CN201660493U - 改进型膨胀颗粒污泥床厌氧反应器 - Google Patents

Abstract

一种改进形膨胀颗粒污泥床厌氧反应器，其结构改进有：三相分离器、间歇式布水箱、回流水集吸管和浮渣清除装置，其主要特征：一是三相分离器沉淀室截面比主反应器截面扩大1.8倍，比上导流筒出口截面大8倍，为三相分离创造了良好条件。二是通过虹吸方式将水力动能集聚进行间歇布水，大幅度增强沉泥升流动能。三是增设回流水集吸管，借助于增压泵将泥水流以切向轨迹喷注于EGSB底部，在EGSB内形成旋动水流，并与间歇喷注水流相互作用，在不提升流速的前提下，延长了污泥在反应器内流动路线，提高了对污染物的降解速率。四是增设浮渣清除装置，为气液分离创建了良好条件。相对于传统的膨胀颗粒污泥床具有更良好的有机污染物降解能力。

Description

改进型膨胀颗粒污泥床厌氧反应器

技术领域

本实用新型涉及一种污水厌氧生化反应器——膨胀颗粒污泥床厌氧反应器(简称EGSB)。

背景技术

EGSB是当今厌氧反应器中降解能力最强的一种。这种效率较高的生物反应器普及率不高的主要原因是这项技术还存在不够完善的地方。其不足之处有以下几点：

(一)水流状态为均态升流，虽然升流速度高于其他厌氧反应器，但促使污泥与污水之间相对运动的动力不足，故污泥颗粒对有机污染物吸附、降解速率仍有较大的提升空间。

(二)三相分离器固液分离效果尚欠稳定，时有跑泥现象产生。EGSB运行中驱动沉泥膨胀需要将水体升流过程提速，而防止污泥流失的同时又要求升流速度不能过快，所以两者之间的矛盾尚难解决。

(三)集气室水面浮渣积储过多，妨碍甲烷气体逸出，尤其是蛋白质污染较多易产生浮渣污水，如绢纺厂污水、缫丝厂污水、豆制品厂污水等。

发明内容

本实用新型提出一种改进型EGSB，其结构改进有下列四项：

(一)三相分离器由沉淀室14和上导流筒15、下导流筒16、反射锥13、集气室(19)组成。沉淀室14外器壁是一个向上渐扩形环状锥体容器。其上口大径与与沉淀室的直筒段连成沉淀室容器整体，其下口小径伸入EGSB内与下面反射锥13小径焊成一个环形锐角导流体。沉淀室上部截面比EGSB主反应器筒体截面扩大1.8倍，比上导流筒15出口截面大8倍左右，为气体分离和污泥颗粒下沉创造了条件。

(二)增设了一套间歇进水装置，通过虹吸的方式将水力动能集聚，将传统的连续、均匀、缓慢进水方式改为间断大冲力喷注进水。在单位时间流量不变的前提下，大幅度增强沉泥升流动能。驱动沉泥不停地运动，增加了污泥与污水中有机污染物的接触几率，从而提高了对有机污染物的吸附降解效率。

(三)新设了回流水集吸管26，借助于增压泵动能将沉淀室底部的部分沉泥和回流水以切向轨迹喷注于EGSB底部，在EGSB内形成了旋动水流，并与间歇喷注水流相互作用，使每一污泥颗粒不停地在改变其空间位置，在不提升流速的前提下，延长了污泥在反应器内流动的路线，进一步提高了对有机污染物的吸附降解速率。

(四)增装了一套浮渣清除装置，利用水位差原理收集浮渣，通过斜置的输渣管将浮渣输送至EGSB处的储渣筒中，定期将其排出。此装置为气液分离创建了良好条件。

该实用新型具备良好三相分离功能，而且相对于传统的膨胀颗粒污泥床具有更强烈的有机污染物降解能力。在污泥随水体升流中产生强烈生化反应过程所产生甲烷微气泡粘附在泥粒表面，随着表面上的甲烷微气泡的增多，泥粒在水中不断上浮；而当微气泡增多到一定程度变成大气泡而脱离泥粒时，泥粒在水中下沉，因此使得泥粒不停地改变在EGSB中的空间位置，又一次增加了污泥与污水所含有机污染物的接触几率，进一步提高了单位时间内对水中有机污染物的降解能力。这种增强生化反应过程对泥粒自身循环运动构成驱动力，加上水流动能形成综合驱动力使污泥与水体之间相对运动加剧，以多种技术措施增加了污泥与污水中有机污染物的接触几率，因而这种改进型EGSB的污水净化功能优于现有EGSB。

