CN219384896U - 一种异向流外置泥水分离型厌氧反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于废水厌氧处理技术领域，公开了一种异向流外置泥水分离型厌氧反应器，其罐体（1）内设有底部安装导流板（4）的导流筒（2），导流筒（2）上方设置挡流板（3），挡流板（3）上方设置喷淋头（5），喷淋头（5）与端盖上的喷淋泵（6）连通，端盖上设置沼气管（8）；罐体（1）上部设置环形的溢流堰（9），溢流堰（9）上边的罐体（1）上分别设置水管（10）和气管（11），溢流堰（9）下边的罐体（1）上设置与喷淋泵（6）连通的喷淋管（12）；罐体（1）下部一侧设置进水泵（13），另一侧设置循环泵（14）；循环泵（14）与水管（10）连通。本实用新型简化传统厌氧反应器的结构，降低厌氧反应器的投资成本。

Description

一种异向流外置泥水分离型厌氧反应器

技术领域

本实用新型属于废水厌氧处理技术领域，具体为一种异向流外置泥水分离型厌氧反应器。

背景技术

厌氧反应器内的流体组分为“气（沼气）、液（废水）、固（絮状污泥或颗粒污泥）”三相组成的混合液，通常需要设置三相分离器对其进行气液固三相分离，三相分离器具有结构复杂、气密性要求高、高空作业存在安全隐患、施工难度大等特点，而这些特点则最终造成厌氧反应器的价格居高不下。传统厌氧反应器内部有多层支架：底部布水系统支架、循环水回流管支架、三相分离器支架、溢流堰支架等，上述支架造成了厌氧反应器内部较为复杂的结构。

为此，需要一种新的技术方案以解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种简化结构，避免在罐体内部形成扰动死角，降低高空作业安全隐患的厌氧反应器。

为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种异向流外置泥水分离型厌氧反应器，包括罐体，罐体内设有导流筒，导流筒底部设置喇叭状的导流板，导流筒上方设置挡流板，挡流板上方设置喷淋头，喷淋头与喷淋泵连通，喷淋泵固定在罐体的端盖上，端盖上设置沼气管；罐体上部设置环形的溢流堰，溢流堰上边的罐体上分别设置水管和气管，溢流堰下边的罐体上设置与喷淋泵连通的喷淋管；罐体下部一侧设置进水泵，另一侧设置循环泵；循环泵与水管连通。

进一步的，导流筒内设置液下推流搅拌器，或液下轴流泵。

进一步的，导流筒由中部的隔板分隔成上导流筒和下导流筒，上导流筒和下导流筒通过导流泵连通。

进一步的，导流筒的直径同罐体的直径之比为 1:2～1:9。

进一步的，循环泵与膜过滤器连接，膜过滤器与水管、气管连通；膜过滤器侧面上部设置产水口Ⅰ。

进一步的，膜过滤器内设有膜组件，膜组件包括带内旋的 ABS 外壳，ABS 外壳内设置陶瓷膜，陶瓷膜上开设出水孔。

进一步的，膜过滤器多个并联。

进一步的，循环泵通过污泥存储桶与流沙过滤器连接，流沙过滤器与水管连通，流沙过滤器侧壁上部设置产水口Ⅱ。

本实用新型相对于现有技术，具有如下有益效果：

1.本实用新型在罐体内部设置一个底部设置导流板的导流筒，导流筒上方设置挡流板，简化了结构，避免在罐体内部形成扰动死角，导流筒内的流体向上流动至挡流板，在挡流板的反射下流体沿导流筒外部通道向下运动，沉积在上锥面的污泥沿锥面自由滑落至导流筒外部空间。导流筒外部流体向下，沼气向上、污泥向下。在导流筒外部空间，流体扰动剧烈，气体对絮状污泥、颗粒污泥剪切力增强，促进絮状污泥向颗粒污泥转化的速率增加。本发明可在厌氧反应器内创造出流速约为 6～12m/h 的流体流速，在该流速区间，固液传质效果好，剪切力适中，有利于颗粒污泥的产生。

2.本实用新型取消三相分离器，改为使用膜过滤器，或者流沙过滤器对厌氧反应器内的固液混合物进行强制泥水分离，厌氧反应器内部无需设置三相分离器、三相分离器支架、底部布水系统、底部布水系统支架、循环水回流管、循环水回流管支架、溢流堰、溢流堰支架，大幅降低了厌氧反应器的投资成本，降低了高空作业安全隐患，缩短了设计、施工工期。

