專利名稱：一種氣升式自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣升式自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
厭氧生物處理技術(shù)是在厭氧條件下，利用微生物的代謝作用，把有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化成沼氣，從而使污水達(dá)到凈化的過(guò)程。與好氧生物處理相比，厭氧生物處理具有能源消耗少，污泥產(chǎn)量低，且能回收沼氣的特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的有效手段之一，應(yīng)用前景廣闊。
厭氧生物反應(yīng)器的研究和開發(fā)已有一百多年的歷史，現(xiàn)已發(fā)展至第三代。高效厭氧生物處理系統(tǒng)一般需要滿足兩個(gè)條件1)能夠持留大量厭氧活性污泥；2)能夠保證泥水充分接觸。以升流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器為代表的第二代厭氧生物反應(yīng)器滿足了上述兩個(gè)條件，取得了高效穩(wěn)定的性能。由于在高負(fù)荷下，UASB反應(yīng)器易出現(xiàn)短流，經(jīng)過(guò)人們改進(jìn)，開發(fā)了以厭氧顆粒污泥膨脹床(EGSB)和厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器(IC)為代表的第三代厭氧生物反應(yīng)器。EGSB和IC反應(yīng)器也有其固有的缺陷。例如，EGSB反應(yīng)器需要出水回流，不僅增加了動(dòng)力能耗，而且使反應(yīng)器呈全混合，處理效能及出水水質(zhì)難以進(jìn)一步提高。IC反應(yīng)器在實(shí)現(xiàn)內(nèi)循環(huán)前，易出現(xiàn)短流，運(yùn)行控制比較困難；加上水力停留時(shí)間相對(duì)較短和高徑比較大，出水中含細(xì)小顆粒污泥(形成大顆粒污泥的前體)較多，使后續(xù)沉淀單元成為必要設(shè)備。
針對(duì)第三代厭氧生物反應(yīng)器的上述缺陷，本發(fā)明試圖通過(guò)三相分離系統(tǒng)中集氣室、氣液分離室和集氣管的協(xié)同作用，遏制沼氣上逸所致的負(fù)面影響；通過(guò)改進(jìn)沉淀室，加大沉淀室容積，在反應(yīng)器內(nèi)持留高濃度污泥，減少細(xì)小顆粒污泥的流失；通過(guò)外設(shè)回流管，減輕沼氣上逸所致的基質(zhì)短流，同時(shí)回收部分堿度，以中和反應(yīng)室底部產(chǎn)生的酸度。試驗(yàn)證明，據(jù)此開發(fā)的氣升式自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器具有很好的厭氧處理效能，并具有很高的運(yùn)行穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種氣升式自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器。
它具有反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體內(nèi)從下到上分成反應(yīng)室、集氣室、氣液分離室，集氣室外設(shè)有污泥沉淀室。在反應(yīng)室底部設(shè)有排泥管，在反應(yīng)室下部設(shè)有進(jìn)水管，在反應(yīng)室中間等距離設(shè)有兩個(gè)十字形氣涌消除器。集氣室下沿與反應(yīng)器本體漸擴(kuò)管之間設(shè)有污泥回流縫，集氣室上端為漸縮管，集氣室漸縮管上端設(shè)有集氣管，集氣室漸縮管上端設(shè)有斜隔板，斜隔板將反應(yīng)器本體上端分隔成氣液分離室與集氣室、污泥沉淀室。氣液分離室底部設(shè)有回流管，回流管下端與反應(yīng)室下部相接。在反應(yīng)器本體及回流管上設(shè)有多個(gè)取樣口，污泥沉淀室上部設(shè)有出水管，氣液分離室下部設(shè)有排泥管，反應(yīng)器本體頂部設(shè)有應(yīng)急處置口、出氣管。
所述的反應(yīng)器本體呈圓筒狀，由內(nèi)徑不同的兩個(gè)圓筒通過(guò)漸擴(kuò)管連接而成，其內(nèi)徑之比為1∶2～4，漸擴(kuò)管與基準(zhǔn)水平面的夾角δ成50°～70°。反應(yīng)器本體的高度與反應(yīng)室的直徑之比為13～8∶1。反應(yīng)室的橫截面積S1與污泥沉淀室最大橫截面積S2之比為1∶2～4，反應(yīng)室的橫截面積S1與集氣管的橫截面積S3之比為27～30∶1，反應(yīng)室的橫截面積S1與回流管橫截面積S4之比為2～4∶1。集氣室的漸縮管與基準(zhǔn)水平面間的夾角ε為50°～70°，集氣室下沿至出水管中心的距離a與出水管中心至集氣管頂端的距離b之比為18～22∶1。污泥沉淀室體積與反應(yīng)器本體體積之比為1∶3～4。污泥回流縫的寬度為1～2cm。十字形氣涌消除器采用不銹鋼或塑料薄片，兩薄片相互垂直，兩薄片與水平面呈40°～50°傾斜。分隔板與基準(zhǔn)水平面間的夾角β為25°～35°。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1)所置集氣室和氣液分離室能實(shí)現(xiàn)泥、水、氣的有效分離，其集氣室能有效覆蓋整個(gè)反應(yīng)室橫截面并具有一定深度，使之充分收集從反應(yīng)室上逸的沼氣，避免氣流尾液中的污泥和基質(zhì)直接流出反應(yīng)器，有效遏制了基質(zhì)短流效應(yīng)。2)通過(guò)外設(shè)回流管，利用沼氣上逸產(chǎn)生的動(dòng)力以及沼氣分離前后混合液的密度差，使混合液產(chǎn)生自循環(huán)，提高了抗沖擊負(fù)荷能力和酸堿平衡能力；同時(shí)促進(jìn)了廢水和污泥之間的接觸，強(qiáng)化了傳質(zhì)過(guò)程。3)在反應(yīng)室內(nèi)部，通過(guò)等距離設(shè)置兩個(gè)十字形氣涌消除器，減輕了氣涌引起的短流。4)在污泥沉淀室中，污泥沉淀過(guò)程不受沼氣的直接干擾，有效地減少了污泥流失，使反應(yīng)器具有很高的處理效能和優(yōu)質(zhì)出水。