本实用新型的目的是进一步提高EGSB的功能，完善它的性能，提升其降解效率。主要改进组件由三相分离器、间歇式布水箱(6)、回流水集吸管(26)和浮渣收集筒(20)组成。其特征在于三相分离器由渐扩状沉淀室(14)、上导流筒(15)、下导流筒(16)、反射锥(13)、集气室(19)组成，沉淀室(14)外器壁是一个向上渐扩状的锥体，其上口与沉淀室上部圆形器壁焊接构成了沉淀室整体，下口小径向EGSB主体内延伸并与反射锥(13)小径组成一个环形锐角状导流体。在集气室(19)顶板上焊有导气管(28)。间歇布水箱(6)内设置了虹吸筒(7)、通气管(9)、水封管(22)和布水管(10)。沉泥回流水集吸管(26)位于沉淀室(14)环形锥体底部。浮渣收集筒(20)装设于沉淀室(14)中部的布水管(10)的外径上，上筒口连通集气室(19)，并略高于集水槽(24)的溢水堰板1～3毫米。其底部布设了一条穿过EGSB器壁的向外倾斜输渣管(35)，并与储渣筒(34)相通。

附图说明

图1为改进型EGSB及配套设施主视图。

图2为改进型EGSB主体改进部件放大图。

图3为改进型EGSB间歇布水管群A～A视图。

图4为改进型EGSB俯视图。

图5为改进型EGSB D向浮渣清除装置局部剖面图。

本实用新型结构说明：

(一)如图1、图2所示：沉淀室(14)，由一个小径朝下并向EGSB内延伸大锥体和上导流筒(15)、下导流筒(16)组成，上导流筒(15)大径罩盖于下导流筒(16)的小径外侧，其径向间隙为50～80毫米；其轴向重叠度为40～60毫米。下导流筒(16)下口与沉淀室(14)的器壁之间污泥回流缝间距为50～80毫米。

(二)如图1、图2所示：间歇布水箱6焊置于集气室19顶板中部，构成了一个圆柱形封闭箱体；其虹吸筒7设置于布水箱6内，水封管(22)从虹吸筒(7)顶板和布水箱6顶板引出，另一端穿过集气室19顶板插入沉淀室水面下构成水封。布水箱6外筒壁上方接入进水管5。在布水箱6内设立了通气管9。其上口上伸至水箱气腔中，比布水管(10)管口高一段距离、，下口伸入集气箱19内。

(三)如图1、图2、图3所示：布水管10上口伸入布水箱虹吸套筒(7)上部，距顶板100～200毫米，管下端伸至EGSB底部焊接于布水管群11中心总管上，在布水管群11的各支管横侧面布设了若干个布水孔39。

(四)如图1、图2所示：导气管(28)焊于集气室(19)顶板上，距管顶端50～80毫米管段的对称侧各开了一个导气孔。导气孔上方布设了一个锥体防水罩(43)。

(五)如图1、3所示：回流水集水管26布置在沉淀室14环状锥体底部，管体为一环形构件，360°均布了若干个集流孔，水流经回流管41、增压泵31和输水管至喷嘴3。

(六)如图4、5所示：储渣筒(34)借助于输渣管35与浮渣收集筒20相连，储渣筒(34)顶板上装设了一段排气管(37)，管口安装了定重力排气盖板(21)。筒体上方设置了视窗(38)。浮渣收集筒20上口比沉淀室水位线高1至3毫米，储渣筒壁上装有视窗38，底下装有排渣阀36。12为EGSB主体，40为地平线，42为检修人孔。44为储渣筒34支撑件。

