CN215249849U - 一种完全混合式污水厌氧处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于水处理领域，更具体的涉及一种完全混合式污水厌氧处理装置。装置主体结构包括厌氧反应处理器，膜生物反应器和沼气净化系统，厌氧反应处理器的主体包括进水管，气体搅拌器，厌氧反应器主体和生物膜填料，膜生物反应器的主体包括膜池，膜组件，沼气冲刷器，沼气净化系统的主体包括沼气净化器，沼气提纯器和双膜沼气柜。本实用新型通过合理的设备结构的配置，消除现有厌氧水处理方法存在的缺陷，使得厌氧反应器能够在更广泛的条件下稳定运行，从而最终提高厌氧反应器的处理能力。

Description

一种完全混合式污水厌氧处理装置

技术领域

本实用新型属于IPC分类的C02F9领域，更具体的涉及一种完全混合式污水厌氧处理装置。

背景技术

污水处理方法有物理法、化学法、生物法和生态法。其中，生物法有好氧生物处理法和厌氧生物处理法，大多数情况下厌氧处理后结合好氧处理。由于厌氧法对有机物污染物的高去除负荷，比好氧法占地省，也不需要像好氧法一样消耗大量动力，能耗低，被认为是重点应用的技术方向。

然而，厌氧法也有三个重要缺陷。其一，其核心作用的厌氧微生物(例如产甲烷菌、厌氧氨氧化细菌等)，对生长的环境要求特别高。其二，由于厌氧生物处理设施中产生大量沼气，故固液分离困难。其三，厌氧反应器启动初期或厌氧细菌受抑制后不活跃时，尽管很多厌氧反应器设置了大比例的内循环或外循环来减少污染物浓度或毒性，厌氧污泥仍无法处于悬浮状态甚至出现短流现象，与污水的传质效果差，容易导致系统启动周期特别长甚至是失败。

现有技术(CN201811571871.3)提供了一种组合式厌氧氨氧化-厌氧-膜生物反应器污水处理装置及方法，其主要作用结构为进水调节系统、pH控制器、厌氧氨氧化反应器以及三相分离器。虽然其声称能够进行高效的泥水分离，分离效果好，但是其对分离过程中容易产生的大量沼气进行有效的处理，虽然其设置了三相分离器，但是在实际使用时，在反应器调试初期或反应器进水水质水量发生较大波动时，仍然会出现跑泥现象。不仅导致厌氧系统瘫痪，甚至会冲击后续的好氧生物处理设施。

现有技术(CN200920053882.2)提供了一种自循环式厌氧反应器及使用该反应器的污水处理装置，其主要结构包括了自循环厌氧反应器，一级三相分离器，二级三相分离器，沉淀区等。虽然其声称能够有效的提高污水处理效率，达到有效的污水处理自循环，但是其装置在使用过程中设置的大比例的内循环来来减少污染物浓度或毒性，厌氧污泥仍无法处于悬浮状态甚至出现短流现象，与污水的传质效果差，容易导致系统启动周期特别长甚至是失败。

本实用新型提供的一种完全混合式污水厌氧处理装置，通过合理的设备结构的配置，消除上述三个厌氧水处理方法的缺陷，使得厌氧反应器能够在更广泛的条件下稳定运行，从而最终提高厌氧反应器的处理能力。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种完全混合式污水厌氧处理装置，装置主体结构包括厌氧反应处理器(Ⅰ)，膜生物反应器(Ⅱ)和沼气净化系统(Ⅲ)；所述厌氧反应处理器(Ⅰ)的主体包括进水管(1)，气体搅拌器(2)，厌氧反应器主体(3)和生物膜填料(4)；所述膜生物反应器(Ⅱ)的主体包括膜池(12)，膜组件(13)，沼气冲刷器(14)；所述沼气净化系统(Ⅲ)的主体包括沼气净化器(5)，沼气提纯器(7)和双膜沼气柜(9)；所述完全混合式污水厌氧处理装置的结构中还包括脱水沼气管(6)，净化沼气管(8)，沼气外排管(10)，膜池沼气管(11)，真空抽水泵(15)，废水排放管(16)，风机(17)，沼气回流管(18)，内废水管(19)，污泥回流管(20)和污泥回流泵(21)。

作为一种优选的方案，所述厌氧反应器主体(3)包括底部进水区(3-1)，中部生物反应区(3-2)，沼气集合区(3-3)；所述厌氧反应器主体(3)为完全封闭式的圆柱形壳体；所述进水管(1)位于底部进水区(3-1)外表面外侧，与底部进水区(3-1)固定连接；所述生物膜填料(4)位于中部生物反应区(3-2)内部，填满整个中部生物反应区(3-2)内部；所述气体搅拌器(2)位于底部进水区(3-1)内部。