附圖是氣升式自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖，圖中進(jìn)水管1、反應(yīng)室2、排泥管3、十字形氣涌消除器4、取樣口5、回流管6、出水管7、集氣室8、污泥沉淀室9、污泥回流縫10、集氣管11、氣液分離室12、應(yīng)急處置口13、出氣管14、分隔板15。
具體實(shí)施例方式
如附圖所示，氣升式自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器具有反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體內(nèi)從下到上分成反應(yīng)室2、集氣室8、氣液分離室12，集氣室8外設(shè)有污泥沉淀室9。在反應(yīng)室2底部設(shè)有排泥管3，反應(yīng)室2底部為圓錐型構(gòu)造，頂角α為50°～70°，在反應(yīng)室2下部設(shè)有進(jìn)水管1，進(jìn)水管1從底部深入反應(yīng)室中央，并且出口朝上，在反應(yīng)室2中間等距離設(shè)有兩個(gè)十字形氣涌消除器4。集氣室8下沿與反應(yīng)器本體漸擴(kuò)管之間設(shè)有污泥回流縫10，集氣室8上端為漸縮管，集氣室8漸縮管上端設(shè)有集氣管11，集氣室8漸縮管上端設(shè)有斜隔板15，斜隔板15將反應(yīng)器本體上端分隔成氣液分離室12與集氣室8、污泥沉淀室9。氣液分離室12底部設(shè)有回流管6，回流管6下端與反應(yīng)室2下部相接。在反應(yīng)器本體及回流管上設(shè)有多個(gè)取樣口5，污泥沉淀室9上部設(shè)有出水管7，氣液分離室12下部設(shè)有排泥管3，反應(yīng)器本體頂部設(shè)有應(yīng)急處置口13、出氣管14。
所述的反應(yīng)器本體呈圓筒狀，由內(nèi)徑不同的兩個(gè)圓筒通過(guò)漸擴(kuò)管連接而成，其內(nèi)徑之比為1∶2～4，漸擴(kuò)管與基準(zhǔn)水平面的夾角δ成50°～70°。反應(yīng)器本體的高度與反應(yīng)室2的直徑之比為13～8∶1。反應(yīng)室2的橫截面積S1與污泥沉淀室9最大橫截面積S2之比為1∶2～4，反應(yīng)室2的橫截面積S1與集氣管11的橫截面積S3之比為27～30∶1，反應(yīng)室2的橫截面積S1與回流管6橫截面積S4之比為2～4∶1。集氣室8的漸縮管與基準(zhǔn)水平面間的夾角ε為50°～70°，集氣室8下沿至出水管7中心的距離a與出水管7中心至集氣管11頂端的距離b之比為18～22∶1。污泥沉淀室9體積與反應(yīng)器本體體積之比為1∶3～4。污泥回流縫10的寬度為1～2cm。十字形氣涌消除器4采用不銹鋼或塑料薄片，兩薄片相互垂直，兩薄片與水平面呈40°～50°傾斜。分隔板15與基準(zhǔn)水平面間的夾角β為25°～35°?；亓鞴?上端與基準(zhǔn)水平面間的夾角β為25°～35°，回流管6下端與基準(zhǔn)水平面間的夾角γ為40°～50°。
氣升式自循環(huán)厭氧反應(yīng)器可由有機(jī)玻璃和鋼板構(gòu)建。接種污泥從應(yīng)急處置口經(jīng)由氣液分離室、集氣管和集氣室加入至反應(yīng)室中。廢水呈全混流態(tài)由進(jìn)水管從反應(yīng)室底部中央進(jìn)入，在反應(yīng)室內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生沼氣。被沼氣攜帶至上部的泥水混合物，由集氣室收集，實(shí)現(xiàn)泥、水、氣三相的第一級(jí)分離，部分泥水氣混合物被集氣管帶入氣液分離室，實(shí)現(xiàn)泥、水、氣三相的第二級(jí)分離，分離后的泥水混合物通過(guò)回流管返回至反應(yīng)室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)自循環(huán)，強(qiáng)化基質(zhì)降解，緩解短流所致的負(fù)面影響，從而保證反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行。污水在反應(yīng)室內(nèi)處理后，經(jīng)過(guò)污泥回流縫旁流至污泥沉淀室，沉淀污泥依靠重力由污泥回流縫返回至反應(yīng)室。出水通過(guò)出水管引出。
權(quán)利要求
