專利名稱：一種旋流式膨脹厭氧污泥床廢水處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于環(huán)境工程水污染處理與控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及旋流式膨脹厭氧污泥床廢水處理裝置。
背景技術(shù)：
厭氧生物處理因?yàn)榇嬖谥ㄔ爝\(yùn)行和操作簡(jiǎn)單、基建和運(yùn)行的費(fèi)用低、產(chǎn)生的污泥量少且穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，所以已被廣泛應(yīng)用于我國(guó)的發(fā)酵工業(yè)、淀粉、乳制品、印染、 皮革廢水和城市污水等的處理。其中膨脹厭氧顆?；勰啻?expended granular sludge bed, EGSB)作為上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(upflow anaerobic sludge bed, UASB)的改進(jìn)型，采用出水循環(huán)回流，提高了水流上升流速，從而使污泥床處于膨脹狀態(tài)，污泥與廢水充分接觸，有利于基質(zhì)和代謝產(chǎn)物在顆粒污泥內(nèi)外的擴(kuò)散、傳遞，具有良好的傳質(zhì)效果，克服了反應(yīng)器中的流態(tài)短流、死角等問(wèn)題，提高了反應(yīng)器的空間利用率，保障了 EGSB反應(yīng)器能在較高的容積負(fù)荷下正常運(yùn)行。EGSB的這些優(yōu)點(diǎn)使得其在厭氧處理中被廣泛應(yīng)用。但高水力負(fù)荷造成反應(yīng)器內(nèi)攪拌強(qiáng)度增大，再有上升沼氣的作用，顆粒污泥很容易發(fā)生流失。 并且由于高活性的厭氧顆粒污泥比重大，污泥濃度高，容易沉積在底部，極易造成堵塞和短流，從而影響進(jìn)水分配均勻。這些缺點(diǎn)最終會(huì)導(dǎo)致EGSB的處理效率下降。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提出一種既保持EGSB的優(yōu)點(diǎn)，又能克服其上述不足之處的，具有高傳質(zhì)效率、高反應(yīng)效率、高分離效率的旋流式高效EGSB廢水處理裝置。本實(shí)用新型提出的旋流式高效EGSB廢水處理裝置，由罐體、三相分離器、布水裝置、出水裝置、氣體收集管、導(dǎo)流器、回流泵、污泥排空泵、污泥取樣管、螺旋導(dǎo)流體等組成； 所述罐體為圓柱形，采用碳鋼結(jié)構(gòu)；所述布水裝置位于罐體底部，污水經(jīng)進(jìn)水管上的進(jìn)水孔由布水器均勻布水；所述的出水裝置、氣體收集管、三相分離器均位于罐體上部，三相分離器為錐形，底部與罐體相通，且下部安裝導(dǎo)流器，從而實(shí)現(xiàn)水、氣、污泥的高效分離；所述的出水裝置包括出水管、跌落堰和擋渣板，EGSB反應(yīng)器工作過(guò)程中產(chǎn)生的浮渣由擋渣板去除， 出水經(jīng)跌落堰后進(jìn)水出水管排至下一個(gè)流程；所述的蛇型換熱管位于罐體的中下部，呈圓形環(huán)繞；所述的污泥取樣口位于罐體的中下部；所述的污泥排空泵位于罐體的底部；所述的導(dǎo)流器位于罐體的上部、三相分離器的下部，傾斜角度為30飛0度，長(zhǎng)度為4(T70cm，導(dǎo)流器上下(距離EGSB反應(yīng)器底部的距離分別占60 70%和70 80%)各設(shè)一個(gè)回流口，并聯(lián)后用回流泵返回反應(yīng)器底部，經(jīng)回流泵回流。