渡区和上折流板之间设置气体反射锥，减少厌氧污泥由于水力和产气引起的流失，有效预防反应器酸化；
(2)通过改变上折流板的长度、高度和角度参数，以及在污泥沉淀区内添加填料的措施，对ABR反应器进行性能优化与反应条件优化。
所述上折流板和垂直方向的夹角为45-60°。
当ABR反应器高度5-7m，所述上折流板垂直部分的长度在1.5-2m之间
当ABR反应器高度5-7m，所述上折流板垂直部分安装高度在3.5-5m之间
当ABR反应器高度5-7m，总长度8m，反应器的分格数4，上流室与下流室的宽度比3∶1，所述上折流板倾斜部分的长度在1.2-2.5m之间，若反应器布置参数发生变化，所述上折流板倾斜部分的长度需另行计算。
所述上折流板倾斜部分下面的末端与气体反射锥之间的垂直距离为100-300mm之间。
所述添加填料为用聚丙烯成型的悬浮填料，添加占反应器上部沉淀区体积比的10-30％。
本发明的有益效果是该方法可以显著改善厌氧污泥的沉淀和回流效率，减少厌氧污泥由于水力和产气引起的流失，有效预防反应器酸化；ABR反应器的最大容积负荷提高20-60％。
附图说明
图1为反应器结构示意图。
图2为试验结果比较图。
具体实施方式
本发明是针对现有技术的不足提出了一种提高折流式厌氧生物反应器三相分离效率的方法及装置。在图1所示的反应器结构示意图中，由挡板1将ABR反应器分隔成串联的4个反应室，在每个反应室内，由一个带转角的下折流板3将其分为上流室和下流室，在每个上流室的上部位置设置一个同样带转角的上折流板2，将反应区分割成消化区、预排气区和污泥沉淀区；并在污泥过渡区和上折流板2之间，挡板1上设置气体反射锥5；上、下折流板2和3与垂直方向的夹角8均在45-60°之间。
所述提高折流式厌氧生物反应器三相分离效率的方法即是本发明在折流式厌氧生物反应器(Anaerobic Baffled Reactor)内各个隔室上部合适位置设置上折流板2代替UASB装置中的三相分离器，提高ABR反应器内各个隔室之间固、液、气三相分离效率，其措施为(1)参考UASB反应器的三相分离器的设计原则，通过在ABR反应器内由挡板1分成各个隔室上流区的上部位置设置一个带转角的上折流板2，将反应区分割成预排气区I、消化区II和污泥沉淀区III(如图1中的I、II、III的位置)；并在污泥过渡区和上折流板2之间，挡板1上设置气体反射锥5，减少厌氧污泥由于水力和产气引起的流失，有效预防反应器酸化；(2)通过改变上折流板2的长度、高度和角度参数，以及在污泥沉淀区内添加用聚丙烯成型的悬浮填料，添加占反应器上部沉淀区体积比的10-30％。
添加填料的措施；如图1所示，以提高ABR反应器各个隔室之间的三相分离效率。设计要点如下：
1)预排气区I缝隙部分(上折流板2和下折流板3垂直部分之间)的面积应该占反应器全部面积的15-20％
2)在反应器高度为5-7m时，预排气区的高度(气液界面6到反应器顶面的距离)在1.5-2.0m之间
3)从沉淀角度看，上、下折流板2和3与垂直方向的夹角8均在45-60°之间
4)在预排气区I内应保持气液界面6，以从集气管7释放和收集气体，防止浮渣或泡沫层的形成
5)在反应器的顶部设置消泡喷嘴4，当处理污水有严重泡沫时消泡，喷嘴的数量和位置与反应器的布置有关。
6)在反射锥板与缝隙之间的遮盖应该在100-200mm之间，以避免上升的气体进入沉降室
7)出气管7的直管应充分保证从预排气区引出沼气，特别是有泡沫的情况，在出水堰之间应该设置浮渣挡板对ABR反应器进行性能优化与反应条件优化。
