CN210710934U - 一种高有机悬浮物浆液厌氧反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高有机悬浮物浆液厌氧反应器，包括反应罐本体、水力搅拌组件和超声波振动板。反应罐本体的顶部连接有用于集气的气囊，反应罐本体的侧壁上连接有排水管、进水管和排泥管。水力搅拌组件包括下吸管、上喷管和上喷泵，以及上吸管、下喷管和下喷泵，上喷泵抽取上部沼液回流至罐体底部促进沼液充分混合，下喷泵抽取下部沼液回流至罐体上部促进沼液混合，罐体内还设有多个交叉设置的超声波振动板。水力搅拌组件可通过水力作用促使罐底的沼液充分混合，从而加快反应过程，提高生产效率；超声波振动板可使罐体内部的沼液产生的碰撞和震动，促使污泥与气泡相分离，从而促进污泥颗粒脱气，提高污泥的沉降能力。

Description

一种高有机悬浮物浆液厌氧反应器

技术领域

本实用新型属于厌氧发酵技术领域，具体涉及一种高有机悬浮物浆液厌氧反应器。

背景技术

厌氧产沼气工艺分为水发酵和浆发酵，两种工艺在处理餐厨垃圾时，均存在一些问题。水发酵主要包括升流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧颗粒污泥膨胀床（EGSB）或者内循环厌氧反应器（IC系统）。由于餐厨废水的固体悬浮物浓度SS一般高达几万毫克每升，因此在进行水发酵之前，需要先进行厌氧前预处理操作，通过筛分和过滤将SS值降低，但是筛分和过滤过程非常繁琐。

浆发酵包括连续搅拌反应器系统（CSTR系统），其进水要求TS在8%～10%之间，COD去除率在70%左右，容积负荷3kgCOD/(d m³)左右。显然，CSTR系统相比虽然处理效率较低，但是CSTR系统省掉了厌氧前预处理环节。然而CSTR的出水还需要进行泥水分离，再将分离出的泥回流到CSTR系统，才能够保证发酵罐内足够的生物量，维持系统正常运转。

泥水分离一般选择卧式螺旋离心机，离心后再经过板框压滤机等设备的挤压，从而除去水分。但是这些设备功率高、耗电量大而且热量损失也很大。此外在分离过程需要使用大量的絮凝剂和助凝剂，还需4～5名操作工人辅助作业，因此生产成本较高。

实用新型内容

本实用新型提供了一种高有机悬浮物浆液厌氧反应器，目的在于解决现有厌氧发酵系统发酵效率慢，生产成本高的问题。

为此，本实用新型采用如下技术方案：

一种高有机悬浮物浆液厌氧反应器，包括反应罐本体，所述反应罐本体的顶部为敞口且顶部连接有用于集气的气囊，反应罐本体的上部连接有排水管、下部连接有进水管，底部还连接有排泥管；

水力搅拌组件，所述水力搅拌组件包括设于反应罐本体下部的下吸管和上喷管，所述下吸管和上喷管上下间隔设置且之间连接有上喷泵，所述下吸管设于上喷管的上方，且下吸管的出水口一端与反应罐本体的侧壁相切；所述反应罐本体的另一侧设有对应的下喷管和上吸管，且下喷管设于上吸管的下方，所述下喷管和上吸管之间连接有下喷泵；

