專利名稱：一種厭氧污泥多級循環(huán)反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種污水處理設備，尤其是一種厭氧污泥多級循環(huán)反應器，主要用于 高濃度有機廢水的處理和生物能源的回收。
背景技術：
隨著環(huán)保要求的提高和資源回收利用的需要，厭氧發(fā)酵法在處理高濃度有機廢 水，并產(chǎn)生新能源一沼氣方面發(fā)揮著重要作用，以厭氧發(fā)酵法制取沼氣為核心的生態(tài)工程 模式已成為高濃度有機廢水處理與資源綜合利用的發(fā)展方向，也對厭氧技術的進一步發(fā)展 提出了要求。在厭氧處理工藝發(fā)展過程中，反應器是發(fā)展最快的領域之一。目前，由于EGSB、IC 等反應器高效的處理技術，已經(jīng)得到了廣泛的應用，但是仍然存在循環(huán)回流液與進水及反 應器底部污泥不能有效混合、污泥隨出水流失等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提出了一種高效厭氧污泥多級循環(huán)反應器，采用本發(fā)明使 得布水均勻、攪拌強度逐級遞減、出水不流失污泥，有效地克服了現(xiàn)有技術的缺陷。本發(fā)明采用的技術方案是包括反應器、進水管I、進水管II、出水管和氣液分離 罐，進水管I設于反應器外部下端，進水管II通過反應器外部的水泵與進水管I相連，出水 管設于反應器外部上端，氣液分離罐設于反應器外部頂端，其特征在于反應器內(nèi)部通過自 上而下依次設置的上層三相分離器、中層三相分離器和下層集氣器將整個反應器分為沉淀 區(qū)、上層反應區(qū)、中層反應區(qū)和下層反應區(qū)；氣液分離罐底部連接有延伸至反應器內(nèi)部底端 的內(nèi)回流循環(huán)管；反應器內(nèi)部底端設有與內(nèi)回流循環(huán)管出口相對應的內(nèi)回流液導流器和出 水方向與內(nèi)回流液導流器相切的布水管，布水管與進水管II連接；上層反應區(qū)和中層反應 區(qū)下部分別設有外接管；反應器外部設有分別與出水管、進水管I和外接管連接的外回流 循環(huán)管。所述的反應器橫截面為圓形或者矩形。所述的下層集氣器為單層集氣罩，與上層三相分離器和中層三相分離器相比，結(jié) 構(gòu)比較簡單，其主要功能是收集下層反應區(qū)產(chǎn)生的沼氣，并通過氣升管提升混合液至氣液 分離罐，其集氣收集面積占反應器平面橫截面積的70%左右，增強了沼氣收集能力。所述的與下層集氣器相連的氣升管上設有閥門，用于用來調(diào)節(jié)提升混合液量；外 接管和外回流循環(huán)管上均設有閥門，可以用于控制水流方向，使得污水進行部分或者全部 回流，進一步增強污水處理效果。所述的布水管至少設有四根，增加布水面積。所述的內(nèi)回流循環(huán)管出口為喇叭口，內(nèi)回流液導流器為錐形體，可以有效地增大 回流的泥水混合液與布水管中噴出廢水的接觸面積，使得混合更加均勻。所述的布水管的出水方向同為順時針或者逆時針。
具體工作時，高濃度有機廢水通過進水管I，在水泵的作用下進入到進水管II中， 然后在多個布水管的噴射作用下高速噴出，在反應器底部形成水平方向的旋轉(zhuǎn)循環(huán)流動， 在上升水流與沼氣的攪拌帶動下，反應器中的污泥呈膨脹或懸浮浮動狀態(tài)，廢液中的有機 物與污泥中的厭氧微生物充分接觸反應，有機物得到有效去除，產(chǎn)生大量沼氣，沼氣經(jīng)下層 集氣器收集后對混合液產(chǎn)生提升作用，由該層的氣升管提升至氣液分離罐中，分離的沼氣 經(jīng)氣液分離罐頂部的排出管排出，剩余沼氣可直接從非集氣區(qū)上升到中層反應區(qū)。泥水混 合液經(jīng)內(nèi)回流循環(huán)管回流至反應器底部，經(jīng)過內(nèi)回流液導流器分布，與布水管中噴出的廢 水混合。