CN2600438Y - 旋流自驱动传质厌氧反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种旋流自驱动传质厌氧反应器，它包括反应器壳体、进水总管和出水管，反应器壳体由上反应室和下反应室组成，特征是在反应器壳体内设置有旋流式布水器和沼气能量转换装置，沼气能量转换装置由主集气罩、主沼气提升管、辅集气罩、辅沼气提升管和下行循环管组成，带沼气导管的气液分离器安装在上反应室的顶部。构成反应器壳体的上反应室和下反应室均为圆筒状，且上反应室的直径小于下反应室的直径。本实用新型具有能将强化传质过程与保持较高的污泥浓度有机地结合在一起、处理效能高、结构简单、造价低的优点，是一种新型有机废水厌氧处理设备。

Description

旋流自驱动传质厌氧反应器

技术领域

本实用新型涉及废水处理设备，尤其是涉及一种有机废水厌氧处理的旋流自驱动传质厌氧反应器。

背景技术

提高厌氧反应器的有机负荷、降低反应器的造价一直是科技人员努力的方向。目前已研制出多种有机废水厌氧处理设备，如常规厌氧反应器、污泥膨胀床厌氧反应器(EGSB)、上流式污泥床厌氧反应器(UASB)和内循环厌氧反应器(IC反应器)，它们存在以下问题：(1)、常规厌氧反应器和污泥膨胀床厌氧反应器虽然可通过机械搅拌来强化传质过程，但动力消耗大，而且，当因搅拌使反应器中污泥浓度达到均衡状态时，易引起污泥的严重流失；上流式污泥床厌氧反应器虽然能保持较高的污泥浓度，但传质过程不理想，这几种应器均未能将强化传质过程与避免污泥流失统一在同一个反应器中，因此，处理效能较低；(2)、常规厌氧反应器和上流式污泥床厌氧反应器等反应器均采用一管一点，或一管多点的布水方式，这种布水方式仅着眼于面上的均匀布水，因此只存在纵向的环流，故传质过程不理想；(3)、内循环厌氧反应器的上、下两个反应室容积相当，但由于80％-90％的有机物是在下反应器被消化，上反应室处理有机物的容积效率很低，是一种浪费，从而导致工程费用增加；再者内循环厌氧反应器的中部和上部集气罩为箱式三相分离器，结构复杂，造价高。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能将强化传质过程与保持较高的污泥浓度有机地结合在一起、处理效能高、结构简单、造价低的旋流自驱动传质厌氧反应器。

本实用新型的目的是这样实现的：本实用新型包括反应器壳体、进水总管和出水管，反应器壳体由上反应室和下反应室组成，进水总管安装在下反应室外的底部，在上反应室的侧壁上安装有出水管，特征是在反应器壳体内设置有旋流式布水器和沼气能量转换装置，沼气能量转换装置由主集气罩、主沼气提升管、辅集气罩、辅沼气提升管和下行循环管组成，在下反应室内的下部安装有旋流式布水器，上部设置有主集气罩，在主集气罩的下方、下反应室的侧壁上安装有下牛腿，主集气罩与下牛腿之间留有窄缝，在上反应室内设置有辅集气罩，在辅集气罩的下方、上反应室的侧壁上安装有上牛腿，辅集气罩与上牛腿之间留有窄缝；带沼气导管的气液分离器安装在上反应室的顶部，下行循环管的上端接气液分离器的底端，中间依次向下穿过辅集气罩和主集气罩，下端穿过旋流式布水器，主沼气提升管的上端开口于气液分离器内，下端与主集气罩相连，辅沼气提升管的上端开口于气液分离器内，下端与辅集气罩相连，进水支管的一端接进水总管，另一端穿过下反应室的侧壁和旋流式布水器，出口贴在旋流式布水器的内壁上。

构成反应器壳体的上反应室和下反应室均为圆筒状，且上反应室的直径小于下反应室的直径；旋流式布水器为倒漏斗形；主沼气提升管的上端开口和辅沼气提升管的上端开口均为喇叭形。

本实用新型由于设置有独特的旋流式布水器和沼气能量转换装置，这种结构使本实用新型既具有良好的传质过程，又能保持较高的污泥浓度，故处理效能较高，它具有以下几个特点：

(1)在反应器壳体内设置有一个沼气能量转换装置：由于厌氧反应器所产生的沼气既是强化传质过程的主要因素，又是造成污泥抬升和流失的主要原因。为解决这一矛盾，本反应器在内部设有一个由主集气罩、主沼气提升管、辅集气罩、辅沼气提升管和下行循环管组成的沼气气泡势能与动能的转换装置，它能将沼气气泡的势能与动能转换成水力搅拌的动能。又由于沼气气泡的能量大部分在强化传质过程的水力搅拌作用中所消耗，这就相应地减少了沼气气泡对污泥抬升的能量，有利于污泥的沉降和保持较高的污泥浓度；

