CN204897526U - 一种用于处理高悬浮固体物料的高负荷复合型厌氧反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于处理高悬浮固体物料的高负荷复合型厌氧反应器，属于环境保护及生物质能源技术领域。包括循环罐、循环泵、布水器、厌氧罐、厌氧罐出料装置、固液分离器、污泥回流泵、进料管、清液输出管、污泥输出管、沼气管、颗粒污泥床循环管路、絮状污泥床循环管路、污泥回流管路。用于处理高悬浮固体物料的高负荷复合型厌氧反应器是一种固液分离器外置于厌氧罐，兼有颗粒污泥床和絮状污泥床的高负荷复合型厌氧反应器。本实用新型实现了利用一种厌氧反应器即可满足各种高悬浮固体物料的厌氧消化、无堵塞、免维护、结构简单、占地少、造价低、效率高等多功能的要求。

Description

一种用于处理高悬浮固体物料的高负荷复合型厌氧反应器

技术领域

本实用新型涉及一种用于处理高悬浮固体物料的高负荷复合型厌氧反应器，高悬浮固体物料包括高悬浮固体有机废水、有机浆液及污泥等，并产生有利用价值的生物沼气，属于环境保护及生物质能源技术领域。

背景技术

高悬浮固体有机废水、有机浆液及污泥的厌氧处理并产生有经济价值的生物沼气技术是近年来环境环保和生物质能源领域的关键技术之一。厌氧反应器也经历了从以厌氧消化反应器CSTR、厌氧接触反应器为代表的第一代厌氧反应器到以升流式厌氧污泥床UASB反应器为代表的第二代厌氧反应器，再到以厌氧颗粒污泥膨胀床EGSB反应器和厌氧颗粒污泥内循环IC反应器为代表的第三代厌氧反应器的发展过程；相应地，厌氧污泥也从絮状污泥演进到颗粒污泥，厌氧反应器的有机负荷和水力负荷也由低到高。

目前对于有机废水厌氧处理各类型厌氧反应器均有应用。对于含悬浮固体浓度低的有机废水，主要采用厌氧颗粒污泥膨胀床EGSB反应器、厌氧颗粒污泥内循环IC反应器或升流式厌氧污泥床UASB反应器等高负荷厌氧反应器，以节省占地和投资；对于悬浮固体浓度高的有机废水，为了防止系统堵塞，主要采用厌氧接触反应器或采取预处理措施降低悬浮固体浓度后再采用厌氧颗粒污泥膨胀床EGSB反应器、厌氧颗粒污泥内循环IC反应器或升流式厌氧污泥床UASB反应器，因此带来工艺流程增加，占地面积增大，投资高等问题。同时，上述高负荷厌氧反应器内置的三项分离器制造技术条件苛刻，易引起分离效果差，腐蚀，堵塞以及维护困难等问题。

对于有机浆液及污泥等粗粒有机粒料的厌氧处理，目前主要是运用厌氧消化反应器CSTR。其特征是，厌氧反应器内污泥停留时间与水力停留时间相等，反应器内为普通厌氧絮状污泥，有机负荷和水力负荷低，因此厌氧反应器体积巨大，造价成本高昂。

发明内容

本实用新型提供一种用于处理高悬浮固体物料的高负荷复合型厌氧反应器，旨在解决当前技术的以下问题：

1.低负荷厌氧反应器即以厌氧消化反应器CSTR、厌氧接触反应器为代表的第一代厌氧反应器，占地面积大、造价高。

2.高负荷厌氧反应器即以升流式厌氧污泥床UASB反应器等为代表的第二代厌氧反应器和以厌氧颗粒污泥膨胀床EGSB反应器及厌氧颗粒污泥内循环IC反应器为代表的第三代厌氧反应器，结构复杂、内置三项分离器在处理高悬浮固体物料易时发生腐蚀和堵塞而维护困难。

3.高负荷厌氧反应器即以升流式厌氧污泥床UASB反应器等为代表的第二代厌氧反应器及以厌氧颗粒污泥膨胀床EGSB反应器和厌氧颗粒污泥内循环IC反应器为代表的第三代厌氧反应器，不能运用于有机浆液及污泥等粗粒有机物料厌氧消化领域。

