CN211311026U - 一种用于高浓度有机废水处理的厌氧反应器 - Google Patents

Abstract

一种用于高浓度有机废水处理的厌氧反应器，基于升流式厌氧污泥床反应器、气体吹脱脱硫脱氨等基本原理，通过三相分离器实现SRT和HRT分离，获得较高的污泥浓度；通过塔型旋流布水结构，大量沼气和内外循环水流的扰动，使泥水充分接触，实现污泥的快速颗粒化；提高了反应器的耐悬浮物、耐负荷冲击、耐盐、耐毒性能力，降低颗粒污泥接种成本，缩短污泥驯化周期，获得良好的传质传热效果和高容积负荷，可达5‑30kgCOD/m³d，运行稳定可靠，处理效率高，投资省；高径比大，可达3‑6，占地面积小于UASB厌氧反应器的占地面积，基建投资费用低。沼气的自身利用，实现系统自热平衡，保证罐内中温环境（35‑38℃），运行费用低。

Description

一种用于高浓度有机废水处理的厌氧反应器

技术领域

本发明涉及环保废水处理技术领域，特别涉及一种用于高浓度有机废水处理的厌氧反应器。

背景技术

高浓度有机废水处理是污水处理领域中的难题，污水处理应用最广最经济的方法是生物处理法，它经历了近百年的沿革与变迁，目前已成为环境污染控制的最关键技术。厌氧生物处理技术是废水生物处理技术的一种，特别对于高浓度有机废水处理，厌氧生物处理技术相对于好氧生物处理技术有着不可比拟的优势，一直是高浓度有机废水处理领域研究的热点。提高厌氧生物处理的效率和速率，除了要给厌氧微生物提供一个良好的生长环境外，保持厌氧反应器的污泥浓度和良好的传质传热效果也极为关键。寻求处理效率更高，运行成本更低的厌氧反应器是人们一直追求的目标。

发明内容

本发明借鉴传统UASB、EGSB、IC等厌氧反应器的技术优势，基于升流式厌氧污泥床反应器、气体吹脱脱硫脱氨等基本原理，解决传统厌氧反应器处理高浓度有机废水时耐悬浮物、耐负荷冲击能力差，耐盐、耐毒性能力弱，颗粒污泥接种成本高，污泥驯化周期长等问题，并保证反应器内传质传热均匀恒定，提高反应器的效率和稳定性，提供一种适用于处理高有机物浓度、高含盐量的厌氧生物反应器。

技术方案

一种用于高浓度有机废水处理的厌氧反应器，包括：罐体、污泥塔、三相分离器、气液分离器、出水堰、出水分配器、蓄热装置、外循环泵、气液混合器、回流收集器、内循环泵、进水管、出水管、沼气管、升液管、降液管、外循环管、热液出管、进气管、内循环管和排泥出口。罐体由：灌顶、筒体和罐底构成。污泥塔为塔形结构，由塔体、进水分布器和外循环分布器构成。三相分离器由分离屏板和集气腔构成。其特征在于：

所述的蓄热装置设于厌氧罐体外部，利用污水降解产生的沼气加热外循环水，通过外循环水将热量带入厌氧反应器内，保证罐内中温环境；它上面设有进气口、进液口和出口。

所述的排泥出口配置有可开启和关闭的排泥闸阀。

所述的污泥塔装设于罐体内的罐底上。其内部空间由隔板将塔体分割成上下两个空间。进水分布器装设于塔体内隔板的上部，进水分布器将塔体内上部空间与塔体外部空间连通。外循环分布器装设于塔体内隔板的下部，外循环分布器将塔体内下部空间与塔体外部空间连通。

所述的三相分离器装设于罐体内的上部，三相分离器的集气腔装设于分离屏板的上部，集气腔的下端口连接于分离屏板上端设定的孔。

进水管的一端穿过筒体下部设定的孔，进水管外管壁和筒体下部设定的孔密封连接，进水管穿过塔体进入污泥塔上部的空间。

回流收集器装设于罐体内，位于三相分离器的下方。内循环管的一端穿过筒体上部设定的孔，与回流收集器的下端口连接，内循环管外管壁和筒体上部设定的孔密封连接。内循环管的另一端连接设置于罐体外的内循环泵的进口。内循环泵的出口通过管路连通罐体内部的下方，管路外壁与筒体上设定的孔密封连接。

