一種半封閉兩室的厭氧反應(yīng)裝置及其處理廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種厭氧反應(yīng)裝置，更具體的涉及一種半封閉兩室的厭氧反應(yīng)裝置及其處理廢水的方法，屬于廢水處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)由于工農(nóng)業(yè)的飛速發(fā)展，數(shù)量較少但濃度較高的有機(jī)廢水以及數(shù)量巨大但有機(jī)物濃度低、營(yíng)養(yǎng)不均衡的農(nóng)業(yè)或混合生活污水對(duì)環(huán)境的破壞作用較大。在抗水質(zhì)波動(dòng)、毒害抑制作用以及低濃度有機(jī)廢水等處理方面，成為厭氧技術(shù)廣泛應(yīng)用急需攻克的一大難題?，F(xiàn)有的厭氧反應(yīng)器存在有效容積利用率低、啟動(dòng)周期較長(zhǎng)、抗水質(zhì)波動(dòng)能力低、布水不均勻、等問(wèn)題，使得厭氧反應(yīng)器在高濃度化工、低濃度有機(jī)廢水方面的應(yīng)用受到限制。
[0003]中國(guó)專利公開(kāi)號(hào):103755022A，公開(kāi)日:2014年4月30日的專利文獻(xiàn)公開(kāi)了變徑IC厭氧反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括罐體，罐體的外殼自上而下地包括上段、中段和下段三部分，上段內(nèi)部具有氣液分離器和上反應(yīng)室，上反應(yīng)室內(nèi)部又具有三相分離器和集氣器；下段內(nèi)部為下反應(yīng)室，其內(nèi)部有布水器;所述上段和下段均為圓柱形，中段的上端與下端分別與上段的最下端和下段的最上端連接，且中段的直徑自下而上地逐漸收窄，使得上反應(yīng)室的直徑小于下反應(yīng)室的直徑。該反應(yīng)器采用下大上小的變徑設(shè)計(jì)，縮小了上反應(yīng)室及三相分離的直徑，雖然節(jié)省了制造材料，容易導(dǎo)致一下問(wèn)題:上部上升流速突增，使泥水分離不佳;上部表面積突然減少，極易導(dǎo)致偏流或局部紊流影響三相分離效果;沒(méi)有從根本上解決布水問(wèn)題，雖然能夠防止堵塞，但仍容易存在布水均勻等問(wèn)題。中國(guó)專利公開(kāi)號(hào):202968246U，公開(kāi)日:2013年6月5日的專利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種雙層多反應(yīng)室厭氧反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括IC反應(yīng)室，由處在中間位置的主反應(yīng)室和包圍在主反應(yīng)室四周?chē)母狈磻?yīng)室順序串聯(lián)組成，主反應(yīng)室的進(jìn)水管與進(jìn)料口連接，出水通過(guò)導(dǎo)流管與第一副反應(yīng)室的進(jìn)水管連通，第一副反應(yīng)室的出水亦通過(guò)導(dǎo)流管與第二副反應(yīng)室的進(jìn)水管連通，以此類推，處理達(dá)標(biāo)的廢水通過(guò)第四副反應(yīng)室的出水口排出。該反應(yīng)器通過(guò)噴嘴進(jìn)水并不斷的由管道轉(zhuǎn)移至串聯(lián)的幾個(gè)副反應(yīng)室，雖然泥水混合效果較為充分，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，最大的問(wèn)題是容易堵塞和轉(zhuǎn)移所需的能耗較高。因此，目前的厭氧反映裝置存在布水不均勻、啟動(dòng)速度慢、運(yùn)行維護(hù)困難和效率較低的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種布水均勻、運(yùn)行穩(wěn)定的半封閉兩室的厭氧反應(yīng)裝置。
[0005]同時(shí)，本發(fā)明還提供一種厭氧反正裝置對(duì)廢水進(jìn)行處理的方法。
[0006]技術(shù)方案:本實(shí)用發(fā)明提供一種半封閉兩室的厭氧反應(yīng)裝置，包括主反應(yīng)器和進(jìn)水管，還包括中心椎體和底錐，所述中心椎體為無(wú)底蓋圓錐體結(jié)構(gòu)，錐角為20° ~50°，并且所述中心椎體固定于所述主反應(yīng)器的中下部，其頂端與所述進(jìn)水管連通;所述底錐設(shè)置于所述中心椎體的正下方，為圓錐體結(jié)構(gòu)，其底面與所述主反應(yīng)器的底面重合，錐角為140°?160° ;所述主反應(yīng)器、中心椎體和底錐的中軸線重合，構(gòu)成半封閉的兩室結(jié)構(gòu)。
