CN2251557Y - 组合式高效厌氧发酵罐 - Google Patents

Abstract

组合式高效厌氧发酵罐是为用厌氧发酵法处理高浓度有机废水提供的一种高效节能、用金属材料制作便于运输的先进新型设备。其结构采用上流式污泥床和下流式厌氧过滤器结合，罐内由三相分离装置、射流水力搅拌系统、过滤器和加热器等四个主要部分组成。经使用证明具有可处理的有机废水浓度高达BOD₅3-5万毫克/升、COD_cr6-12万毫克/升；BOD₅去除率高达80-95％；产气量大；发酵温度可控、周期短等优点。特别适用于糖蜜发酵生产酒精的废醪液处理。

Description

组合式高效厌氧发酵罐

本实用新型涉及一种采用厌氧发酵方法处理高浓度有机废水的装置。

厌氧发酵处理是一种能耗低、处理效果好，适用范围广，运行简单稳定，而且可以产生大量生物能源——沼气的高浓度可溶性有机废水的处理技术。是达到化害为利、变废为宝的有效措施；是以废治废、以废养废的良好途径；是社会效益、环境效益、经济效益三统一的现代典范处理技术。

为适应处理高浓度有机废水过程中产酸和产气不同菌种的特点以及酸化发酵和气化发酵不同工艺条件的要求，工艺流程上采用了两相发酵法。中国专利ZL92217945.X(授权公告号CN2143226Y)提供了一种两步法发酵式厌氧消化器，其厌氧发酵器系采用上流式污泥床发酵通过增加竹片着床填料，增加旋转式液流搅拌装置和多个厌氧发酵器串联的设计来提高废水处理能力和消化率，增加产气能力。

本实用新型的任务是对两步发酵式厌氧消化器的改进，特别是提供一种组合式高效厌氧发酵罐。众所周知，UASB厌氧发酵器的核心是活性污泥，活性污泥浓度愈高，发酵器的效率愈高；AF厌氧过滤器的核心是生物膜，过滤器内供甲烷菌群附着的载体填料的表面积愈大，过滤器的效率愈高。该实用新型组合式高效厌氧发酵罐是将UASB和AF组合在一起的。

本实用新型的任务是这样来实现的：为了强化发酵过程，在发酵罐的结构型式上采纳了上流式污泥床(UASB)和下流式厌氧过滤器(AF)结合，充分利用了两种形式的优点。于是罐内容纳了三相分离装置(包括伞形气、固、液三相高效分离器、集气区及导出口、十字形和周边集液槽、出口等)射流水力搅拌系统(包括锥形喷咀、喉管等)过滤器和加热器等部件将发酵罐内腔划分成四个反应区。废水从罐底进入发酵罐既通过活性污泥层也有一部份通过过滤器，在反应过程中气、固、液三相经分离装置分离，气体从顶部的集气区导气口导出；液体从集液槽出口导出；固相经伞面下滑沉降到锥形罐底。射流水力搅拌系统是间歇式启动，它开启后起到回流活性污泥、搅拌罐内物料、使过滤器实现下流式运行等作用。设在罐体下部的加热器在处理酒精废醪液发酵制沼气时，其热源可以利用从酒精塔出来的废醪液本身所带热量，也可利用其他外来热源。本设计提供的组合式高效厌氧发酵罐在工艺流程中既用于酸化发酵，也用于气化发酵，由一座酸化发酵罐与数座并联的气化发酵罐相联运行。

附图说明：

附图1  工艺流程示意图

附图2  组合式高效厌氧发酵罐结构示意图

图中：  1、组合式高效厌氧发酵罐，用作酸化发酵罐；2、组合式高效厌氧发酵罐，用作气化发酵罐；3、消化液沉淀池；4、矩形水封；5、酸化液分配器；6、高位进料池；7、废醪集液池；8、醪液提升泵；9、加压泵；10、安全水封；11、沼气袋；12、风机；13、脱硫塔；14、贮气柜；15、集气区；16、十字形集液槽；17、周边集液槽、出口；18、锥形喷咀；19、喉管；20、一反应区；21、二反应区即过滤器，内填轻质陶粒填料；22、三反应区；23、四反应区；24、伞形气、固、液三相高效分离器；25、加热器。

本实用新型的特征在于罐体是用金属制作的中空平顶锥底圆柱形，罐内由：

1.位于罐中上半部的倒置喇叭口圆筒伞形气、固、液三相高效分离器[24]，位于罐顶中央的集气区及导出口[15]和套在喇叭口圆筒外置罐顶部的圆盘状十字集液槽[16]，开口在罐顶部侧向的出口[17]组成的三相分离装置；