超声波振动板，所述超声波振动板包括多个，且交叉固定于反应罐本体中部的内壁上。

进一步地，所述反应罐本体的上部设有填料层。

进一步地，所述气囊的底部连接有圆环形的集气罩，且所述集气罩的直径小于发酵罐本体的直径，集气罩的底端插入反应罐本体中并与反应罐本体的内壁固定连接；

集气罩上连接有漏斗形的导流锥，导流锥上开设有呈环形布设的进气口，导流锥的中心处还设有冷凝水排水口，所述冷凝水排水口上连接有竖直向下的冷凝水排水管。

进一步地，所述反应罐本体的顶部设有环形的溢流堰，所述溢流堰上连接有排水槽，所述排水槽沿反应罐本体的外壁设置。

进一步地，所述反应罐本体内位于集气罩的下方的位置处设有横截面为三角形的第一导流板，所述第一导流板沿反应罐本体的内壁呈环形布设。

进一步地，所述超声波振动板下方的也设有呈环形设置的第二导流板。

进一步地，所述填料层的底部设有粗网筛、填料层的顶部设有细网筛，所述粗网筛和细网筛均与反应罐本体的内壁固定连接。

进一步地，所述气囊上设有排气口，且排气口上连接排气管。

进一步地，所述气囊的上部设有遮阳棚，所述遮阳棚与反应罐本体的外壁固定连接。

进一步地，所述反应罐本体的底部呈锥形。

本实用新型的有益效果如下：

1.本实用新型的接触式厌氧为全混反应过程，水力搅拌组件可通过水力作用促使罐底的沼液充分混合，从而加快反应过程，提高生产效率；

2.超声波振动板可使罐体内部的沼液产生的碰撞和震动，促使沼液中的污泥与气泡相分离，从而促进污泥颗粒脱气，提高污泥的沉降能力；

3.通过气囊集气，可大大降低罐体内部的压强，从而降低沼液中气体的溶解度，同时提高PH值，降低沼液被酸化的风险。

附图说明

图1是本实用新型的结构主视图；

图2是导流板的布置示意图；

图3是集气罩的仰视图；

图中：1-反应罐本体，2-进水管，3-排水管，4-排泥管，5-气囊，6-遮阳棚，7-集气罩，8-冷凝水排水管，9-进气口，10-填料层，11-细网筛，12-粗网筛，13-超声波振动板，14-第一导流板，15-下吸管，16-上喷泵，17-上喷管，18-上吸管，19-下喷泵，20-下喷管，21-溢流堰，22-导流锥，23-第二导流板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1～3所示，一种高有机悬浮物浆液厌氧反应器，包括圆柱形的反应罐本体1，反应罐本体1的顶部为敞口、底部呈锥形，且底部设有排泥口，排泥口上连接有排泥管4，反应罐本体1的侧壁由下到上连接有进水管2和排水管3。

反应罐本体1的侧壁位于进水管2下方的区域上设有水力搅拌组件，水力搅拌组件主要用于搅拌反应罐本体1中的沼液。水力搅拌组件包括下吸管15、上喷管17和上喷泵16，以及下喷管20、上吸管18和下喷泵19。下吸管15设于反应罐本体1位于进水管2下方的位置处，且下吸管15与进水管2的轴向夹角为90度，上喷管17设于下吸管15的正上方且与进水管2相平齐，上喷管17伸入至反应罐本体1内的一端水平弯折，且弯折部分与反应罐本体1的内壁相切，上喷泵16连接于下吸管15与上喷管17之间。此外，进水管2伸入反应罐本体1的一端也呈弯折状，且进水管2的弯折方向上喷管17的弯折方向相反。

下喷管20的位置与下吸管15相正对、上吸管18的位置与上喷管17相正对，下喷泵19连接于下喷管20与上吸管18之间。下喷管20伸入至反应罐本体1内的一端水平弯折，且弯折方向与上喷管17的弯折方向相反，下喷管20的弯折部分同样与反应罐本体1的内壁相切。

进水管2上方的反应罐本体1的内设有环形的第一导流板14，第一导流板14的横截面为三角形，第一导流板14与反应罐本体1的内壁固定连接。紧贴第一导流板14的上方设有沿反应罐本体1内壁固定的若干超声波振动板13，相邻两超声波振动板13交叉成人字形，工作时选用25kHz的超声波。

超声波振动板13的上方设有填料层10，填料层10的底部为粗网筛12，填料层10的顶部为细网筛11，粗网筛12与细网筛11均为不锈钢钢丝编织而成，且粗网筛12和细网筛11均与反应罐本体1的内壁固定连接。粗网筛12和细网筛11之间的填料层10可选用梅花形的PP填料。紧贴细网筛11的上方处还设有第二导流板23，第二导流板23位于反应罐本体1的顶部处，且第二导流板23与超声波振动板13下方的第一导流板14的结构完全相同。