混合液繼續(xù)上升進入中層反應區(qū)后，與該區(qū)的污泥混合反應，在本區(qū)產(chǎn)生的沼氣 與從下層反應區(qū)上升的沼氣經(jīng)中層三相分離器收集后進入本層氣升管中，將混合液提升至 氣液分離罐中，沼氣經(jīng)氣液分離罐頂部排出管排出，泥水混合液經(jīng)內(nèi)回流循環(huán)管回流至反 應器底部，經(jīng)過內(nèi)回流液導流器分布，與布水管中噴出的廢水混合?；旌弦哼M入上層反應區(qū)，與該區(qū)的污泥混合反應，在本區(qū)產(chǎn)生的沼氣與從中層反 應區(qū)上升的沼氣經(jīng)上層三相分離器收集后進入本層氣升管中，對混合液產(chǎn)生提升作用，經(jīng) 氣液分離罐進行氣液分離，泥水混合液回流至反應器底部，再次與底部廢水混合。經(jīng)過三級反應區(qū)之后，經(jīng)分離出沼氣的混合液進入沉淀區(qū)沉淀，上清液由出水管 排出。進一步的，使用者可以根據(jù)廢水的處理情況，將出水管和外回流循環(huán)管上的相應 閥門部分打開或者全部打開，使得相應的出水經(jīng)外回流循環(huán)管和水泵加壓后由布水管均勻 進入反應器底部，與進水以及反應器中的內(nèi)回流液進行進一步的處理。采用本發(fā)明，反應器中各層氣升管提升到分離罐中的混合液全部通過內(nèi)回流管回 流到反應器底部，因此，下層反應區(qū)中的混合液上升流速最大，中層反應區(qū)中的上升流速次 之，上層反應區(qū)內(nèi)的水流上升流速最小，這樣，既保證了下層、中層反應區(qū)的高效反應，又保 證上層三相分離器的氣、水和污泥的分離效果，污泥不流失，使反應器穩(wěn)定運行。通過內(nèi)循環(huán)回流導流以及外循環(huán)回流噴射，在反應器底部形成水平方向的旋轉(zhuǎn)循 環(huán)流動，保證進水與內(nèi)回流液、污泥充分混合，防止內(nèi)回流液、進水的短流，防止底部產(chǎn)生局 部死區(qū)，使進料與反應器污泥中厭氧微生物得到較充分混合接觸。在運行初期，以外回流循 環(huán)為主，以保證反應器內(nèi)形成足夠的上升流速和快速啟動，運行正常后，由于內(nèi)回流量可以 保證反應器內(nèi)的上升流速，外回流的作用主要是在反應器底部形成旋轉(zhuǎn)循環(huán)流動，外回流 量可以大大降低，也可以采用間歇運行方式，定時進行外回流。由于采用了以上技術方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)反應器三級反應區(qū)串聯(lián)、多 級循環(huán)耦合，混合攪拌強度逐漸較低，使各反應區(qū)以最佳的混合方式運行，既保證了下層反 應區(qū)的反應效率，又保障了上層三相分離器的分離效果，使反應器高效穩(wěn)定運行，污泥不隨 出水流失；( 底部采用了內(nèi)回流液導流器布水與進水及外循環(huán)流的噴射相耦合的旋轉(zhuǎn)流 動布水方式，既保證了進水與回流液、污泥的有效混合，又防止底部產(chǎn)生局部的死區(qū)，保證 了高負荷運行效率。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖面主視圖2為圖1中A部分放大圖；圖3為圖1中A部分俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1、反應器，2、下層集氣器，3、氣升管，4、內(nèi)回流循環(huán)管，5、內(nèi)回流液導流器， 6、出水管，7、氣液分離罐，8、排出管，9、水泵，10、進水管11，11、進水管1，12、外回流循環(huán) 管，13、中層三相分離器，14、布水管，15、下層反應區(qū)，16、中層反應區(qū)，17、上層反應區(qū)，18、 沉淀區(qū)，19、上層三相分離器，20、外接管。