具体地说，本实用新型的目的是利用一种厌氧反应器即可满足各种高悬浮固体物料的厌氧消化、无堵塞、免维护、结构简单、占地少、造价低、效率高等多功能的要求。

更确切地说，本实用新型的目的是提出一种用于处理高悬浮固体物料的高负荷复合型厌氧反应器。

本实用新型是一种用于处理高悬浮固体物料的高负荷复合型厌氧反应器，其特征是，包括循环罐、循环泵、布水器、厌氧罐、厌氧罐出料装置、固液分离器、污泥回流泵、进料管、清液输出管、污泥输出管、沼气管、颗粒污泥床循环管路、絮状污泥床循环管路、污泥回流管路。

所述厌氧罐为密闭型，由下至上依据截面尺寸和介质不同依次分为颗粒污泥床区、缓冲区、絮状污泥床区和集气室，所述颗粒污泥床区的底部设置有所述布水器，所述絮状污泥床区的上部侧壁设有所述厌氧罐出料装置。

所述进料管与所述循环罐的上侧部或顶部连接，所述循环罐的下侧部与所述循环泵进口端通过管路连接，所述循环泵出口端与所述布水器及所述颗粒污泥床区的下部侧壁通过管路连接，所述颗粒污泥床区的上侧部与所述循环罐的顶部通过所述颗粒污泥床循环管路连接，所述絮状污泥床的上侧部与所述循环罐的顶部通过所述絮状污泥床循环管路连接，所述厌氧罐出料装置的出口与所述固液分离器的进料端通过管路连接，所述固液分离器的污泥出口端与所述的污泥回流泵的进口端通过管路连接，所述污泥回流泵的出口端与所述絮状污泥床区的下侧部通过所述污泥回流管路连接，所述污泥输出管位于所述泥回流管路上，所述清液输出管与所述固液分离器的清液端连接，所述沼气管分别与所述循环罐的顶部、所述集气室的顶部和所述固液分离器的气体出口端连接。

所述厌氧罐的颗粒污泥床区、缓冲区、絮状污泥床区和集气室中心同轴且内部贯通，所述厌氧罐的絮状污泥床区和集气室为柱形结构且截面同一。

所述厌氧罐的颗粒污泥床区为柱形结构，上侧部设置有所述颗粒污泥床循环管路，内部是以惰性的填料作为细菌的载体或是细菌自身生长所形成的悬浮生长的厌氧颗粒污泥，有机负荷为5～30kgCOD/m³/d。

所述厌氧罐的缓冲区为上大下小的锥形结构，锥角≥45°，内部颗粒污泥会下沉并回流入所述颗粒污泥床区，松散颗粒污泥及絮状污泥将会从该区析出进入上部的所述絮状污泥床区。

所述厌氧罐的絮状污泥床区为柱形结构，上侧部设置有所述絮状污泥床循环管路，下侧部设置有所述污泥回流管路，内部悬浮生长松散颗粒污泥或絮状污泥，有机负荷为2～10kgCOD/m³/d，所述污泥回流管路的作用是可将所述固液分离器分离来的污泥回流到所述厌氧罐的絮状污泥床区以保持絮状污泥床区内污泥浓度。

所述厌氧罐的颗粒污泥床区、缓冲区、絮状污泥床区的液体流速是通过控制各区室的几何尺寸、颗粒污泥床循环管路流量、絮状污泥床循环管路流量、污泥回流管路流量等途径作用而实现的。

所述固液分离器位于所述厌氧罐的外部，包括脱气区、沉降区、浓缩区、出水区，所述脱气区至少设置一个脱气装置。

所述循环罐为柱形结构，侧壁至少设置一个酸度测量仪、一个温度测量仪和一个液位计。

所述的厌氧罐出料装置为溢流出液形式。

通过本发明，本实用新型可以达到以下效果：

1.厌氧反应器为高负荷厌氧反应器，颗粒污泥床内有机负荷可达5～30kgCOD/m3/d，絮状污泥床内有机负荷可达2～10kgCOD/m3/d，节约用地，造价经济；