所述的回流口可設(shè)置3飛個(gè)，位于底部的管口斜向上設(shè)置，傾斜的角度為15飛0 度；所述的螺旋導(dǎo)流體與底部的回流口對(duì)應(yīng)，也可設(shè)置3飛套，底部回流口切線方向與導(dǎo)流體的旋轉(zhuǎn)方向一致，其切線方向的角度為15飛0度，寬度為廣3cm，高度為;T6cm，相鄰兩條旋流體的距離為6(T90cm，為防止顆粒碰撞破碎，螺旋導(dǎo)流體尖端處應(yīng)倒角磨平。所述的進(jìn)水管采用向下開(kāi)孔的方式，從罐體底部進(jìn)入罐體內(nèi)，開(kāi)孔的個(gè)數(shù)為2飛個(gè)，所述的布水器呈上敞式傘形盤(pán)狀，個(gè)數(shù)可設(shè)置2飛個(gè)，上部敞口的角度為2(Γ75度。本實(shí)用新型的工作過(guò)程為所需處理的污水從進(jìn)水管進(jìn)入，經(jīng)開(kāi)孔使得進(jìn)水水流射入上敞式傘形盤(pán)布水器底部，水進(jìn)入傘形盤(pán)后向四周均勻漫流布水，避免厭氧顆粒污泥在底部沉積、避免堵塞和短流，實(shí)現(xiàn)布水均勻的目的。經(jīng)回流泵回流的水經(jīng)由底部回流口， 以切向流速進(jìn)入反應(yīng)器，與進(jìn)水一起沿螺旋上升的導(dǎo)流體向上流動(dòng)，既保證了回流混合液中高活性的厭氧顆粒污泥與進(jìn)水充分混合、提高傳質(zhì)效果，同時(shí)又保證了在反應(yīng)器中形成旋流，并在三相分離器中形成類(lèi)似于旋流分離器的流態(tài)，使比重比水稍重的厭氧顆粒污泥被旋流到三相分離器中心而返回反應(yīng)器，氣體經(jīng)氣體收集口外排，處理后的水經(jīng)擋渣板去除浮渣由跌落堰、出水管出水，達(dá)到高效旋流分離器的效果，從而極大地提高了三相分離器的效率，使得EGSB反應(yīng)器中可以采用較小的回流比，降低了運(yùn)行能耗，提高混合效果，實(shí)現(xiàn)了 EGSB反應(yīng)器設(shè)計(jì)理念，即高傳質(zhì)效率、高反應(yīng)效率、高分離效率，解決了 EGSB反應(yīng)器厭氧顆?；勰嗳菀琢魇У墓こ袒y題。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、成本低廉，使用方便、不會(huì)堵塞，運(yùn)行能耗低、混合效果好且污泥不會(huì)流失，具有高傳質(zhì)效率、高反應(yīng)效率、高分離效率等特點(diǎn)，易于工程化應(yīng)用。

圖1是本實(shí)用新型的剖面結(jié)構(gòu)圖。圖2是旋流式膨脹厭氧污泥床螺旋導(dǎo)流體示意圖。圖3各截面流向示意圖。其中，(a)無(wú)回流，(b)回流比為0.2。圖中標(biāo)號(hào)1 —進(jìn)水布水器，2 —蛇型換熱管，3—污泥取樣口，4 —導(dǎo)流器，5 -出水管，6 -三相分離器，7 -跌落堰，8 -擋渣板，9 -氣體收集管，10 -回流泵，11 -污泥排空泵，12—螺旋導(dǎo)流體。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)描述如圖1和圖2所示，本反應(yīng)器包括了進(jìn)水布水器1、蛇形換熱管2、污泥取樣口 3、導(dǎo)流器4、出水管5、三相分離器6、跌落堰7、擋渣板8、氣體收集管9、回流泵10、污泥排空泵 11以及圖2所示的螺旋導(dǎo)流體12。本反應(yīng)器采用碳鋼結(jié)構(gòu)，外設(shè)保溫層，保溫材料為礦渣管殼，罐體外側(cè)涂藍(lán)色防腐材料；設(shè)計(jì)高度為6m，內(nèi)徑為2. 3m，有效體積是12. 