排泥出口的左端口穿过筒体下部设定的孔，连通与筒体的内部，管外壁与设定的孔密封连接。排泥出口的高度与内循环泵和筒体的连接管口等高。

气液分离器穿过灌顶上设定的孔进入罐体内一部分，气液分离器的外壁与灌顶上设定的孔密封连接。设置在罐体内的升液管的一端通过气液分离器下部设定的孔与气液分离器内部连通，升液管的外壁与气液分离器下部设定的孔密封连接。升液管的另一端连接集气腔的上端口。

沼气管的一端连接气液分离器顶端设定的孔，且与气液分离器的内部连通，沼气管的另一端为部分沼气排出端。

出水堰装设于罐体内，位于三相分离器的上方。出水堰侧面的孔管路连接出水分配器右侧设定的孔，这个管路穿过筒体上设定的孔，管路的外壁密封连接该设定的孔。出水分配器左侧的孔连接有出水管，为连接到另一个功能单元设备的孔。出水分配器装设于罐体的外部。

进气管的一端口与沼气管中部设定的孔连通，进气管的另一端与蓄热装置的进气孔连接。外循环管的一端连接出水分配器下端孔，外循环管的另一端与蓄热装置的进水孔连接。热液出管的一端与蓄热装置的出水孔连接，热液出管的另一端与外循环泵的进水孔连接。外循环泵的出水孔与气液混合器的进水口连接，气液混合器的出水口通过管路，穿过筒体下部设定的孔与污泥塔下部的内空间连通，该管路的外壁与筒体和塔体设定的孔密封连接。

进气管的中部设定的孔通过管路与气液混合器的进气口连接。

降液管的上端口穿过三相分离器与气液分离器的下端口连接，降液管的下端口抵近污泥塔的上端。

所述的蓄热装置主要由：阻火器、液中燃烧器、缓冲罐和控制箱构成。

阻火器的出口与液中燃烧器的进气口管路连接，液中燃烧器的出口管路连接缓冲罐的进口，控制箱为对缓冲罐和液中燃烧器实施控制的装置；阻火器的进口为蓄热装置进气口，液中燃烧器的进口为蓄热装置进液口，缓冲罐的出口为蓄热装置的出口。

所述的污泥塔上的塔体上部为锥形结构，其锥形顶角为120~165度。

所述的内循环泵、外循环泵、回流收集器、控制箱、气液混合器、阻火器、液中燃烧器、出水分配器和气液混合器为市售产品。

三相分离器，混合液进入三相分离器后在屏板的阻挡作用下，气、水、泥分离，气泡快速上升，进入集气腔，泥和水进入沉降区。由于消除了气泡的提升作用，液流在上升过程中速度逐渐降低，使污泥沉降。

出水堰是控制水位高度的部件，当水位处于设定高度时水将溢出，其侧面开有孔是为了将收集的污水通过管路排除。

出水分配器是一个进口两个出口的部件，通过控制其外部的调节件，调节两个出口的流量。

气液分离器主要由器体、进液口、出液口、出气口构成。进液口与器体相切与升液管连接，出液口与降液管相通，出气口与沼气管相通。

回流收集器为倒锥喇叭口形状，锥顶开口与内循环管连通。

外循环分布器为锥体状，锥面上开有布水口（2个以上），开口方向与锥面相切。

液中燃烧器,是以高温燃烧气喷入液体中直接加热液体的装置。被加热液体为水时,亦称水中燃烧装置。

缓冲罐，是气水混合液进入缓冲罐后，维持外循环泵的稳定运行。

气液混合器，是将初步分离沉降的液体再吸收部分沼气，其目的是为了在进入罐底时增加气体的量，提高对污水的搅拌能力。

本发明的优点是：本发明通过三相分离器实现SRT和HRT分离，获得较高的污泥浓度；通过大量沼气和内循环的剧烈扰动，使泥水充分接触，并实现污泥的快速颗粒化，获得良好的传质传热效果和高容积负荷，可达5-30kgCOD/m³d，运行稳定可靠，处理效率高，投资省。且高径比>UASB高径比，可达3-6，占地面积远远少于UASB厌氧反应器的占地面积，基建投资费用低。另外，沼气可自身利用，实现系统自热平衡，保证罐内中温环境（35-38℃），运行费用低。

说明书附图

图1为一种用于高浓度有机废水处理的厌氧反应器的组装示意图；

图2为图1的剖视图A-A；

图3为图1的剖视图B-B。

具体实施方式

实施例1

一种用于高浓度有机废水处理的厌氧反应器，包括：罐体1、污泥塔2、三相分离器3、气液分离器4、出水堰5、出水分配器6、蓄热装置7、外循环泵8、气液混合器9、回流收集器10、内循环泵11、进水管12、出水管13、沼气管14、升液管23、降液管24、外循环管25、热液出管26、进气管27、内循环管32和排泥出口33；罐体1由：灌顶15、筒体16和罐底17构成；污泥塔2为塔形结构，由塔体18、进水分布器19和外循环分布器20构成；三相分离器3由分离屏板21和集气腔22构成；其特征在于：

