CN201065365Y - 外循环式升流式厌氧污泥床反应器 - Google Patents
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Abstract
外循环式升流式厌氧污泥床反应器，涉及一种升流式厌氧污泥床反应器。本实用新型是为了解决传统外循环式UASB出水SS高、三相分离区负荷大、结构不稳定而提出的改进型反应器。与传统外循环式UASB的区别在于，传统外循环UASB的循环是从三相分离器上部溢流出水口循环，而此新型外循环UASB是从悬浮区上部设置取水口，取混合液到进水管进行循环，这样既可有效提高反应区的水力负荷和产气率又不增加三相分离区的负荷和沉淀区的容积。处理垃圾渗滤液等中高浓度废水负荷高达20kgCOD/m3·d，反应器内颗粒污泥较大，粒径3～6mm。
Description
技术领域
本实用新型涉及高浓度有机废水厌氧处理设备，具体说是一种改进的外循环升流式厌氧污泥床反应器。
背景技术
20世纪70年代初，荷兰学者Lettinga开发了一种较新型的厌氧处理反应器——升流式厌氧污泥床反应器(UASB)，由于其高浓度(60～80g/L)的颗粒污泥床，使其比其他厌氧处理设备具有更高的处理能力。该反应器主体部分可分为3个区域，即循环区、反应区和气、液、固三相分离区。颗粒污泥是UASB技术的一大特色，其自径约2～3mm，颜色因水质的不同而呈现黑色和灰色，密度比絮体污泥大，具有良好的沉降性能。颗粒污泥的存在使反应器内可维持很高的生物量，而且颗粒污泥具有很高的去除有机物活性，因此，保证了UASB反应器可在高负荷下稳定运行。颗粒污泥的出现是UASB成功启动的关键和标志。由于颗粒污泥的形成需要较高的水力负荷，以往的科研工作者通过将三相分离器分离后的水回流至反应器底部以获得较高的上升水力负荷和搅拌效果，从而加速了的颗粒污泥形成同时也提高了有机物的去除效率。这种外循环式UASB与常规UASB相比，其主要特征就是增加并强调了循环区的作用，通过出水循环将3个区联系成集调节、厌氧反应与气、液、固三相分离为一体的高效厌氧处理系统。循环UASB通过循环区能将进液浓度、细小污泥与颗粒污泥分级、反应器上流速度、单位横截面释气量等形成颗粒污泥的几个控制要点有机地结合在一起，根据不同的水质及不同的培养时期调整反应器的水力负荷，消除了细小、分散的污泥对颗粒污泥的负面影响。
但是这种循环方式往往由于反应器内部上升水力负荷的增加使得较多的絮体污泥进入三相分离器，从而加大了三相分离器的负荷，为了减少反应器出水中的悬浮物，就不得不增加三相分离器的容积。如此，使得本来就上大下小的UASB结构更加不稳定。
实用新型内容
根据传统外循环式UASB存在着上部的三相分离器过大，出水悬浮物较高的缺点，设计了一种新型外循环式UASB，保留了一般UASB的主要结构，该外循环式UASB主体从下往上分为污泥区2，悬浮区3及三相分离区4。与传统外循环式UASB的区别在于，传统外循环UASB的循环是从三相分离器上部溢流出水堰7循环，而此新型外循环UASB是在悬浮区上部设循环水取水口11取混合液，通过循环管路(循环管12和循环泵13)与原液进水管路(9)汇流到进水管1进水。这样既可有效提高反应区的水力负荷和产气率又不增加三相分离区的负荷和沉淀区的容积，是对以往UASB的发展和完善。通过外循环获得较高的液体上升流速，强化传质效果，加快反应器内污泥分级作用，加快厌氧污泥的颗粒化，提高反应器的生化速率，从而大大提高反应器的处理效能。
一种外循环式上流式厌氧污泥床反应器，包含进水管1、出水管10、沼气管8及反应器主体。主体从下往上分为污泥区2、悬浮区3及三相分离区4，三相分离区上部有喇叭口沉淀区6、溢流出水堰7、顶部设集气室5，其特征在于：悬浮区3上部设循环水取水口11，通过循环管12和循环泵13连接进水管1。
