CN201049911Y - 螺旋式自循环生物反应器 - Google Patents

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郑平
陈建伟
唐崇俭
胡宝兰
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Abstract

本实用新型公开了一种螺旋式自循环生物反应器。它具有反应器本体、支架，反应器本体设有平推流反应室、折流板沉淀室；平推流反应室底部和中心分别设有第一排泥管和回流管，以回流管为轴设有多层螺旋板，螺旋板底层设有进水管；折流板沉淀室下端为外圆筒渐扩管；折流板沉淀室中心为多片高低交错、垂直平行的折流板；折流板沉淀室入口为一气液提升管，气液提升管另一端连接平推流反应室顶端；折流板沉淀室出口设有溢流堰和出水管；折流板沉淀室上端为法兰盖，法兰盖中心设有排气管。本实用新型有效遏制了短流与气涌现象的产生；调节酸碱与基质平衡；提升了沉淀性能；具有很高的容积负荷、容积转化效率和容积产气效率，并具有抗基质和水力负荷冲击能力。

Description

螺旋式自循环生物反应器
技术领域
本使用新型涉及一种螺旋式自循环生物反应器。
背景技术
厌氧生物处理技术是在厌氧条件下，利用微生物的代谢作用，把有机污染物转化成沼气，从而使污水达到净化的过程。与好氧生物处理相比，厌氧生物处理具有耗能小，污泥产量低，且能回收清洁能源(沼气)的特点，是实现循环经济的有效手段之一，应用前景广阔。
随着人们对厌氧生物过程认识的深入以及对厌氧生物处理技术应用的普及，厌氧生物反应器也得到了较好的开发。迄今，厌氧生物反应器已发展至以厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)和厌氧内循环反应器(IC)为代表的第三代高效反应器。它们的特点是：污泥活性高，运行负荷高，泥水接触好，传质效果佳。然而，第三代反应器也有其固有的短流严重的缺点，限制了反应器转化效率和出水质量的进一步提高。由于高效反应器的容积负荷很高，其容积产气率也很大，所产沼气会对活性污泥(包括颗粒污泥)产生强烈搅动，致使活性污泥被大量洗出反应器。若污泥生长速度低于污泥流失速度，则反应器将最终失效。此外，高容积产气率还会产生大量短流，影响基质转化。
针对第三代厌氧生物反应器的上述缺陷，本使用新型试图通过设置螺旋板通道，延长流程，使泥水混合物沿此通道呈平推流式流动，强化反应器的处理效能，有效遏制短流现象；同时通过折流板沉淀、气液提升管与回流管的作用，使污泥强制回流，回收一部分碱度，中和产酸阶段形成的酸度，调节酸碱平衡。试验证明，据此开发的螺旋式自循环具有很好的厌氧处理效能，并具有很高的运行稳定性。
发明内容
本使用新型的目的是提供一种螺旋式自循环生物反应器。
它具有反应器本体、支架，反应器本体自下而上设有平推流反应室、折流板沉淀室；平推流反应室底部设有第一排泥管，平推流反应室顶端设有第二排泥管，平推流反应室中心设有回流管，以回流管为轴自下而上设有多层螺旋板，螺旋板底层设有进水管；折流板沉淀室下端为外圆筒渐扩管，外圆筒渐扩管中间设有第三排泥管，外圆筒渐扩管固定于反应室圆筒上端，外圆筒渐扩管底部与回流管顶端相连通；折流板沉淀室中心设有多片高低交错、垂直平行的折流板，在每块折流板间沿水位线设有第四排泥管；折流板沉淀室入口为气液提升管的一端，气液提升管另一端连接平推流反应室顶端；折流板沉淀室出口设有溢流堰和出水管；折流板沉淀室上端为法兰盖，法兰盖中心设有排气管。
所述的平推流反应室呈圆筒状，平推流反应室高径比为4～10∶1，平推流反应室直径与螺旋板螺距之比为1∶2～5，平推流反应室横截面积S1与折流板沉淀室最大横截面积S2之比为1∶1～4，平推流反应室与回流管横截面积之比为16～25∶1，平推流反应室与气流提升管的横截面积S3之比为16～25∶1。折流板沉淀室体积与反应器本体总体积之比为1～2∶5，折流板数量为3-6片，奇数号折流板高出水位线5-20cm，偶数号折流板低于水位线深度为折流板沉淀室直径的10％-30％。外圆筒渐扩管与基准水平面的夹角α成50°～70°，气液提升管与基准水平面的夹角β为50°～70°。
