CN205687912U - 一种自气浮高效厌氧生物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自气浮高效厌氧生物反应器，包括生物反应区和气浮分离区，生物反应区包括布水系统和生物反应室，布水系统设置有底锥、回流管出口、下排泥管，生物反应室设置有取样口、内循环横隔板、中央升流管、降流管；气浮分离区包括导流系统和除渣分离系统，导流系统设置有进水管和螺旋式导流筒，除渣分离系统设置有气液分离室、伸展式刮渣器、排渣堰、集渣槽、排渣管、集气室、降流室、固液分离室、出水管、沼气排出管、回流管吸口和回流管。本实用新型集气浮法和厌氧生物处理于一体，采用上部进水与螺旋式导流筒，可利用自身产生胞外多聚物对进水中的胶体进行混凝，并利用沼气对悬浮物进行气浮，提高处理效率，改善出水水质，降低运行能耗。

Description

一种自气浮高效厌氧生物反应器

技术领域

本实用新型属于环保设备领域，具体涉及一种自气浮高效厌氧生物反应器。

背景技术

厌氧生物反应器是在厌氧条件下利用厌氧微生物将废水中有机物转化为沼气，从而实现水质净化的过程。因为厌氧生物反应器具有低耗能，高效能的特点，这类反应器已在废水处理领域得到广泛应用。经过多年发展，厌氧生物反应器已推出很多产品，代表为：第一代厌氧生物反应器，主要是传统厌氧消化池和高速消化池；第二代厌氧生物反应器，主要是上流式污泥床反应器和厌氧生物滤池反应器；第三代厌氧生物反应器，主要是厌氧颗粒污泥膨胀床反应器和内循环反应器。厌氧生物反应器的处理能力不断提高，第三代厌氧生物反应器的容积效能可以达到20kg-COD·m^-3·d^-1以上。

许多有机废水(如畜禽养殖废水和城市生活污水)中含有大量颗粒态有机污染物，它们是造成COD难以达标和出水混浊的重要致因。另外，有机废水水中悬浮物浓度过高，还会沉积在反应器内造成有效体积减少，同时影响厌氧污泥活性，降低反应器效能。在现有有机废水处理过程中，一般另设气浮装置来去除悬浮固体(SS)，不仅会提高工程复杂程度，也会增大基建投资。因此，开发自气浮高效厌氧生物反应器及其操作技术对于有机废水生物处理具有重要的现实意义。

厌氧生物反应器的一个重要特征是产生沼气，在高负荷条件下，容积产气率可达20m^-3·m^-3·d^-1，它为气浮法去除悬浮固体提供了动力，厌氧消化过程的另一个重要特征是功能菌产生胞外多聚物，对悬浮固体具有混凝作用，它为气浮法去除悬浮固体提供了辅助。本实用新型将生物转化、气浮去除悬浮物和厌氧生物反应相结合，具有高效性和实用性。

发明内容

本实用新型的目的是解决现有技术中存在的问题，并提供一种自气浮高效厌氧生物反应器及其方法。

一种自气浮高效厌氧生物反应器包括生物反应区和气浮分离区，其中生物反应区包括布水系统和生物反应室，布水系统设置有底锥、垂直下弯的回流管出口、下排泥管，生物反应室设置有取样口、内循环横隔板、中央升流管、降流管；气浮分离区包括导流系统和除渣分离系统，导流系统设置有进水管和螺旋式导流筒，除渣分离系统设置有气液分离室、伸展式刮渣器、排渣堰、集渣槽、排渣管、集气室、降流室、固液分离室、出水管、沼气排出管、回流管吸口、回流管。在生物反应区，底部为布水系统，设置有反应器底锥，底锥连接下排泥管，底锥中央设置有垂直下弯的回流管出口，反应室外壁设置有三个取样口，反应室顶部设置有内循环横隔板，内循环横隔板上设置有一根中央升流管，下部设有三根降流管。在气浮分离区，底部为垂直上弯的进水管，进水管上部为螺旋式导流筒，螺旋式导流筒上部为气液分离室，气液分离室上部沼气集气室，集气室顶部设沼气排出管；刮渣器设置于气液分离室浮至表面，气液分离室外沿设置有排渣堰、集渣槽和排渣管；环绕螺旋式导流筒设置有降流室，降流室外壁中上部设回流管吸口，外连回流管；降流室底部与固液分离室相连，固液分离室上部设置出水管。