所述的蓄热装置7设于厌氧罐体外部，利用污水降解产生的沼气加热外循环水，通过外循环水将热量带入厌氧反应器内，保证罐内中温环境；它上面设有进气口、进液口和出口；

所述的排泥出口33配置有可开启和关闭的排泥闸阀；当罐体1内的污泥颗粒达到设定的量时打开排泥闸阀，让罐体1内的污泥排出到罐体1外；

所述的污泥塔2装设于罐体1内的罐底17上；其内部空间由隔板将塔体18分割成上下两个空间；进水分布器19装设于塔体18内隔板的上部，进水分布器19将塔体18内上部空间与塔体18外部空间连通；外循环分布器20装设于塔体18内隔板的下部，外循环分布器20将塔体18内下部空间与塔体18外部空间连通；污泥塔2分割成上下两个空间，其目的是让进入的废水不与来自气液混合器9返回的污水直接混合，而是让它们在罐体1内混合，利于二者充分混合；

所述的三相分离器3装设于罐体1内的上部，三相分离器3的集气腔22装设于分离屏板21的上部，集气腔22的下端口连接于分离屏板21上端设定的孔；

进水管12的一端穿过筒体16下部设定的孔，进水管12外管壁和筒体16下部设定的孔密封连接，进水管12穿过塔体18进入污泥塔2上部的空间；让废水经进水分布器19进入罐体1内，与来自气液混合器9的污水在进入污泥塔2时隔开；

回流收集器10装设于罐体1内，位于三相分离器3的下方；内循环管32的一端穿过筒体16上部设定的孔，与回流收集器10的下端口连接，内循环管32外管壁和筒体16上部设定的孔密封连接；内循环管32的另一端连接设置于罐体1外的内循环泵11的进口；内循环泵11的出口通过管路连通罐体1内部的下方，管路外壁与筒体16上设定的孔密封连接；内循环泵11通过管路将回流收集器10的部分絮状污泥由内循环管32送回至罐体1的底端，进入污泥塔2顶的颗粒污泥层，在“滚雪球”的作用下，形成新的颗粒污泥，提高污泥浓度和泥水分离效果。

排泥出口33的左端口穿过筒体16下部设定的孔，连通与筒体16的内部，管外壁与设定的孔密封连接；排泥出口33的高度与内循环泵11和筒体16的连接管口等高；

气液分离器4穿过罐顶15上设定的孔进入罐体1内一部分，气液分离器4的外壁与罐顶15上设定的孔密封连接；设置在罐体1内的升液管23的一端通过气液分离器4下部设定的孔与气液分离器4内部连通，升液管23的外壁与气液分离器4下部设定的孔密封连接；升液管23的另一端连接集气腔22的上端口；

沼气管14的一端连接气液分离器4顶端设定的孔，且与气液分离器4的内部连通，沼气管14的一端为部分沼气排出端；

出水堰5装设于罐体1内，位于三相分离器3的上方；出水堰5侧面的孔管路连接出水分配器6右侧设定的孔，这个管路穿过筒体16上设定的孔，管路的外壁密封连接该设定的孔；出水分配器6左侧的孔连接有出水管13，为连接到另一个功能单元设备的孔；出水分配器6装设于罐体1的外部；

实际上，将废水降解为沼气和处理后的污水已经完成了本发明的基本功能；所排除的沼气和处理后的污水可以由下一个功能单元来处理；但是为了使得进入罐体1内的废水的到充分的降解和加热罐内污水，利用沼气可燃烧的功能，将部分处理后的污水和沼气经蓄热装置7再送回罐体1内，维持罐内中温环境；

进气管27的一端口与沼气管14中部设定的孔连通，进气管27的另一端与蓄热装置7的进气孔连接；外循环管25的一端连接出水分配器6下端孔，外循环管25的另一端与蓄热装置7的进水孔连接；热液出管26的一端与蓄热装置7的出水孔连接，热液出管26的另一端与外循环泵8的进水孔连接；外循环泵8的出水孔与气液混合器9的进水口连接，气液混合器9的出水口通过管路，穿过筒体16下部设定的孔与污泥塔2下部的内空间连通，该管路的外壁与筒体16和塔体18设定的孔密封连接；这部分的内容是将部分沼气和处理后的污水，在沼气的燃烧加热后再送回罐体1内，维持罐内中温环境；

