CN202576085U - 一种处理废水的两相两阶段厌氧生物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种处理废水的两相两阶段厌氧生物反应器，所述反应器包括反应器本体、位于反应器本体外侧的循环水罐和加碱装置以及位于反应器本体内从下到上依次设有的生物相分离器、一级三相分离器、二级三相分离器，所述反应器本体的下部设有密封的酸化反应室，所述生物相分离器设于酸化反应室内的顶部；酸化反应室上部至一级三相分离器之间形成产甲烷主反应区，一级三相分离器与二级三相分离器之间形成产甲烷精处理区；本实用新型的厌氧反应器结构紧凑，占地少，在处理中高浓度制浆造纸废水或相类似的废水时有机负荷可达40kg COD/(m³.d)，在处理水量水质多变的废水过程中具有很高的稳定性和灵活性。

Description

一种处理废水的两相两阶段厌氧生物反应器

技术领域

本实用新型涉及一种厌氧反应器，特别是涉及一种处理废水的两相两阶段厌氧生物反应器。

背景技术

厌氧生物处理技术是有机废水处理中的重要技术之一。而厌氧反应器是厌氧生物处理技术的核心。传统的厌氧反应器包括UASB、厌氧过滤床、厌氧流化床等。目前，这些厌氧反应器广泛应用于废水处理行业，但常出现能承受有机负荷低，不能承受较大的冲击负荷，运行稳定性较差，滤床易堵，污泥易流失，反应器体积大，维护困难等缺点。近年来发展的IC厌氧反应器、EGSB厌氧反应器，在UASB上得到了一些突破并解决了一些问题，包括：(1)通过内循环或外循环以及较高的水力上升流速强化泥水传质而提高了反应器的最大有机负荷，并减小了占地面积。(2)通过三相分离器的改进提高了水力流速，减小了水力停留时间从而提高了反应器的处理效率。但是，这类改进型厌氧反应器仍存在一些问题，包括：(1)处理含悬浮物、钙、镁等废水时颗粒污泥易结垢，导致反应器堵塞和处理效率急剧下降，严重时需停机清理后重新添加活性污泥。(2)启动时形成内循环困难，启动时间长，且集气槽下易聚集大量浮泥，堵塞集气槽，难以维持稳定的高效提升。(3)在处理含有毒物质的有机废水时，传统的单相厌氧反应器中产甲烷菌群直接接触有毒物质，其增殖速率常常低于衰亡速率，导致厌氧处理过程不能保持长期的高效。(4)目前三相分离器在较高流速下不能有效实现三相分离，厌氧反应器易出现污泥严重流失。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种适宜厌氧生物菌群生长，提高反应器内污泥的活性，强化了污泥与废水间的传质的废水处理的两相两阶段厌氧生物反应器。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：

一种处理废水的两相两阶段厌氧生物反应器，其特征在于，所述反应器包括反应器本体、循环水罐和加碱装置；所述反应器本体为空心筒体结构，反应器本体底部设有布水器，顶部设有气液分离器，反应器本体内从下到上依次设有生物相分离器、一级三相分离器、二级三相分离器，所述反应器本体的下部设有密封的酸化反应室(优选地，酸化反应室的高径比为1∶1或小于1∶1)，所述生物相分离器设于酸化反应室内的顶部；酸化反应室上部至一级三相分离器之间形成产甲烷主反应区，一级三相分离器与二级三相分离器之间形成产甲烷精处理区；产甲烷区由产甲烷主反应区和产甲烷精处理区组成(优选地，产甲烷区的高径比大于等于2)。所述生物相分离器上部设有导气管，该导气管与一级三相分离器的集气槽连通，生物相分离器与产甲烷主反应区由导流管单向连通；所述集气槽通过内循环提升管与气液分离器连通；所述气液分离器的内循环回流管的下端通入产甲烷主反应区的底部；反应器本体顶部的出水通过排水管排入循环水罐；循环水罐底部通过外循环回流管与布水器连通，循环水罐顶部设有出水管；所述加碱装置连接加碱管，该加碱管通入产甲烷主反应区底部；所述反应器本体底部设有排泥管和底部进液支管。

所述反应器本体的底部为漏斗型锥形筒体，所述布水器包括进液主干管、与进液主干管连通的两个布水排管，所述布水排管包括竖直的侧部进液支管及设于侧部进液支管不同高度上的至少两个水平的布水管，所述两个布水排管设在反应器本体的漏斗型锥形筒体的两侧，且其出水口伸入该筒体内，两个布水排管的出水方向为同一时针方向。优选地，所述两个布水排管及筒体中轴线位于同一竖直平面内，且两个布水排管的出水口相对于筒体中轴线对称，出水口末端设有同一时针方向的沿圆周截面切线的弯头，从而使得两个布水排管的出水方向为同一时针方向。所述两个布水排管也可不在同一竖直平面内，两个布水排管的出水口方向相反且分列在筒体中轴线的两侧。