本使用新型的优点：1)所置的螺旋板结构，一方面大大延长了反应室内的泥水流程(实现了有效高径比与实际反应器高径比分离)，使其在所产沼气的作用下呈平推流式流动，有效地遏制了短流现象；另一方面起到了支撑上部污泥的作用，减轻了上下层污泥间的直接挤压，有助于沼气逸出，防止产生气涌现象；此外，由于污泥产气，螺旋板间存在垂直方向的气搅作用，促进了泥水间的传质，强化了基质降解。2)气液提升管与回流管贯通反应器的反应区和沉淀区，在所产沼气的作用下，对回流管底部产生负压抽吸作用，可加速回流管上部沉淀室内的泥水分离，还能强制液流循环。循环液流一方面可以调节反应室内的酸碱平衡，防止局部过酸或过碱，另一方面可以稀释进水基质浓度，具有较强的抗基质负荷冲击的能力。3)折流板沉淀区延长了泥水流程，增加了沉淀时间，同时，各块折板间互相的干扰较小，能缓冲水力波动，具有较强的抗水力负荷(流量)冲击的能力，使泥、水、气得到有效分离，保证出水质量。4)该反应器能承受很高的进水有机物浓度和很短的水力停留时间，具有很高的容积负荷、容积转化效率和容积产气效率(实验室小试运行，最高已达95％以上的容积转化率，100kgCOD/m3·d以上的容积负荷以及50m3/m3·d以上的容积产气率)。
附图说明
图1(a)是螺旋式自循环生物反应器结构示意图；
图1(b)是螺旋式自循环生物反应器A-A’截面图；
图中：1.平推流反应室；2.折流板沉淀室；3.气液提升管；4.支架；5.第一排泥管；6.进水管；7.螺旋板；8.回流管；9.取样管；10.反应室圆筒；11.第二排泥管；12.第三排泥管；13.外圆筒渐扩管；14.出水管；15.第四排泥管；16.溢流堰；17.折流板；18.法兰盖；19.排气管；20.折流板沉淀室入口。
具体实施方式
如附图所示，螺旋式自循环生物反应器具有反应器本体、支架4，反应器本体自下而上设有平推流反应室1、折流板沉淀室2；平推流反应室1底部设有第一排泥管5，平推流反应室1顶端设有第二排泥管11，平推流反应室1中心设有回流管8，以回流管8为轴自下而上设有多层螺旋板7，螺旋板7底层设有进水管6；折流板沉淀室2下端为外圆筒渐扩管13，外圆筒渐扩管13中间设有第三排泥管12，外圆筒渐扩管13固定于反应室圆筒16上端，外圆筒渐扩管13底部与回流管8顶端相连通；折流板沉淀室2中心设有多片高低交错、垂直平行的折流板17，在每块折流板17间沿水位线设有第四排泥管15；折流板沉淀室入口20为气液提升管3的一端，气液提升管3另一端连接平推流反应室1顶端；折流板沉淀室2出口设有溢流堰16和出水管14；折流板沉淀室2上端为法兰盖18，法兰盖18中心设有排气管19。
平推流反应室1呈圆筒状，平推流反应室1高径比为4～10∶1，平推流反应室1直径与螺旋板7螺距之比为1∶2～5，平推流反应室1横截面积S1与折流板沉淀室2最大横截面积S2之比为1∶1～4，平推流反应室1与回流管8横截面积之比为16～25∶1，平推流反应室1与气流提升管3的横截面积S3之比为16～25∶1。折流板沉淀室2体积与反应器本体总体积之比为1～2∶5，折流板17数量为3-6片，奇数号折流板17高出水位线5-20cm，偶数号折流板17低于水位线深度为折流板沉淀室2直径的10％-30％，外圆筒渐扩管13与基准水平面的夹角α成50°～70°，气液提升管3与基准水平面的夹角β为50°～70°。
螺旋式自循环生物反应器可由有机玻璃和钢板构建。接种污泥从折流沉淀室经回流管加入至反应室中。废水从反应室底部两螺旋板间的进水口进入，与回流的污泥混合后在反应室内发生反应，产生沼气。在沼气推动下，泥水呈平推流式流动。流至反应室上部的泥水混合物，在气体的推动下，共同进入沉淀室。在沉淀室中的每层折流板间，泥、水、气三相得到有效分离，污泥沉至沉淀室底部后，在沼气上升所致的负压抽吸作用下沿回流管返回至反应室底部，调节酸碱平衡，强化基质降解，并与后来的进水混合。分离后的废水经溢流堰由出水管排出，沼气体则由排气管引出。