作为一种优选的方案，所述底部进水区(3-1)的高度为500～1000mm；所述中部生物反应区(3-2)的高度为5000～20000mm；所述沼气集合区(3-3)的高度为1000～2000mm；所述圆柱形壳体的直径为2000～2500mm；所述进水管(1)的离地高度为100～300mm；所述气体搅拌器(2)的离地高度为100～300mm。

作为一种优选的方案，所述进水管(1)为穿孔管，管口直径为8～10mm，孔口间隔为250～500mm；所述生物膜填料(4)为球形颗粒，颗粒直径为2～4mm，比重为1.02～1.05Kg/L；所述气体搅拌器(2)为水力射流器，射流器的工作压力为0.3～20bar。

作为一种优选的方案，所述膜组件(13)浸没于膜池(12)中央，沼气冲刷器(14)位于膜组件(13)底部；所述膜组件(13)为中空纤维膜组件；所述膜池(12)顶部靠近厌氧反应处理器(Ⅰ)一侧还通过内废水管(19)和沼气集合区(3-3)与中部生物反应区(3-2)交界处固定连接，膜池(12)顶部与内废水管(19)对立的一侧通过膜池沼气管(11)与沼气集合区(3-3)固定连接。

作为一种优选的方案，所述膜组件(13)顶部与真空抽水泵(15)通过废水排放管(16)固定连接，废水排放管(16)出口位于整体装置外部；膜池(12)底部通过污泥回流管(20)与氧反应处理器(Ⅰ)中的气体搅拌器(2)固定连接，污泥回流管(20)中还设有污泥回流泵(21)；沼气冲刷器(14)与氧反应处理器(Ⅰ)中的气体搅拌器(2)固定连接。

作为一种优选的方案，膜池(12)为完全封闭式的圆柱体池；所述膜池(12)的高位3000～4000mm；所述沼气冲刷器(14)为穿孔管，气体口直径为4～8mm，孔流速为20～30m/s，孔间隔为100～250mm。

作为一种优选的方案，所述沼气净化器(5)与氧反应处理器(Ⅰ)中的沼气集合区(3-3)管道固定连接；所述沼气净化器(5)位于沼气集合区(3-3)顶部；所述沼气净化器(5)为沼气净化标准设备。

作为一种优选的方案，所述沼气净化器(5)与沼气提纯器(7)通过脱水沼气管(6)管道固定连接；所述沼气提纯器(7)通过净化沼气管(8)与双膜沼气柜(9)管道固定连接；所述双膜沼气柜(9)顶部固定连接有沼气外排管(11)，沼气外排管(11)的出口位于整体装置外部。

作为一种优选的方案，所述双膜沼气柜(9)通过沼气回流管(18)与沼气冲刷器(14)管道固定连接；所述沼气回流管(18)中还包括有风机(17)提供沼气传送动力。

有益效果：

1.本实用新型中，通过对沼气的搅拌作用使得厌氧反应器一直处于完全的混合状态，传质的效果好，无死区，生物生长环境稳定单一，生物活性较高。

2.沼气的有效净化使得厌氧反应器中的有毒有害物质得以排出，避免产生毒害物质的积累而造成的菌种的活性下降。

3.净化后的沼气可以直接作为燃料送入到燃气灶和锅炉，或者或者用于沼气发电机发电，也可将其制备成CNG，成为生物能源储存利用；且整个系统无废气二次污染，洁净沼气的燃烧减少了温室气体的排放。

附图说明

图1为完全混合式污水厌氧处理装置的结构示意图；

图中：I-厌氧反应器、II-膜生物反应器、III-沼气外部净化系统、1-进水管、2-气体搅拌器、3-厌氧反应器主体、4-生物膜填料、5-气体净化器、6-脱水沼气管、7-气体提纯器、8-净化沼气管、9-双膜沼气柜、10-沼气外排管、11-膜池沼气管、12-膜池、13-膜组件、14-沼气冲刷器、15-真空抽水泵、16-废水排放管、17-风机、18-沼气回流管、19-内废水管、20-污泥回流管、21-污泥回流泵。

具体实施方式

下面通过实施例对本实用新型进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本实用新型作进一步说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本实用新型的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本实用新型的保护范围。