1.一種氣升式自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器，其特征在于，它具有反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體內(nèi)從下到上分成反應(yīng)室(2)、集氣室(8)、氣液分離室(12)，集氣室(8)外設(shè)有污泥沉淀室(9)；在反應(yīng)室(2)底部設(shè)有排泥管(3)，在反應(yīng)室(2)下部設(shè)有進(jìn)水管(1)，在反應(yīng)室(2)中間等距離設(shè)有兩個(gè)十字形氣涌消除器(4)；集氣室(8)下沿與反應(yīng)器本體漸擴(kuò)管之間設(shè)有污泥回流縫(10)，集氣室(8)上端為漸縮管，集氣室(8)漸縮管上端設(shè)有集氣管(11)，集氣室(8)漸縮管上端設(shè)有斜隔板(15)，斜隔板(15)將反應(yīng)器本體上端分隔成氣液分離室(12)與集氣室(8)、污泥沉淀室(9)；氣液分離室(12)底部設(shè)有回流管(6)，回流管(6)下端與反應(yīng)室(2)下部相接；在反應(yīng)器本體及回流管上設(shè)有多個(gè)取樣口(5)，污泥沉淀室(9)上部設(shè)有出水管(7)，氣液分離室(12)下部設(shè)有排泥管(3)，反應(yīng)器本體頂部設(shè)有應(yīng)急處置口(13)、出氣管(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣升式自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器，其特征在于所述的反應(yīng)器本體呈圓筒狀，由內(nèi)徑不同的兩個(gè)圓筒通過(guò)漸擴(kuò)管連接而成，其內(nèi)徑之比為1∶2～4，漸擴(kuò)管與基準(zhǔn)水平面的夾角δ成50°～70°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣升式自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器，其特征在于所述的反應(yīng)器本體的高度與反應(yīng)室(2)的直徑之比為13～8∶1；反應(yīng)室(2)的橫截面積S1與污泥沉淀室(9)最大橫截面積S2之比為1∶2～4，反應(yīng)室(2)的橫截面積S1與集氣管(11)的橫截面積S3之比為27～30∶1，反應(yīng)室(2)的橫截面積S1與回流管(6)橫截面積S4之比為2～4∶1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣升式自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器，其特征在于所述的集氣室(8)的漸縮管與基準(zhǔn)水平面間的夾角ε為50°～70°，集氣室(8)下沿至出水管(7)中心的距離a與出水管(7)中心至集氣管(11)頂端的距離b之比為18～22∶1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣升式自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器，其特征在于所述的污泥沉淀室(9)體積與反應(yīng)器本體體積之比為1∶3～4。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣升式自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器，其特征在于所述的污泥回流縫(10)的寬度為1～2cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣升式自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器，其特征在于所述的十字形氣涌消除器(4)采用不銹鋼或塑料薄片，兩薄片相互垂直，兩薄片與水平面呈40°～50°傾斜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣升式自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器，其特征在于所述的分隔板(15)與基準(zhǔn)水平面間的夾角β為25°～35°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣升式自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器，其特征在于所述的回流管(6)上端與基準(zhǔn)水平面間的夾角β為25°～35°，回流管(6)下端與基準(zhǔn)水平面間的夾角γ為40°～50°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣升式自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器。它具有反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體內(nèi)從下到上分成反應(yīng)室、集氣室、氣液分離室，集氣室外設(shè)有污泥沉淀室；在反應(yīng)室中間等距離設(shè)有兩個(gè)十字形氣涌消除器；集氣室下沿與反應(yīng)器本體漸擴(kuò)管之間設(shè)有污泥回流縫，集氣室漸縮管上端設(shè)有斜隔板，斜隔板將反應(yīng)器本體上端分隔成氣液分離室與集氣室、污泥沉淀室；氣液分離室底部設(shè)有回流管，回流管下端與反應(yīng)室下部相接。本發(fā)明通過(guò)外設(shè)回流管，使混合液產(chǎn)生自循環(huán)，提高了抗沖擊負(fù)荷能力和酸堿平衡能力；同時(shí)強(qiáng)化了傳質(zhì)過(guò)程。通過(guò)設(shè)置兩個(gè)十字形氣涌消除器，減輕了氣涌引起的短流。在沉淀室中，污泥沉淀過(guò)程不受沼氣的直接干擾，有效地減少了污泥流失。
文檔編號(hào)C02F3/28GK101041513SQ200710066798
公開日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2007年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月22日
發(fā)明者鄭平, 屠展 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)