具體實施例方式實施例1一種厭氧污泥多級循環(huán)反應器，包括反應器1、進水管111、進水管1110、出水管6 和氣液分離罐7，進水管111設于反應器1外部下端，進水管IIlO通過反應器1外部的水 泵9與進水管111相連，出水管6設于反應器1外部上端，氣液分離罐7設于反應器1外部 頂端，反應器1橫截面呈圓形，反應器1內(nèi)部通過自上而下依次設置的上層三相分離器19、 中層三相分離器13和下層集氣器2將整個反應器分為沉淀區(qū)18、上層反應區(qū)17、中層反應 區(qū)16和下層反應區(qū)15 ；下層集氣器2為單層集氣罩；氣液分離罐7底部連接有延伸至反應 器1內(nèi)部底端的內(nèi)回流循環(huán)管4;反應器1內(nèi)部底端設有與內(nèi)回流循環(huán)管出口相對應的內(nèi) 回流液導流器5和出水方向與內(nèi)回流液導流器5相切的四根布水管14，內(nèi)回流循環(huán)管4出 口為喇叭口，內(nèi)回流液導流器5為錐形體；布水管14與進水管IIlO連接，出水方向為逆時 針；上層反應區(qū)17和中層反應區(qū)16下部分別設有外接管20 ；反應器1外部設有分別與出 水管6、進水管111和外接管20連接的外回流循環(huán)管12 ；與下層集氣器2相連的氣升管3 上設有閥門；外接管20和出水管6上均設有閥門。該反應器的工作過程如下高濃度有機廢水通過進水管111，在水泵9的作用下進 入到進水管IIlO中，然后在四個布水管14的噴射作用下高速噴出，在反應器1底部形成水 平方向的逆時針旋轉(zhuǎn)循環(huán)流動，在上升水流與沼氣的攪拌帶動下，反應器中的污泥呈膨脹 或懸浮浮動狀態(tài)，廢液中的有機物與污泥中厭氧微生物充分接觸反應，有機物得到有效去 除，產(chǎn)生大量沼氣，沼氣經(jīng)下層集氣器2收集后對混合液產(chǎn)生提升作用，由氣升管3提升至 氣液分離罐7中，分離的沼氣經(jīng)氣液分離罐7頂部的排出管8排出，泥水混合液經(jīng)內(nèi)回流循 環(huán)管4回流至反應器1底部，經(jīng)過內(nèi)回流液導流器5分布，與布水管14中噴出的廢水混合， 由于內(nèi)回流量較大，下層反應區(qū)15的混合狀態(tài)接近于完全混合式。在該反應區(qū)內(nèi)，內(nèi)回流 循環(huán)管4的出口為喇叭口，內(nèi)回流液導流器5為錐形體，可以有效地增大回流的泥水混合液 與布水管14中噴出廢水的接觸面積，使得混合更加均勻。由于此反應區(qū)混合狀態(tài)接近于完 全混合式，與該層相連的氣升管3上可以設置閥門，用來調(diào)節(jié)提升混合液量。此反應區(qū)下層 集氣器2為單層集氣罩，與上層三相分離器19和中層三相分離器13相比，結(jié)構(gòu)比較簡單， 其主要功能是收集下層反應區(qū)產(chǎn)生的沼氣，并通過氣升管3提升混合液至氣液分離罐7，其 集氣收集面積占反應器平面橫截面積的70%左右，剩余沼氣可直接從非集氣區(qū)上升到中層 反應區(qū)16。混合液繼續(xù)上升進入中層反應區(qū)16后，與該區(qū)的污泥混合反應，在本區(qū)產(chǎn)生的沼 氣與從下層反應區(qū)15上升的沼氣經(jīng)中層三相分離器13收集后進入本層氣升管3中，將混 合液提升至氣液分離罐7中，沼氣經(jīng)氣液分離罐7頂部排出管8排出，泥水混合液經(jīng)內(nèi)回流
5循環(huán)管4回流至反應器1底部，經(jīng)過內(nèi)回流液導流器5分布，與布水管14中噴出的廢水混合?；旌弦哼M入上層反應區(qū)17，與該區(qū)的污泥混合反應，在本區(qū)產(chǎn)生的沼氣與從中層 反應區(qū)16上升的沼氣經(jīng)上層三相分離器19收集后進入本層氣升管3中，對混合液產(chǎn)生提 升作用，經(jīng)氣液分離罐7進行氣液分離，泥水混合液回流至反應器1底部，再次與底部廢水