2.实现高负荷厌氧反应器内无三项分离器，无堵塞，结构简单，能够处理高悬浮固体的有机废水、有机浆液及污泥等；

3.在工艺上，厌氧反应器下部的颗粒污泥床区与上部的絮状污泥床区共同构成复合型厌氧反应器，耐负荷冲击能力强，处理效率高，兼具颗粒污泥厌氧反应器和絮状污泥厌氧反应器的优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是根据本发明所述的高负荷复合型厌氧反应器实施例的设计参数示意图。

图2是根据本发明的一个实施例的高负荷复合型厌氧反应器示意图。

图中，1循环罐、2循环泵、3布水器、4厌氧罐、5厌氧罐出料装置、6固液分离器、7污泥回流泵、8进料管、9清液输出管、10污泥输出管、11沼气管、12颗粒污泥床循环管路、13絮状污泥床循环管路、14污泥回流管路、15脱气装置、16酸度测量仪、17温度测量仪和18液位计。

A颗粒污泥床区、B缓冲区、C絮状污泥床区、D集气室、E脱气区、F沉降区、G浓缩区、H出水区。

具体实施方式

下面是详细描述本发明的实施例，实施例的参考附图描述的是示例性的，旨在解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

图1是根据本发明所述的高负荷复合型厌氧反应器实施例的设计参数示意图，下面对其详细说明。

示意图中，颗粒污泥床区A液体上升流速μ₁＝Q*(1+R)/A₁，推荐值1.0～10m/h；

缓冲区B下截面液体上升流速μ₂＝Q*(1+R₂)/A₁，推荐值0.2～0.5m/h；

缓冲区B上截面液体上升流速μ₃＝Q*(1+R₂)/A₂；

絮状污泥床区C液体上升流速μ₄＝Q*(1+R₂+r)/A₂，推荐值0.3～1.0m/h；

其中，A1为颗粒污泥床区A截面面积；m²；

A2为絮状污泥床区C截面面积；m²

Q为进料管8的流量，m3/h；

Q1为颗粒污泥床循环管路12的流量，m³/h；

Q2为絮状污泥床循环管路13的流量，m³/h；

R为总循环比率，R＝(Q1+Q2)/Q，推荐值100％～300％；

R1为颗粒污泥床区A循环比率，R1＝Q1/Q，推荐值100％～300％；

R2为絮状污泥床区C循环比率，R2＝Q2/Q，推荐值0％～100％；

q为污泥回流管路14的流量，m³/h；

r为污泥回流比率，r＝q/Q，推荐值0％～200％。

图2是根据本发明的一个实施例的高负荷复合型厌氧反应器示意图，为一种用于处理高悬浮固体物料的高负荷复合型厌氧反应器的一个示例方案，本实用新型是一种用于处理高悬浮固体物料的高负荷复合型厌氧反应器，包括循环罐1、循环泵2、布水器3、厌氧罐4、厌氧罐出料装置5、固液分离器6、污泥回流泵7、进料管8、清液输出管9、污泥输出管10、沼气管11、颗粒污泥床循环管路12、絮状污泥床循环管路13、污泥回流管路14，厌氧罐4为密闭型，由下至上依据截面尺寸和介质不同依次分为颗粒污泥床区A、缓冲区B、絮状污泥床区C和集气室D，颗粒污泥床区A的底部设置有布水器3，絮状污泥床区C的上部侧壁设有厌氧罐出料装置5，厌氧罐出料装置5为溢流出液形式，进料管8与循环罐1的上侧部或顶部连接，循环罐1的下侧部与循环泵2进口端通过管路连接，所述循环泵2出口端与所述布水器3及所述颗粒污泥床区A的下部侧壁通过管路连接，颗粒污泥床区A的上侧部与循环罐1的顶部通过颗粒污泥床循环管路12连接，絮状污泥床C的上侧部与循环罐1的顶部通过絮状污泥床循环管路13连接，厌氧罐出料装置5的出口与固液分离器6的进料端通过管路连接，固液分离器6的污泥出口端与的污泥回流泵7的进口端通过管路连接，污泥回流泵7的出口端与絮状污泥床区C的下侧部通过污泥回流管路14连接，污泥输出管10位于泥回流管路14上，清液输出管9与固液分离器6的清液端连接，沼气管11分别与循环罐1的顶部、集气室D的顶部和固液分离器6的气体出口端连接。