进气管27的中部设定的孔通过管路与气液混合器9的进气口连接；通过气液混合器9向罐体1内补充沼气；

降液管24的上端口穿过三相分离器3与气液分离器4的下端口连接，降液管24的下端口抵近污泥塔2的上端。让气液分离器4内凝结的污水返回到罐体1内的底部；

所述的蓄热装置7主要由：阻火器28、液中燃烧器29、缓冲罐30和控制箱31构成；

阻火器28的出口与液中燃烧器29的进气口管路连接，液中燃烧器29的出口管路连接缓冲罐30的进口，控制箱31为对缓冲罐30和液中燃烧器29实施控制的装置；阻火器28的进口为蓄热装置7进气口，液中燃烧器29的进口为蓄热装置7进液口，缓冲罐30的出口为蓄热装置7的出口。

实施例2

一种用于高浓度有机废水处理的厌氧反应器的实施例2与实施例1的不同之处在于：

所述的污泥塔2上的塔体18上部为锥形结构，其锥形顶角为120~165度。

对污泥塔2顶部锥形顶角的设定，是提高水和气混合的效果以及水和气均匀排入罐体内，利于水和泥的混合。

工作过程

一种用于高浓度有机废水处理的厌氧反应器，是将高浓度有机混有微生物的废水通过污泥塔2注入到罐体1的内腔后，在微生物降解作用下，污水中的有机污染物得以去除，并产生沼气，再经过三相分离器3的气、液、固分离作用，降解后的污水排出罐体1外。将排出的一部分沼气燃烧给降解后的一部分的污水加热升温，再返回到罐体1内，给罐内污水加热，维持中温环境。污泥塔2的锥形水力结构促进罐体1内产生颗粒状污泥，待污泥生成一定量后，由排泥孔33排除罐体1外。

混有微生物的高浓度有机废水经进水管12注入到污泥塔2内上部的腔内，废水经进水分布器19，均匀注入到罐体1内。在微生物作用下，废水分解成沼气和处理后的污水。在三相分离器3的作用下沼气经集气腔22和升液管23进入到气液分离器4内进行气水分离，其中的沼气经沼气管14排除，由下一个功能处理。凝结的污水经气液分离器4的底部通过降液管24返回到罐体1内。

罐体1内的污水上升到出水堰5经管路注入到出水分配器6，其中的一部分污水经出水分配器6排除，送到另一个污水处理单元；另一部分污水送入到蓄热装置7。

从罐体1排出的一部分沼气，和经出水分配器6排除的部分污水进入到蓄热装置7后，沼气的燃烧对这部分的污水加热排出，由外循环泵8经气液混合器9送到污泥塔2下部的空间，经由外循环分布器20均匀注入到罐体1。经加热的污水可以维持罐体1内的中温环境。

在蓄热装置7设置有的阻火器28是防止蓄热装置7中的沼气燃烧时火焰窜回沼气管14而引起火灾；蓄热装置7中的控制箱31是用于控制沼气燃烧的；缓冲罐30为维持外循环泵8流量稳定。

所述的液混合器9为促进来自沼气管14的沼气与被加热的污水混合的。

内循环泵11通过管路将回流收集器10的部分絮状污泥由内循环管32送回至罐体1的底端，进入污泥塔2顶的颗粒污泥层，在“滚雪球”的作用下，形成新的颗粒污泥，提高污泥浓度和泥水分离效果。

Claims (3)

1.一种用于高浓度有机废水处理的厌氧反应器，包括：罐体（1）、污泥塔（2）、三相分离器（3）、气液分离器（4）、出水堰（5）、出水分配器（6）、蓄热装置（7）、外循环泵（8）、气液混合器（9）、回流收集器（10）、内循环泵（11）、进水管（12）、出水管（13）、沼气管（14）、升液管（23）、降液管（24）、外循环管（25）、热液出管（26）、进气管（27）、内循环管（32）和排泥出口（33）；罐体（1）由：罐顶（15）、筒体（16）和罐底（17）构成；污泥塔（2）为塔形结构，由塔体（18）、进水分布器（19）和外循环分布器（20）构成；三相分离器（3）由分离屏板（21）和集气腔（22）构成；其特征在于：

所述的蓄热装置（7）为设于厌氧罐体外部，利用污水降解产生的沼气加热外循环水，通过外循环水将热量带入厌氧反应器内，保证罐内中温环境；它上面设有进气口、进液口和出口；