(2)在反应器壳体内设置有一个旋流式布水器：旋流式布水器能够充分利用进水时的液流动能产生旋转式液流，即能将进水液流的能量转换成水力搅拌的动能，这种布水方式的好处是：A、搅拌是全方位的，既有纵向的，又有横向的液流，故搅拌十分均匀，传质过程良好；B、污泥在旋转式的流动过程中，有较大的运动速度，从而减少了污泥颗粒表面所承受的压力，从而减低了氢、二氧化碳和硫化氢的分压，消除了由高分压给厌氧消化所带来的化学毒害作用；C、液体在旋转流动时，污泥颗粒会产生自旋，这有利于污泥的颗粒结构和球状结构的形成；D、在旋流过程中，由于污泥颗粒运动速度较大，有利于污泥表面粘附的小气泡的剥离，使污泥更容易沉降；E、旋流运动会使污泥颗粒按比重和大小的不同进行自内到外，自上至下的层状分布，有利于提高厌氧消化的速率；F、旋流式布水器能够通过改变反应器内液流方向以消除紊流，从而将水力负荷对污泥的抬升作用降到最低，故反应器同时又能保持较高的污泥浓度；

(3)本实用新型的上反应室和下反应室均为圆筒状，且上反应室的直径小于下反应室的直径，上反应室的直径仅为下应室直径的1/10--1/5，呈酒瓶状，下反应室是厌氧消化反应区，上反应室为发酵液循环提供压力差，采取这种结构的好处是：A、为发酵液循环提供压力差；B、提高了反应器的容积效率，降低了造价，节省工程费用；C、减少了纵向紊流对污泥的抬升作用。厌氧消化反应区产生的大量沼气进入主集气罩，只有少部分沼气进入辅集气罩，为使沼气全部进入主集气罩和辅集气罩，在主集气罩的下部设有下牛腿，在辅集气罩的上部设有上牛腿，主集气罩和下牛腿之间、辅集气罩和上牛腿之间均有一窄缝，为上升液流和污泥回流提供通道；D、上反应室不是厌氧消化反应区，因此无须考虑上反应室的均匀布水问题，主集气罩和辅集气罩均采用钟罩式结构，结构更加简单，比内循环厌氧反应器的结构复杂的箱式集气罩更省材料，材料费用可节约50％以上；E、由于本实用新型已将沼气对污泥的抬升作用减到最低，而上升水流对污泥的抬升作用远小于沼气对污泥的抬升作用，因此，无须再设置三相分离器，而采用体积小的钟罩式集气罩，工程材料不到内循环厌氧反应器上部三相分离器的1/10。

(4)主沼气提升管和辅沼气提升管的上端均采用喇叭形出口，有利于沼气从发酵液中分离，避免发酵液进入沼气输配系统。

综上所述，本实用新型具有能将强化传质过程和保持较高的污泥浓度有机地结合在一起、处理效能高、结构简单、造价低的优点，是一种新型有机废水厌氧处理设备。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

具体实施方式

本实用新型包括反应器壳体4、进水总管1和出水管15，反应器壳体4由上反应室17和下反应室21组成，进水总管1安装在下反应室21外的底部，在上反应室17的侧壁上安装有出水管15，在反应器壳体4内设置有旋流式布水器3和沼气能量转换装置18，沼气能量转换装置18由主集气罩6、主沼气提升管11、辅集气罩9、辅沼气提升管12和下行循环管10组成，旋流式布水器3安装在下反应室21内的下部，在下反应室21内的上部设置有开口向下的主集气罩6，在主集气罩6的下方、下反应室21的侧壁上安装有下牛腿5，主集气罩6与下牛腿5之间留有窄19缝，在上反应室17内设置有开口向下的辅集气罩9，在辅集气罩9的下方、上反应室17的侧壁上安装有上牛腿8，辅集气罩9与上牛腿8之间留有窄缝16；带沼气导管14的气液分离器13安装在上反应室17的顶部，下行循环管10的上端接气液分离器13的底端，中间依次向下穿过辅集气罩9和主集气罩6，下端穿过旋流式布水器3，主沼气提升管11的上端开口于气液分离器13内，下端与主集气罩6相连，辅沼气提升管12的上端开口于气液分离器13内，下端与辅集气罩9相连，进水支管2的一端接进水总管1，另一端穿过下反应室21的侧壁和旋流式布水器3，出口贴在旋流式布水器3的内壁上，使进水能形成旋流。