试验证明，利用该方法改进的折流式厌氧反应器，并用于废水中有机污染物的降解，取得了较好的结果。以下是部分试验结果：
实施例
在改进的折流式厌氧反应器中试验，该反应器的高度为6.5m时，预排气区的高度1.8m。上折流板下面的末端与气体反射锥之间的垂直距离和上折流板下面的末端与挡板之间的垂直距离均为200mm。上折流板的倾角在50°，反应器的分格数为4时，在反射锥板与缝隙之间的遮盖应该在150mm，在污泥沉淀区内添加用聚丙烯成型的悬浮填料填料，添加占反应器上部沉淀区体积比的25％。得到显著改善厌氧污泥的沉淀和回流效率，减少厌氧污泥由于水力和产气引起的流失，有效预防反应器酸化的效果，如图2所示，使ABR反应器的最大容积负荷提高20-60％。

Claims (9)

1.一种提高折流式厌氧生物反应器三相分离效率的方法，其特征在于，所述提高折流式厌氧生物反应器三相分离效率的方法即是提高ABR反应器内各个隔室之间固、液、气三相分离效率，采取如下措施：
(1)参考UASB反应器的三相分离器的设计原则，通过在ABR反应器内各个隔室上流区的上部位置设置一个带转角的上折流板，并在污泥过渡区和上折流板之间设置气体反射锥，将反应区分割成消化区、预排气区和污泥沉淀区；减少厌氧污泥由于水力和产气引起的流失，有效预防反应器酸化；
(2)通过改变上折流板的长度、高度和角度参数，以及在污泥沉淀区内添加填料的措施，对ABR反应器进行性能优化与反应条件优化。
2.根据权利要求1所述提高折流式厌氧生物反应器三相分离效率的方法，其特征在于，所述上折流板和垂直方向的夹角为45-60°。
3.根据权利要求1所述提高折流式厌氧生物反应器三相分离效率的方法，其特征在于，所述当ABR反应器高度5-7m，所述上折流板的垂直部分隔板的长度在1.5-2m之间。
4.根据权利要求1所述提高折流式厌氧生物反应器三相分离效率的方法，其特征在于，当ABR反应器高度5-7m，所述上折流板的垂直部分隔板的安装高度在3.5-5m之间。
5.根据权利要求1所述提高折流式厌氧生物反应器三相分离效率的方法，其特征在于，当ABR反应器高度5-7m，反应器的分格数4，所述上折流板的斜板长度在1.5-2m之间。
6.根据权利要求1所述提高折流式厌氧生物反应器三相分离效率的方法，其特征在于，所述上折流板下面的末端与气体反射锥之间的垂直距离为100-300mm之间。
7.根据权利要求1所述提高折流式厌氧生物反应器三相分离效率的方法，其特征在于，所述添加填料为聚丙烯或其他材料成型的悬浮填料，添加比例为10-30％(占反应器上部沉淀区的体积比)。
8.实现权利要求1所述提高折流式厌氧生物反应器，其特征在于，在ABR反应器内各个隔室上流区的上部位置设置一个带转角的上折流板，将反应区分割成消化区、预排气区和污泥沉淀区；与此同时，在污泥过渡区和顶部斜板之间设置气体反射锥。
9.根据权利要求8所述提高折流式厌氧生物反应器，其特征在于，所述反应器的高度为6.5m时，预排气区的高度1.8m。上折流板下面的末端与气体反射锥之间的垂直距离和上折流板下面的末端与挡板之间的垂直距离均为200mm，上折流板和垂直方向的夹角为50°，反应器的分格数为4时，在反射锥板与缝隙之间的遮盖应该在150mm，在污泥沉淀区内添加用聚丙烯成型的悬浮填料填料，添加占反应器上部沉淀区体积比的25％；使ABR反应器的最大容积负荷提高20-60％。
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