[0007]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步限定為，還包括泥水收集管和回流管，所述泥水收集管設(shè)置于所述主反應(yīng)器的中上部，并位于所述中心椎體的正上方，所述泥水收集管包括分配總管和支管，所述分配總管與所述回流管的一端連通，所述回流管的另一端與所述進(jìn)水管的進(jìn)水栗前管連通;所述支管以所述分配總管為中心向外輻射設(shè)置，且所有支管在同一水平面上;所述支管的表面分布穿孔，且穿孔口向下設(shè)置。
[0008]進(jìn)一步地，還包括三相分離器和導(dǎo)氣管，所述三相分離器設(shè)置于所述主反應(yīng)器的上部，為三角形塑料板;所述導(dǎo)氣管包括導(dǎo)氣總管和導(dǎo)氣支管，所述三相分離器的三角板頂部與所述導(dǎo)氣支管連通，所述導(dǎo)氣支管的另一端與所述導(dǎo)氣總管連通，所述導(dǎo)氣總管的另一端設(shè)置于所述主反應(yīng)器的外部。
[0009]進(jìn)一步地，所述三相分離器分兩層交錯(cuò)設(shè)置。
[0010]本發(fā)明還提供了一種厭氧反應(yīng)裝置對(duì)廢水進(jìn)行處理的方法，按如下步驟進(jìn)行:
51、廢水經(jīng)進(jìn)水栗栗入進(jìn)水管，同時(shí)調(diào)節(jié)回流管的閥門(mén)，控制進(jìn)廢水的流量，混合泥水在中心錐體7頂端出口處流速為4-9 m/s，在中心錐體7中形成較大的湍流，流態(tài)狀態(tài)為流化態(tài)；
52、混合泥水在中心錐體底部下降流速為4-10m/h，經(jīng)過(guò)池底縫隙流速為20-30 m/h,泥水再經(jīng)縫隙折流出中心錐體與主體反應(yīng)器之間的漸變區(qū)域并形成向上流，在中心錐體頂部以上的主體反應(yīng)器中上升流速為3-7 m/h；
53、泥水流經(jīng)三相分離器實(shí)現(xiàn)泥水分離，大部分污泥下沉至泥水收集管周?chē)晃M(jìn)回流管中，泥水分離出的已處理廢水流經(jīng)出水堰最終進(jìn)入出水管排出。
[0011]本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定為，厭氧反應(yīng)裝置對(duì)泥水進(jìn)行處理時(shí)的流態(tài)化過(guò)程為:
(1)泥水從中心錐體頂部向下逐步擴(kuò)散，初始速度使泥和水充分混和，形成紊流，加強(qiáng)了泥液傳質(zhì)與生化反應(yīng)效果；
(2)泥水通過(guò)中心錐體與主反應(yīng)器環(huán)形縫隙區(qū)域時(shí)，獲得由靜水壓轉(zhuǎn)化的動(dòng)能，使污泥顆?；蛐躞w加速向反重力方向運(yùn)動(dòng)，由于其實(shí)動(dòng)能較大，因此仍為紊流較為強(qiáng)烈的流態(tài)狀態(tài)；
(3)泥水繼續(xù)向上流的過(guò)程中，過(guò)水面積逐漸增大，動(dòng)能逐漸轉(zhuǎn)化為靜水壓，當(dāng)污泥向上速度降為臨界值時(shí)，即為膨脹狀態(tài)；
(4)污泥在泥水收集管以上區(qū)域在重力、浮力、黏滯力共同作用下，呈一不穩(wěn)定的固定層狀態(tài)，在該區(qū)域仍有較高的處理效果。。
[0012]有益效果:本發(fā)明提供一種半封閉兩室的厭氧反應(yīng)裝置及其處理廢水的方法，中心錐體提供了一個(gè)內(nèi)部隔室空間，泥水在中心錐體內(nèi)外形成折流，延長(zhǎng)了廢水在反應(yīng)器中的移動(dòng)路徑，從而增加了廢水和污泥的接觸概率，提高廢水的處理效果，同時(shí)，提供了一種集多種流態(tài)于一反應(yīng)器中的高效處理裝置，可有效的抗水質(zhì)負(fù)荷波動(dòng)與毒性沖擊;本發(fā)明由于非布水管布水，采用靜水壓推動(dòng)下的環(huán)形縫隙布水，解決了當(dāng)前布水管不均勻、易堵塞等難題，且現(xiàn)有流化床或膨脹床中污泥顆粒為獲得更高的動(dòng)能，往往需要配置較大阻力布水管，耗能較多，該發(fā)明提供的布水方式可有效節(jié)約動(dòng)力損耗;本發(fā)明高效性還體現(xiàn)在特殊的流態(tài)效果，在中心錐體頂端部分和環(huán)形縫隙口形成兩次大湍流，離該兩處越遠(yuǎn)湍流程度越輕，漸變反復(fù)的湍流水力條件，有利于絮體向顆粒污泥轉(zhuǎn)變，加速反應(yīng)器的啟動(dòng);本發(fā)明的泥水收集管與三相分離器保持1.5-2.5 m，其作用是提供泥水分離緩沖區(qū)，進(jìn)一步保持穩(wěn)定上升流狀態(tài)便于分離泥水，泥水收集管支管按沿程水頭不均勻損失計(jì)算，穿孔向下，其作用是均勻收集泥水，防止較大的水流波動(dòng)，提供均勻的回流泥水，使反應(yīng)器保持穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明提供的一種本封閉兩室的厭氧反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明提供的中心椎體的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明提供的泥水收集管的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明提供的支管的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面通過(guò)附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。
