CN202337712U - 一种高效厌氧生物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效厌氧生物反应器，包括反应器本体、水封箱及排气管，反应器本体内部由下至上构成有泥水混合区、悬浮区、三相分离区、沉淀区及气室，泥水混合区、悬浮区、三相分离区及沉淀区顺次接通，反应器本体外侧壁连接有进水管、出水管及排泥管，进水管接通泥水混合区，出水管接通沉淀区，排泥管接通悬浮区。水封箱设置在反应器本体的顶端且接通气室，三相分离区内设有与排气管连接的三相分离器，且三相分离器通过排气管接通水封箱。本实用新型在分解废水中的有机物时通过分区处理，增强了各个功能区的作用，从而使本实用新型具有良好的处理效率，且操作方便、运行稳定。

Description

一种高效厌氧生物反应器

技术领域

本实用新型涉及环卫领域，具体是一种高效厌氧生物反应器。

背景技术

厌氧生物反应技术是在厌氧条件下，形成了厌氧微生物所需要的营养条件和环境条件，利用这类微生物代谢作用，分解废水中的有机物并产生甲烷和二氧化碳的过程。

常见的厌氧生物反应器主要有三类：第一类以普遍使用的厌氧池为代表，反应池呈现完全混合，没有污泥循环，处理负荷低，处理效率低。第二类为升流式厌氧污泥床（UASB），其主要由污泥反应区、气液固三相分离器组成，UASB在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层，沉淀至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床，其特点是设有气液固三相分离器，处理效率高，但污泥经常流失。第三类以厌氧颗粒污泥膨胀床（EGSB）和厌氧内循环反应器（IC）为代表，其特点是缓解了UASB反应器容易短流的缺陷，然而，EGSB反应器需要液体回流，动力能耗增加，处理水质难以进一步提高，IC反应器运行控制比较困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了在分解废水中的有机物时通过分区处理，具有良好的处理效率，且操作方便、运行稳定的一种高效厌氧生物反应器。

本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现：一种高效厌氧生物反应器，包括反应器本体、水封箱及排气管，所述反应器本体内部由下至上构成有泥水混合区、悬浮区、三相分离区、沉淀区及气室，泥水混合区、悬浮区、三相分离区及沉淀区顺次接通，反应器本体外侧壁连接有进水管、出水管及排泥管，所述进水管接通泥水混合区，出水管接通沉淀区，排泥管接通悬浮区；所述水封箱设置在反应器本体的顶端且接通气室，所述三相分离区内设有与排气管连接的三相分离器，且三相分离器通过排气管接通水封箱。

所述泥水混合区、悬浮区及沉淀区三者对应的反应器本体侧壁均构成圆筒状，所述三相分离区对应的反应器本体侧壁构成倒置的圆锥台的侧壁状，所述气室对应的反应器本体侧壁构成圆锥台的侧壁状。本实用新型在工作时，污水上流依次经过泥水混合区、悬浮区后，由于面积扩大，流速降低，如此，便于泥水沉淀分离。

所述三相分离区对应的反应器本体侧壁与水平面之间的夹角α为50°~60°；所述气室对应的反应器本体侧壁与水平面之间的夹角δ为20°~30°。三相分离区对应的反应器本体侧壁与水平面之间构成一个倾角α，该倾角α为50°~60°，便于污泥的下沉；气室对应的反应器本体侧壁与水平面之间一个夹角δ，夹角20°~30°是为了便于气体集中在顶部。

所述三相分离区中的三相分离器包括多个大三相分离器和多个小三相分离器，多个大三相分离器之中的任意两个相邻的大三相分离器之间均设置有一个小三相分离器，大三相分离器和小三相分离器均与排气管连接。本实用新型在工作时，气体主要集中在大三相分离器的顶部，而小三相分离器用于第二次收集气体。

所述大三相分离器和小三相分离器的锥顶角β均为45°~60°，且大三相分离器和小三相分离器之间构成有宽度为20~30mm的通道。本实用新型为了便于大三相分离器和小三相分离器的安装和气体聚集，对大三相分离器和小三相分离器的锥顶角进行限定，因为锥顶角太小时大三相分离器和小三相分离器不便于安装，而锥顶角太大时，不利于气体的聚集；本实用新型对大三相分离器与小三相分离器之间形成的通道的宽度进行限定，主要为了便于水通过该通道，该通道太大时不便于气体的分离，而该通道太小时易堵塞通道、水无法上升。

