CN204779027U - 新型厌氧反应器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种新型厌氧反应器,包括厌氧生物反应器本体,在所述厌氧生物反应器本体内从下至上依次分布有废水的进水管、布水器、污泥膨胀床区、三相分离器及澄清水出水管,其特征在于,所述污泥膨胀床区设有多个竖直设置的厌氧污泥提升通道,所述厌氧污泥提升通道具有下端输入口和上端输出口,所述下端输入口相对所述布水器的喷水口设置。通过在污泥膨胀床区设有多个厌氧污泥提升通道,使所述厌氧污泥提升通道内的水流速度大于通道外的水流速度,从而将周围的厌氧污泥全部被吸入厌氧污泥提升通道内,使厌氧污泥提升通道内厌氧污泥的浓度高于厌氧污泥提升通道外的浓度,同时由于通道内流速较高,使得通道内的水流处于紊流状态,可以使污水与厌氧污泥充分反应,提高了污水处理率,提升出水质量。

Description

新型厌氧反应器
技术领域
[0001] 本实用新型涉及污水处理技术领域,更具体地说,涉及一种新型厌氧反应器。
背景技术
[0002] 厌氧反应是污水处理工程中的一个重要环节,多用于处理浓度很高的污水,对生 化处理困难的污水具有很好的处理效果。广泛用于医药行业、化工行业、机械行业等工业废 水处理,它具有能耗低,处理效果显著等优点。经过几十年的发展厌氧技术得到了很大的发 展,在一代的厌氧处理技术上发展到二代、三代厌氧技术。虽然处理效率得到一定的提高, 但制作工艺复杂,安装难度大,运行条件苛刻,不好控制。
[0003] 现有技术中一般采用的EGSB厌氧反应器是通过污泥回流增加反应区内厌氧污泥 浓度提高处理效率,但因为污泥回流是将所用的污水全部回流,使得污水中有害物质也回 流到反应区,如此不仅增加了耗能,还使反应区内的有害物质累积,在一定时间之后,厌氧 反应的效率就会快速的降低,进而使得厌氧反应失效。
[0004] 而1C厌氧反应器则是通过将两个UASB厌氧反应器进行叠加,增加反应区的面积, 从而提高处理效率,但因此也使得1C厌氧反应器的体积较大,制作困难,且厌氧反应器的 上升流速有限,因此需要更大扬程水栗,进而增加了能耗,使反应成本过高。 实用新型内容
[0005] 有鉴于此,有必要提供一种体积小且能够使厌氧污泥和污水进行充分反应的新型 厌氧反应器。
[0006] -种新型厌氧反应器,包括厌氧生物反应器本体,在所述厌氧生物反应器本体内 从下至上依次分布有废水的进水管、布水器、污泥膨胀床区、三相分离器及澄清水出水管, 其特征在于,所述污泥膨胀床区设有多个竖直设置的厌氧污泥提升通道,所述厌氧污泥提 升通道具有下端输入口和上端输出口,所述下端输入口相对所述布水器的喷水口设置。
[0007] 优选的,所述厌氧污泥提升通道的上端输出口上方设置有开口朝下、用于使污泥 回落的反射伞。
[0008] 优选的,所述反射伞的顶端设有气流通道,所述气流通道通向新型厌氧反应器外 部。
[0009] 优选的,所述厌氧污泥提升通道的下端输入口为伞状开口。
[0010] 优选的,所述厌氧污泥提升通道具有光滑内壁。
[0011] 优选的,所述厌氧污泥提升通道的直径为<2 80mm-(2 1000mm。
[0012] 优选的,所述反射伞的角度为60° -130°。
[0013] 优选的,所述反射伞开口与所述厌氧污泥提升通道的上端输出口之间的高度间距 为 600mm_1500mm〇
[0014] 优选的,所述布水器的喷水口与所述厌氧污泥提升通道的下端输入口之间的高度 间距为 500mm-1200mm。
[0015] 优选的,所述厌氧污泥提升通道的水平横截面积为所述厌氧生物反应器本体的水 平横截面积的60%-80%。