5m3，保溫壁厚10cm，反應(yīng)區(qū)內(nèi)架設(shè)蛇型換熱管，圓形環(huán)繞，直徑lm，高40cm，距反應(yīng)器底面60cm。距反應(yīng)器底部30cm起布置螺旋導(dǎo)流體，共布置3條，導(dǎo)流體尺寸為切線方向的角度為30度，寬度為2cm，高度為如m，相鄰兩條旋流體的距離為70cm。進(jìn)水管距反應(yīng)器底部的距離為10cm， 開(kāi)孔3個(gè)，傘形盤(pán)布水器3個(gè)，上部敞口的角度為45度，高度為10cm。設(shè)置3臺(tái)回流泵，與距底部細(xì)和4. 45m處設(shè)置回流口，共6個(gè)，底部回流口距反應(yīng)器底部的距離為20cm，其切線方向的角度為30度。導(dǎo)流器距反應(yīng)器底部的距離為3. 5m,導(dǎo)流器長(zhǎng)度為60cm，傾斜角度為 45度。污泥取樣口設(shè)2個(gè)，距底部的距離分別為Im和an。三相分離器的底部離反應(yīng)器底部的距離為4. 35m,錐體底部的直徑為1. 3m,上部的直徑0. 8m,高度為0. 6m。擋渣板距反應(yīng)器底部的距離為5. 09m，高0. 3m。跌落堰頂部距反應(yīng)器頂部的距離為0. 3m，其底部距反應(yīng)器頂部的距離為0. Sm。氣體收集口距反應(yīng)器中心0. 125m。本實(shí)用新型工作時(shí)，被處理污水由進(jìn)水管進(jìn)入反應(yīng)器的進(jìn)水布水器1，該布水器是一個(gè)上敞式傘形盤(pán)，進(jìn)水由向下開(kāi)口的進(jìn)水孔直接射流至布水器，然后由布水器漫流均勻布水，從而達(dá)到防止堵塞和短流、均勻布水的目的；在導(dǎo)流器4的上下各設(shè)一個(gè)回流口，并聯(lián)后由回流泵10輸送回至反應(yīng)器的底部，共設(shè)3臺(tái)回流泵(6個(gè)回流口)，當(dāng)進(jìn)水與回流水在底部混合后，在回流管口的切向作用下，會(huì)沿螺旋上升的旋流導(dǎo)流體向上流動(dòng)，既保證了回流混合液中高活性的厭氧顆粒污泥與進(jìn)水充分混合、提高傳質(zhì)效果，同時(shí)又保證了在反應(yīng)器中形成旋流，并在三相分離器6中形成類(lèi)似于旋流分離器的流態(tài)，使比重比水稍重的厭氧顆粒污泥被旋流到三相分離器6的中心而返回本實(shí)用新型，處理后的水沿著導(dǎo)流器4經(jīng)跌落堰7和出水管5出水，水中的浮渣被擋渣板8截留，而氣體則從三相分離器6的頂部從氣體收集口 9被收集。針對(duì)本實(shí)用新型，通過(guò)計(jì)算流體力學(xué)(CFD)技術(shù)，利用商業(yè)軟件Wioenics對(duì)本實(shí)用新型在有回流和沒(méi)有回流條件下進(jìn)行流場(chǎng)分析，其分析結(jié)果如圖3所示。從圖3中可以看出，沒(méi)有回流情況下，水流垂直上升流動(dòng)，然而在回流水的作用下，水流有一個(gè)偏向的流動(dòng)，引起池內(nèi)水流的攪動(dòng)，再加上在形成渦流區(qū)和死水區(qū)的區(qū)域進(jìn)行回流，可以增強(qiáng)混合效果，有效減小渦流區(qū)域和死水區(qū)。無(wú)回流情況下，池內(nèi)突縮處流速為0. 038m/s,而增加回流比為0. 2時(shí)，突縮處最大流速可達(dá)0. 058m/s。EGSB反應(yīng)器成功應(yīng)用于處理低濃度城鎮(zhèn)污水的關(guān)鍵是在保持高濃度的污泥量和良好的廢水與微生物的混合程度。