实施例1

如图1所示，一种完全混合式污水厌氧处理装置，装置主体包括厌氧反应处理器Ⅰ，膜生物反应器Ⅱ和沼气净化系统Ⅲ；厌氧反应处理器Ⅰ由进水管1，气体搅拌器2，厌氧反应器主体3和生物膜填料4组成；所述厌氧反应器主体3包括底部进水区3-1，中部生物反应区3-2，沼气集合区3-3；底部进水区3-1的高度为800mm，中部生物反应区3-2的高度为7500mm，沼气集合区3-3的高度为1200mm，厌氧反应器主体3为完全封闭式的圆柱形壳体，圆柱形壳体的直径为2200mm。进水管1位于底部进水区3-1外表面外侧，与底部进水区3-1固定连接，离地高度为200mm，进水管1为穿孔管，管口直径为10mm，孔口间隔为300mm。生物膜填料4位于中部生物反应区3-2内部，填满整个中部生物反应区3-2内部，生物膜填料4为球形颗粒，颗粒直径为3mm，比重为1.04Kg/L；气体搅拌器2位于底部进水区3-1内部，离地高度为200mm，气体搅拌器2为水力射流器，射流器的工作压力为20bar。

膜生物反应器Ⅱ主体由膜池12，膜组件13，沼气冲刷器14组成。膜池12为完全封闭式的圆柱体池，高3500mm，膜组件13浸没于膜池12中央，沼气冲刷器14位于膜组件13底部；膜组件13为中空纤维膜组件，沼气冲刷器14为穿孔管，气体口直径为6mm，孔流速为25m/s，孔间隔为200mm。膜池12顶部靠近厌氧反应处理器Ⅰ一侧通过内废水管19和沼气集合区3-3与中部生物反应区3-2交界处固定连接，膜池12顶部与内废水管19对立的一侧通过膜池沼气管11与沼气集合区3-3固定连接。膜组件13顶部与真空抽水泵15通过废水排放管16固定连接，废水排放管16出口位于整体装置外部。膜池12底部通过污泥回流管20与氧反应处理器Ⅰ中的气体搅拌器2固定连接，污泥回流管20中还设有污泥回流泵21；沼气冲刷器14与氧反应处理器Ⅰ中的气体搅拌器2固定连接。

沼气净化系统Ⅲ主体由沼气净化器5，沼气提纯器7和双膜沼气柜9。沼气净化器5与氧反应处理器Ⅰ中的沼气集合区3-3管道固定连接，沼气净化器5位于沼气集合区3-3顶部，沼气净化器5为沼气净化标准设备。沼气净化器5与沼气提纯器7通过脱水沼气管6管道固定连接，沼气提纯器7通过净化沼气管8与双膜沼气柜9管道固定连接。双膜沼气柜9顶部固定连接有沼气外排管11，沼气外排管11的出口位于整体装置外部。双膜沼气柜9通过沼气回流管18与沼气冲刷器管道固定连接，沼气回流管18中还包括有风机17提供沼气传送动力。

为了方便理解本实用新型的技术方案，以下就本实用新型在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。

在实际使用过程中：进水从进水管1进入底部进水区3-1与反应器中的污泥混合，经过中部生物反应区3-2得到降解，并产生沼气，沼气进入上部沼气集合区3-3；中部生物反应区3-2中的混合液继续上升穿透生物膜填料4后经内废水管19自流入膜池12中，污染物进一步得到降解；膜池12中的混合液经过膜组件13的分离，废水被抽吸泵15经废水排放管16抽至后续处理装置或者达到排放标准进行排放，污泥在膜池12中得到截留和浓缩，此时，膜池12底部的污泥由污泥回流泵21经污泥回流管20回流至底部进水区3-1与进水混合；沼气集合区3-3的沼气进入气体净化器5进行脱除和净化，脱除水分的沼气经脱水沼气管6进入气体提纯器7，在气体提纯器中有毒有害的气体成分被拿掉之后，形成洁净的沼气混合气；洁净的沼气混合气经过净化沼气管8进入双膜沼气柜9进行缓冲储存，风机17将双膜沼气柜9中的沼气，通过沼气回流管18输送至气体搅拌器2和膜池12中的沼气冲刷器14；沼气通过气体搅拌器2对厌氧反应池3中的混合液搅拌，加速污染物与污泥的传质过程，实现反应器的完全混合；沼气通过沼气冲刷器14对膜池12中的混合液搅拌，同时对膜组件13表面进行冲刷，防止膜表面形成污堵；膜池12中的沼气经膜池沼气管11进入沼气集合区3-3实现循环；双膜沼气柜9中的沼气经由沼气外排管10进外部燃烧器燃烧用于厌氧系统进水加热或排出其他用途。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对实用新型作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或更改为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种完全混合式污水厌氧处理装置，其特征在于：装置主体结构包括厌氧反应处理器(Ⅰ)，膜生物反应器(Ⅱ)和沼气净化系统(Ⅲ)；所述厌氧反应处理器(Ⅰ)的主体包括进水管(1)，气体搅拌器(2)，厌氧反应器主体(3)和生物膜填料(4)；所述膜生物反应器(Ⅱ)的主体包括膜池(12)，膜组件(13)，沼气冲刷器(14)；所述沼气净化系统(Ⅲ)的主体包括沼气净化器(5)，沼气提纯器(7)和双膜沼气柜(9)；所述完全混合式污水厌氧处理装置的结构中还包括脱水沼气管(6)，净化沼气管(8)，沼气外排管(10)，膜池沼气管(11)，真空抽水泵(15)，废水排放管(16)，风机(17)，沼气回流管(18)，内废水管(19)，污泥回流管(20)和污泥回流泵(21)。