Claims (10)

1.一种螺旋式自循环生物反应器，其特征在于：它具有反应器本体、支架(4)，反应器本体自下而上设有平推流反应室(1)、折流板沉淀室(2)；平推流反应室(1)底部设有第一排泥管(5)，平推流反应室(1)顶端设有第二排泥管(11)，平推流反应室(1)中心设有回流管(8)，以回流管(8)为轴自下而上设有多层螺旋板(7)，螺旋板(7)底层设有进水管(6)；折流板沉淀室(2)下端为外圆筒渐扩管(13)，外圆筒渐扩管(13)中间设有第三排泥管(12)，外圆筒渐扩管(13)固定于反应室圆筒(16)上端，外圆筒渐扩管(13)底部与回流管(8)顶端相连通；折流板沉淀室(2)中心设有多片高低交错、垂直平行的折流板(17)，在每块折流板(17)间沿水位线设有第四排泥管(15)；折流板沉淀室入口(20)为气液提升管(3)的一端，气液提升管(3)另一端连接平推流反应室(1)顶端；折流板沉淀室(2)出口设有溢流堰(16)和出水管(14)；折流板沉淀室(2)上端为法兰盖(18)，法兰盖(18)中心设有排气管(19)。
2.根据权利要求1所述的一种螺旋式自循环生物反应器，其特征在于：所述的平推流反应室(1)呈圆筒状，平推流反应室(1)高径比为4～10∶1。
3.根据权利要求1所述的一种螺旋式自循环生物反应器，其特征在于：所述的平推流反应室(1)直径与螺旋板(7)螺距之比为1∶2～5。
4.根据权利要求1所述的一种螺旋式自循环生物反应器，其特征在于：所述的平推流反应室(1)横截面积S1与折流板沉淀室(2)最大横截面积S2之比为1∶1～4。
5.根据权利要求1所述的一种螺旋式自循环生物反应器，其特征在于：所述的平推流反应室(1)与回流管(8)横截面积之比为16～25∶1，
6.根据权利要求1所述的一种螺旋式自循环生物反应器，其特征在于：所述的平推流反应室(1)与气流提升管(3)的横截面积S3之比为16～25∶1。
7.根据权利要求1所述的一种螺旋式自循环生物反应器，其特征在于：所述的折流板沉淀室(2)体积与反应器本体总体积之比为1～2∶5。
8.根据权利要求1所述的一种螺旋式自循环生物反应器，其特征在于：所述的折流板(17)数量为3-6片，奇数号折流板(17)高出水位线5-20cm，偶数号折流板(17)低于水位线深度为折流板沉淀室(2)直径的10％-30％。
9.根据权利要求1所述的一种螺旋式自循环生物反应器，其特征在于：所述的外圆筒渐扩管(13)与基准水平面的夹角α成50°～70°
10.根据权利要求1所述的一种螺旋式自循环生物反应器，其特征在于：所述的气液提升管(3)与基准水平面的夹角β为50°～70°。
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