3.本实用新型膜组件使用带有内旋的 ABS 外壳，混合流体从 ABS 外壳和陶瓷膜之间的间隙中高速旋流通过。陶瓷膜接触混合液的表面因较高的混合流体切向流速始终保持一定的洁净度，陶瓷膜面不形成泥饼层，使得陶瓷膜污染相对较低。

附图说明

图 1 为本实用新型罐体外设置膜过滤器示意图。

图 2 为本实用新型膜过滤器的膜组件竖向设置示意图。

图 3 为本实用新型陶瓷膜外侧设置 ABS 外壳示意图。

图 4 为本实用新型膜过滤器的膜组件竖向设置示意图。

图 5 为本实用新型导流筒与导流泵连接示意图。

图 6 为本实用新型罐体外设置流沙过滤器示意图。

图 7 为本实用新型流沙过滤器结构示意图。

具体实施方式

如图 1 所示，一种异向流外置泥水分离型厌氧反应器，包括罐体 1），罐体 1 内设有导流筒 2，导流筒 2 的直径同罐体 1 的直径之比为 1:2～1:9。导流筒 2 内设置液下推流搅拌器，或液下轴流泵。导流筒 2 底部设置喇叭状的导流板 4，导流筒 2 上方设置挡流板 3，挡流板 3由上锥面 15 和下锥面 16 组成，上锥面 15 同水平面的夹角为 53-57°，下锥面 16 同水平面的夹角为 10-15°。挡流板 3 上方设置喷淋头 5，喷淋头 5 与喷淋泵 6 连通，喷淋泵 6 固定在罐体 1 的端盖上，端盖上设置沼气管 8；罐体 1 上部设置环形的溢流堰 9，溢流堰 9 上边的罐体 1 上分别设置水管 10 和气管 11，溢流堰 9 下边的罐体 1 上设置与喷淋泵 6 连通的喷淋管12。罐体 1 下部左侧设置进水泵 13，右侧设置循环泵 14；循环泵 14 与膜过滤器 18 连接，膜过滤器 18 与水管 10、气管 11 连通；膜过滤器 18 侧面上部设置产水口Ⅰ19。传统厌氧反应器多为升流式，流体统一从下向上运动，本申请在罐体 1 内部设置一个底部设置导流板 4 的导流筒 2，导流筒 2 上方设置挡流板 3，简化了结构，避免在罐体 1 内部形成扰动死角，导流筒2 内的流体向上流动至挡流板 3，在挡流板 3 的反射下流体沿导流筒 2 外部通道向下运动，沼气向上运动，沉积在上锥面 30 的污泥沿锥面自由滑落至导流筒 2 外部空间。导流筒 2 外部流体向下，沼气向上、污泥向下。在导流筒 2 外部空间，流体扰动剧烈，气体对絮状污泥、颗粒污泥剪切力增强，促进絮状污泥向颗粒污泥转化的速率增加。本申请可在罐体 1 内创造出流速约为 6～12m/h 的流体流速，在该流速区间，固液传质效果好，剪切力适中，有利于颗粒污泥的产生。

如图 2、3 所示，膜过滤器 18 内设有膜组件 20，膜组件 20 竖向安装，膜组件20 包括带内旋的 ABS 外壳 21，ABS 外壳 21 内设置陶瓷膜 22，陶瓷膜 22 上开设出水孔 23。膜组件 20使用带有内旋的 ABS 外壳 21，混合流体从 ABS 外壳 21 和陶瓷膜 22之间的间隙中高速旋流通过。陶瓷膜 22 接触混合液的表面因较高的“混合流体切向流速”始终保持一定的洁净度，陶瓷膜 22 面不形成泥饼层，使得陶瓷膜 22 污染相对较低。透过液从出水孔 23 排出后汇集至产水口Ⅰ19 排出。膜过滤器 18 左侧从上往下依次为产水口19、混合流体出口 27 和混合流体进口Ⅰ28，产水口 19 位于膜组件 20 上方，混合流体出口 27 位于膜组件 20 过滤膜的左方，混合流体进口Ⅰ28 位于膜组件 20 下方，膜过滤器18 顶面设置沼气排口 29。沼气排口 29 与气管 11 连通。

在另一个实施方式中，如图 4 所示，膜过滤器 18 内设有膜组件 20，该膜组件20 的陶瓷膜 22 没有 ABS 外壳 21。膜组件 20 横向安装，混合流体进口Ⅰ28 位于膜组件20 进水口的左方，混合流体出口 27 和膜组件 20 出水口连通，产水口 19 位于陶瓷膜22 下方。此膜组件 20污水从中心进入，清水从侧壁流出。