第二导流板23的上方设有圆环形的集气罩7，集气罩7的直径小于反应罐本体1的直径且大于第二导流板23的最小直径。集气罩7的底端插入反应罐本体1中并与反应罐本体1的内壁固定连接，集气罩7的外壁与反应罐本体1的内壁之间留有一定的环形间隙。集气罩7的顶部连接有漏斗形的导流锥22，导流锥22上开设有呈环形布设的若干进气口9，导流锥22的中心处还设有冷凝水排水口，冷凝水排水口上连接有竖直向下的冷凝水排水管8。集气罩7的顶部连接有气囊5，气囊5的顶部设有遮阳棚6，遮阳棚6和反应罐本体1的外壁固定连接，遮阳棚6主要用于遮挡阳光，避免紫外线直射气囊5，从而提高气囊5的寿命。气囊5上设有排气口，排气口上连接排气管（图中未示出）。

反应罐本体1顶部的外沿处设有环形的溢流堰21，溢流堰21上连接有环形的排水槽，排水槽沿反应罐本体1的外壁设置，当反应罐本体1中的液位上升太快时，液体可穿过集气罩7与反应罐本体1之间的环形间隙，最终通过溢流堰21排出。

本实用新型的工作过程如下：

待处理物料通过进水管2进入反应罐本体1，物料进入反应罐本体1后沿圆柱切线方向流动，并与上喷管17、上吸管18、进水管2作用的旋转方向一致。下喷泵19将接触厌氧区域上部液体，经过上吸管18沿着圆柱切线方向抽出来，加压之后，由下喷管20沿着圆柱切线方向射入接触厌氧区域下部；同时，另一侧的上喷泵16经由下吸管15沿着圆柱切线方向将物料抽出，加压之后，由上喷管17沿着圆柱切线方向射入接触厌氧区域上部，形成上下螺旋运动，从而实现接触厌氧的全混式水力搅拌。

随着进水不断的引入，经过接触消化的悬浮液开始向上流动，在第一导流板14的引导作用下，沿着内壁上浮的悬浮液逐渐向反应罐本体1的中部流动。在升流至超声波振动板13处时，超声波产生的机械振动作用于污泥上，使得悬浮污泥颗粒脱气，污泥脱气后失去上升力，坠入底层。而沼气气泡由此完成粗粒化过程，迅速穿过超声波振动板13之间的缝隙进并抵达填料层10处。液体中裹挟部分细小污泥的颗粒，缓缓穿过粗网筛12进入填料层10中，小污泥颗粒可以被填料吸附并截留下来，生物滤床因此形成。随着小污泥颗粒的不断聚集，填料层10的下部形成大块的污泥颗粒，与快速上升的沼气大气泡碰撞、切割。破碎的气泡产生一定的冲击波，有利于促进大块污泥颗粒的脱落，脱落后的大块污泥穿过粗网筛12最终沉淀在反应罐本体1的底层，从而增加了接触厌氧区域的生物量。

生物滤床在生化过程中产生沼气，与下部上浮的沼气气泡合并，体积再次增大，上升过程中在填料层10内部不断被切割，气泡不断增大，直至透过细网筛11，最终被切割成为大小均与的小气泡。细网筛11由直径1mm不锈钢钢丝编制而成，可防止细网筛11的网孔被堵塞。

穿过细网筛11的沼气在集气罩7的下方聚集，并通过环状分布的进气口9进入气囊5中。沼气中夹带的水分在冷凝后落在导流锥22的上表面上，最后通过冷凝水排水管8回流到反应罐本体1中。冷凝水排水管8的下端插入至液面一下，可以起到水封的作用。气囊5使用轻质耐水、耐腐、气密性材料制成，气囊5的鼓起压力很低，可以降低发酵罐本体中的压强，气囊5中的沼气最终经过排气口和排气管排出，并在风机加压作用下并入回收管网。

