導流波輪升流式厭氧汙泥床反應器的製作方法

2023-06-10 01:22:07 5

本發明是一種導流波輪升流式厭氧汙泥床反應器，其涉及一種厭氧汙泥床反應器，特別是涉及一種採用導流波輪引導廢水循環和引導廢水在旋液三相分離器中進行泥水分離的升流式厭氧汙泥床反應器。

背景技術：

升流式厭氧汙泥床反應器（簡稱UASB反應器）由底部的布水區、中部的汙泥反應區、頂部的氣液固三相分離區（包括沉澱區）三個功能區組成。UASB反應器的工作過程是：廢水從厭氧汙泥床底部流入，廢水與汙泥層中的汙泥進行混合接觸，汙泥中的微生物分解廢水中的有機物，把有機物轉化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過程中不斷合併，逐漸形成較大的氣泡，在這種氣泡的碰撞、結合、上升的攪動作用下，使得汙泥床以上的汙泥呈鬆散狀態，汙泥與廢水充分混合形成汙泥廢水混合液。廢水中的大部分有機物在汙泥反應區內被分解轉化。在UASB反應器的上部設有氣液固三相分離器，含有大量氣泡的汙泥廢水混合液不斷上升，到達三相分離器下部，首先把沼氣分離出來，被分離出來的沼氣進入氣室，並排出UASB反應器。汙泥廢水混合液向上穿過三相分離器到達三相分離器上部的沉澱區，失去攪動作用的汙泥發生絮凝形成汙泥顆粒，汙泥顆粒逐漸增大，在重力作用下汙泥顆粒向下穿過三相分離器沉降至三相分離器下部的汙泥反應區，從而使UASB反應器內保持足夠的生物量。分離出汙泥的廢水在沉澱區內進一步澄淸，澄淸後的廢水從出水堰排出UASB反應器。

UASB反應器的核心部件是三相分離器和進水布水部件。現有三相分離器存在向上流動的廢水升流與向下流動的汙泥回流相互幹擾的缺點。現有UASB反應器僅僅依靠在汙泥層中產生的沼氣對汙泥層進行攪動，當廢水水質和負荷突然發生變化時，汙泥層中產生的沼氣量減少，會降低沼氣對汙泥層的攪動強度，使現有UASB反應器的耐衝擊力變差。上述缺點降低了現有UASB反應器的處理效率。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有三相分離器存在廢水升流與汙泥回流相互幹擾的缺點，以及克服現有UASB反應器耐衝擊力差的缺點，提供一種採用導流波輪引導廢水循環和引導廢水在旋液三相分離器中進行泥水分離的升流式厭氧汙泥床反應器。本發明的實施方案如下：

導流波輪升流式厭氧汙泥床反應器包括罐體、上蓋、浮渣分離器、旋液三相分離器、進水布水部件。進水布水部件包括進水布水管、波輪導流板。進水布水部件安裝在罐體徑向內側的底部，旋液三相分離器安裝在罐體徑向內側的中部，浮渣分離器安裝在罐體徑向內側的頂部，上蓋安裝在罐體上端。

罐體從下至上依次由排泥管、錐形底板、罐體筒體、罐體法蘭焊接在一起。罐體筒體呈圓筒形。排泥管的一端與錐形底板焊接在一起，排泥管的另一端有排泥管法蘭，排泥管法蘭的外側是排泥口。錐形底板上表面均布若干個波輪導流板，波輪導流板徑向截面呈圓滑的凸形曲面。相鄰兩個波輪導流板之間有進水布水管，每一個進水布水管的中間部位焊接在罐體筒體下部徑向側表面，每一個進水布水管在罐體筒體徑向外側的一端有進水管法蘭，進水管法蘭的外側是進水口，進水布水管在罐體筒體徑向內側的一端封閉，進水布水管在罐體筒體徑向內側的水平方向外表面有若干個噴嘴，所有進水布水管的全部噴嘴軸線方向沿著順時針方向或者逆時針方向呈旋轉排列，該旋轉方向是廢水旋轉方向。