混合ο經(jīng)過三級反應區(qū)之后，經(jīng)分離出沼氣的混合液進入沉淀區(qū)18沉淀，上清液由出水 管6排出。采用本實施例的技術后，與現(xiàn)有的反應器相比，可有效去除廢水中的有機物，運行 高效穩(wěn)定，污泥不隨出水流失，又防止底部產(chǎn)生局部的死區(qū)，保證了高負荷運行效率。實施例2一種厭氧污泥多級循環(huán)反應器，包括反應器、進水管I、進水管II、出水管6和氣液 分離罐，進水管I設于反應器外部下端，進水管II通過反應器外部的水泵與進水管I相連， 出水管設于反應器外部上端，氣液分離罐設于反應器外部頂端，反應器的橫截面呈矩形，反 應器內(nèi)部通過自上而下依次設置的上層三相分離器、中層三相分離器和下層集氣器將整個 反應器分為沉淀區(qū)、上層反應區(qū)、中層反應區(qū)和下層反應區(qū)；下層集氣器為單層集氣罩；氣 液分離罐底部連接有延伸至反應器內(nèi)部底端的內(nèi)回流循環(huán)管；反應器內(nèi)部底端設有與內(nèi)回 流循環(huán)管出口相對應的內(nèi)回流液導流器和出水方向與內(nèi)回流液導流器相切的六根布水管， 內(nèi)回流循環(huán)管出口為喇叭口，內(nèi)回流液導流器為錐形體；布水管與進水管II連接，出水方 向為順時針；上層反應區(qū)和中層反應區(qū)下部分別設有外接管；反應器外部設有分別與出水 管、進水管I和外接管連接的外回流循環(huán)管；與下層集氣器相連的氣升管上設有閥門；外接 管和出水管上均設有閥門。污水在該反應器三級反應區(qū)的處理過程與實施例1中的過程相同，污水經(jīng)三級反 應區(qū)處理之后，經(jīng)分離出沼氣的混合液進入沉淀區(qū)，部分上清液由出水管通過閥門控制，經(jīng) 外回流循環(huán)管進入進水管I中，與高濃度有機廢水一起經(jīng)過水泵的加壓作用，進入到進水 管II中，然后在六根布水管的噴射作用下高速噴出，在反應器底部與回流液充分混合，重 復上述三級反應區(qū)的處理。實施例3一種厭氧污泥多級循環(huán)反應器，包括反應器、進水管I、進水管II、出水管和氣液 分離罐，進水管I設于反應器外部下端，進水管II通過反應器外部的水泵與進水管I相連， 出水管設于反應器外部上端，氣液分離罐設于反應器外部頂端，反應器的橫截面呈矩形，反 應器內(nèi)部通過自上而下依次設置的上層三相分離器、中層三相分離器和下層集氣器將整個 反應器分為沉淀區(qū)、上層反應區(qū)、中層反應區(qū)和下層反應區(qū)；下層集氣器為單層集氣罩；氣 液分離罐底部連接有延伸至反應器內(nèi)部底端的內(nèi)回流循環(huán)管；反應器內(nèi)部底端設有與內(nèi)回 流循環(huán)管出口相對應的內(nèi)回流液導流器和出水方向與內(nèi)回流液導流器相切的三十二根布 水管，內(nèi)回流循環(huán)管出口為喇叭口，內(nèi)回流液導流器為錐形體；布水管與進水管II連接，出 水方向為順時針；上層反應區(qū)和中層反應區(qū)下部分別設有外接管；反應器外部設有分別與 出水管、進水管I和外接管連接的外回流循環(huán)管；與下層集氣器相連的氣升管上設有閥門； 外接管和出水管上均設有閥門。
污水在該反應器三級反應區(qū)的處理過程與實施例1中的過程相同，污水經(jīng)三級反 應區(qū)處理之后，部分水通過閥門控制從上層反應區(qū)和中層反應區(qū)的外接管流出，與從反應 器上端出水管流出的水經(jīng)外回流循環(huán)管進入進水管I中，與高濃度有機廢水一起經(jīng)過水泵 的加壓作用，進入到進水管II中，然后在三十二根布水管的噴射作用下高速噴出，在反應 器1底部與回流液充分混合，重復上述三級反應區(qū)的處理。
權(quán)利要求