[0016] 本实用新型所述的新型厌氧反应器,通过在污泥膨胀床区设有多个厌氧污泥提升 通道,并使所述厌氧污泥提升通道的输入口相对所述布水器的喷水口设置,使所述厌氧污 泥提升通道内的水流速度大于通道外的水流速度,在水流速度的影响下,位于厌氧污泥提 升通道的输入口周围的厌氧污泥全部被吸入厌氧污泥提升通道内,使厌氧污泥提升通道内 厌氧污泥的浓度高于厌氧污泥提升通道外的浓度,污水能够与厌氧污泥充分反应,提高了 污水处理的质量。
附图说明
[0017] 图1为本实用新型所述新型厌氧反应器的结构示意图;
[0018] 图2为试验1中新型厌氧反应器与上流式厌氧污泥床反应器的反应状态比较图。
具体实施方式
[0019] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施 例,对本实用新型进行进一步详细说明,应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本实用新型,并不用于限定本实用新型。
[0020] 如图1所示,本实用新型提供一种新型厌氧反应器,包括厌氧生物反应器本体,在 所述厌氧生物反应器本体内从下至上依次分布有废水的进水管10、布水器20、污泥膨胀床 区30、三相分离器40及澄清水出水管50,其中,所述污泥膨胀床区30设有多个竖直设置的 厌氧污泥提升通道31,所述厌氧污泥提升通道31具有下端输入口 311和上端输出口 312, 所述下端输入口 311相对所述布水器20的喷水口 21设置。
[0021] 通过在污泥膨胀床区30设有多个厌氧污泥提升通道31,并使所述厌氧污泥提升 通道31的下端输入口 311相对所述布水器20的喷水口 21设置,使所述厌氧污泥提升通道 31内的水流速度大于通道外的水流速度,在水流速度的影响下,位于厌氧污泥提升通道下 端输入口 311周围的厌氧污泥全部被吸入厌氧污泥提升通道31内,使厌氧污泥提升通道31 内厌氧污泥的浓度高于厌氧污泥提升通道31外的浓度,污水能够与厌氧污泥充分反应,提 高了厌氧反应的处理效率。具体的,现有厌氧反应器内的污泥浓度一般为50g/L,而新型厌 氧反应器子管内浓度浓度可以达到l〇〇g/L,远远高于一代或二代厌氧反应器。
[0022] 所述厌氧污泥提升通道31的下端输入口 311为伞状开口,从而使下端输入口 311 直径变大,能够吸入更多的厌氧污泥。具体的,为避免厌氧污泥造成厌氧污泥提升通道31 阻塞,所述厌氧污泥提升通道31应当选用具有一定强度和光洁度的管道,一般可以选用钢 管或内壁较光滑的塑料管。
[0023] 所述厌氧污泥提升通道31的上端输出口 312上方设置有开口朝下设置、用于使污 泥回落的反射伞32,所述反射伞32用于对自厌氧污泥提升管道31的上端输出口 312输出 的厌氧污泥、澄清水以及厌氧反应产生甲烷等气体进行初步分离,即当厌氧污泥被厌氧污 泥提升管道31提升至上端输出口 312输出,并在水流惯性的带动下运动至反射伞32,其中 较大、较好的厌氧污泥经反射伞32阻挡,在重力的影响下沿反射伞32的伞壁内侧滑落,并 自厌氧污泥提升通道31两侧回落至污泥膨胀床区30的底部,在回落的过程中,所述厌氧污 泥同样与厌氧污泥提升通道31外部的污水进行反应,并回落至污泥膨胀床区30的底部,补 充底部污泥浓度并重新参与新的反应。
[0024] 相较现有技术中,随着水流的上升,污水与厌氧污泥的反应面积逐渐减小的问题, 本实用新型通过厌氧污泥提升管道31将厌氧污泥提升至高处,增大了厌氧反应区内单位 面积的污泥浓度,使得厌氧污泥与污水的充分接触,且反应时间更长更充分,从而进一步提 高了厌氧反应的处理效率和质量。