构成反应器壳体4的上反应室17和下反应室21均为圆筒状，且上反应室17的直径小于下反应室21的直径，上反应室17的直径为下反应室21直径的1/10--1/5；旋流式布水器3为倒漏斗形；主沼气提升管11的上端开口和辅沼气提升管12的上端开口均为喇叭形。

当有机废水从进水总管1分配至多根进水支管2，由于进水支管2的出口贴在旋流式布水器3的内壁上，且在同一水平面的圆周上作等距离分布，而旋流式布水器3为旋流式，且呈倒漏斗形，旋流式布水器3上端又与下行循环管10相连，下行循环管10下端开口于旋流式布水器3内，因此进水时，从各进水支管2出口处喷出的水流与下行循环管10回流的发酵液相混合，并沿同一顺时针或反时针方向作圆周运动，形成旋转液流后，从旋流式布水器3下沿进入厌氧消化反应区20，由于旋流的带动，厌氧消化反应区20内发酵液也呈旋转运动，对发酵液起到搅拌作用。有机物在厌氧消化反应区20被消化转化成沼气，沼气上升进入主集气罩6，然后与发酵液一道进入主沼气提升管11，被提升的液体从主沼气提升管11上端喇叭形出口进入气液分离器13，沼气被分离，通过沼气导管14进入沼气输配系统，分离出沼气后的发酵液通过下行循环管10进入旋流式布水器3，并与有机废水相混合。厌氧消化液则经过窄缝19进入主集气罩6与下反应室21顶板之间的水平通道7后，液流的运动方向开始由垂直向上运动改变为水平运动，从而减小了纵向紊流对污泥的抬升作用，可以减少污泥的流失，厌氧消化液再经过窄缝16，最后从出水管15排出。主沼气提升管11的下端与主集气罩6相连，辅沼气提升管12的下端与辅集气罩9相连，主沼气提升管11和辅沼气提升管12的上端均开口于气液分离器12内，沼气与发酵液进入主集气罩6、辅集气罩9各自的提升管后，会与管外的发酵液形成压力差(密度差)，这种压力驱动发酵液自动循环、形成水力搅拌作用。这种水力搅拌的能量来自于沼气气泡的势能和动能的转换，而无须外加的动力，为自驱动式。

Claims (4)

1、一种旋流自驱动传质厌氧反应器，包括反应器壳体(4)、进水总管(1)和出水管(15)，反应器壳体(4)由上反应室(17)和下反应室(21)组成，进水总管(1)安装在下反应室(21)外的底部，在上反应室(17)的侧壁上安装有出水管(15)，其特征在于：在反应器壳体(4)内设置有旋流式布水器(3)和沼气能量转换装置(18)，沼气能量转换装置(18)由主集气罩(6)、主沼气提升管(11)、辅集气罩(9)、辅沼气提升管(12)和下行循环管(10)组成，旋流式布水器(3)安装在下反应室(21)内的下部，在下反应室(21)内的上部设置有主集气罩(6)，在主集气罩(6)的下方、下反应室(21)的侧壁上安装有下牛腿(5)，主集气罩(6)与下牛腿(5)之间留有窄(19)缝，在上反应室(17)内设置有辅集气罩(9)，在辅集气罩(9)的下方、上反应室(17)的侧壁上安装有上牛腿(8)，辅集气罩(9)与上牛腿(8)之间留有窄缝(16)；带沼气导管(14)的气液分离器(13)安装在上反应室(17)的顶部，下行循环管(10)的上端接气液分离器(13)的底端，中间依次向下穿过辅集气罩(9)和主集气罩(6)，下端穿过旋流式布水器(3)，主沼气提升管(11)的上端开口于气液分离器(13)内，下端与主集气罩(6)相连，辅沼气提升管(12)的上端开口于气液分离器(13)内，下端与辅集气罩(9)相连，进水支管(2)的一端接进水总管(1)，另一端穿过下反应室(21)的侧壁和旋流式布水器(3)，出口贴在旋流式布水器(3)的内壁上。

2、如权利要求1所述的旋流自驱动传质厌氧反应器，其特征在于：构成反应器壳体(4)的上反应室(17)和下反应室(21)均为圆筒状，且上反应室(17)的直径小于下反应室(21)的直径，上反应室(17)的直径为下反应室(21)直径的1/10--1/5。

3、如权利要求1或2所述的旋流自驱动传质厌氧反应器，其特征在于：旋流式布水器(3)为倒漏斗形。

4、如权利要求3所述的旋流自驱动传质厌氧反应器，其特征在于：主沼气提升管(11)的上端开口和辅沼气提升管(12)的上端开口均为喇叭形。

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