2.过滤器[21]位于高郊分离器[24]喇叭口圆筒空腔内，是套在位于罐中轴的正置嗽叭管外的圆筒形夹套，其内填充有轻质陶料填料；

3.锥形喷咀[18]装在罐锥底的中央，其上方罩着一根位于罐中轴，上开嗽叭口的管即喉管[19]，一反应区[20]三者形成的射流水力搅拌系统；

4.位于喉管[19]和过滤器[21]之间的加热器[25]；四个主要部份组成。

高浓度有机废水在本实用新型设计中处理的过程是：废水通过高位进料池[6]流出，过酸化发酵罐[1]的喷咀[18]自下而上自流入罐，经酸化菌群的活动进行酸化(水解)反应，经过酸化发酵的酸化液从十字形集液槽[16]和周边集液槽出口[17]导出(液体出口处连接有矩形水封[4]保证发酵罐与外界空气隔绝)经酸化液分配[5]均匀地分配4或5座并联的气化发酵罐[2]中，也是经喷咀[18]自下而上自流入罐的。在罐内甲烷菌群的活动把可溶性的有机物质转化为沼气，气体上升到罐顶部的集气区[15]并导出。位于罐中上半部的倒置喇叭口圆筒是伞形气、固、液三相高效分离器[24]，固体就从其伞面斜板上滑下，沉降在罐的锥形底部，液体从十字形集液槽[16]和周边集液槽、出口[17]通过矩形水封[4]均匀溢出。一反应区[20]与喉管[19]是物料的混合区，它位于罐中轴的正置喇叭管内，其外层的圆筒形夹套内填充有轻质陶粒填料构成过滤器[21]。三反应区[22]主要为物料的悬浮区，四反应区[23]主要为物料的沉降区。用加压泵[9]将消化液沉淀池[3]中的回流污泥泵经锥形喷咀[18]形成高速液流，起到中和循环、搅拌的作用，加压泵是间歇式开启。发酵工艺中要求的温度控制由设在发酵罐下部的加热器[25]控制，分为高温(50-53℃)，中温(33-35℃)和低温(20℃三种，在处理酒精废醪液发酵时，直接利用酒精废醪液从塔中带来的余热(温度达90℃左右)已可维持高温发酵的需要，也可利用外加热源。发酵罐[1、2]流出的消化液和流失的菌种在消化液沉淀池[3]沉淀、贮存，经过加压泵[9]将这些流失的菌种(活性污泥)回送到发酵罐[1、2]中，即形成发酵物料的循环，提供能量、液量，提高微生物的活性和消化吸收率。发酵产生出的沼气导经沼气袋[11]、风机[12]、脱硫塔[13]最后进入贮气柜[14]。综上所述，在正常运行时锥形喷咀[18]自流进料；罐体的圆锥形底部起布水作用；十字形及周边集水槽[16、17]使罐内导出的液相均匀，避免短流现象发生；一反应区[20]，三反应区[22]呈上流式厌氧污泥床(UASB)状态工作；过滤器[21]内填充轻质陶粒填料呈上流式固定床厌氧过滤器(AF)状态工作；这二者结合是动力消耗最省的运行方案。在四反应区[23]内液体上升速度很慢，液体中的活性污泥颗粒迅速沉降沿分离器[24]的伞面斜板下滑滞留在罐下部。当加压搅拌运行时通过加压泵[9]加压将消化液沉淀池[3]内的消化液以20米/秒以上的高速从锥形喷咀[18]喷出，在喉管[19]附近形成负压带动发酵罐圆锥形底部的高浓度活性污泥和新鲜液料从一反应区[20]向上升，这时罐内物料的流态变成：(1)、一反应区[20]、三反应区[22]、四反应区[23]呈厌氧膨胀床(AAFEB)工作状态；(2)、二反应区即过滤区[21]呈下流式厌氧流化床(FBR)工作状态，轻质陶粒填料经受由上而下的水流冲动能清洗在AF状态工作时造成的堵塞现象。因为加压搅拌运行是间歇式的，所以动力消耗也比较小。

组合式高效厌氧发酵罐是厌氧发酵工艺中体积小、去除率高、产气量大的设备，由于是金属材料制成，便于工厂成批生产运输方便、使工程上马快的先进、新型设备。它的优点是：(1)、进水浓度高：BOD₅ 30000-50000毫克/升；COD_cT 60000-120000毫克/升；(2)、发酵周期短：高温(50-53℃)3-4天；中温(33-35℃)5-7天；低温(20℃)7-10天。(3)、去除率高BOD₅去除80-95％；COD_cT去除70-85％；(4)、产气量大：每去除1千克COD₅产沼气0.5-0.6立方米，相当于3000大卡热量。

该组合式高效厌氧发酵罐经过多年生产性试验和一个糖厂的正规工业化工程设计装置的运行实践证明：工艺流程合理、设备性能良好，有机物COD_cT去除率达到80％，BOD₅去除率达到90-95％，沼气中甲烷含量大于60％，是处理糖厂酒糖废醪高浓度有机废水的最佳方法之一。

Claims (1)

1.组合式高效厌氧发酵罐是用厌氧发酵法处理高浓度有机废水时酸化发酵和氧化发酵都能采用的设备其特征在于罐体是用金属制作的中空平顶锥底圆柱形，罐内由：

(1).位于罐中上半部的倒置喇叭口圆筒伞形气、固、液三相高效分离器(24)位于罐顶中央的集气区及导出口(15)和套在喇叭口圆筒外置罐顶部的圆盘状十字集液槽(16)，开口在罐顶部侧向的出口(17)组成的三相分离装置；

(2).过滤器(21)位于高效分离器(24)喇叭口圆筒空腔内是套在位于罐中轴的正置喇叭管外的圆筒形夹套，其内填充有轻质陶粒填料；

(3).锥形喷咀(18)装在罐锥底的中央，其上方罩着一根位于罐中轴，上开喇叭口的管即喉管(19)，一反应区(20)三者形成的射流水力搅拌系统；

(4).位于喉管(19)和过滤器(21)之间的加热器(25)；

四个主要部份组成。

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