在运行时底部进液支管可连续或间断进入废水，可在需要补充污泥时作为排泥管作为进泥管进泥。废水通过进液主干管分别由两根进液支管再由布水管水平进入布水区，在水平方向上形成旋流搅拌，垂直方向上形成推流流态，利用水力搅拌实现泥水的充分混合，并有效避免短流。但当反应器直径较大时，旋流中心会搅拌强度不足，因此在正常运行时底部进液支管也连续进水，以促进旋流中心的泥水混合。当长期处理含钙或惰性悬浮物质较多的废水时，污泥容易结垢，导致活性下降，需要排泥时，停止底部进液支管进水，在锥形筒体内，因结垢污泥和惰性物质与活性污泥的密度差异形成分层，结垢污泥和惰性物质因密度大而沉于锥形筒体底部，由排泥管排出。当需要补充污泥时，通过底部排泥管进入反应器，达到补充活性污泥的作用，从而实现反应器高效率的连续运行。

所述酸化反应室的上部为漏斗型封端，所述生物相分离器设于酸化反应室上部的中央，该生物相分离器包括外筒和内筒，所述外筒包括外直筒体、与外直筒体底部连接的外锥形筒体及外直筒体的上端连接的漏斗型外筒；所述漏斗型外筒与酸化反应室上部漏斗型封端之间形成螺旋进液区，所述漏斗型外筒上设有与漏斗型外筒相切的进液口，所述进液旋转方向与布水排管出水旋转的时针方向相同；所述外锥形筒体与外直筒体连通，且其底部开放，外锥形筒体内壁设有螺旋导流板，形成外螺旋通道，其螺旋方向与上方进入液体的旋转方向相同；所述内筒包括扩张筒和内直筒体，所述扩张筒设在外筒内中轴线处，且固定于酸化反应室上部封端处，扩张筒的上端封闭并设有导流管，扩张筒通过导流管上设有的单向导通阀与产甲烷主反应区单向导通，导流管出水口末端设有沿圆周截面切线的弯头，导流管出水旋转方向与进液旋转的时针方向相同，扩张筒上部直径小，下部直径大，扩张筒下端开口并与内直筒体上部连接形成联接通道，扩张筒下端外沿设有挡板，该挡板与内直筒体形成同心集气槽，集气槽上端设有与内直筒体和外直筒体形成的空腔联通的导气管；内直筒体中部设有过滤孔，内直筒体下部设有另一螺旋导流板，形成内螺旋通道，其螺旋方向与外螺旋通道的螺旋方向相同。泥水混合液由迎着涡旋方向开口的进液口进入分离器漏斗型外筒与漏斗型内筒间的空腔，并流速得到旋转加速，沿漏斗型内筒外壁旋转向下至底部设有上部直径小下部直径大的扩张筒，污泥和悬浮物因密度大而向下部的内直筒体外壁聚集，而水因密度小而向下部的内直筒体外壁聚集，气液经由过滤孔进入内直筒体上升至扩张筒顶部由导流管而进入产甲烷室；小部分气体因密度差异向中心聚集由导气管进入产甲烷区提升管，有效减小了气体在反应区内积累对菌群产生抑制的问题。泥水进一步由过滤孔分离，液体进入内直筒体内，污泥和悬浮物处于内直筒体外继续向下运动，有效实现泥水分离。同时过滤孔外侧的高的流体流速对过滤孔进行剪切清洗，因此无需反冲洗即可保持孔通畅。所述生物相分离器的螺旋通道的螺旋方向与流体旋转方向相同，以促进分离污泥迅速返回至反应区，避免已经分离的污泥向上返混，从而实现高效的将泥水分离。

所述一级三相分离器包括平行交错排列的至少两层集气罩、以及集气槽、污泥收集槽、挡板和污泥回流管，所述集气罩与集气槽连通，所述集气槽与内循环提升管连通，集气罩的正下方设有污泥收集槽，污泥收集槽末端连接有污泥回流管，污泥回流管与内循环回流管连通，在集气罩之间的回流缝隙下部设有挡板；所述循环水罐底部的外循环回流管的一根支管联接于布水器的进液主干管，另一根支管联接于一级三相分离器下方的内循环回流管上。