1.一種厭氧污泥多級循環(huán)反應器，包括反應器(1)、進水管I (11)、進水管II (10)、出水 管(6)和氣液分離罐(7)，進水管I(Il)設于反應器(1)外部下端，進水管II (10)通過反 應器(1)外部的水泵(9)與進水管I (11)相連，出水管(6)設于反應器(1)外部上端，氣液 分離罐(7)設于反應器(1)外部頂端，其特征在于反應器(1)內(nèi)部通過自上而下依次設 置的上層三相分離器(19)、中層三相分離器(1 和下層集氣器( 將整個反應器分為沉 淀區(qū)(18)、上層反應區(qū)(17)、中層反應區(qū)(16)和下層反應區(qū)(15)；氣液分離罐(7)底部連 接有延伸至反應器(1)內(nèi)部底端的內(nèi)回流循環(huán)管；反應器(1)內(nèi)部底端設有與內(nèi)回流 循環(huán)管出口相對應的內(nèi)回流液導流器( 和出水方向與內(nèi)回流液導流器( 相切的布水管 (14)，布水管(14)與進水管II (10)連接；上層反應區(qū)(17)和中層反應區(qū)(16)下部分別設 有外接管00)；反應器(1)外部設有分別與出水管(6)、進水管I(Il)和外接管00)連接 的外回流循環(huán)管(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧污泥多級反應器，其特征在于所述的反應器(1)橫截 面為圓形或者矩形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧污泥多級循環(huán)反應器，其特征在于所述的下層集氣器 (2)為單層集氣罩。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧污泥多級循環(huán)反應器，其特征在于所述的與下層集氣 器( 相連的氣升管C3)上設有閥門；外接管00)和外回流循環(huán)管(1 上均設有閥門。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧污泥多級循環(huán)反應器，其特征在于所述的布水管(14) 至少設有四根。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧污泥多級循環(huán)反應器，其特征在于所述的內(nèi)回流循環(huán) 管出口為喇叭口，內(nèi)回流液導流器(5)為錐形體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧污泥多級循環(huán)反應器，其特征在于所述的布水管(14) 的出水方向同為順時針或者逆時針。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種污水處理設備，尤其是一種厭氧污泥多級循環(huán)反應器，反應器內(nèi)部通過自上而下依次設置的上層三相分離器、中層三相分離器和下層集氣器將整個反應器分為沉淀區(qū)、上層反應區(qū)、中層反應區(qū)和下層反應區(qū)；氣液分離罐底部連接有延伸至反應器內(nèi)部底端的內(nèi)回流循環(huán)管；反應器內(nèi)部底端設有與內(nèi)回流循環(huán)管出口相對應的內(nèi)回流液導流器和出水方向與內(nèi)回流液導流器相切的布水管，布水管與進水管II連接；上層反應區(qū)和中層反應區(qū)下部分別設有外接管；反應器外部設有分別與出水管、進水管I和外接管連接的外回流循環(huán)管。采用本發(fā)明可以有效地防止污泥外流，并且利用內(nèi)外雙重導流系統(tǒng)以及布水裝置，使得污泥有效混合。
文檔編號C02F3/28GK102139955SQ201110089818
公開日2011年8月3日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者劉建廣, 張春陽 申請人:山東建筑大學