2.根据权利要求1所述的完全混合式污水厌氧处理装置，其特征在于：所述厌氧反应器主体(3)包括底部进水区(3-1)，中部生物反应区(3-2)，沼气集合区(3-3)；所述厌氧反应器主体(3)为完全封闭式的圆柱形壳体；所述进水管(1)位于底部进水区(3-1)外表面外侧，与底部进水区(3-1)固定连接；所述生物膜填料(4)位于中部生物反应区(3-2)内部，填满整个中部生物反应区(3-2)内部；所述气体搅拌器(2)位于底部进水区(3-1)内部。

3.根据权利要求2所述的完全混合式污水厌氧处理装置，其特征在于：所述底部进水区(3-1)的高度为500～1000mm；所述中部生物反应区(3-2)的高度为5000～20000mm；所述沼气集合区(3-3)的高度为1000～2000mm；所述圆柱形壳体的直径为2000～2500mm；所述进水管(1)的离地高度为100～300mm；所述气体搅拌器(2)的离地高度为100～300mm。

4.根据权利要求3所述的完全混合式污水厌氧处理装置，其特征在于：所述进水管(1)为穿孔管，管口直径为8～10mm，孔口间隔为250～500mm；所述生物膜填料(4)为球形颗粒，颗粒直径为2～4mm，比重为1.02～1.05Kg/L；所述气体搅拌器(2)为水力射流器，射流器的工作压力为0.3～20bar。

5.根据权利要求4所述的完全混合式污水厌氧处理装置，其特征在于：所述膜组件(13)浸没于膜池(12)中央，沼气冲刷器(14)位于膜组件(13)底部；所述膜组件(13)为中空纤维膜组件；所述膜池(12)顶部靠近厌氧反应处理器(Ⅰ)一侧还通过内废水管(19)和沼气集合区(3-3)与中部生物反应区(3-2)交界处固定连接，膜池(12)顶部与内废水管(19)对立的一侧通过膜池沼气管(11)与沼气集合区(3-3)固定连接。

6.根据权利要求5所述的完全混合式污水厌氧处理装置，其特征在于：所述膜组件(13)顶部与真空抽水泵(15)通过废水排放管(16)固定连接，废水排放管(16)出口位于整体装置外部；膜池(12)底部通过污泥回流管(20)与氧反应处理器(Ⅰ)中的气体搅拌器(2)固定连接，污泥回流管(20)中还设有污泥回流泵(21)；沼气冲刷器(14)与氧反应处理器(Ⅰ)中的气体搅拌器(2)固定连接。

7.根据权利要求6所述的完全混合式污水厌氧处理装置，其特征在于：膜池(12)为完全封闭式的圆柱体池；所述膜池(12)的高位3000～4000mm；所述沼气冲刷器(14)为穿孔管，气体口直径为4～8mm，孔流速为20～30m/s，孔间隔为100～250mm。

8.根据权利要求7所述的完全混合式污水厌氧处理装置，其特征在于：所述沼气净化器(5)与氧反应处理器(Ⅰ)中的沼气集合区(3-3)管道固定连接；所述沼气净化器(5)位于沼气集合区(3-3)顶部；所述沼气净化器(5)为沼气净化标准设备。

9.根据权利要求8所述的完全混合式污水厌氧处理装置，其特征在于：所述沼气净化器(5)与沼气提纯器(7)通过脱水沼气管(6)管道固定连接；所述沼气提纯器(7)通过净化沼气管(8)与双膜沼气柜(9)管道固定连接；所述双膜沼气柜(9)顶部固定连接有沼气外排管(10)，沼气外排管(10)的出口位于整体装置外部。

10.根据权利要求9所述的完全混合式污水厌氧处理装置，其特征在于：所述双膜沼气柜(9)通过沼气回流管(18)与沼气冲刷器(14)管道固定连接；所述沼气回流管(18)中还包括有风机(17)提供沼气传送动力。

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