專利名稱：一種模塊化厭氧生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及厭氧生物反應(yīng)器，尤其涉及一種模塊化厭氧生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
厭氧生物處理是在厭氧條件下，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)到凈化的過程。與好氧生物處理相比，厭氧生物處理具有能源消耗小、運 行成本低、污泥產(chǎn)量小、且能回收清潔能源(沼氣)等特點，是節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的有效 手段，具有廣闊的應(yīng)用前景。 厭氧生物反應(yīng)器的研究已有一百多年的歷史，隨著人們對厭氧生物過程認(rèn)識的深 入以及對厭氧生物處理技術(shù)應(yīng)用的普及，厭氧生物反應(yīng)器的開發(fā)水平也不斷提高。迄今，厭 氧生物反應(yīng)器已發(fā)展至以厭氧顆粒污泥床(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。第三代厭氧反應(yīng)器的特點是污泥活性高，菌體持留量大，泥水接觸好， 傳質(zhì)效果佳。但第三代厭氧生物反應(yīng)器也有其固有短流嚴(yán)重的缺陷，限制了反應(yīng)器轉(zhuǎn)化效 率和出水質(zhì)量的進(jìn)一步提高。此外，由于第三代厭氧生物反應(yīng)器的高徑比較大，現(xiàn)場安裝、 拆卸、更換、維護(hù)也有諸多不便。 針對第三代厭氧生物反應(yīng)器的上述缺陷，本實用新型將厭氧反應(yīng)器分成為三個相 對獨立的模塊，通過設(shè)置旋流布水器，使進(jìn)水分布均勻，產(chǎn)生旋流，強(qiáng)化顆粒污泥與廢水之 間的接觸和傳質(zhì)；通過設(shè)置氣浮式分離裝置，有效截持顆粒污泥，緩解上升氣泡對沉淀區(qū)的 干擾；同時通過雙效三相分離器、回流管的作用，使污泥回流，回收一部分堿度和營養(yǎng)物質(zhì)， 補(bǔ)充厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸段消耗的堿度和營養(yǎng)物質(zhì)，調(diào)節(jié)堿度平衡和營養(yǎng)平衡。試驗證明，據(jù)此開 發(fā)的模塊化厭氧生物反應(yīng)器具有很好的厭氧處理效能，且運行穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種模塊化厭氧生物反應(yīng)器。 模塊化厭氧生物反應(yīng)器包括從下到上依次連接的布水模塊、反應(yīng)模塊和沉淀模 塊，布水模塊內(nèi)設(shè)有旋流布水器，旋流布水器由進(jìn)水管、旋流罩、旋流穿孔管和布水口組成， 旋流罩上端與進(jìn)水管連接，旋流罩底部固定在布水模塊的底板上，旋流罩上均勻設(shè)置6 10片旋流穿孔管，旋流穿孔管內(nèi)與旋流罩相連，由布水口與外相通；反應(yīng)模塊側(cè)壁設(shè)有多 個取樣口和回流進(jìn)口管，反應(yīng)模塊上部設(shè)有浮球式分離裝置，浮球式分離裝置從下到上依 次設(shè)有下篩網(wǎng)、浮球、上篩網(wǎng)；沉淀模塊下部設(shè)有漸擴(kuò)室、排泥管，沉淀模塊中部設(shè)有液封 槽、回流出口管，液封槽設(shè)有擋板、出水管，沉淀模塊上部設(shè)有氣室，沉淀模塊頂部設(shè)有導(dǎo)氣 管，沉淀模塊頂部內(nèi)側(cè)設(shè)有雙效三相分離器，雙效三相分離器上部為引流管，引流管上設(shè)有 通氣槽，雙效三相分離器下部為雙倒置漏斗狀集氣罩。 所述的旋流布水器呈傘狀，旋流罩軸平面頂角a為100° 140° ，旋流穿孔管同 側(cè)自上而下切線方向設(shè)置4 8個布水口。反應(yīng)模塊高徑比H/D為3.0 5.0。上篩網(wǎng)和 下篩網(wǎng)的網(wǎng)格間距為5 10mm。浮球比重為1. 1 1. 