[0025] 同时,所述反射伞32的顶端设有气流通道321,所述气流通道321通向新型厌氧反 应器外部,用于将厌氧污泥提升管道31内进行厌氧反应产生的甲烷等气体收集至下一步 处理环节。即当所述气体自厌氧污泥提升管道31的上端输出口 312输出,在浮力作用下上 升至反射伞32的顶端,通过气流通道321进入下一步处理环节,从而达到将气体进行分离 的效果。
[0026] 而厌氧污泥提升管道31外进行厌氧反应产生的甲烷等气体、澄清水及少量的小 颗粒污泥在水流的推送下,继续上升至三相分离器40,通过三相分离器40的进行二次分离 后,气体通过气流通道321排出,少量的小颗粒污泥回落至污泥膨胀床区30的底部,澄清水 继续上升并自澄清水出水管50排出。
[0027] 根据布水器喷水口 21的大小,设置所述厌氧污泥提升通道31的直径为(2 80_-(2 1000mm,使所述厌氧污泥提升通道31的直径大于喷水口 21喷出的水柱直径。且所述厌氧 污泥提升通道31的水平横截面积为所述厌氧生物反应器本体的水平横截面积的60%-80%。 具体的,所述厌氧污泥提升通道31需要具有一定强度和光洁度,可以选择钢管或较光滑的 塑料管。
[0028] 为防止厌氧污泥在水体流速的影响下,跟随澄清水继续上升而造成厌氧污泥未能 与澄清水分离,因此所述厌氧污泥回落的速度应大于澄清水上升的速度,设置所述反射伞 32的角度为60° -130°,使厌氧污泥在该回落角度下,尽快沉降至污泥膨胀床区底部,而 澄清水则是在水流的带动下,继续上升。
[0029] 如果反射伞的角度小于60°,则在相同的横截面内,反射伞32的伞面面积过小, 对厌氧污泥提升管道31中产生的气体无法完全收集,据实验测算只能收集70%的气量。如 果大于反射伞的角度130°,则反射伞32的伞面面积过大,且由于角度上升趋势较小,伞内 收集的气泡受到的向下压力过大,不能够及时的自反射伞32的气流通道321进行收集,当 伞内停滞的气体过多,容易造成气体自反射伞32的边缘逃逸。同时如果保证反射伞32的 伞面面积,则其横截面积相对厌氧生物反应器本体的横截面占比率过大,反射伞32之间的 间隔过小,在相同水体流量的情况下,水体的流速就会增加,进而容易将污泥推送至反射伞 32的上部,影响泥水分离效果,使出水浑浊,经试验表明,出水的浊度增加了 50%以上。
[0030] 所述反射伞32的伞口与所述厌氧污泥提升通道31的上端输出口 312之间的高度 间距为600_-1500_。由于从厌氧污泥提升通道31中流出的水体流速较高,如果反射伞 32的伞口与厌氧污泥提升通道31的上端输出口 312之间的高度间距小于600mm,则使厌氧 污泥容易被水流冲入反射伞32的气流通道321中,形成堵塞。
[0031] 由于厌氧污泥提升通道31内产生的甲烷气体自上端输出口 312溢出后呈倒三角 锥式上升,如果反射伞32的伞口与上端输出口 312之间的高度间距大于1500mm,则气体扩 散的角度过大,容易自反射伞32之间的间隙逃逸,反射伞32无法对气体进行全部收集,从 而水气分离效果较差。
[0032] 所述布水器20的喷水口 21与所述厌氧污泥提升通道31的下端输入口 311之间 的高度间距为500mm-1200mm。当布水器20的喷水口 21与厌氧污泥提升通道31的下端输 入口 311之间的高度间距小于500mm时,喷水口 21喷出的水流直接进入厌氧污泥提升通道 31中,使厌氧污泥提升通道中31的速度过快,污泥和污水还未进行充分反应就被冲出,从 而不能达到进行高浓度的充分反应的目的。当布水器20的喷水口 21与厌氧污泥提升通道 31的下端输入口 311之间的高度间距大于1200mm时,喷水口 21喷出的水流在还未进入厌 氧污泥提升通道31中,其流速就被缓冲至平均流速了,从而也不能达到使厌氧污泥提升通 道31中的水体流速大于厌氧污泥提升通道31外的水体流速,进而无法将污泥提升至厌氧 污泥提升通道31中进行充分反应。