罐體筒體上部徑向內側焊接有出水堰，與出水堰下部相對應的罐體筒體徑向外側焊接有出水管，出水管外側有出水管法蘭，出水管法蘭的外側是出水口。

浮渣分離器的中間是呈圓筒形的浮渣筒，浮渣筒的下端呈喇叭形。浮渣筒的徑向外側有浮渣筒支架，通過浮渣筒支架把浮渣分離器焊接在罐體筒體上部徑向內表面，浮渣筒的徑向外側有排渣管，排渣管的中間部位焊接在罐體筒體上部徑向側表面，排渣管在罐體筒體徑向外側的一端有排渣管法蘭，排渣管法蘭的外側是排渣口，排渣管的軸線與出水堰的上端面在同一水平面。

旋液三相分離器的中間是呈圓筒形的分離器筒體，分離器筒體的上端焊接有環形的匯流氣室，匯流氣室徑向截面呈寬度相等的L形，匯流氣室的下端形成三角形的匯流氣室內腔，匯流氣室上表面焊接有沼氣管，沼氣管的中間部位焊接在罐體筒體中部徑向側表面，沼氣管在罐體筒體徑向外側的一端有沼氣管法蘭，沼氣管法蘭的外側是沼氣出口。

分離器筒體的徑向外側焊接有若干個汙水導流板，汙水導流板的截面呈寬度不相等的L形，每一個汙水導流板長板面的一端位於相鄰汙水導流板短板面的下端，在相鄰兩個汙水導流板之間形成廢水導流縫隙，每一個汙水導流板的下端形成三角形的攔截氣室三，每一個汙水導流板與分離器筒體徑向外側焊接處的上端有外環排氣口，外環排氣口把攔截氣室三與匯流氣室內腔聯通在一起。沿著汙水導流板長板面下端向長板面上端的旋轉方向是汙水導流旋轉方向，汙水導流旋轉方向與廢水旋轉方向相同。

分離器筒體的徑向內側焊接有若干個反射板一和一個反射板二。反射板一的截面呈寬度不相等的L形，每一個反射板一長板面的一端位於相鄰反射板一短板面的下端，在相鄰兩個反射板一之間形成汙泥回流縫隙，每一個反射板一的下端形成三角形的攔截氣室一，每一個反射板一與分離器筒體徑向內側焊接處的上端有內環排氣口一，內環排氣口一把攔截氣室一與匯流氣室內腔聯通在一起。沿著反射板一長板面上端向長板面下端的方向是汙泥回流方向。沿著反射板一長板面下端向長板面上端的方向是虛擬水流上升方向。

反射板二的截面呈寬度相等的L形，反射板二位於若干個反射板一水平方向排列的最外側，反射板二的一端位於相鄰反射板一長板面的上端，反射板二與相鄰反射板一之間形成汙泥回流縫隙，反射板二的下端形成三角形的攔截氣室二。反射板二與分離器筒體徑向內側焊接處的上端有內環排氣口二，內環排氣口二把攔截氣室二與匯流氣室內腔聯通在一起。

上蓋的中間是圓形的上蓋板，上蓋板的上表面焊接有排氣管和橫梁，排氣管的上端有排氣管法蘭，排氣管法蘭的上端是排氣口。上蓋板的下表面焊接有呈圓筒形的集氣筒。上蓋板與罐體法蘭用螺栓連接在一起，把上蓋固定在罐體上端。

導流波輪升流式厭氧汙泥床反應器的工作過程是：

廢水從進水口進入所述的厭氧汙泥床反應器，或者來自貯氣罐的沼氣與廢水混合後，從進水口進入所述的厭氧汙泥床反應器。廢水從進水布水管的噴嘴噴射出來，在汙泥反應區中誘導更多的廢水沿著噴嘴的軸線流動，在波輪導流板的作用下，廢水水流沿著廢水旋轉方向流動的同時，廢水水流在離心力的作用下流向罐體筒體徑向內表面，並沿著螺旋路徑向上流動，廢水水流到達旋液三相分離器的下端後，廢水水流向罐體筒體中心流動，並沿著罐體筒體軸線向下流動至錐形底板上表面。錐形底板上表面的汙泥層中的汙泥在廢水水流的衝擊攪動下，一部分汙泥與廢水充分混合形成汙泥廢水混合液。汙泥廢水混合液再次沿著廢水旋轉方向以及汙泥和廢水循環路徑流動，形成汙泥反應循環。在汙泥反應循環過程中，汙泥中的微生物分解廢水中的有機物，把有機物轉化為沼氣。