厌氧罐4的颗粒污泥床区A、缓冲区B、絮状污泥床区C和集气室D中心同轴且内部贯通，厌氧罐4的颗粒污泥床区A为柱形结构，上侧部设置有颗粒污泥床循环管路12，内部是以惰性的填料作为细菌的载体或是细菌自身生长所形成的悬浮生长的厌氧颗粒污泥，有机负荷为5～30kgCOD/m³/d；厌氧罐4的缓冲区B为上大下小的锥形结构，锥角≥45°，内部颗粒污泥会下沉并回流入颗粒污泥床区A，松散颗粒污泥及絮状污泥将会从该区析出进入上部的絮状污泥床区C；厌氧罐4的絮状污泥床区C为柱形结构，上侧部设置有絮状污泥床循环管路13，下侧部设置有污泥回流管路14，内部悬浮生长松散颗粒污泥或絮状污泥，有机负荷为2～10kgCOD/m³/d，厌氧罐4的絮状污泥床区C和集气室D为柱形结构且截面同一。

固液分离器6位于厌氧罐4的外部，包括脱气区E、沉降区F、浓缩区G、出水区H，脱气区E至少设置一个脱气装置15。

循环罐1为柱形结构，侧壁至少设置一个酸度测量仪16、一个温度测量仪17和一个液位计18；

正常工作流程说明：通过前段收集均衡流量和水质并去除磨损机械设备和堵塞泵及管道的粗大颗粒等工序后的废水或颗粒化的浆液，与从颗粒污泥床循环管路12和絮状污泥床循环管路13的循环液在循环罐1中进行中和均质，然后通过可调节流量的循环泵2输送到布水器3，达到混合液的均匀分布。循环罐1设置有酸度测量仪16以监测系统的酸碱度，设置有温度测量仪17以监测系统的温度，设置有液位计18以监测循环罐1的液位并控制循环泵2的启停。均布的含有机物的废水或浆液，在颗粒污泥床区A内以1.0～10m/h的速度向上升流，流速控制在使颗粒污泥床区A内的颗粒污泥处于膨胀状态或悬浮状态。该区液体流速控制是通过颗粒污泥床循环管路12的流量和循环泵2的流量变化实现的。废水中的有机污染物或有机浆液在颗粒污泥床区A内与颗粒污泥充分接触，并被生物降解产生沼气。混合液在到达缓冲区B时，流速控制在使颗粒污泥下沉并回流入颗粒污泥床区A内，松散颗粒污泥及絮状污泥从该区析出进入上部的絮状污泥床区C。该区液体流速控制是通过缓冲区6的尺寸变化和絮状污泥床循环管路1的流量和循环泵2的流量变化实现的。缓冲区B为上大下小的锥形结构，其上界面截面尺寸由絮状污泥床区C的液体流速确定，其高度由颗粒污泥床区A的颗粒污泥膨胀状态和沉降性能确定。在絮状污泥床区C，从缓冲区B析出的松散的颗粒污泥及絮状污泥与废水充分接触，废水中的有机污染物在此进一步被降解并产生沼气。该区的液体流速的控制是通过絮状污泥床循环管路13的流量、污泥回流管路14的流量和循环泵2的流量变化现实的。经过厌氧罐4处理后的沼液，通过厌氧罐出料装置5溢流首先进入固液分离器6的脱气区，通过脱气装置15将沼液中过饱和气体析出，同时厌氧污泥的絮体长大，提高固液分离效果。在固液分离器内沉降下来的污泥进入污泥浓缩区，经过压缩沉淀到一定浓度后，由污泥回流泵7通过污泥回流管路14泵入絮状污泥床区C，以保持系统污泥浓度，同时通过污泥输出管10排除剩余污泥。经过固液分离后的上清液通过清液输出管9流出系统。厌氧罐4内产生的沼气在集气室D内进行收集，并通过沼气管11进入沼气处理和利用系统。循环罐1内夹杂的气体和从固液分离器6的脱气区析出的气体通过管路接入沼气管11。