膜过滤器 18 多个并联，多用一备。

本申请取消三相分离器，改为使用膜过滤器 18，对罐体 1 内的固液混合物进行强制泥水分离，罐体 1 内部无需设置三相分离器、三相分离器支架、底部布水系统、底部布水系统支架、循环水回流管、循环水回流管支架、溢流堰、溢流堰支架，大幅降低了厌氧反应器的投资成本，降低了高空作业安全隐患，缩短了设计、施工工期。

传统三相分离器无强制分离能力，容易跑泥（出水带泥），达不到设计所要求的污泥浓度范围。虽然该厌氧反应器可以通过接种颗粒污泥的方法使厌氧反应器具备较高的生物量，但是高昂的颗粒污泥接种费用使得建设方在实际工程中更愿意接种絮状污泥。此外，大部分废水无法达到颗粒污泥所需的培养条件（例有机物浓度不足、存在有毒有害物质），使厌氧反应器只能搭载絮状污泥运行，使得厌氧反应器生物量偏低（6～8g/L）。本申请使用膜过滤器 18 对罐体 1 内的固液混合物进行“强制泥水分离”，产水排放至后端反应单元，污泥强制回流至罐体 1，使罐体 1 内的污泥浓度可达到设计要求值。与传统三相分离器易出现跑泥现象相比，使用膜过滤器 18 能够彻底规避跑泥现象的同时，通过强制过滤的形式使罐体 1 内的生物量达到预设浓度。该种实施方式，有效的解决了不具备颗粒污泥运行条件时只能运行絮状污泥，厌氧反应器生物量不足的问题。该种分离方式，使得厌氧反应器内的生物量得到倍增。

在另一个实施方式中，如图 5 所示，导流筒 2 由中部的隔板 17 分隔成上导流筒和下导流筒，上导流筒中设置上喷口 30，下导流筒中设置下吸口 31，上喷口 30 和下吸口 31 之间采用管道与外部导流泵 7 连通。管道贯穿导流筒 2 和罐体 1，并分别与导流筒 2 和罐体 1 密封连接。

传统厌氧反应器，如内部结构发生故障，通常的大修流程为“工厂停产、污水停止排放（或外运处理）、厌氧反应器排空、更换内部损坏部件、厌氧反应器进水、厌氧反应器进泥、厌氧反应器重新调试直至恢复正常”，整个过程会造成 7～14 天工厂停产，90～180d才能彻底恢复正常。此外，厌氧反应器内部维修工作需高空作业、应考虑沼气防爆，易发生安全事故。本申请内部结构简单，内部导流筒 2 选用耐腐蚀材质，相关配件也选用耐腐蚀材质，罐体 1 内部无易故障点，使厌氧反应器使用寿命大幅增加。与传统厌氧反应器相比，内部结构维修费大幅降低，维修安全事故的发生概率也大幅下降。

传统厌氧反应器通常使用多点布水系统，单喷口服务面积为 1.5㎡，由于布水点位过多，易发生布水不均匀、布水系统堵塞等系列问题。本申请使用导流筒 2 构造内循环系统，具有布水均匀、反应器无传质死角、传质效果好的功效。

工况描述如下：

1、进水：通过进水泵 13 从底部进水。同传统 IC/UASB 反应器的进水系统相比，本申请无需设置底部布水系统、配水器。

2、内循环：罐体 1 内部设置导流筒 2。搭载絮状污泥时，导流筒 2 外部通道的截面流速约为 2～4m/h；搭载颗粒污泥时，导流筒 2 外部通道的截面流速为 6～10m/h。

3、挡流板 3：导流筒 2 上部设置挡流板 3，导流筒 2 内的流体向上流动至挡流板 3，在挡流板 3 的反射下流体沿导流筒 2 外部通道向下运动，沉积在上锥面 15 的污泥沿锥面自由滑落至导流筒 2 外部空间。

4、导流板 4：导流板 4 用于避免在罐体 1 内部形成扰动死角，导流板 4 外形为倒置喇叭口型。

5、上部沉淀区：挡流板 3 上部为上部沉淀区，在该区域，重质污泥在重力的作用下向下运动，含有少量 MLSS 的混合液从溢流堰 9 排出，去膜过滤器 18 进行泥水分离。