汙泥廢水混合液到達旋液三相分離器的下端後，一部分汙泥廢水混合液繼續參與汙泥反應循環。另一部分汙泥廢水混合液向上穿過旋液三相分離器的廢水導流縫隙進入廢水沉澱區。由於汙水導流旋轉方向與廢水旋轉方向相同，汙泥廢水混合液向上穿過相鄰兩個汙水導流板之間的廢水導流縫隙時的阻力很小。在汙泥反應循環過程中，汙泥廢水混合液到達反射板一和反射板二的下端時，此時的汙泥和廢水循環方向與虛擬水流上升方向不相同，汙泥廢水混合液若向上穿過相鄰兩個反射板一之間的汙泥回流縫隙時的阻力很大，因此汙泥反應區中的汙泥廢水混合液不會向上穿過汙泥回流縫隙進入廢水沉澱區，汙泥反應區中的汙泥廢水混合液只能向上穿過廢水導流縫隙進入廢水沉澱區。

汙泥廢水混合液進入廢水沉澱區後發生絮凝形成汙泥顆粒，汙泥顆粒逐漸增大，在重力作用下汙泥顆粒向下穿過旋液三相分離器的汙泥回流縫隙回到汙泥反應區，形成汙泥回流循環。分離出汙泥的廢水在廢水沉澱區內進一步澄淸，澄淸後的廢水沿著廢水流動路徑進入出水堰，澄淸後的廢水再穿過出水管從出水口排出所述的厭氧汙泥床反應器。

汙泥反應循環過程中產生沼氣，一部分沼氣進入汙水導流板的攔截氣室三內，這部分沼氣穿過外環排氣口進入匯流氣室下端的匯流氣室內腔。另一部分沼氣進入反射板一的攔截氣室一內，或者進入反射板二的攔截氣室二內，進入攔截氣室一的沼氣穿過內環排氣口一進入匯流氣室下端的匯流氣室內腔。進入攔截氣室二的沼氣穿過內環排氣口二進入匯流氣室下端的匯流氣室內腔。進入匯流氣室內腔的沼氣穿過沼氣管從沼氣出口排出所述的厭氧汙泥床反應器。

汙泥廢水混合液進入廢水沉澱區後，汙泥廢水混合液在絮凝、澄淸過程中，會產生少量的沼氣和浮渣。這部分沼氣上升至上蓋的集氣筒的頂部，這部分沼氣穿過排氣管從排氣口排出所述的厭氧汙泥床反應器。所述的厭氧汙泥床反應器在運行時，罐體筒體內的廢水液面略高於出水堰的上端面。浮渣向上漂浮至浮渣分離器中間的浮渣筒徑向內側的廢水液面，浮渣和一部分澄淸後的廢水穿過排渣管從排渣口排出所述的厭氧汙泥床反應器。

所述的厭氧汙泥床反應器運行一段時間後，剩餘汙泥和一部分廢水穿過排泥管從排泥口排出所述的厭氧汙泥床反應器。

導流波輪升流式厭氧汙泥床反應器採用導流波輪引導廢水形成汙泥反應循環，充分利用廢水水力衝擊攪動汙泥層，並引導汙泥廢水混合液在旋液三相分離器內無幹擾的分區流動和泥水分離，克服了現有三相分離器存在向上流動的廢水升流與向下流動的汙泥回流相互幹擾的缺點，並克服現有UASB反應器耐衝擊力差的缺點。