[0033] 为更好的反应本实用新型所述新型厌氧反应器的污水处理质量,以下结合具体实 施例来进行说明:
[0034]试验1
[0035] 试验装置:
[0036] 上流式厌氧污泥床反应器(简称UASB):采用S 5mm有机玻璃制作成直径为一米高 2. 5米的圆柱体,三相分离器采用0. 2mm不锈钢制作,锥形角为70°。
[0037] 本实用新型所述新型厌氧反应器(简称ARTT):采用S 5mm有机玻璃制作成直径 为一米高2. 5米的圆柱体,内安装四根长度为1米的厌氧污泥提升通道,采用平均分布,每 一个厌氧污泥提升通道对应一个布水器的喷水口,设计喷水口流速为1. 8m/h。反射伞采用 0.2mm不锈钢制作,锥形角70度。每一个厌氧污泥提升通道对应一个反射伞。
[0038] 测定项目:
[0039] 反应前化学需氧量(C0D)、生化需氧量(B0D)的浓度。反应后化学需氧量(C0D)、生 化需氧量(B0D)的浓度、反应器内的污泥浓度;化学需氧量(C0D)测定采用重络酸钾法,生 化需氧量(B0D)测定采用稀释接种法,污泥浓度测定采用干燥称重法。
[0040] 试验方法:
[0041] 采用酒厂的排放污水,经检测污水中化学需氧量(C0D)浓度为8000mg/L,生化需 氧量(B0D)浓度为5300mg/L,厌氧污泥采用污水处理厂消化污泥培养。按相等分量分别投 入UASB和ARTT反应器,同时向UASB和ARTT反应器中进水,将污水中的化学需氧量(C0D) 浓度稀释4000mg/L,将PH值都控制到7. 5左右,水温控制在30度。
[0042] 经过十天后,可看见UASB反应器和ARTT反应器有细小的絮状污泥产生。二十至 三十天,可见UASB反应器内产生较多的絮状污泥,但形体较散,而ARTT反应器内污泥产生 量虽然和UASB反应器差不多,但形体较大,有细小颗粒污泥产生。
[0043] 前三十天内,UASB反应器的处理率明显比ARTT反应器高出4个百分点。原因是 由于ARTT反应器中增加了厌氧污泥提升通道31和反射伞32,其内部空余空间相对UASB反 应器较小,且前期ARTT反应器中的厌氧污泥提升通道31中还未累积足够的厌氧污泥,因此 反应速度较慢,所以在污泥均等的情况下UASB反应器处理效率略高一点。
[0044] 但是三十天后,可观察到ARTT反应器内可见较多的颗粒性厌氧污泥,而UASB反应 器内颗粒污泥较散,因此ARTT反应器内产生的污泥相较UASB反应器中的污泥量多且形态 好。这是因为ARTT反应器中,是厌氧污泥提升通道31内流速较快,将附近的厌氧污泥都 吸入厌氧污泥提升通道31中,从而使得污水与厌氧污泥充分接触加快反应速度,而污泥生 长也较快,同时在污泥提升至上端输出口 311抛出后,较散的污泥随着水流流出,而活性较 好、利于后期厌氧污泥生长的污泥重新回落至污泥膨胀床区30的底部,补充底部污泥浓度 并重新参与新的反应。
[0045] 由图2可以看出,经过二十天的培养后,将进水浓度提至8000mg/L,经过十天左右 的进水,厌氧反应器内的容积负荷6Kg (COD) /m3. d,UASB处理率在71%。ARTT反应器处理率 76%。六十天后,ARTT反应器的处理效率明显比UASB反应器高。污水出水也比UASB反应 器出水清。九十天后,UASB反应器和ARTT反应器的出水浓度基本稳定后,经测定,ARTT反 应器出水中化学需氧量(C0D)的浓度为300mg/L,处理率稳定在96%。UASB反应器出水中化 学需氧量(C0D)的浓度为960mg/L,处理率稳定在88%。
[0046]试验2
[0047] 按照进水中化学需氧量(COD):5000mg/L,生化需氧量(BOD):2500mg/L, NH4N:20mg/L进行试验,厌氧污泥用制药厂厌氧污泥接种20KG,管径在100mm。试验数据如 下:
[0048]
Figure CN204779027UD00071
[0049] 从试验数据看,ARTT反应器比一般的UASB反应器效率高出10%以上。因此ARTT 反应器在处理率上远远高于UASB反应器,尤其是对生化性较差的污水,由于ARTT反应器的 污泥浓度远远高于UASB反应器,因此ARTT反应器的体积比UASB反应器小,节省了大量的 生产材料和占地面积。
[0050] 本实用新型所述的新型厌氧反应器,通过设置多个厌氧污泥提升通道,使厌氧污 泥提升通道内厌氧污泥的浓度高于厌氧污泥提升通道外的浓度,污水能够与厌氧污泥充分 反应,提高了污水处理的质量。同时将厌氧污泥至提升高处,并经反射伞回落,在回落的过 程中,所述厌氧污泥同样与厌氧污泥提升通道外部的污水进行反应,增大了厌氧反应区的 面积,进一步提高了污水处理的质量和效率。
[0051] 相较EGSB反应器,ARTT反应器中的污水并不回流,厌氧产生的有害物质可以随着 污水流出,不会将有害物质重新带到反应区而影响今后的厌氧反应,且能耗比EGSB低30% 左右。
[0052] 相较1C反应器,ARTT反应器中在不增加反应器的高度的情况下,通过设置多个厌 氧污泥提升通道,使厌氧污泥提升通道内厌氧污泥的浓度倍增,同时由于污水处于紊流状 态,污水能够与厌氧污泥充分接触,从而提高处理效率,因此ARTT反应器的处理效率也比 1C反应器要高出2%-5%。
[0053] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,并不用以限制本实用新型,凡在本实用 新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保 护范围之内。

Claims (10)

1. 一种新型厌氧反应器,其特征在于,包括厌氧生物反应器本体,在所述厌氧生物反应 器本体内从下至上依次分布有废水的进水管、布水器、污泥膨胀床区、三相分离器及澄清水 出水管,其特征在于,所述污泥膨胀床区设有多个竖直设置的厌氧污泥提升通道,所述厌氧 污泥提升通道具有下端输入口和上端输出口,所述下端输入口相对所述布水器的喷水口设 置。
2. 根据权利要求1所述的新型厌氧反应器,其特征在于,所述厌氧污泥提升通道的上 端输出口上方设置有开口朝下、用于使污泥回落的反射伞。
3. 根据权利要求2所述的新型厌氧反应器,其特征在于,所述反射伞的顶端设有气流 通道,所述气流通道通向新型厌氧反应器外部。
4. 根据权利要求3所述的新型厌氧反应器,其特征在于,所述厌氧污泥提升通道的下 端输入口为伞状开口。
5. 根据权利要求1所述的新型厌氧反应器,其特征在于,所述厌氧污泥提升通道具有 光滑内壁。
6. 根据权利要求1所述的新型厌氧反应器,其特征在于,所述厌氧污泥提升通道的直 径为 0 80mm-<t1000 mm0
7. 根据权利要求4所述的新型厌氧反应器,其特征在于,所述反射伞的角度为 60。 -130。 。
8. 根据权利要求4所述的新型厌氧反应器,其特征在于,所述反射伞开口与所述厌氧 污泥提升通道的上端输出口之间的高度间距为600mm-1500mm。
9. 根据权利要求1所述的新型厌氧反应器,其特征在于,所述布水器的喷水口与所述 厌氧污泥提升通道的下端输入口之间的高度间距为500mm-1200mm。
10. 根据权利要求1所述的新型厌氧反应器,其特征在于,所述厌氧污泥提升通道的水 平横截面积为所述厌氧生物反应器本体的水平横截面积的60%-80%。
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