将该新型外循环用于污染物浓度高、变化大的垃圾渗滤液的处理，两年来，该反应器负荷高，对有机物去除率很高，运行状况稳定，取得了良好的处理效果。主要结论如下：(1)由于混合液在进入三相分离器之前就被回流至反应器底部，其中含有较多的悬浮絮状污泥，这些絮状物从底部进入到反应器之后在水力搅拌作用下，与颗粒污泥发生碰撞缠绕作用，加快了颗粒污泥的成长，启动四个月，成功培养出厌氧颗粒污泥，而且形成的颗粒污泥粒径较大，约3～6mm，远大于通常情况下的0.5～4mm。(2)反应器启动调试及稳定运行阶段，在产气负荷变化的情况下，可以通过调节循环量及时调整反应器内表面选择压(水力负荷与产气负荷之和)，启动阶段控制在9.5m3/m2.d以内，高负荷稳定运行控制在20m3/m2.d以内，这样有利地培养和保持了反应器浓度高的颗粒污泥。(3)对进水浓度的适应范围大，在渗滤液COD浓度7000mg/L～36000mg/L，均有较高的去除率。(4)负荷高达20kgCOD/m3.d，有机物去除效率高。由于大量大粒径颗粒污泥的存在，使得反应器中生物量高于传统外循环式UASB，因此能承受较高的有机物冲击负荷，且处理效果好。
与传统UASB相比，该新型外循环UASB具有以下优点：(1)由于降低了三相分离器的污泥沉淀负荷，减小了三相分离器的体积，使UASB的结构更加稳定。(2)控制灵活，通过调节循环量及时调整反应器内表面选择压(水力负荷与产气负荷之和)从而促进了颗粒污泥的形成和保持。(3)对进水COD浓度的适应范围大，抗冲击能力强，不仅适合高浓度废水的处理，还可以用来处理中低浓度有机废水的厌氧处理，增加了UASB的适用范围。(4)培养出的颗粒污泥强度高，出水悬浮物少。
附图说明
图1为普通UASB结构示意图
图2为该外循环式UASB系统结构示意图
具体实施方式
该外循环式UASB系统结构示意图如图2所示。UASB反应器底部为浓度较高的污泥区2，废水从进水管1进入污泥床与颗粒污泥充分接触混合，厌氧微生物分解消化有机物产生沼气，在上升水流和产生的沼气气泡搅拌下，使渗滤液和颗粒污泥充分接触，使颗粒污泥不断上下滚动在反应器上部形成颗粒污泥悬浮区3，悬浮区上部为固、液、气三相分离区4。分出的气体进入顶部的集气室5，收集后从沼气管8排出，固液混合液进入沉淀区6。颗粒污泥在重力作用下沿三相分离器斜壁滑落回到悬浮区3，分离器有效地滞留了颗粒污泥，处理后的水从沉淀区上部溢流出水堰7经出水管10排出。
厌氧发酵释放的沼气气泡和布水系统产生的上升水流将使反应器内污泥同时受到水流剪切力、颗粒碰撞摩擦力、泡振力和气泡尾涡混掺力等4种力的混掺作用。这4种力叠加后的综合作用与反应池内的颗粒污泥强度相适应时，才能使颗粒污泥顺利产生并得以保持。根据监测数据，在不同的启动、调试过程及时调节回流比来调节水力负荷，使其达到颗粒污泥生长的最佳条件。另一方面颗粒污泥在反应器的保持又依赖与三相分离区良好的固液、固气、液气分离效果，因此又有要保持三相分离区的低负荷，来保持很好的静沉分离效果。该新型外循环UASB从悬浮区上部设循环水取水口11取水(而不象一般外循环那样从溢流出水堰7)经循环管12与原液进水管路9汇合进水管1后从反应器底部进水。通过调节循环泵13的流量控制循环量，从而灵活控制反应器内水力负荷。这样既可有效提高反应区的水力负荷和产气率，提高反应器的反应效率，也促进颗粒污泥的产生和保持，又不增加三相分离区的负荷和沉淀区的容积。
Claims (1)
1.一种外循环式上流式厌氧污泥床反应器，包含进水管(1)、出水管(10)、沼气管(8)及反应器主体，主体从下往上分为污泥区(2)、悬浮区(3)及三相分离区(4)，三相分离区上部有喇叭口沉淀区(6)、溢流出水堰(7)、顶部设集气室(5)，其特征在于：悬浮区(3)上部设循环水取水口(11)，通过循环管(12)和循环泵(13)连接进水管(1)。
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