本实用新型工作原理简述如下：

EGSB前置预处理单元由折流板式水解酸化池(简称ABR)组成，污水由进水孔1流入，经折流板2内降流。污水分别按A、B、C流动轨迹、经过ABR水解酸化、再由提升泵4、进水管5、抽入间歇布水箱6中。3是ABR隔墙。伴随布水箱6水位上升，虹吸筒7上腔气体经水封管22压入水下再返流入气室19中，水位升至布水管10上口时，如水位线L所示，水体沿着流动轨迹E下落至布水管10中。水流所产生射流效应，将气体逐渐带走，当气体抽完时，虹吸形成。虹吸筒7外水体沿着流动轨迹D经布水管10快速流至EGSB底部。由于布水箱水位与沉淀室水位高差大于1米，布水管群11为小阻力布水，故喷孔出水冲力较大，在较短时段内由於水力冲刷扰动、沉泥纷纷飘动上升，其升流轨迹如F所示，形成一个快速升流时段。此时，间歇布水箱6水位快速下降，上腔形成负压，集气箱19气体经通气管9注入、填补了水位下降空缺，使虹吸过程顺利完成，当虹吸筒7下口脱离水位线M时，气体涌入筒内，虹吸过程结束，接着开始了下一周期进水过程。这样周而复始向EGSB中间歇性布水的主要作用是：当间歇冲击流产生时，沉泥上浮动力增强，粒状污泥快速上升一段距离。当虹吸终止时，泥粒向上推升力下降，比重大于水的泥粒开始沉降，这样就形成了污泥颗粒在水体中产生反复浮沉运动，与水体之间的相对运动程度大大提高。

于此同时，沉淀室14底部部分沉泥和回流水经集吸管26、输水管41、增压泵31、喷嘴3注入EGSB底部。这股水流以切向入注，使底部水体产生涡旋式升流，又一次为沉泥注入动能。其运动路线如流动轨迹G所示。泥粒与水体形成旋转流体。与以上所表述的间歇流互相作用，促使粒状泥流动路线变得更长。每一泥粒不停地在改变自身的空间位置，增加了泥粒与水体中污物之间表面接触的几率，实现降解效率进一步提高。

间歇性注入新污水，和切向旋动回流水组成了水体升流运动，当升流水体携带着污泥及生物代谢所产生气泡的混合流体、至三相分离器下的反射锥13、导流筒锥体15、16器壁时被反射回来，因为导流筒15、16是两个向上渐扩形锥体，水体向上升流过程是不断被压缩、加速，在气、泥、水之间比重差和惯性力作用下气泡脱离泥粒随水流快速上升，较大泥粒纷纷下沉，较小泥粒随水流上升到导流筒15上口，水面突然扩大8倍以上，流体骤然减速，剩余气泡在惯性力作用直冲出水面，主水流夹带泥粒向外扩散，运动路线如流动轨迹H所示。剩余粒状泥在沉淀室14发生全面沉降，从而达到固液分离目的。流体在受15、16两个导流筒的压缩、部分水流经导流筒锥体15、16之间回流缝返流至沉淀室，如流动轨迹I所示。回流水集流管26设置于沉淀室14底部，主水流进入沉淀室14时，约有五分之三左右水体回流至EGSB底部，借助于回流水下降动力和沉淀室锥体对流体压缩、提速作用推动泥粒下沉，一部分沉泥与回流水一起被回流水集流管26抽回至EGSB底部参与下周期的生化降解过程，其余污泥在下降水流惯性力作用下加速下滑、其流动轨迹加K所示。由于下导流筒16下口截面较大水体升流速度较慢，为污泥下沉创造了条件。这种三相分离器的多重固液分离功能增强了泥粒滞留效果，使EGSB内保留了充足的污泥量。上清液经集气室19筒形器壁下口折流向上流入集水槽24内、如流动轨迹J所示、再经出水管25输水管32注入好氧曝气池(SBR)33底部进行后续处理。

当储渣筒内浮渣溢上视窗38可见范围时，打开排渣阀进行排渣，发现有燃气排出时及时关闭输渣管上控制阀，打开排气盖21用软水管冲洗筒中残渣，此排气盖具备自行排气功能，当桶内浮渣位上升引起上桶体气压升高，当压力超过阀盖设定重量时阀盖被气压顶开，其气压消除后盖板又自行关闭。

当EGSB内污泥过多时，打开排泥伐30进行静压排泥，污泥由输泥管N输送到污泥脱水单元进行脱水干化处理。

29为排气阀，初次使用须反复排气多次将空气排净，所产生燃气由输气管M输至能源回收利用处。

具体实施方式

(一)EGSB的实施案例：地下部分钢混构件，地面以上为钢结构。(地上部分也可用钢混结构，但内部三相分离器须采用钢结构)。

(二)EGSB地面高度一般大于6米，设备高度是与生化反应降解效率成正比的，其内径须由污水流量决定，EGSB主体内水体上流速度一般控制在5～10m/h较合适。

(三)三相分离器与EGSB主体分别预制，先在地下钢混结构圈梁上预埋筒座；EGSB筒座下端与钢筋焊接，筒座必须校圆，外圆上须焊一圈止水环兼加强筋板。筒座内加焊附助支撑杆，确保浇注砼时不走形。