附圖說明

說明書附圖是導流波輪升流式厭氧汙泥床反應器的結構圖和示意圖。其中圖1是導流波輪升流式厭氧汙泥床反應器的軸測圖。圖2是導流波輪升流式厭氧汙泥床反應器的軸測剖視圖。圖3是導流波輪升流式厭氧汙泥床反應器的軸測剖視圖，全剖視圖。圖4是導流波輪升流式厭氧汙泥床反應器的左視剖視圖。圖5是導流波輪升流式厭氧汙泥床反應器的工藝流程示意圖。圖6是罐體與進水布水部件安裝在一起的軸測剖視圖。圖7是上蓋的軸測剖視圖。圖8是浮渣分離器的軸測圖。圖9是旋液三相分離器的軸測圖。圖10是旋液三相分離器的軸測剖視圖。圖11是旋液三相分離器的左視剖視圖。圖12是進水布水部件的安裝位置示意圖。

圖中標註有錐形底板1、進水布水管2、進水口3、波輪導流板4、噴嘴5、罐體筒體6、汙泥反應區7、汙水導流板8、分離器筒體9、匯流氣室10、沼氣出口11、沼氣管12、浮渣筒13、浮渣筒支架14、排渣管15、排渣口16、集氣筒17、上蓋板18、橫梁19、排氣口20、排氣管21、出水堰22、出水管23、出水口24、廢水沉澱區25、內環排氣口一26、反射板一27、反射板二28、外環排氣口29、排泥管30、排泥口31、攔截氣室一32、廢水流動方向33、廢水流動路徑34、汙泥回流方向35、汙泥和廢水循環路徑36、汙泥和廢水循環方向37、罐體法蘭38、廢水導流縫隙39、汙泥回流縫隙40、攔截氣室二41、攔截氣室三42、廢水旋轉方向43。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步敘述。

參照圖1至圖12，導流波輪升流式厭氧汙泥床反應器包括罐體、上蓋、浮渣分離器、旋液三相分離器、進水布水部件。進水布水部件包括進水布水管2、波輪導流板4。進水布水部件安裝在罐體徑向內側的底部，旋液三相分離器安裝在罐體徑向內側的中部，浮渣分離器安裝在罐體徑向內側的頂部，上蓋安裝在罐體上端。

罐體從下至上依次由排泥管30、錐形底板1、罐體筒體6、罐體法蘭38焊接在一起。罐體筒體6呈圓筒形。排泥管30的一端與錐形底板1焊接在一起，排泥管30的另一端有排泥管法蘭，排泥管法蘭的外側是排泥口31。錐形底板1上表面均布若干個波輪導流板4，波輪導流板4徑向截面呈圓滑的凸形曲面。相鄰兩個波輪導流板4之間有進水布水管2，每一個進水布水管2的中間部位焊接在罐體筒體6下部徑向側表面，每一個進水布水管2在罐體筒體6徑向外側的一端有進水管法蘭，進水管法蘭的外側是進水口3，進水布水管2在罐體筒體6徑向內側的一端封閉，進水布水管2在罐體筒體6徑向內側的水平方向外表面有若干個噴嘴5，所有進水布水管2的全部噴嘴5軸線方向沿著順時針方向或者逆時針方向呈旋轉排列，該旋轉方向是廢水旋轉方向43。

罐體筒體6上部徑向內側焊接有出水堰22，與出水堰22下部相對應的罐體筒體6徑向外側焊接有出水管23，出水管23外側有出水管法蘭，出水管法蘭的外側是出水口24。

浮渣分離器的中間是呈圓筒形的浮渣筒13，浮渣筒13的下端呈喇叭形。浮渣筒13的徑向外側有浮渣筒支架14，通過浮渣筒支架14把浮渣分離器焊接在罐體筒體6上部徑向內表面，浮渣筒13的徑向外側有排渣管15，排渣管15的中間部位焊接在罐體筒體6上部徑向側表面，排渣管15在罐體筒體6徑向外側的一端有排渣管法蘭，排渣管法蘭的外側是排渣口16，排渣管15的軸線與出水堰22的上端面在同一水平面。