所述集气槽的下端开口，开口处分别连接一长挡板和一短挡板，长挡板与短挡板之间留有污泥回流口，且长、短挡板的水平投影能将集气槽的下端口完全覆盖。

所述二级三相分离器固定于反应器本体的顶部，包括外筒和内筒，所述外筒包括外直筒体、与外直筒体底部连接的外锥形筒体及外直筒体的上端连接的漏斗型外筒；所述内筒设在外筒内中轴线处，包括扩张筒、漏斗型内筒及内直筒体，所述漏斗型外筒与漏斗型内筒之间形成螺旋进液区，所述漏斗型外筒上设有与漏斗型外筒相切的进液口，所述进液旋转方向与产甲烷区底部的导流管出水旋转的时针方向相同；所述外锥形筒体与外直筒体连通，且其底部开放，外锥形筒体内壁设有螺旋导流板，形成外螺旋通道，其螺旋方向与上方进入液体的旋转方向相同；所述扩张筒上部直径小，下部直径大，且上下开口分别连接漏斗型内筒的下端和内直筒体上端；内直筒体中部设有过滤孔，内直筒体下部设有螺旋导流板，形成内螺旋通道，其螺旋方向与外螺旋通道的螺旋方向相同；所述漏斗型内筒上端外延上设有锯齿形溢流堰，该溢流堰与反应器本体筒体之间形成环形汇水槽，汇水槽通过排水管与循环水罐连通。

所述二级三相分离器固定于反应器本体的顶部，也可为包括两层集气罩和两层斜板，两层集气罩上下交错排列，下层集气罩的罩顶最高点位于上层集气罩之间的回流缝的中线下方。在两层集气罩之间设有上层斜板，在下层集气罩下方设有下层斜板，两层斜板的倾斜方向相反。在表面带有气泡的污泥在上升至集气罩内时，上升惯性与水吸负压复合作用形成紊流，促进气泡与污泥的分离，从而集气罩内的浮泥快速有效由污泥收集槽经由污泥回流管进入内循环回流管返回到产甲烷室的底部，减少污泥进入提升管造成堵塞，气液混合液由一级提升管进入气液分离器内进行气液分离后，液体由内循环回流管返回到产甲烷室底部。

本实用新型的厌氧反应器运行方式如下：废水由进水泵从厌氧反应器的底部经进液主干管分别由两根进液支管，再由布水管水平切向进入锥形筒体内，另部分一由进液主干管经底部进液支管从底部垂直向上进入锥形筒体内，然后螺旋升流进入厌氧反应器的酸化反应室，降解后酸化基质由进液窗切向进入生物相分离器，经泥水分离后废水和沼气由内直筒体上小孔径的过滤孔进入内直筒体内上升至扩张筒顶部，液体由导流管进入产甲烷室，使得COD得到进一步降解，大部分气液混合液由扩张筒顶部中轴处的导气管进入产甲烷区提升管，提升至气液分离器后，气体排放，液体由内循环回流管返回到产甲烷室底部。分离的污泥和悬浮物经由生物相分离器的内直筒体、外锥形筒以及外螺旋导流板形成的螺旋通道返回到酸化反应室，悬浮污染物再次由水解酸化菌进行水解酸化降解成酸化基质。产甲烷室内泥水气混合液上升至一级三相分离器，泥水气混合液在集气罩碰撞作用与污泥收集槽的水吸作用下实现气和泥的分离，气液混合液由集气罩收集后由提升管提升至气液分离器，沼气分离排放或利用，废水由回流管回流到产甲烷室底部。产甲烷室的大部分污泥返回下降，废水和少量污泥上升至产甲烷室顶部，一部分通过产甲烷室顶部的二级提升管进入气液分离器，分离后的泥水混合物由回流管回流到产甲烷室底部，剩余大部分泥水混合液由进液窗切向进入二级三相分离器如同生物相分离器分离原理一样将分离的气水混合物经扩张筒上升至沉淀区，再由锯齿形溢流堰整流后进入排水管，从循环水罐中部进入循环水罐，一部分从循环水罐底部由经外循环回流管进入进液主干管，再次进入酸化反应室；另一部分由循环水罐上部排出进入下一处理单元。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)通过在反应器本体中安装生物相分离器将产酸污泥和产甲烷污泥进行有效的分离，避免废水中毒性物质直接接触产甲烷微生物，并在生物相分离器上部、产甲烷主反应区下部设置加碱管，向产甲烷室投加碱，分别为产酸室的产酸微生物和产甲烷室里的微生物创造适宜的pH环境，提高各种厌氧微生物的活性。另外，三相分离器设有生物器导气管可将产酸反应室产生的硫化氢、氢气等气体收集直接排入内循环提升管，增加内循环提升力的同时避免过高的氢分压和毒性物质浓度阻碍挥发性有机酸(VFA)和醇类等中间产物的乙酸化过程和甲烷化过程。