所述的反应器中反应器由生物反应区和气浮分离区构成，两者的高度之比为3～4:1，两者的直径之比为1:2～3，两者的体积之比为1～1.5:1；生物反应区的高径比为7～10；气浮分离区的高径比为1～1.5。生物反应区顶部设置内循环横隔板，与气浮分离区分隔，内循环横隔板上设置中央升流管，中央升流管位于内循环横隔板圆心，三根降流管位于内循环横隔板圆心与圆周之间1/2～2/3半径处，三根降流管的夹角α为120°，中央升流管横截面积与三根降流管横截面积之和之比为1:1～1.5，中央升流管与降流管的长度之比为1:1～2，中央降流管底部不超过内循环横隔板，降流管上部不超过内循环横隔板。所述的螺旋式导流筒的高径比为3～5:1，螺旋式导流筒的直径与螺距之比为1:1～1.5，螺旋式导流筒与气浮分离区的横截面积之比为1:5～7，螺旋式导流筒高度占气浮分离区高度的0.6～0.8，进水管出口垂直向上正对螺旋式导流筒底部。降流室上边界与出水管中心水平对齐，降流室上部设有排渣堰，排渣堰与基准水平面的夹角β为45°～60°，集渣槽底部与基准水平面的夹角γ为45°～60°。气浮分离内的伸展式刮渣器的刮板下沿与气液分离室中的液面刚好接触，伸展式刮渣器运行时刮板从中心呈辐射状向四周伸展，将浮渣经排渣堰排入集渣槽中。气浮分离区内的集气室、气液分离室、降流室的高度比为1:0.3～0.5:5～8。

本实用新型的优点是：1)采用上部进水的方式与螺旋式导流筒实现了利用高效厌氧生物反应器产生的大量沼气气浮去除高悬浮物浓度废水中的悬浮物，进水和沼气混合液在螺旋导流筒的底部进行混合后通过较长流程的接触后，悬浮物形成浮渣浮至液面上，通过排渣清楚，这样经济有效地消除了悬浮物对生物反应器的不良影响，也对出水水质有很大提高。自气浮高效厌氧生物反应器中设有内循环和外循环减少了反应器死区并强化传质过程，为高效运行提供了保障。2)自气浮高效厌氧生物反应器中设有内循环装置和外循环回流管，使整个反应室流态处于全混合状态，缓解了厌氧反应器纵向酸碱分布不均匀现象，避免了酸化现象，而且减少了反应器死区并强化传质过程，为反应器的高效运行提供了保障。3)自气浮高效厌氧生物反应器可以承受进水中高有机物浓度，高悬浮物浓度，具有很高的容积效能和容积转化率。

附图说明

图1是自气浮高效厌氧生物反应器结构示意图；

图2是内循环横隔板、升流管和降流管的局部示意图；

图中：生物反应区Ⅰ、气浮分离区Ⅱ、底锥1、下排泥管2、取样口3、回流管出口4、内循环横隔板5，中央升流管6、降流管7、进水管8、螺旋式导流筒9、气液分离室10、伸展式刮渣器11、排渣堰12、集渣槽13、排渣管14、集气室15、降流室16、固液分离室17、出水管18、沼气排出管19、回流管吸口20、回流管21。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述和说明。本实用新型中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1-2所示，一种自气浮高效厌氧生物反应器包括生物反应区Ⅰ和气浮分离区Ⅱ，其中生物反应区包括布水系统和生物反应室，布水系统设置有底锥1、下排泥管2、回流管出口4，生物反应室设置有取样口3、内循环横隔板5，中央升流管6、降流管7；气浮分离区包括导流系统和除渣分离系统，导流系统设置有进水管8和螺旋式导流筒9，除渣分离系统设置有气液分离室10、伸展式刮渣器11、排渣堰12、集渣槽13、排渣管14、集气室15、降流室16、固液分离室17、出水管18、沼气排出管19、回流管吸口20、回流管21；在生物反应区Ⅰ，底部为布水系统，设置有反应器底锥1，底锥1连接下排泥管2，底锥1中央设置有垂直下弯的回流管出口4，反应室外壁设置有三个取样口3，反应室顶部设置有内循环横隔板5，内循环横隔板5上设置有一根中央升流管6，三根降流管7。在气浮分离区Ⅱ，底部为垂直上弯的进水管8，进水管8上部为螺旋式导流筒9，螺旋式导流筒9上部为气液分离室10，气液分离室10上部为集气室15，集气室15顶部设沼气排出管19；伸展式刮渣器11设置于气液分离室10表面，气液分离室10外沿设置有排渣堰12、集渣槽13和排渣管14；环绕螺旋式导流筒9设置有降流室16，降流室16外壁中上部设回流管吸口20，外连回流管21；降流室16底部与固液分离室17相连，固液分离室17上部设置出水管18。