[0015]實(shí)施例1:本發(fā)明提供一種半封閉兩室的厭氧反應(yīng)裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所述，其基本的裝置包括主反應(yīng)器8和進(jìn)水系統(tǒng)，水栗3連接于進(jìn)水栗前管I和進(jìn)水管4之間，進(jìn)水管4的另一端通入主反應(yīng)器8內(nèi)。主反應(yīng)器8為厭氧反應(yīng)器的主體池壁，形狀大多為圓柱體，鋼砼或鋼制結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁做防腐措施，一般外部做保溫層。進(jìn)水系統(tǒng)包括進(jìn)水管4、進(jìn)水栗前管I和水栗3，水栗3的額定流量為設(shè)計(jì)進(jìn)水量的2-4倍，揚(yáng)程按照反應(yīng)器液面高度確定在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上本發(fā)明進(jìn)行了三點(diǎn)改進(jìn)。
[0016]第一處改進(jìn)，增加了中心椎體7和底錐6ο中心椎體7的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，為無(wú)底蓋圓錐體結(jié)構(gòu)，采用扇形鋼板卷制而成，錐角為30°壁面做防腐措施，并且中心椎體7由鋼架懸空支撐固定于主反應(yīng)器8的中下部，與主反應(yīng)器8底部距離200mm，中心椎體7與池底形成環(huán)形狹縫。中心椎體7的頂端與所述進(jìn)水管4通過(guò)焊接連通。中心椎體7的高度占反應(yīng)器總高的40%。主反應(yīng)器8高徑比為3-8之間，其中中心錐體7的高度約為主反應(yīng)器8高度的1/2。底錐6為主體反應(yīng)器底部凸起的錐體部分，設(shè)置于中心椎體7的正下方，為圓錐體結(jié)構(gòu)，其底面與主反應(yīng)器8的底面重合，錐角為140°?160°。底錐6采用鋼結(jié)構(gòu)材料，表明做防腐措施。主反應(yīng)器8、中心椎體7和底錐6的中軸線重合，構(gòu)成半封閉的兩室結(jié)構(gòu)。
[0017]第二處改進(jìn)，對(duì)泥水收集管9的改進(jìn)。泥水收集管9設(shè)置于主反應(yīng)器8的中上部，并位于中心椎體7的正上方，泥水收集管9的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，包括分配總管16和支管15，分配總管16和支管15均采用鋼制或塑料材料。其中，分配總管16直徑應(yīng)大于200 mm，本實(shí)施例中，分配總管16管徑為200mm。分配總管16的孔距為0.15-0.30 m，收集泥水負(fù)荷3-5L(s.m)，管道為聚丙烯材質(zhì)，與回流管5的一端連通，回流管5的另一端與進(jìn)水管4的進(jìn)水栗前管I連通，并在回流管5處設(shè)置閥門(mén)2。支管15以分配總管16為中心向外輻射設(shè)置，支管15安裝時(shí)平面保持水平，且所有支管15在同一水平面上，相鄰兩根支管間的角度為60°。另外，支管15的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示，其表面分布穿孔17，且穿孔17 口向下設(shè)置，穿孔17 口直徑為10 mm-20 mm不等，孔距為250 mm離分配總管16越遠(yuǎn)，穿孔17孔徑越大。
[0018]第三處改進(jìn)，對(duì)三相分離器10和導(dǎo)氣管的改進(jìn)。三相分離器10設(shè)置于主反應(yīng)器8的上部，位于泥水收集管9以上1.5-2.5 m處。三相分離器10材質(zhì)為PP板、碳鋼(應(yīng)做防腐措施)或不銹鋼，本實(shí)施例中三相分離器10為三角形塑料板，由無(wú)底三角柱形塑料板制作，三角頂角夾角為60°，分兩層分別交錯(cuò)置于主反應(yīng)器8上部，層間距為80-250mm，本實(shí)施例中設(shè)置層間距為150 mm。導(dǎo)氣管包括導(dǎo)氣總管11和導(dǎo)氣支管13，三相分離器10的三角板頂部與所述導(dǎo)氣支管13連通，導(dǎo)氣支管13的另一端與導(dǎo)氣總管11連通，導(dǎo)氣總管11的另一端設(shè)置于主反應(yīng)器8的外部。出水堰12設(shè)置于三相分離器10的上部，為三角鋸齒堰，其一端設(shè)置出水管14。
[0019]上述半封閉兩室的厭氧反