(2)改进的漏斗旋流布水器更易实现良好的传质效果。布水器的漏斗锥形筒体的不同高度处设有布水管，由于漏斗锥形筒体下部分的圆形截面小，污泥量少，随着高度的增加，污泥量的增加，不同高度的污泥水平旋流速度具有差异，污泥床层间发生相对位移有效避免沟流和短流的产生。同时传统布水器难以在大直径反应器内实现均匀布水，本实用新型所述的布水器利用下层床层运动带动上层床层运动，降低每个布水点布水均匀性、布水点个数以及布水点出水流速的要求，降低了布水点处的水力剪切力，为颗粒污泥的形成与成长创造良好的环境。另外，布水器底部进水可对大直径反应器的旋流搅拌的大漩涡进行适当剪切，促进大漩涡裂解为小漩涡，丰富相间运动，提高传质效率。另在布水器底部设有排泥管，可灵活的进行结垢失活污泥进行排放和活性污泥的补充，提高反应器的运行灵活性。

(3)生物相分离器中的切向进液方式和螺旋污泥回流通道，实现在较高的泥水混合液流速下高效的泥水分离。生物相分离器上多个切向进液口使得泥水混合液进入生物相分离器后高速旋流，因此根据泥水不同的密度产生不同的离心力进行分离，并利用生物相分离器内直筒体上的过滤孔进一步分离，同时旋流液体对过滤孔产生水力剪切，对过滤孔进行清洗，避免了过滤孔的堵塞，可长期稳定的进行泥水分离。生物相分离器下部分的螺旋污泥回流通道根据旋流方向设计，有利于分离污泥的回流，同时有效避免螺旋污泥回流通道出口的液体逆向进入，对已分离污泥回流造成影响而形成二次返混。

(4)本实用新型采用改进的内外复合循环结构，厌氧处理后出水均进入循环水罐，一部分由反应器底部经布水器进入产酸室，另一部分由外循环回流管进入内循环回流管最终回流到产甲烷主反应区底部。通过不同比例的循环为两大反应区回流不同的营养物质和碱度，使得反应器具有更强的抗冲击负荷能力。另外，本实用新型的内循环结构中的集气罩的泥水界面处设有污泥收集槽，污泥收集槽均联接污泥回流管，污泥回流管另一端联接于集气罩下方的内循环回流管上。利用外循环回流管的强制回流在内循环回流管内形成负压，将集气罩下方的污泥收集进入内循环回流管回流到产甲烷主反应区底部，同时在集气罩之间设置斜挡板，减少污泥进入上层集气罩，从而达到尽量减少污泥进入内循环提升管造成堵塞或内循环提升阻力增大。因此本实用新型所述的内循环结构具有更大内循环提升力，并不易发生堵塞，使得循环具有更好的自适应性和稳定性。

(5)本实用新型的二级三相分离器即终端三相分离器采用如生物相分离器的结构，不同之处在于生物相分离器内扩张筒的顶部不封闭，实现良好的泥水分离效果。或者二级三相分离器采用改进的三相分离器结构，包括两层集气罩和两层斜板，两层集气罩上下交错排列，下层集气罩的罩顶最高点位于上层集气罩之间的回流缝的中线下方，在两层集气罩之间设有上层斜板，在下层集气罩下方设有下层斜板，两层斜板的倾斜方向相反。泥水气混合物在上升过程中，首先与最层斜板碰撞，破坏其尾涡作用，促进泥气的分离，使得大部分污泥由于表面气泡的分离沉降回反应区，大部分气体由第一层集气罩进行收集分离。少部分气体和污泥继续上升，再次和上层斜板碰撞，并因斜板倾斜方向的改变使得污泥碰撞后气体沿斜板上升至第二层集气罩由二级提升管进入气液分离器得到分离，污泥得到沉降分离。

(6)本实用新型的厌氧反应器其结构设计紧凑，具有合适的高径比与简单的处理流程，既节约占地面积，又无需反冲洗而实现高效的两相分离，在处理中高浓度的制浆造纸废水的运行中体现出了长期稳定的污染物高效去除率，有机负荷可以达到40kg COD/(m³d)，在运行中体现出了极高的稳定性和灵活性。

附图说明

图1是本实用新型实施例1生物反应器的结构示意图；

图2a是图1中进液布水区I结构示意图；

图2b是图2a的俯视图；

图2c是实施例2中进液布水区I结构示意图；

图3是图1中生物相分离器2结构示意图；

图4a是图1中产甲烷室中一级三相分离器结构示意图；

图4b是图1中产甲烷室中一级三相分离器俯视结构示意图；

图4c是图1中产甲烷室中一级三相分离器左视结构示意图；

图4d是图1中产甲烷室中一级三相分离器不同形式结构示意图；

图5a是图1中二级三相分离器和气液分离器的结构示意图；

图5b是图1中二级三相分离器的不同形式结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但是本实用新型的实施方式不限如此。