3kg/m 浮球單層均勻布置于下篩網(wǎng)之上，浮球位于下篩網(wǎng)之上部分的體積占其體積的2/3 3/4。雙倒置漏斗狀集氣罩的兩集 氣罩之間縫隙為20 40mm，集氣罩截面為梯形，下底面積與上底面積之比為6 10 : 1。 引流管上設(shè)有2 4個通氣槽，通氣槽位于液封槽液面上方30 50mm。沉淀模塊下部的漸 擴(kuò)室下部截面積S2與反應(yīng)室截面積S工之比為4 6 : 1，漸擴(kuò)室下部截面積&與漸擴(kuò)室上 部截面積53之比為8 12 : 1。 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有有益效果1)三個模塊相對獨立，便于安裝、拆 卸、更換和維護(hù)；2)旋流布水器布水均勻，可產(chǎn)生切向流，有利于強(qiáng)化傳質(zhì)；3)浮球式分離 裝置可將顆粒污泥有效截留于反應(yīng)區(qū)內(nèi)，緩解上升氣泡對沉淀區(qū)的干擾；4)雙效三相分離 器具有良好的氣-液-固分離效果，以液封槽替代專設(shè)的水封裝置，結(jié)構(gòu)簡單，便于污泥自 動回流；5)污泥回流可回收一部分堿度和營養(yǎng)物質(zhì)，補(bǔ)充厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸段消耗的堿度和營 養(yǎng)物質(zhì)，調(diào)節(jié)堿度平衡和營養(yǎng)平衡；6)該反應(yīng)器具有很好的厭氧生物處理性能，能承受高 進(jìn)水有機(jī)物濃度，具有高容積轉(zhuǎn)化效率和高容積產(chǎn)氣效率。

圖1是模塊化厭氧生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為旋流布水器的示意圖； 圖3是旋流布水器的俯視圖，圖中箭頭所示為水平方向主旋流特征流線； 圖4是布水口的放大示意圖； 圖5是提升基質(zhì)濃度期間反應(yīng)器的容積負(fù)荷率、容積去除率； 圖6是縮短HRT期間反應(yīng)器的容積負(fù)荷率、容積去除率。 其中布水模塊1、進(jìn)水管2、旋流布水器3、法蘭4、反應(yīng)模塊5、取樣口6、回流進(jìn)口 管7、回流出口管8、排泥管9、浮球分離裝置10、下篩網(wǎng)11、上篩網(wǎng)12、浮球13、漸擴(kuò)室14、 沉淀模塊15、雙效三相分離器16、氣室17、液封槽18、擋板19、出水管20、引流管21、通氣槽 22、導(dǎo)氣管23、雙倒置漏斗狀集氣罩24、旋流罩31、旋流穿孔管32、布水口 33。
具體實施方式如圖1-4所示，模塊化厭氧生物反應(yīng)器包括從下到上依次連接的布水模塊1、反應(yīng) 模塊5和沉淀模塊15，布水模塊1內(nèi)設(shè)有旋流布水器3，旋流布水器3由進(jìn)水管2、旋流罩 31、旋流穿孔管32和布水口 33組成，旋流罩31上端與進(jìn)水管2連接，旋流罩31底部固定 在布水模塊1的底板上，旋流罩31上均勻設(shè)置6 10片旋流穿孔管32，旋流穿孔管32內(nèi) 與旋流罩相連，由布水口 33與外相通；反應(yīng)模塊5側(cè)壁設(shè)有多個取樣口 6和回流進(jìn)口管7， 反應(yīng)模塊5上部設(shè)有浮球式分離裝置IO，浮球式分離裝置10從下到上依次設(shè)有下篩網(wǎng)11、 浮球13、上篩網(wǎng)12 ;沉淀模塊15下部設(shè)有漸擴(kuò)室14、排泥管9，沉淀模塊15中部設(shè)有液封 槽18、回流出口管8，液封槽18設(shè)有擋板19、出水管20，沉淀模塊15上部設(shè)有氣室17，沉淀 模塊15頂部設(shè)有導(dǎo)氣管23，沉淀模塊15頂部內(nèi)側(cè)設(shè)有雙效三相分離器16，雙效三相分離 器16上部為引流管21，引流管21上設(shè)有通氣槽22，雙效三相分離器16下部為雙倒置漏斗 狀集氣罩24。 所述的旋流布水器3呈傘狀，旋流罩31軸平面頂角a為100° 140° ，旋流穿 孔管32同側(cè)自上而下切線方向設(shè)置4 8個布水口 (33)。