所述沉淀区设置有斜管填料，所述斜管填料向反应器本体的中心倾斜。本实用新型设置倾斜的斜管填料是根据浅池深淀原理来对颗粒物进行沉淀，即由于颗粒物存在垂直分速度，所以相对沉淀池的长度而言，深度越浅，沉淀时间就越短，如此，本实用新型在减少沉淀池体积的同时，提高了沉淀效果。

所述泥水混合区设置有多根布水管，所述进水管一端延伸至泥水混合区内，多根布水管均与进水管连接，且在进水管上均匀分布。

所述沉淀区设置有挡板和出水水封槽，挡板连接于沉淀区的顶部，出水水封槽与反应器本体内侧壁连接且位于出水管处，出水水封槽与反应器本体侧壁构成接通出水管的环状凹槽，所述挡板与出水水封槽之间构成有接通环状凹槽的通水流道。

所述反应器本体外侧壁连接有接通泥水混合区的排空管，所述泥水混合区对应的反应器本体侧壁设有第一检修口，所述三相分离区和沉淀区对应的反应器本体侧壁设有第二检修口。本实用新型设置排空管的目的是为了便于检修时排空反应器。

所述反应器本体外侧壁连接有第一搅拌机和第二搅拌机，所述第一搅拌机的叶轮设置在泥水混合区内，所述第二搅拌机的叶轮设置在悬浮区内。

本实用新型在实际应用时，可应用于水质中悬浮物（SS）含量高的废水和高浓度有机废水的处理。

本实用新型的工作原理为：在厌氧条件下，形成了厌氧微生物所需要的营养条件和环境条件，利用反应器中污泥中的微生物代谢作用，分解废水中的有机物并产生甲烷和二氧化碳的过程。高分子有机物的厌氧降解过程可以被分为四个阶段：水解阶段、发酵(或酸化)阶段、产乙酸阶段和产甲烷阶段。主要是经过生物菌落反应，去除污水中COD、BOD₅、NH₄ ⁺-N、TP等污染因子。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：（1）本实用新型包括反应器本体、水封箱及排气管，反应器本体内部构成有泥水混合区、悬浮区、三相分离区、沉淀区及气室，其中，水封箱与气室接通，且通过排气管接通三相分离区，本实用新型工作时，泥水混合区存有污泥，需要处理的污水进入泥水混合区内且与预存的污泥混合，污泥中原有的微生物则进入到需要处理的污水中，污水在上流过程中呈现悬浮状态，在悬浮区产生沼气，沼气及泥水进入三相分离区并进行气、液、固体三者的分离，沼气则通过排气管进入水封箱，从而进入气室内，而在沉淀区水上流、污泥下沉；本实用新型在分解废水中的有机物时通过分区处理，增强了各个功能区的作用，使本实用新型操作方便、工作过程连贯，在三相分离区对气液固的分离效果更加显著，从而使本实用新型工作时运行稳定，且具有良好的工作效率。

（2）本实用新型泥水混合区、悬浮区及沉淀区三者对应的反应器本体侧壁均构成圆筒状，三相分离区和气室对应的反应器本体侧壁构成圆锥台的侧壁状，本实用新型反应器本体整体形成塔形一体化结构设计，具有较高的高径比，占地面积小。 

（3）本实用新型的沉淀区设置有斜管填料，如此，在沉淀区能较好的分离泥水，减少污泥回流所需的动力消耗，能耗降低。

（4）本实用新型反应器本体在设计时采用合理的径高比结构，同样的流量在横截面积小的情况下，流速加快，液体表面上升流速较快，传质充分，因此，本实用新型具有较高的液体表面上升流速和COD 去除负荷，反应器抗冲击负荷能力强；本实用新型的污水经过三相分离区时，在三相分离器的作用下，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，从而使得厌氧污泥颗粒粒径较大。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图； 

图2为图1沿A-A向的剖视结构示意图；

图3为图1沿B-B向的剖视结构示意图；

图4为图1沿C-C向的剖视结构示意图。

    附图中附图标记所对应的名称为：1、反应器本体，2、进水管，3、布水管，4、第一搅拌机， 5、第二搅拌机，6、第一检修口，7、排空管，8、大三相分离器，9、小三相分离器，10、排气管，11、水封箱，12、出水水封槽 ，13、出水管，14、斜管填料，15、挡板，16、排泥管，17、泥水混合区，18、悬浮区，19、三相分离区，20、沉淀区，21、气室，22、第二检修口。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例：