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于处理高悬浮固体物料的高负荷复合型厌氧反应器，其特征是，包括循环罐(1)、循环泵(2)、布水器(3)、厌氧罐(4)、厌氧罐出料装置(5)、固液分离器(6)、污泥回流泵(7)、进料管(8)、清液输出管(9)、污泥输出管(10)、沼气管(11)、颗粒污泥床循环管路(12)、絮状污泥床循环管路(13)、污泥回流管路(14)，所述厌氧罐(4)为密闭型，由下至上依据截面尺寸和介质不同依次分为颗粒污泥床区A、缓冲区B、絮状污泥床区C和集气室D，所述颗粒污泥床区A的底部设置有所述布水器(3)，所述絮状污泥床区C的上部侧壁设有所述厌氧罐出料装置(5)，所述厌氧罐出料装置(5)为溢流出液形式，所述进料管(8)与所述循环罐(1)的上侧部或顶部连接，所述循环罐(1)的下侧部与所述循环泵(2)进口端通过管路连接，所述循环泵(2)出口端与所述布水器(3)及所述颗粒污泥床区A的下部侧壁通过管路连接，所述颗粒污泥床区A的上侧部与所述循环罐(1)的顶部通过所述颗粒污泥床循环管路(12)连接，所述絮状污泥床C的上侧部与所述循环罐(1)的顶部通过所述絮状污泥床循环管路(13)连接，所述厌氧罐出料装置(5)的出口与所述固液分离器(6)的进料端通过管路连接，所述固液分离器(6)的污泥出口端与所述的污泥回流泵(7)的进口端通过管路连接，所述污泥回流泵(7)的出口端与所述絮状污泥床区C的下侧部通过所述污泥回流管路(14)连接，所述污泥输出管(10)位于所述泥回流管路(14)上，所述清液输出管(9)与所述固液分离器(6)的清液端连接，所述沼气管(11)分别与所述循环罐(1)的顶部、所述集气室D的顶部和所述固液分离器(6)的气体出口端连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于处理高悬浮固体物料的高负荷复合型厌氧反应器，其特征是，所述厌氧罐(4)的颗粒污泥床区A、缓冲区B、絮状污泥床区C和集气室D中心同轴且内部贯通，所述厌氧罐(4)的颗粒污泥床区A为柱形结构，上侧部设置有所述颗粒污泥床循环管路(12)，内部是以惰性的填料作为细菌的载体或是细菌自身生长所形成的悬浮生长的厌氧颗粒污泥，所述厌氧罐(4)的缓冲区B为上大下小的锥形结构，锥角≥45°，内部颗粒污泥会下沉并回流入所述颗粒污泥床区A，松散颗粒污泥及絮状污泥将会从该区析出进入上部的所述絮状污泥床区C，所述厌氧罐(4)的絮状污泥床区C为柱形结构，上侧部设置有所述絮状污泥床循环管路(13)，下侧部设置有所述污泥回流管路(14)，内部悬浮生长松散颗粒污泥或絮状污泥，所述厌氧罐(4)的絮状污泥床区C和集气室D为柱形结构且截面同一。

3.根据权利要求1所述的一种用于处理高悬浮固体物料的高负荷复合型厌氧反应器，其特征是，所述固液分离器(6)位于所述厌氧罐(4)的外部，包括脱气区E、沉降区F、浓缩区G、出水区H，所述脱气区E至少设置一个脱气装置(15)。

4.根据权利要求1所述的一种用于处理高悬浮固体物料的高负荷复合型厌氧反应器，其特征是，所述循环罐(1)为柱形结构，侧壁至少设置一个酸度测量仪(16)、一个温度测量仪(17)和一个液位计(18)。