所述的排泥出口（33）配置有可开启和关闭的排泥闸阀；

所述的污泥塔（2）装设于罐体（1）内的罐底（17）上；其内部空间由隔板将塔体（18）分割成上下两个空间；进水分布器（19）装设于塔体（18）内隔板的上部，进水分布器（19）将塔体（18）内上部空间与塔体（18）外部空间连通；外循环分布器（20）装设于塔体（18）内隔板的下部，外循环分布器（20）将塔体（18）内下部空间与塔体（18）外部空间连通；

所述的三相分离器（3）装设于罐体（1）内的上部，三相分离器（3）的集气腔（22）装设于分离屏板（21）的上部，集气腔（22）的下端口连接于分离屏板（21）上端设定的孔；

进水管（12）的一端穿过筒体（16）下部设定的孔，进水管（12）外管壁和筒体（16）下部设定的孔密封连接，进水管（12）穿过塔体（18）进入污泥塔（2）上部的空间；

回流收集器（10）装设于罐体（1）内，位于三相分离器（3）的下方；内循环管（32）的一端穿过筒体（16）上部设定的孔，与回流收集器（10）的下端口连接，内循环管（32）外管壁和筒体（16）上部设定的孔密封连接；内循环管（32）的另一端连接设置于罐体（1）外的内循环泵（11）的进口；内循环泵（11）的出口通过管路连通罐体（1）内部的下方，管路外壁与筒体（16）上设定的孔密封连接；

排泥出口（33）的左端口穿过筒体（16）下部设定的孔，连通与筒体（16）的内部，管外壁与设定的孔密封连接；排泥出口（33）的高度与内循环泵（11）和筒体（16）的连接管口等高；

气液分离器（4）穿过罐顶（15）上设定的孔进入罐体（1）内一部分，气液分离器（4）的外壁与罐顶（15）上设定的孔密封连接；设置在罐体（1）内的升液管（23）的一端通过气液分离器（4）下部设定的孔与气液分离器（4）内部连通，升液管（23）的外壁与气液分离器（4）下部设定的孔密封连接；升液管（23）的另一端连接集气腔（22）的上端口；

沼气管（14）的一端连接气液分离器（4）顶端设定的孔，且与气液分离器（4）的内部连通，沼气管（14）的一端为部分沼气排除端；

出水堰（5）装设于罐体（1）内，位于三相分离器（3）的上方；出水堰（5）侧面的孔管路连接出水分配器（6）右侧设定的孔，这个管路穿过筒体（16）上设定的孔，管路的外壁密封连接该设定的孔；出水分配器（6）左侧的孔连接有出水管（13），为连接到另一个功能单元设备的孔；出水分配器（6）装设于罐体（1）的外部；

进气管（27）的一端口与沼气管（14）中部设定的孔连通，进气管（27）的另一端与蓄热装置（7）的进气孔连接；外循环管（25）的一端连接出水分配器（6）下端孔，外循环管（25）的另一端与蓄热装置（7）的进水孔连接；热液出管（26）的一端与蓄热装置（7）的出水孔连接，热液出管（26）的另一端与外循环泵（8）的进水孔连接；外循环泵（8）的出水孔与气液混合器（9）的进水口连接，气液混合器（9）的出水口通过管路，穿过筒体（16）下部设定的孔与污泥塔（2）下部的内空间连通，该管路的外壁与筒体（16）和塔体（18）设定的孔密封连接；

进气管（27）的中部设定的孔通过管路与气液混合器（9）的进气口连接；

降液管（24）的上端口穿过三相分离器（3）与气液分离器（4）的下端口连接，降液管（24）的下端口抵近污泥塔（2）的上端。

2.根据权利要求1所述的一种用于高浓度有机废水处理的厌氧反应器，其特征在于：

所述的蓄热装置（7）主要由：阻火器（28）、液中燃烧器（29）、缓冲罐（30）和控制箱（31）构成；

阻火器（28）的出口与液中燃烧器（29）的进气口管路连接，液中燃烧器（29）的出口管路连接缓冲罐（30）的进口，控制箱（31）为对缓冲罐（30）和液中燃烧器（29）实施控制的装置；阻火器（28）的进口为蓄热装置（7）进气口，液中燃烧器（29）的进口为蓄热装置（7）进液口，缓冲罐（30）的出口为蓄热装置（7）的出口。

3.根据权利要求1所述的一种用于高浓度有机废水处理的厌氧反应器，其特征在于：

所述的污泥塔（2）上的塔体（18）上部为锥形结构，其锥形顶角为120~165度。

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