如图1~4所示，一种高效厌氧生物反应器，包括水封箱11、排气管10及中空的反应器本体1，其中，反应器本体1内部由下至上构成有泥水混合区17、悬浮区18、三相分离区19、沉淀区20及气室21，泥水混合区17、悬浮区18、三相分离区19及沉淀区20顺次接通，沉淀区20与气室21之间设置有分隔沉淀区20与气室21的密封板，从而能避免水进入气室21。反应器本体1外侧壁连接有接通泥水混合区17的进水管2、接通沉淀区20的出水管13及接通悬浮区18的排泥管16。水封箱11设置在反应器本体1的顶端且接通气室21，三相分离区19内设有与排气管10连接的三相分离器，且三相分离器通过排气管10接通水封箱11。沉淀区20设置有斜管填料14，斜管填料14向反应器本体1的中心倾斜，且斜管填料14与水平面构成有夹角γ，夹角γ为45°至75°的锐角。泥水混合区17设置有多根布水管3，进水管2一端延伸至泥水混合区17内，多根布水管3均与进水管2连接，布水管3相对连接进水管2端的另一端开口，多根布水管3排成一排，且在进水管2上均匀分布。

泥水混合区17、悬浮区18及沉淀区20三者对应的反应器本体1侧壁均构成圆筒状，即反应器本体1侧壁在泥水混合区17、悬浮区18及沉淀区20均为圆筒状。三相分离区19对应的反应器本体1侧壁构成倒置的圆锥台的侧壁状，即反应器本体1侧壁在三相分离区19的部位构成倒置的圆锥台的侧壁状；为了便于污泥下落，三相分离区19对应的反应器本体1侧壁与三相分离区19侧壁下端水平面之间的夹角α为50°~60°。气室21对应的反应器本体1侧壁构成圆锥台的侧壁状，即反应器本体1侧壁在气室21的部位构成圆锥台的侧壁状；为了便于气体收集，气室21对应的反应器本体1侧壁与水平面之间的夹角δ为20°~30°。

三相分离区19中的三相分离器包括多个大三相分离器8和多个小三相分离器9，多个大三相分离器8之中的任意两个相邻的大三相分离器8之间均设置有一个小三相分离器9，大三相分离器8和小三相分离器9均与排气管10连接。大三相分离器8和小三相分离器9的锥顶角β均为45°~60°，且大三相分离器8和小三相分离器9之间构成有宽度为20~30mm的通道。

沉淀区20设置有挡板15和出水水封槽12，挡板15连接于沉淀区20的顶部，出水水封槽12与反应器本体1内侧壁连接且位于出水管13处，出水水封槽12与反应器本体1侧壁构成接通出水管13的环状凹槽，挡板15与出水水封槽12之间构成有接通环状凹槽的通水流道。为了便于检修，反应器本体1外侧壁连接有接通泥水混合区17的排空管7，泥水混合区17对应的反应器本体1侧壁设有第一检修口6，三相分离区19和沉淀区20对应的反应器本体1侧壁设有第二检修口22。反应器本体1外侧壁连接有第一搅拌机4和第二搅拌机5，第一搅拌机4的叶轮和转轴设置在泥水混合区17内，第二搅拌机5的叶轮和转轴设置在悬浮区18内。为了便于对本实施例工作时的异常情况进行检测，反应器本体1侧壁设有多个取样口，多个取样口分别接通泥水混合区17、悬浮区18及三相分离区19。

一种高效厌氧生物反应器工作时：污水由进水管2进入泥水混合区17，通过布水管3均匀分布，第一搅拌机4将输入的污水与反应器本体1的泥水混合区17内预存的污泥充分混合，从而使需要处理的污水与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气；沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在悬浮区18上部由于沼气搅动形成污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离区；沼气碰到大三相分离器8和小三相分离器9下部的反射板时，折向反射板的四周，汇集在三相分离器顶部，然后通过排气管10进入水封箱11，沼气从通过水封箱11集中在气室21，通过一支接通气室21的导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器之间锥型区沉淀一次，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降，污水再上升到沉淀区20进行澄清，斜管填料14利用浅池沉淀原理，提高了沉淀效率，澄清后的水在出水水封槽12收集，通过出水管13排出反应器。在上述过程中，通过取样口可以监测反应器的运行状态。