權(quán)利要求1.一種旋流式膨脹厭氧污泥床廢水處理裝置，其特征在于由罐體、三相分離器、布水裝置、出水裝置、氣體收集管、導(dǎo)流器、回流泵、污泥排空泵、污泥取樣管、螺旋導(dǎo)流體等組成；所述罐體為圓柱形，采用碳鋼結(jié)構(gòu)；所述布水裝置位于罐體底部，污水經(jīng)進(jìn)水管上的進(jìn)水孔由布水器均勻布水；所述的出水裝置、氣體收集管、三相分離器均位于罐體上部，三相分離器為錐形，底部與罐體相通，且下部安裝導(dǎo)流器，實(shí)現(xiàn)水、氣、污泥的高效分離；所述的出水裝置包括出水管、跌落堰和擋渣板，EGSB反應(yīng)器工作過(guò)程中產(chǎn)生的浮渣由擋渣板去除， 出水經(jīng)跌落堰后進(jìn)水出水管排至下一個(gè)流程；所述的蛇型換熱管位于罐體的中下部，呈圓形環(huán)繞；所述的污泥取樣口位于罐體的中下部；所述的污泥排空泵位于罐體的底部；所述的導(dǎo)流器位于罐體的上部、三相分離器的下部，傾斜角度為30飛0度，長(zhǎng)度為4(T70cm，導(dǎo)流器上下各設(shè)一個(gè)回流口，并聯(lián)后用回流泵返回反應(yīng)器底部，經(jīng)回流泵回流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流式膨脹厭氧污泥床廢水處理裝置，其特征在于所述的回流口設(shè)置3飛個(gè)，位于底部的管口斜向上設(shè)置，傾斜的角度為15飛0度；所述的螺旋導(dǎo)流體與底部的回流口對(duì)應(yīng)，對(duì)應(yīng)設(shè)置3飛套，底部回流口切線方向與導(dǎo)流體的旋轉(zhuǎn)方向一致， 其切線方向的角度為15飛0度，螺旋導(dǎo)流體寬度為廣3cm，高度為3飛cm，相鄰兩條螺旋導(dǎo)流體的距離為6(T90cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流式膨脹厭氧污泥床廢水處理裝置，其特征在于所述進(jìn)水管采用向下開(kāi)孔的方式，從罐體底部進(jìn)入罐體內(nèi)，開(kāi)孔的個(gè)數(shù)為2飛個(gè)，所述的布水器呈上敞式傘形盤(pán)狀，對(duì)應(yīng)設(shè)置2飛個(gè)，上部敞口的角度為2(Γ75度。
專利摘要本實(shí)用新型屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種旋流式膨脹厭氧污泥床廢水處理裝置。反應(yīng)器底部安裝進(jìn)水管，進(jìn)水管上設(shè)有開(kāi)口向下方的出水孔，上面蓋有上敞式傘形盤(pán)布水器，水進(jìn)入傘形盤(pán)后向四周均勻漫流布水，實(shí)現(xiàn)避免堵塞和短流，達(dá)到布水均勻的目的；反應(yīng)器設(shè)三臺(tái)回流泵(6回流口)，底部回流管口斜向上設(shè)置，使得出水回流的水以切向流速進(jìn)入反應(yīng)器，沿螺旋上升的導(dǎo)流條向上流動(dòng)。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)操作簡(jiǎn)單、成本低廉，使用方便、不會(huì)堵塞，運(yùn)行能耗低、混合效果好且污泥不會(huì)流失，具有高傳質(zhì)效率、高反應(yīng)效率、高分離效率等特點(diǎn)，易于工程化應(yīng)用。
文檔編號(hào)C02F3/28GK201952281SQ20112000533
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者代瑞華, 劉燕, 劉翔, 張旭棟, 馬捷汀 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)