自气浮高效厌氧生物反应器的反应器由生物反应区Ⅰ和气浮分离区Ⅱ构成，两者的高度之比为3～4:1，两者的直径之比为1:2～3，两者的体积之比为1～1.5:1；生物反应区Ⅰ的高径比为：7～10；气浮分离区Ⅱ的高径比为1～1.5。生物反应区Ⅰ顶部设置内循环横隔板5，与气浮分离区Ⅱ分隔，内循环横隔板5上设置中央升流管6，中央升流管6位于内循环横隔板5圆心，三根降流管7位于内循环横隔板5圆心与圆周之间1/2～2/3半径处，三根降流管7的夹角α为120°，中央升流管6横截面积与三根降流管7横截面积之和之比为1:1～1.5，中央升流管6与降流管7的长度之比为1:1～2，中央降流管6底部不超过内循环横隔板5，降流管7上部不超过内循环横隔板5。所述的螺旋式导流筒9的高径比为3～5:1，螺旋式导流筒9的直径与螺距之比为1:1～1.5，螺旋式导流筒9与气浮分离区Ⅱ的横截面积之比为1:5～7，螺旋式导流筒9高度占气浮分离区Ⅱ高度的0.6～0.8，进水管出口垂直向上正对螺旋导流筒9底部。降流室16上边界与出水管中心水平对齐，降流室16上部设有排渣堰12，排渣堰12与基准水平面的夹角β为45°～60°，集渣槽13底部与基准水平面的夹角γ为45°～60°。气浮分离区Ⅱ内的伸展式刮渣器11的刮板下沿与气液分离室10中的液面刚好接触，伸展式刮渣器11运行时刮板从中心呈辐射状向四周伸展，将浮渣经排渣堰12排入集渣槽13中。气浮分离区Ⅱ内的集气室15、气液分离室10、降流室16的高度比为1:0.3～0.5:5～8。