(四)三相分离器制作方案：

1.先加工好导流筒锥体15、16和沉淀室14外锥体和导流体锥体13.并分别校圆各锥体。

2.在组装平台上划一个EGSB内径圆形线，先将反射锥13大径放于平台上，其外径必须在圆线范围内，超限之处进行修整。

3.在平台上划出锥体16大径圆弧线将锥体16就位，超限处进行修整，再划好支板17水平圆弧线，焊上3～6块支板17。在支板17上再划导流筒15大径圆线，将导流筒锥体15置放圆线内调整好同心度后进行固定焊。

4.在沉淀室14锥体上划出与EGSB主筒体相接位置水平圆线，再将沉淀室14大锥体小径和反射锥13组焊；接着划好导流筒16支撑板27水平圆线，按6～12等分焊好支板27，，同时在支板上划出导流筒16大径同心圆弧线。再将原先组焊好的两个导流筒15、16组件按圆线就位固定焊。

5.制作安装回流水集吸管26，在沉淀室14大锥体与下导流筒16底部周围均匀布置4～8段圆钢，用于置放集吸管26，集水孔均布于集吸管顶面两侧45°部位，出水管从沉淀室14大锥体器壁穿孔而出，由输水管41连接至增压泵31。

6.EGSB主筒体，按板幅宽先加工与三相分离器相焊接的筒节，同上在平台上划圆后就位，再把预装好的三相分离器吊装就位，在沉淀室14大锥体上按原划出与EGSB主筒体相接位置水平圆线对装组焊三相分离器，并保持其同心度和水平度。

7.沉淀室14直筒段校圆后将集水槽24焊接在对应高度直筒上，组焊溢流堰板时须严格校正水平度，溢流堰板上口线也是沉淀室水位线，一般低于沉淀室外壁上口200～300毫米；同时在溢流堰板对应部位划出集气室19筒圈支板18水平环形线，再按6～12等分焊上支板18，用于搁置集气室19。出水管25设置于SBR好氧池33一侧，管径为Φ75～Φ90，从沉淀室14大锥体上部穿壁而出。

8.三相分离器与沉淀室14直筒段组装：将三相分离器置于平台上，再把沉淀室14直筒段吊装进行对接组焊。

(五)集气室19与间歇式布水箱6的制作安装程序。

1.吊装集气室19筒体搁置于集水槽24溢流堰板的支板18上调整好同心度作固定焊，再安装布水管10、导气管28、集渣筒20，可在上导流筒15出口端用几条圆钢作支撑固定，集渣筒20底部中心开孔并套入水管10，同时侧量出布水管10上段长度，布水管10的管径取Φ60～Φ90，(设计流速可在1.5～2M/S范围内选择)，距虹吸筒7顶板距离为100～200毫米。控制好同心度后施焊。集渣筒口略高于集水槽24溢流堰板，输渣管35管径为Φ90～Φ110，下倾角为3°～5°从沉淀室14直筒段器壁穿孔而出。

2.组装集气室顶盖，先切割布水管10孔并套入布水管10，导气管28焊于集气室19顶板上，管径选用Φ90～Φ110、并在管顶稍下段焊一只防水锥体罩板43，罩板下输气管上两侧各开一个对称进气孔，这样的结构能有效防止导气管带水。下一工序焊接集气室19筒体角焊缝。

3.安装布水箱6，先在集气室19顶盖上划出虹吸筒7和布水箱6就位圆环线，并在集气室19顶盖上切割出通气管9、水封管22的安装孔，再把通气管9焊上，其上管口距布水箱顶50～100毫米，通气管下端伸入气室10～20毫米，管径为Φ45～Φ60。接着把焊好的虹吸筒7的固定杆件焊接于集气室顶板上，与布水管10至于同心状态，然后安装水封管22，再将布水箱6就位，水封管22从布水箱6顶板穿孔而出穿过集气室19顶板、插入沉淀室水面以下100～150毫米，管径为Φ20～Φ32，同时形焊好布水箱6底环形焊缝。

(六)、浮渣清除组件制作、安装、

1.安装环形工作平台和安全护栏23及上部爬梯。

2.浮渣集储筒34储量设定在0.2m³以下较合适，并用输渣管35和阀件及支撑件44牢固将浮渣集储筒34固定在沉淀室14筒体上。同时与环形走道和护栏稳定的连接在一起。