反應(yīng)模塊(5)高徑比H/D為3. 0 5. 0。上篩網(wǎng)12和下篩網(wǎng)11的網(wǎng)格間距為5 10mm。浮球13比重為1. 1 1. 3kg/ m 浮球單層均勻布置于下篩網(wǎng)(12)之上，浮球位于下篩網(wǎng)12之上部分的體積占其體積的 2/3 3/4。雙倒置漏斗狀集氣罩的兩集氣罩之間縫隙為20 40mm，集氣罩截面為梯形， 下底面積與上底面積之比為6 10 : 1。引流管21上設(shè)有2 4個通氣槽22，通氣槽22 位于液封槽液面上方30 50mm。沉淀模塊15下部的漸擴(kuò)室14下部截面積S2與反應(yīng)室截 面積S工之比為4 6 : 1，漸擴(kuò)室14下部截面積S2與漸擴(kuò)室14上部截面積S3之比為8 12 ! 1。 模塊化厭氧生物反應(yīng)器可用有機(jī)玻璃和鋼板構(gòu)建。廢水經(jīng)底部旋流布水器后，產(chǎn) 生切向水流，均勻進(jìn)入反應(yīng)室，在反應(yīng)室內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生沼氣。被沼氣攜帶至上部的泥水 混合物，經(jīng)浮球分離裝置后，實現(xiàn)泥、水、氣三相的第一級分離，大部分污泥被截留在反應(yīng)室 內(nèi)，氣泡被浮球擠壓破碎，可緩解對沉淀區(qū)的干擾，少部分泥水混合物經(jīng)漸擴(kuò)室到達(dá)沉淀 室，經(jīng)雙效三相分離器實現(xiàn)泥、水、氣三相的第二級分離。分離后的泥水混合物通過浮球分 離裝置返回反應(yīng)室，回補(bǔ)堿度和營養(yǎng)物質(zhì)，從而保證反應(yīng)器的穩(wěn)定高效運行。污水經(jīng)反應(yīng)室 處理后，經(jīng)過雙效三相分離器的阻擋作用，減少污泥隨出水流失。出水經(jīng)擋板至液封槽，從 液封槽下端出水管引出。反應(yīng)器產(chǎn)生的剩余活性污泥由排泥管排出，以保持污泥量穩(wěn)定。 根據(jù)本實用新型設(shè)計的反應(yīng)器具體運行情況如下 模塊化厭氧生物反應(yīng)器(Modular Anaerobic treatment Reactor, MAT)總體積 8L，有效體積6L。 MAT反應(yīng)器由有機(jī)玻璃組成，以模擬廢水為進(jìn)水，在恒溫3(TC條件下運行。 進(jìn)水成分包括蔗糖、碳酸氫鈉、營養(yǎng)濃酸液、微量元素液，根據(jù)微生物生長需要按比例添 加。MAT反應(yīng)器運行分為啟動期和運行期，其中運行期分為提升進(jìn)水基質(zhì)濃度階段和縮短水 力停留時間(HydraulicRetention Time，HRT)階段。在縮短HRT階段，保持進(jìn)水COD濃度為 10000mg/L，將HRT從12h逐漸縮短至2. 4h。隨著HRT縮短，反應(yīng)器0LR從20gC0D/ (L d) 提高到100gC0D/ (L d)，容積COD去除率由18. 7gC0D/ (L d)提高到83. 4gC0D/ (L d)，平 均COD去除率為87. 6% 。(提升進(jìn)水基質(zhì)濃度階段和縮短水力停留時間階段示意圖分別見 圖5和圖6)
權(quán)利要求一種模塊化厭氧生物反應(yīng)器，其特征在于包括從下到上依次連接的布水模塊(1)、反應(yīng)模塊(5)和沉淀模塊(15)，布水模塊(1)內(nèi)設(shè)有旋流布水器(3)，旋流布水器(3)由進(jìn)水管(2)、旋流罩(31)、旋流穿孔管(32)和布水口(33)組成，旋流罩(31)上端與進(jìn)水管(2)連接，旋流罩(31)底部固定在布水模塊(1)的底板上，旋流罩(31)上均勻設(shè)置6～10片旋流穿孔管(32)，旋流穿孔管(32)內(nèi)與旋流罩相連，由布水口(33)與外相通；反應(yīng)模塊(5)側(cè)壁設(shè)有多個取樣口(6)和回流進(jìn)口管(7)，反應(yīng)模塊(5)上部設(shè)有浮球式分離裝置(10)，浮球式分離裝置(10)從下到上依次設(shè)有下篩網(wǎng)(11)、浮球(13)、上篩網(wǎng