6、 导流筒动力组件：

可使用液下推流搅拌器作为导流筒 2 的动力组件，推流方向为向上推流，推流流速应满足导流筒 2 外部通道流体流速设计值。

可使用液下轴流泵作为导流筒 2 的动力组件，抽取导流筒 2 下方流体沿导流筒 2 向上输送，应结合导流筒 2 和罐体 1 的直径比及导流筒 2 外部通道界面流速确定轴流泵输送流量。

可使用干式泵作为导流泵 7，作为推流搅拌器使用，结构如图 5 所示。

7、喷淋泵 6：顶部喷淋泵 6 的使用，可有效防止罐体 1 顶部形成浮渣层。喷淋所形成的大液滴将顶部浮渣打碎，并提供向下的冲击力，带动顶部泥渣向下运动。

8、膜过滤器 18：膜过滤器 18 的使用方式为多用一备，根据混合流体进口压力表和产水口压力表之间的压差，控制系统对膜组件 20 进行定期反洗、在线清洗、离线清洗，清洗过程系统不停机。混合流体从混合流体进口Ⅰ28 进入膜过滤器 18，部分废水经陶瓷膜 22 过滤后从产水口 19 排出，此处产生的沼气经陶瓷膜 22 过滤后从沼气排口 29排出，绝大部分混合流体从混合流体出口 27 返回至罐体 1。

在另一个实施方式中，如图 6 所示，循环泵 14 通过污泥存储桶 24 与流沙过滤器 25 连接。循环泵 14 可改为隔膜泵。流沙过滤器 25 与水管 10 连通。流沙过滤器25 左侧壁从上而下依次设置混合流体进口Ⅱ32、污泥排口 33，流沙过滤器 25 右侧壁上部设置沙产水口Ⅱ26。混合流体进口Ⅱ32 和水管 10 连通，污泥排口 33 和循环泵 14 连接。本申请水管 10 出水自带高度水头，利用该部分高度水头可确保流沙过滤器 25 完成自过滤，无需外加压力。仅需一台小流量风机即可维持气提装置的正常运行，进而完成流沙持续不断清洗的目的。流沙过滤器 25排出污泥通过循环泵 14 的输送再次返还到罐体 1内部。

如图 7 所示，流沙过滤器 25，其壳体内底部设置污砂 38，污砂 38 上方为砂床40。污砂 38 中设置布砂器 35，布砂器 35 上设置布水器 34，布水器 34 内穿设砂水分流器套管总成 39的中心管。中心管底部设有压缩空气进气管 36，压缩空气进气管 36 穿出壳体顶盖。布水器 34侧面通过管道连通混合流体进口Ⅱ32，混合流体进口Ⅱ32 设置在壳体的左侧面。混合流体进口Ⅱ32 下方设置污泥排口 33。壳体右侧面上部设置产水口Ⅱ26，产水口Ⅱ26 与砂水分流器套管总成 39 的出水腔连通。出水腔的出水管上设置溢流液位控制器 37。

本实施方式取消三相分离器，改为使用流沙过滤器 25 对罐体 1 内的固液混合物进行强制泥水分离，罐体 1 内部无需设置三相分离器、三相分离器支架、底部布水系统、底部布水系统支架、循环水回流管、循环水回流管支架、溢流堰、溢流堰支架，大幅降低了厌氧反应器的投资成本，降低了高空作业安全隐患，缩短了设计、施工工期。

本申请彻底摆脱了厌氧反应器对高度的要求，通常厌氧反应器具有较高的设计高度，

（例如 IC 的高度约为 20～24m，EGSB 的高度通常为 18～24m；UASB 的高度通常为 10～12m），大幅降低了厌氧反应器的造价，使得厌氧反应器在水处理中的应用不再局限于高浓有机废水，使厌氧反应器回收污水中生物质能成为可能（回收沼气）。

工况描述如下：

1、进水：通过进水泵 13 从底部进水。同传统 IC/UASB 反应器的进水系统相比，本申请无需设置底部布水系统、配水器。

2、内循环：罐体 1 内部设置导流筒 2。搭载絮状污泥时，导流筒 2 外部通道的截面流速约为 2～4m/h；搭载颗粒污泥时，导流筒 2 外部通道的截面流速为 6～10m/h。

3、挡流板 3：导流筒 2 上部设置挡流板 3，导流筒 2 内的流体向上流动至挡流板 3，在挡流板 3 的反射下流体沿导流筒 2 外部通道向下运动，沉积在上锥面 15 的污泥沿锥面自由滑落至导流筒 2 外部空间。