实施例1

如图1所示，一种处理废水的两相两阶段厌氧生物反应器，包括反应器本体1、循环水罐7和加碱装置8；所述反应器本体1为空心筒体结构，反应器本体1底部设有布水器2，反应器本体1顶部设有气液分离器6，反应器本体1内从下到上依次设有生物相分离器3、一级三相分离器4、二级三相分离器5，所述反应器本体1的下部设有密封的酸化反应室11，酸化反应室11的高径比为1∶1，所述生物相分离器3设于酸化反应室11内；酸化反应室11上部至一级三相分离器4之间形成产甲烷主反应区12，一级三相分离器4与二级三相分离器5之间形成产甲烷精处理区13，产甲烷主反应区12和产甲烷精处理区13，统称产甲烷区，产甲烷区的高径比为3∶1。

所述反应器本体1的底部为漏斗型锥形筒体，如图2a和2b所示，所述布水器2包括进液主干管201、与进液主干管201连通的两个布水排管202，进液主干管201上连接水泵，所述布水排管202包括竖直的侧部进液支管203及设于侧部进液支管203不同高度上的4个水平的布水管204，所述两个布水排管202设在反应器本体1的漏斗型锥形筒体的两侧，且出水口伸入该筒体内，所有布水管204及筒体中轴线位于同一竖直平面内，两个布水排管202上的布水管204出水口位于所在水平面圆周的半径中点处，且两个布水排管202的出水口相对于筒体中轴线对称，每根布水管204的出水口设有同一时针方向的沿圆周截面切线的弯头205，使得布水管204的出水均为顺时针方向。

如图3所示，所述酸化反应室11的上部为漏斗型封端，所述生物相分离器3设于酸化反应室11上部的中央，该生物相分离器3包括外筒300和内筒310，所述外筒300包括外直筒体304、与外直筒体304底部连接的外锥形筒体306及外直筒体304的上端连接的漏斗型外筒303；所述漏斗型外筒303与酸化反应室11上部漏斗型封端111之间形成螺旋进液区，所述漏斗型外筒303上设有与该外筒相切的4个进液口302，4个进液口302的进液旋转方向均为顺时针方向；所述外锥形筒体306与外直筒体304连通，且其底部开放，外锥形筒体306内壁设有外螺旋导流板308，形成外螺旋通道，其螺旋方向与上方进入液体的旋转方向相同；所述内筒310包括扩张筒311和内直筒体305，所述扩张筒311设在外筒300内中轴线处，且固定于酸化反应室11上部漏斗型封端111上，扩张筒311的上端封闭并设有导流管313，扩张筒311通过导流管313上设有的单向导通阀与产甲烷主反应区12单向导通，导流管313出口设有弯头，出水的旋转方向为水平顺时针，扩张筒311上部直径小，下部直径大，扩张筒311下端开口并与内直筒体305上部连接形成联接通道，扩张筒311下端外沿设有挡板314，该挡板314与内直筒体305形成同心集气槽，该同心集气槽上端设有与内直筒体305和外直筒体304形成的空腔联通的导气管315，该导气管315与一级三相分离器的集气槽402连通；内直筒体305中部设有过滤孔316，内直筒体305下部设有内螺旋导流板309，形成内螺旋通道，其螺旋方向与外螺旋通道的螺旋方向相同。

如图4a、4b、4c所示，所述一级三相分离4器包括平行交错排列的两层集气罩401、集气罩外延挡板以及集气槽402、污泥收集槽403、挡板404和污泥回流管405，所述集气槽402的下端开口，开口处分别连接一长挡板406和一短挡板407，长挡板406与短挡板407之间留有污泥回流口，且长、短挡板406、407的水平投影能将集气槽402的下端口完全覆盖；所述集气罩401与集气槽402垂直交叉连接，通过连接口将集气槽402与集气罩401连通，所述集气槽402通过内循环提升管9与气液分离器6连通；下层的集气罩401的内部泥水气界面的正下方设有污泥收集槽403，污泥收集槽403的截面形状为矩形，污泥收集槽403末端连接有污泥回流管405，污泥回流管405与气液分离器6的内循环回流管601连通，内循环回流管601的下端通入产甲烷主反应区12的底部；在上下两层集气罩401之间的回流缝隙下部设有长短挡板404、408；长挡板404和短挡板408的水平投影将集气罩之间的回流缝完全覆盖，所述循环水罐7底部的外循环回流管701的一条支管与内循环回流管601连通，外循环回流管701的另一条支管与布水器2的进液主干管201连通。