气囊5的作用：当温度一定时，气体的溶解度随着气体压强的增大而增大。这是因为当压强增大时，液面上的气体的浓度增大，因此，进入液面的气体分子比从液面逸出的分子多，从而使气体的溶解度变大。而且，气体的溶解度和该气体的压强在一定范围内成正比（在气体不跟水发生化学变化的情况下）。当沼气产生速度过快，收集装置无法快速完成收集时，气囊5的体积会变大，从而降低反应罐本体1中的压强，从而降低液体中二氧化碳的溶解度，即降低液体的碳酸浓度，降低液体被酸化的风险。同时，较低的压强也有利于水中的沼气析出也提高了沼气产量。

需要说明的是，以上仅是本实用新型的部分实施方式，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替换，这些改进和替换也应视为对本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种高有机悬浮物浆液厌氧反应器，其特征在于，包括：

反应罐本体（1），所述反应罐本体（1）的顶部为敞口且顶部连接有用于集气的气囊（5），反应罐本体（1）的上部连接有排水管（3）、下部连接有进水管（2），底部还连接有排泥管（4）；

水力搅拌组件，所述水力搅拌组件包括设于反应罐本体（1）下部的下吸管（15）和上喷管（17），所述下吸管（15）和上喷管（17）上下间隔设置且之间连接有上喷泵（16），所述下吸管（15）设于上喷管（17）的上方，且下吸管（15）的出水口一端与反应罐本体（1）的侧壁相切；所述反应罐本体（1）的另一侧设有对应的下喷管（20）和上吸管（18），且下喷管（20）设于上吸管（18）的下方，所述下喷管（20）和上吸管（18）之间连接有下喷泵（19）；

超声波振动板（13），所述超声波振动板（13）包括多个，且交叉固定于反应罐本体（1）中部的内壁上。

2.根据权利要求1所述的高有机悬浮物浆液厌氧反应器，其特征在于，所述反应罐本体（1）的上部设有填料层（10）。

3.根据权利要求1所述的高有机悬浮物浆液厌氧反应器，其特征在于，所述气囊（5）的底部连接有圆环形的集气罩（7），且所述集气罩（7）的直径小于发酵罐本体的直径，集气罩（7）的底端插入反应罐本体（1）中并与反应罐本体（1）的内壁固定连接；

集气罩（7）上连接有漏斗形的导流锥（22），导流锥（22）上开设有呈环形布设的进气口（9），导流锥（22）的中心处还设有冷凝水排水口，所述冷凝水排水口上连接有竖直向下的冷凝水排水管（8）。

4.根据权利要求3所述的高有机悬浮物浆液厌氧反应器，其特征在于，所述反应罐本体（1）的顶部设有环形的溢流堰（21），所述溢流堰（21）上连接有排水槽，所述排水槽沿反应罐本体（1）的外壁设置。

5.根据权利要求3所述的高有机悬浮物浆液厌氧反应器，其特征在于，所述反应罐本体（1）内位于集气罩（7）的下方的位置处设有横截面为三角形的第一导流板（14），所述第一导流板（14）沿反应罐本体（1）的内壁呈环形布设。

6.根据权利要求5所述的高有机悬浮物浆液厌氧反应器，其特征在于，所述超声波振动板（13）下方的也设有呈环形设置的第二导流板（23）。

7.根据权利要求2所述的高有机悬浮物浆液厌氧反应器，其特征在于，所述填料层（10）的底部设有粗网筛（12）、填料层（10）的顶部设有细网筛（11），所述粗网筛（12）和细网筛（11）均与反应罐本体（1）的内壁固定连接。

8.根据权利要求1所述的高有机悬浮物浆液厌氧反应器，其特征在于，所述气囊（5）上设有排气口，且排气口上连接排气管。

9.根据权利要求8所述的高有机悬浮物浆液厌氧反应器，其特征在于，所述气囊（5）的上部设有遮阳棚（6），所述遮阳棚（6）与反应罐本体（1）的外壁固定连接。

10.根据权利要求1～9任一所述的高有机悬浮物浆液厌氧反应器，其特征在于，所述反应罐本体（1）的底部呈锥形。

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