如上所述，则能很好的实现本实用新型。

Claims (10)

1.一种高效厌氧生物反应器，其特征在于：包括反应器本体（1）、水封箱（11）及排气管（10），所述反应器本体（1）内部由下至上构成有泥水混合区（17）、悬浮区（18）、三相分离区（19）、沉淀区（20）及气室（21），泥水混合区（17）、悬浮区（18）、三相分离区（19）及沉淀区（20）顺次接通，反应器本体（1）外侧壁连接有进水管（2）、出水管（13）及排泥管（16），所述进水管（2）接通泥水混合区（17），出水管（13）接通沉淀区（20），排泥管（16）接通悬浮区（18）；所述水封箱（11）设置在反应器本体（1）的顶端且接通气室（21），所述三相分离区（19）内设有与排气管（10）连接的三相分离器，且三相分离器通过排气管（10）接通水封箱（11）。

2.根据权利要求1所述的一种高效厌氧生物反应器，其特征在于：所述泥水混合区（17）、悬浮区（18）及沉淀区（20）三者对应的反应器本体（1）侧壁均构成圆筒状，所述三相分离区（19）对应的反应器本体（1）侧壁构成倒置的圆锥台的侧壁状，所述气室（21）对应的反应器本体（1）侧壁构成圆锥台的侧壁状。

3.根据权利要求2所述的一种高效厌氧生物反应器，其特征在于：所述三相分离区（19）对应的反应器本体（1）侧壁与水平面之间的夹角α为50°~60°；所述气室（21）对应的反应器本体（1）侧壁与水平面之间的夹角δ为20°~30°。

4.根据权利要求1所述的一种高效厌氧生物反应器，其特征在于：所述三相分离区（19）中的三相分离器包括多个大三相分离器（8）和多个小三相分离器（9），多个大三相分离器（8）之中的任意两个相邻的大三相分离器（8）之间均设置有一个小三相分离器（9），大三相分离器（8）和小三相分离器（9）均与排气管（10）连接。

5.根据权利要求4所述的一种高效厌氧生物反应器，其特征在于：所述大三相分离器（8）和小三相分离器（9）的锥顶角β均为45°~60°，且大三相分离器（8）和小三相分离器（9）之间构成有宽度为20~30mm的通道。

6.根据权利要求1所述的一种高效厌氧生物反应器，其特征在于：所述沉淀区（20）设置有斜管填料（14），所述斜管填料（14）向反应器本体（1）的中心倾斜。

7.根据权利要求1～6任一项所述的一种高效厌氧生物反应器，其特征在于：所述泥水混合区（17）设置有多根布水管（3），所述进水管（2）一端延伸至泥水混合区（17）内，多根布水管（3）均与进水管（2）连接，且在进水管（2）上均匀分布。

8.根据权利要求1～6任一项所述的一种高效厌氧生物反应器，其特征在于：所述沉淀区（20）设置有挡板（15）和出水水封槽（12），挡板（15）连接于沉淀区（20）的顶部，出水水封槽（12）与反应器本体（1）内侧壁连接且位于出水管（13）处，出水水封槽（12）与反应器本体（1）侧壁构成接通出水管（13）的环状凹槽，所述挡板（15）与出水水封槽（12）之间构成有接通环状凹槽的通水流道。

9.根据权利要求1～6任一项所述的一种高效厌氧生物反应器，其特征在于：所述反应器本体（1）外侧壁连接有接通泥水混合区（17）的排空管（7），所述泥水混合区（17）对应的反应器本体（1）侧壁设有第一检修口（6），所述三相分离区（19）和沉淀区（20）对应的反应器本体（1）侧壁设有第二检修口（22）。

10.根据权利要求1～6任一项所述的一种高效厌氧生物反应器，其特征在于：所述反应器本体（1）外侧壁连接有第一搅拌机（4）和第二搅拌机（5），所述第一搅拌机（4）的叶轮设置在泥水混合区（17）内，所述第二搅拌机（5）的叶轮设置在悬浮区（18）内。

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