如图5a所示，所述二级三相分离器5固定于反应器本体1的顶部，包括外筒500和内筒510，所述外筒500包括外直筒体501、与外直筒体501底部连接的外锥形筒体502及外直筒体501的上端连接的漏斗型外筒503；所述内筒510设在外筒500内中轴线处，包括扩张筒511、漏斗型内筒512及内直筒体513，所述漏斗型外筒503与漏斗型内筒512之间形成螺旋进液区，所述漏斗型外筒503上设有与该外筒相切的4个进液口504，4个进液口504的进液旋转方向均为顺时针方向；所述外锥形筒体502与外直筒体501连通，且其底部开放，外锥形筒体502内壁设有螺旋导流板，形成外螺旋通道，其螺旋方向与上方进入液体的旋转方向相同；所述扩张筒511上部直径小，下部直径大，且上下开口分别连接漏斗型内筒512的下端和内直筒体513上端；内直筒体513中部设有过滤孔514，内直筒体513下部设有螺旋导流板，形成内螺旋通道，其螺旋方向与外螺旋通道的螺旋方向相同；所述漏斗型内筒512上端外延上设有锯齿形溢流堰520，该溢流堰520与反应器本体1之间形成环形汇水槽，汇水槽通过排水管703与循环水罐7连通，反应器本体1顶部的出水直接排入循环水罐7，循环水罐7顶部设有出水管702。所述反应器本体1顶部设有将气液分离器6与产甲烷精处理区13连通的二级提升管10。

所述加碱装置8连接加碱管801，该加碱管801通入产甲烷主反应区12底部，为产甲烷区与产酸区各自创造不同的pH环境，提高两种活性污泥的活性。所述反应器本体1底部设有排泥管101和底部进液支管102。底部进液支管102可连续或间断进入废水，在需要补充污泥时可将排泥管101作为进泥管进泥。

废水通过进液主干管201分别由两个布水排管202水平进入布水区，在水平方向上形成旋流搅拌，垂直方向上形成推流流态，利用水力搅拌实现泥水的充分混合，并有效避免短流。但当反应器直径较大时，旋流中心会搅拌强度不足，因此在正常运行时底部进液支管102也连续进水，以促进旋流中心的泥水混合。当长期处理含钙或惰性悬浮物质较多的废水时，污泥容易结垢，导致活性下降，需要排泥时，停止底部进液支管102进水，因结垢污泥和惰性物质与活性污泥的密度差异，污泥在锥形筒体内形成分层，结垢污泥和惰性物质因密度大而沉于锥形筒体底部，由排泥管101排出。当需要补充污泥时，通过底部排泥管101进入反应器，达到补充活性污泥的作用，从而实现反应器高效率的连续运行。

泥水混合液由迎着涡旋方向开口的生物相分离器3的进液口302进入漏斗型外筒303与酸化反应室上部漏斗型封端111之间形成螺旋进液区，并流速得到旋转加速，旋转向下，污泥和悬浮物因密度大而向外直筒体304内壁聚集，而水因密度小而向内直筒体305外壁聚集，气液经由过滤孔316进入内直筒体305上升至扩张筒311顶部由导流管313而进入产甲烷区；小部分气体因密度差异向中心聚集由导气管315经过集气槽402进入内循环提升管9，有效减小了气体在反应区内积累对菌群产生抑制的问题。泥水进一步由生物相分离器3的过滤孔316分离，液体进入内直筒体305内，污泥和悬浮物处于内直筒体305外继续向下运动，有效实现泥水分离。所述生物相分离器2的过滤孔316的孔直径由下至上递减，以提高泥水分离效果，同时过滤孔316外侧的高的流速对过滤孔316进行剪切清洗，因此无需反冲洗即可保持孔通畅。所述生物相分离器3的内直筒体305和外锥形筒306内部各自设有内、外螺旋导流板308、309，分别形成内、外螺旋通道，以促进分离污泥迅速返回至锥形筒体内，避免已经分离的污泥向上返混，从而实现高效的将泥水分离，同时截留废水中的不溶污染物在酸化反应室11中，停留足够的时间以降解成可溶的小分子有机物，进入产甲烷区得到彻底降解。该优势使得反应器能高效的净化含不溶污染物的中高浓度的复杂废水，例如制浆造纸废水。避免产甲烷污泥直接接触有毒物质。

在表面带有气泡的污泥在上升至集气罩401内时，上升惯性与水吸负压复合作用形成紊流，促进气泡与污泥的分离，从而集气罩401内的浮泥快速有效由污泥收集槽403经污泥回流管405进入内循环回流管601返回到产甲烷主反应区12的底部，减少污泥进入内循环提升管9造成堵塞，气液混合液由内循环提升管9(一级提升管)进入气液分离器6内进行气液分离后，液体由内循环回流管601返回到产甲烷主反应区12底部。