利用该反应器处理废水的方法为：在生物反应区，产气基质来自气浮分离区的回流液，经反应区底部布水系统均匀分布后，沿反应区向上流动，有机物经过微生物作用转化成沼气，沼气再经反应区顶部内循环横隔板上设置的中央升流管进入气浮分离区，为废水悬浮固体气浮提供动力。在气浮分离区，来自生物反应区的沼气及其携带液与来自进水管的废水一起引入螺旋导流筒底部，经螺旋导流筒强化接触，混合液进入气液分离室，沼气由气液分离室逸入集气室，从沼气排出管引出反应器；混合液由气液分离室进入降流室，经固液分离室重力沉降，上清液从出水管流出反应器；浮渣在气液分离室浮至表面，由刮渣器推过排渣堰进入集渣槽，由排渣管排出反应器；沉降污泥经固液分离室作用，沉降到固液分离室底部，通过内循环横隔板上的降流管返回反应区。自气浮高效厌氧生物反应器需要在较高的有机负荷(5kg-COD·m^-3·d^-1以上)条件下运行，以满足产生足够的沼气达到自气浮目的。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种自气浮高效厌氧生物反应器，其特征在于包括生物反应区(Ⅰ)和气浮分离区(Ⅱ)，其中生物反应区(Ⅰ)包括布水系统和生物反应室，布水系统设置有底锥(1)、下排泥管(2)、回流管出口(4)，生物反应室设置有取样口(3)、内循环横隔板(5)、中央升流管(6)、降流管(7)；气浮分离区(Ⅱ)包括导流系统和除渣分离系统，导流系统设置有进水管(8)和螺旋式导流筒(9)，除渣分离系统设置有气液分离室(10)、伸展式刮渣器(11)、排渣堰(12)、集渣槽(13)、排渣管(14)、集气室(15)、降流室(16)、固液分离室(17)、出水管(18)、沼气排出管(19)、回流管吸口(20)和回流管(21)；在生物反应区(Ⅰ)，底部为布水系统，设置有反应器底锥(1)，底锥(1)连接下排泥管(2)，底锥(1)中央设置有垂直下弯的回流管出口(4)，反应室外壁设置有三个取样口(3)，反应室顶部设置有内循环横隔板(5)，内循环横隔板(5)上设置有一根中央升流管(6)和三根降流管(7)；在气浮分离区(Ⅱ)，底部为垂直上弯的进水管(8)，进水管(8)上部为螺旋式导流筒(9)，螺旋式导流筒(9)上部为气液分离室(10)，气液分离室(10)上部为集气室(15)，集气室(15)顶部设沼气排出管(19)；伸展式刮渣器(11)设置于气液分离室(10)表面，气液分离室(10)外沿设置有排渣堰(12)、集渣槽(13)和排渣管(14)；环绕螺旋式导流筒(9)设置有降流室(16)，降流室(16)外壁中上部设回流管吸口(20)，外连回流管(21)；降流室(16)底部与固液分离室(17)相连，固液分离室(17)上部设置出水管(18)。

2.根据权利要求1所述的一种自气浮高效厌氧生物反应器，其特征在于：反应器由生物反应区(Ⅰ)和气浮分离区(Ⅱ)构成，两者的高度之比为3～4:1，两者的直径之比为1:2～3，两者的体积之比为1～1.5:1；生物反应区(Ⅰ)的高径比为：7～10；气浮分离区(Ⅱ)的高径比为：1～1.5。

3.根据权利要求1所述的一种自气浮高效厌氧生物反应器，其特征在于：生物反应区(Ⅰ)顶部设置内循环横隔板(5)，与气浮分离区(Ⅱ)分隔，内循环横隔板(5)上设置中央升流管(6)，中央升流管(6)位于内循环横隔板(5)圆心，三根降流管(7)位于内循环横隔板(5)圆心与圆周之间1/2～2/3半径处，三根降流管(7)的夹角α为120°，中央升流管(6)横截面积与三根降流管(7)横截面积之和之比为1:1～1.5，中央升流管(6)与降流管(7)的长度之比为1:1～2，中央降流管(6)底部不超过内循环横隔板(5)，降流管(7)上部不超过内循环横隔板(5)。

4.根据权利要求1所述的一种自气浮高效厌氧生物反应器，其特征在于：所述的螺旋式导流筒(9)的高径比为3～5:1，螺旋式导流筒(9)的直径与螺距之比为1:1～1.5，螺旋式导流筒(9)与气浮分离区(Ⅱ)的横截面积之比为1:5～7，螺旋式导流筒(9)高度占气浮分离区(Ⅱ)高度的0.6～0.8，进水管出口垂直向上正对螺旋式导流筒(9)底部。

5.根据权利要求1所述的一种自气浮高效厌氧生物反应器，其特征在于：降流室(16)上边界与出水管中心水平对齐，降流室(16)上部设有排渣堰(12)，排渣堰(12)与基准水平面的夹角β为45°～60°，集渣槽(13)底部与基准水平面的夹角γ为45°～60°。

6.根据权利要求1所述的一种自气浮高效厌氧生物反应器，其特征在于：气浮分离区(Ⅱ)内的伸展式刮渣器(11)的刮板下沿与气液分离室(10)中的液面刚好接触，伸展式刮渣器(11)运行时刮板从中心呈辐射状向四周伸展，将浮渣经排渣堰(12)排入集渣槽(13)中。

7.根据权利要求1所述的一种自气浮高效厌氧生物反应器，其特征在于：气浮分离区(Ⅱ)内的集气室(15)、气液分离室(10)、降流室(16)的高度比为1:0.3～0.5:5～8。