4、导流板 4：导流板 4 用于避免在罐体 1 内部形成扰动死角，导流板 4 外形为倒置喇叭口型。

5、上部沉淀区：挡流板 3 上部为上部沉淀区，在该区域，重质污泥在重力的作用下向下运动，含有少量 MLSS 的混合液从溢流堰 9 排出，去膜过滤器 18 进行泥水分离。

6、 导流筒动力组件：

可使用液下推流搅拌器作为导流筒 2 的动力组件，推流方向为向上推流，推流流速应满足导流筒 2 外部通道流体流速设计值。

可使用液下轴流泵作为导流筒 2 的动力组件，抽取导流筒 2 下方流体沿导流筒 2 向上输送，应结合导流筒 2 和罐体 1 的直径比及导流筒 2 外部通道界面流速确定轴流泵输送流量。

可使用干式泵作为导流泵 7，作为推流搅拌器使用，结构如图 5 所示。

7、喷淋泵 6：顶部喷淋泵 6 的使用，可有效防止罐体 1 顶部形成浮渣层。喷淋所形成的大液滴将顶部浮渣打碎，并提供向下的冲击力，带动顶部泥渣向下运动。

8、流沙过滤器：罐体 1 内的泥水混合物从溢流堰 9 处溢流排放至流沙过滤器25，从混合流体进口Ⅱ32 处进入布水器 34，沿穿孔布水管进入，清洁水穿透流沙层向上运行，并从出水腔处排出。污泥则被截留在流沙层内。压缩空气从压缩空气进气管 36 持续不断的进入中心管，并通过中心管把底部的污沙向上提升。提升至顶端的泥沙在重力的作用下分离，沙粒下沉，流态污泥在压差的作用下从污泥排口 33 排出。

本领域技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (8)

1.一种异向流外置泥水分离型厌氧反应器，包括罐体（1），其特征在于：所述罐体（1）内设有导流筒（2），所述导流筒（2）底部设置喇叭状的导流板（4），所述导流筒（2）上方设置挡流板（3），所述挡流板（3）上方设置喷淋头（5），所述喷淋头（5）与喷淋泵（6）连通，所述喷淋泵（6）固定在罐体（1）的端盖上，端盖上设置沼气管（8）；所述罐体（1）上部设置环形的溢流堰（9），所述溢流堰（9）上边的罐体（1）上分别设置水管（10）和气管（11），所述溢流堰（9）下边的罐体（1）上设置与喷淋泵（6）连通的喷淋管（12）；所述罐体（1）下部一侧设置进水泵（13），另一侧设置循环泵（14）；所述循环泵（14）与水管（10）连通。

2.按照权利要求 1 所述的一种异向流外置泥水分离型厌氧反应器，其特征在于：所述导流筒（2）内设置液下推流搅拌器，或液下轴流泵。

3.按照权利要求 2 所述的一种异向流外置泥水分离型厌氧反应器，其特征在于：所述导流筒（2）由中部的隔板（17）分隔成上导流筒和下导流筒，上导流筒和下导流筒通过导流泵（7）连通。

4.按照权利要求 3 所述的一种异向流外置泥水分离型厌氧反应器，其特征在于：所述导流筒（2）的直径同罐体（1）的直径之比为 1:2～1:9。

5.按照权利要求 1 所述的一种异向流外置泥水分离型厌氧反应器，其特征在于：所述循环泵（14）与膜过滤器（18）连接，膜过滤器（18）与水管（10）、气管（11）连通，膜过滤器（18）侧面上部设置产水口Ⅰ（19）。

6.按照权利要求 5所述的一种异向流外置泥水分离型厌氧反应器，其特征在于：所述膜过滤器（18）内设有膜组件（20），膜组件（20）包括带内旋的 ABS 外壳（21），ABS 外壳（21）内设置陶瓷膜（22），陶瓷膜（22）上开设出水孔（23）。

7.按照权利要求 6 所述的一种异向流外置泥水分离型厌氧反应器，其特征在于：所述膜过滤器（18）多个并联。

8.按照权利要求 1 所述的一种异向流外置泥水分离型厌氧反应器，其特征在于：所述循环泵（14）通过污泥存储桶（24）与流沙过滤器（25）连接，流沙过滤器（25）与水管（10）连通，流沙过滤器（25）侧壁上部设置产水口Ⅱ（26）。