本实用新型所述的反应器运行方式是：废水由进水泵从厌氧反应器的底部经进液主干管201分别由两根布水排管202水平切向进入锥形筒体内，另部分由反应本体1底部的进液支管102从底部垂直向上进入锥形筒体内，然后螺旋升流进入厌氧反应器的酸化反应室11，降解后酸化基质由进液口302切向进入生物相分离器3，经泥水分离后废水和沼气由内直筒体305上小孔径的过滤孔316进入内直筒体305内上升至扩张筒311顶部，液体由导流管313进入产甲烷区，使得COD得到进一步降解，大部分气液混合液由扩张筒311顶部中轴处的导气管315进入内循环提升管9，提升至气液分离器6后，气体排放，液体由内循环回流管601返回到产甲烷主反应区12底部。分离的污泥和悬浮物经由生物相分离器3的外螺旋通道返回到酸化反应室11，悬浮污染物再次由水解酸化菌进行水解酸化降解成酸化基质。产甲烷主反应区12内泥水气混合液上升至一级三相分离器4，泥水气混合液在集气罩401碰撞作用与污泥收集槽403的水吸作用下实现气和泥的分离，气液混合液由集气罩401收集后由内循环提升管9提升至气液分离器6，沼气分离排放或利用，废水由内循环回流管601回流到产甲烷主反应区12底部。产甲烷区的大部分污泥返回下降，废水和少量污泥上升至产甲烷区顶部，一部分通过产甲烷区顶部的二级提升管10进入气液分离器6，分离后的泥水混合物由内循环回流管601回流到产甲烷主反应区12底部，剩余大部分泥水混合液由进液口切向进入二级三相分离器5，分离原理如同生物相分离器，将分离的气水混合物经扩张筒511上升至沉淀区，再由锯齿形溢流堰520整流后进入循环水罐7，一部分从循环水罐7底部由经外循环回流管701进入进液主干管201，再次进入酸化反应室11；另一部分由循环水罐7上部排出进入下一处理单元。另外加碱装置8将碱液均匀分布于产甲烷主反应区12底部，适当提高产甲烷区的pH环境，为产甲烷区创造适宜的产甲烷环境。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于：

如图2c所示，所述两个布水排管202不在同一竖直平面内，两个布水排管202上的布水管204出水口方向相反，且分列在筒体中轴线的两侧、所在水平面圆周的半径中点处，从而使得两个布水排管202的出水方向为同一时针方向。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于：

如图4c所示，所述污泥收集槽403的截面形状为梯形，集气罩之间回流缝处仅设一块挡板，挡板角度为水平。所述每个集气罩401下面均设有污泥收集槽403。

实施例4

本实施例与实施例1的不同之处在于：

如图5b所示，所述的二级三相分离器5包括两层集气罩517和上下两层斜板515和516，两层集气罩517上下交错排列，下层集气罩的罩顶最高点位于上层集气罩之间的回流缝的中线下方。在两层集气罩之间设有上层斜板515，在下层集气罩下方设有下层斜板516，上下两层斜板515、516的倾斜方向相反。二级提升管10一端联接于反应器本体1顶部，另一端联接于顶部的气液分离器6。

Claims (10)

1.一种处理废水的两相两阶段厌氧生物反应器，其特征在于，所述反应器包括反应器本体、循环水罐和加碱装置；所述反应器本体为空心筒体结构，反应器本体底部设有布水器，顶部设有气液分离器，反应器本体内从下到上依次设有生物相分离器、一级三相分离器、二级三相分离器，所述反应器本体的下部设有密封的酸化反应室，所述生物相分离器设于酸化反应室内的顶部；酸化反应室上部至一级三相分离器之间形成产甲烷主反应区，一级三相分离器与二级三相分离器之间形成产甲烷精处理区；所述生物相分离器上部设有导气管，该导气管与一级三相分离器的集气槽连通，生物相分离器与产甲烷主反应区由导流管单向连通；所述集气槽通过内循环提升管与气液分离器连通；所述气液分离器的内循环回流管的下端通入产甲烷主反应区的底部；反应器本体顶部的出水通过排水管排入循环水罐；循环水罐底部通过外循环回流管与布水器连通，循环水罐顶部设有出水管；所述加碱装置连接加碱管，该加碱管通入产甲烷主反应区底部；所述反应器本体底部设有排泥管和底部进液支管。

2.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征在于，所述反应器本体的底部为漏斗型锥形筒体，所述布水器包括进液主干管、与进液主干管连通的两个布水排管，所述布水排管包括竖直的侧部进液支管及设于侧部进液支管不同高度上的至少两个水平的布水管，所述两个布水排管设在反应器本体的漏斗型锥形筒体的两侧，且其出水口伸入该筒体内，两个布水排管的出水方向为同一时针方向。