)(12)；沉淀模塊(15)下部設(shè)有漸擴(kuò)室(14)、排泥管(9)，沉淀模塊(15)中部設(shè)有液封槽(18)、回流出口管(8)，液封槽(18)設(shè)有擋板(19)、出水管(20)，沉淀模塊(15)上部設(shè)有氣室(17)，沉淀模塊(15)頂部設(shè)有導(dǎo)氣管(23)，沉淀模塊(15)頂部內(nèi)側(cè)設(shè)有雙效三相分離器(16)，雙效三相分離器(16)上部為引流管(21)，引流管(21)上設(shè)有通氣槽(22)，雙效三相分離器(16)下部為雙倒置漏斗狀集氣罩(24)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的模塊化厭氧生物反應(yīng)器，其特征在于所述的旋流布水器(3)呈傘狀，旋流罩(31)軸平面頂角a為100° 140° ，旋流穿孔管(32)同側(cè)自上而下切線方向設(shè)置4 8個布水口 (33)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化厭氧生物反應(yīng)器，其特征在于所述的反應(yīng)模塊(5)高徑比H/D為3. 0 5. 0。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的模塊化厭氧生物反應(yīng)器，其特征在于所述的上篩網(wǎng)(12)和下篩網(wǎng)(11)的網(wǎng)格間距為5 10mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的模塊化厭氧生物反應(yīng)器，其特征在于所述的浮球(13)比重為1. 1 1. 3kg/m 浮球單層均勻布置于下篩網(wǎng)(12)之上，浮球位于下篩網(wǎng)(12)之上部分的體積占其體積的2/3 3/4。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化厭氧生物反應(yīng)器，其特征在于所述的雙倒置漏斗狀集氣罩的兩集氣罩之間縫隙為20 40mm，集氣罩截面為梯形，下底面積與上底面積之比為6 io : i。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的模塊化厭氧生物反應(yīng)器，其特征在于所述的引流管(21)上設(shè)有2 4個通氣槽(22)，通氣槽(22)位于液封槽液面上方30 50mm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化厭氧生物反應(yīng)器，其特征在于沉淀模塊(15)下部的漸擴(kuò)室(14)下部截面積S2與反應(yīng)室截面積S工之比為4 6 : l，漸擴(kuò)室(14)下部截面積S2與漸擴(kuò)室(14)上部截面積S3之比為8 12 : 1。
專利摘要本實用新型公開了一和模塊化厭氧生物反應(yīng)器。它包括從下到上依次連接的布水模塊、反應(yīng)模塊和沉淀模塊，布水模塊內(nèi)設(shè)有旋流布水器，旋流布水器中的旋流罩上端與進(jìn)水管連接，旋流罩底部固定在布水模塊的底板上，反應(yīng)模塊上部設(shè)有浮球式分離裝置，沉淀模塊下部設(shè)有漸擴(kuò)室、排泥管，沉淀模塊中部設(shè)有液封槽、回流出口管，沉淀模塊上部設(shè)有氣室，沉淀模塊頂部內(nèi)側(cè)設(shè)有雙效三相分離器。本實用新型的優(yōu)點是三個模塊相對獨立，便于安裝、拆卸、更換、維護(hù)；浮球式分離裝置可將顆粒污泥有效截留于反應(yīng)區(qū)內(nèi)，緩解上升氣泡對沉淀區(qū)的干擾；雙效三相分離器具有良好的氣-液-固分離效果，以液封槽替代專設(shè)的水封裝置，結(jié)構(gòu)簡單，便于污泥自動回流。
文檔編號C02F3/28GK201485459SQ20092019277
公開日2010年5月26日 申請日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月20日
發(fā)明者余燚, 張吉強(qiáng), 鄭平 申請人:浙江大學(xué)