3.浮渣视窗用一条玻璃板夹持于钢板框内，先将钢板框焊于筒体上，采用插入法或夹持法将两者之间用树脂或玻璃胶粘合密封。

4.排气盖21重量由排气管37内截面和气压乘积决定。

(七)、EGSB总成安装

1、将预制好的EGSB和三相分离器、集气室、布水箱等组合体内外表面切底除锈，内壁涂刷环氧树脂防腐层，器壁外涂防锈底漆2层，外层涂上面漆。

2、将三相分离器、集气室、布水箱等组合体与EGSB主筒体组焊。

3整体吊装。将EGSB地面部分钢结构吊装定位，与预埋钢混结构圈梁上钢制筒座相对接。调整垂直，水平和中心后定位焊接。同时将布水管10与底部布水管群11组焊，导气管28接长并穿越EGSB器壁与导气伐29连接，(示流线M表示通向燃气使用单元连接管)。

4、在EGSB器壁合适高度开孔安装排泥管和排泥阀30，管径选用Φ90～Φ110。

5、安装EGSB内排泥管、布水管群11和回流水管喷嘴3。内部管件安装完毕，须除锈和涂环氧树脂防腐层。然后封闭检修人孔。

(八)、调试和菌种培养驯化

注入按实际污水浓度十分之一冲淡污水最好接种其基质相近颗粒状污泥，调试方法与常规EGSB相同。

Claims (6)

1.本实用新型涉及一种改进型膨胀颗粒污泥床厌氧反应器，其主要改进部件由三相分离器、间歇式布水箱(6)、回流水集吸管(26)和浮渣收集筒(20)组成，其特征在于三相分离器由渐扩状沉淀室(14)、上导流筒(15)、下导流筒(16)、反射锥(13)、集气室(19)组成，沉淀室(14)外器壁是一个向上渐扩状的锥体，其上口与沉淀室上部圆形器壁焊接构成沉淀室整体，下口小径向EGSB主体内延伸并与反射锥(13)小径组成一个环形锐角状导流体，集气室(19)顶板上焊有导气管(28)，间歇式布水箱(6)由虹吸套筒(7)、通气管(9)、水封管(22)、布水管(10)组成，回流水集吸管(26)布设于沉淀室(14)底部，浮渣收集筒(20)装设于沉淀室(14)中部的布水管(10)的外径上，上筒口连通集气室(19)，并略高于集水槽(24)的溢水堰板1～3毫米，其底部布设了一条穿过EGSB器壁的向外倾斜输渣管，并与储渣筒(34)相通。

2.如权利要求1所述一种改进型膨胀颗粒污泥床厌氧反应器，其特征在于所述沉淀室(14)，由一个小径朝下并向EGSB内延伸锥体和上导流筒(15)、下导流筒(16)组成，上导流筒(15)大径罩盖于下导流筒(16)的小径外侧，其径向间距为50～80毫米；其轴向重叠度为40～60毫米，下导流筒(16)下口与沉淀室(14)器壁之间污泥回流缝间距为50～80毫米。

3.如权利要求1所述一种改进型膨胀颗粒污泥床厌氧反应器，其特征在于所述间歇式布水箱(6)其特征在于它焊装于集气室(19)顶板上部，其虹吸筒(7)设置于布水箱(6)内，水封管(22)从虹吸筒(7)、布水箱(6)顶部引出，另一端穿过集气室19顶板插入沉淀室水面下，通气管(9)上通气 口向上伸入布水箱(6)气腔中，比布水管(10)管口高一段距离、下端伸入气室内。

4.如权利要求1所述一种改进型膨胀颗粒污泥床厌氧反应器，其特征在于所述布水管(10)其特征在于上口伸入布水箱虹吸套筒(7)上部，距顶板100～200毫米，管下端伸至EGSB底部，焊接于布水管群(11)的中心管上，布水管群(11)的每一支管上均布了若干个横向水平喷水孔(39)。

5.如权利要求1所述一种改进型膨胀颗粒污泥床厌氧反应器，其特征在于所述导气管(28)焊于集气室(19)顶板上，距管顶端50～80毫米管段的对称部位各开了一个导气孔，导气孔上方布设了一个锥体防水罩(43)。

6.如权利要求1所述一种改进型膨胀颗粒污泥床厌氧反应器，其特征在于所述储渣筒(34)其特征在于储渣筒顶板上装设了一段排气管(37)，管口安装了定重力排气盖板(21)，筒体上方设置了视窗(38)。 

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