3.根据权利要求2所述的生物反应器，其特征在于，所述两个布水排管不在同一竖直平面内，两个布水排管的出水口方向相反且分列在筒体中轴线的两侧。

4.根据权利要求2所述的生物反应器，其特征在于，所述两个布水排管及筒体中轴线位于同一竖直平面内，且两个布水排管的出水口相对于筒体中轴线对称，出水口末端设有同一时针方向的沿圆周截面切线的弯头。

5.根据权利要求1或2所述的生物反应器，其特征在于，所述酸化反应室的上部为漏斗型封端，所述生物相分离器设于酸化反应室的中央，该生物相分离器包括外筒和内筒，所述外筒包括外直筒体、与外直筒体底部连接的外锥形筒体及外直筒体的上端连接的漏斗型外筒；所述漏斗型外筒与酸化反应室上部漏斗型封端之间形成螺旋进液区，所述漏斗型外筒上设有与漏斗型外筒相切的进液口，所述进液旋转方向与布水排管出水旋转的时针方向相同；所述外锥形筒体与外直筒体连通，且其底部开放，外锥形筒体内壁设有螺旋导流板，形成外螺旋通道，其螺旋方向与上方进入液体的旋转方向相同；所述内筒包括扩张筒和内直筒体，所述扩张筒设在外筒内中轴线处，且固定于酸化反应室上部封端处，扩张筒的上端封闭并设有导流管，扩张筒通过导流管上设有的单向导通阀与产甲烷主反应区单向导通，导流管出水口末端设有沿圆周截面切线的弯头，导流管出水旋转方向与进液旋转的时针方向相同，扩张筒上部直径小，下部直径大，扩张筒下端开口并与内直筒体上部连接形成联接通道，扩张筒下端外沿设有挡板，该挡板与内直筒体形成同心集气槽，集气槽上端设有与内直筒体和外直筒体形成的空腔联通的导气管；内直筒体中部设有过滤孔，内直筒体下部设有螺旋导流板，形成内螺旋通道，其螺旋方向与外螺旋通道的螺旋方向相同。

6.根据权利要求5所述的生物反应器，其特征在于，所述一级三相分离器包括平行交错排列的至少两层集气罩、以及集气槽、污泥收集槽、挡板和污泥回流管，所述集气罩与集气槽连通，所述集气槽与内循环提升管连通，集气罩的正下方设有污泥收集槽，污泥收集槽末端连接有污泥回流管，污泥回流管与内循环回流管连通，在集气罩之间的回流缝隙下部设有挡板；所述循环水罐底部的外循环回流管的一根支管联接于布水器的进液主干管，另一根支管联接于一级三相分离器下方的内循环回流管上。

7.根据权利要求6所述的生物反应器，其特征在于，所述集气槽的下端开口，开口处分别连接一长挡板和一短挡板，长挡板与短挡板之间留有污泥回流口，且长、短挡板的水平投影能将集气槽的下端口完全覆盖。

8.根据权利要求7所述的生物反应器，其特征在于，所述二级三相分离器固定于反应器本体的顶部，包括外筒和内筒，所述外筒包括外直筒体、与外直筒体底部连接的外锥形筒体及外直筒体的上端连接的漏斗型外筒；所述内筒设在外筒内中轴线处，包括扩张筒、漏斗型内筒及内直筒体，所述漏斗型外筒与漏斗型内筒之间形成螺旋进液区，所述漏斗型外筒上设有与漏斗型外筒相切的进液口，所述进液旋转方向与产甲烷区底部的导流管出水旋转的时针方向相同；所述外锥形筒体与外直筒体连通，且其底部开放，外锥形筒体内壁设有螺旋导流板，形成外螺旋通道，其螺旋方向与上方进入液体的旋转方向相同；所述扩张筒上部直径小，下部直径大，且上下开口分别连接漏斗型内筒的下端和内直筒体上端；内直筒体中部设有过滤孔，内直筒体下部设有螺旋导流板，形成内螺旋通道，其螺旋方向与外螺旋通道的螺旋方向相同；所述漏斗型内筒上端外延上设有锯齿形溢流堰，该溢流堰与反应器本体筒体之间形成环形汇水槽，汇水槽通过排水管与循环水罐连通。

9.根据权利要求7所述的生物反应器，其特征在于，所述二级三相分离器固定于反应器本体的顶部，包括两层集气罩和两层斜板，两层集气罩上下交错排列，下层集气罩的罩顶最高点位于上层集气罩之间的回流缝的中线下方，在两层集气罩之间设有上层斜板，在下层集气罩下方设有下层斜板，两层斜板的倾斜方向相反。

10.根据权利要求8所述的生物反应器，其特征在于，所述酸化反应室的高径比≤1∶1；产甲烷区的高径比≥2；所述反应器本体顶部设有将气液分离器与产甲烷精处理区连通的二级提升管。

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