旋液三相分離器的中間是呈圓筒形的分離器筒體9，分離器筒體9的上端焊接有環形的匯流氣室10，匯流氣室10徑向截面呈寬度相等的L形，匯流氣室10的下端形成三角形的匯流氣室內腔，匯流氣室10上表面焊接有沼氣管12，沼氣管12的中間部位焊接在罐體筒體6中部徑向側表面，沼氣管12在罐體筒體6徑向外側的一端有沼氣管法蘭，沼氣管法蘭的外側是沼氣出口11。

分離器筒體9的徑向外側焊接有若干個汙水導流板8，汙水導流板8的截面呈寬度不相等的L形，每一個汙水導流板8長板面的一端位於相鄰汙水導流板8短板面的下端，在相鄰兩個汙水導流板8之間形成廢水導流縫隙39，每一個汙水導流板8的下端形成三角形的攔截氣室三42，每一個汙水導流板8與分離器筒體9徑向外側焊接處的上端有外環排氣口29，外環排氣口29把攔截氣室三42與匯流氣室內腔聯通在一起。沿著汙水導流板8長板面下端向長板面上端的旋轉方向是汙水導流旋轉方向，汙水導流旋轉方向與廢水旋轉方向43相同。

分離器筒體9的徑向內側焊接有若干個反射板一27和一個反射板二28。反射板一27的截面呈寬度不相等的L形，每一個反射板一27長板面的一端位於相鄰反射板一27短板面的下端，在相鄰兩個反射板一27之間形成汙泥回流縫隙40，每一個反射板一27的下端形成三角形的攔截氣室一32，每一個反射板一27與分離器筒體9徑向內側焊接處的上端有內環排氣口一26，內環排氣口一26把攔截氣室一32與匯流氣室內腔聯通在一起。沿著反射板一27長板面上端向長板面下端的方向是汙泥回流方向。沿著反射板一27長板面下端向長板面上端的方向是虛擬水流上升方向。

反射板二28的截面呈寬度相等的L形，反射板二28位於若干個反射板一27水平方向排列的最外側，反射板二28的一端位於相鄰反射板一27長板面的上端，反射板二28與相鄰反射板一27之間形成汙泥回流縫隙40，反射板二28的下端形成三角形的攔截氣室二41。反射板二28與分離器筒體9徑向內側焊接處的上端有內環排氣口二，內環排氣口二把攔截氣室二41與匯流氣室內腔聯通在一起。

上蓋的中間是圓形的上蓋板18，上蓋板18的上表面焊接有排氣管21和橫梁19，排氣管21的上端有排氣管法蘭，排氣管法蘭的上端是排氣口20。上蓋板18的下表面焊接有呈圓筒形的集氣筒17。上蓋板18與罐體法蘭38用螺栓連接在一起，把上蓋固定在罐體上端。

參照圖2、圖5、圖12，導流波輪升流式厭氧汙泥床反應器的工作過程是：

廢水從進水口3進入所述的厭氧汙泥床反應器，或者來自貯氣罐的沼氣與廢水混合後，從進水口3進入所述的厭氧汙泥床反應器。廢水從進水布水管2的噴嘴5噴射出來，在汙泥反應區7中誘導更多的廢水沿著噴嘴5的軸線流動，在波輪導流板4的作用下，廢水水流沿著廢水旋轉方向43流動的同時，廢水水流在離心力的作用下流向罐體筒體6徑向內表面，並沿著螺旋路徑向上流動，廢水水流到達旋液三相分離器的下端後，廢水水流向罐體筒體6中心流動，並沿著罐體筒體6軸線向下流動至錐形底板1上表面。錐形底板1上表面的汙泥層中的汙泥在廢水水流的衝擊攪動下，一部分汙泥與廢水充分混合形成汙泥廢水混合液。汙泥廢水混合液再次沿著廢水旋轉方向43以及汙泥和廢水循環路徑36流動，形成汙泥反應循環。在汙泥反應循環過程中，汙泥中的微生物分解廢水中的有機物，把有機物轉化為沼氣。

汙泥廢水混合液到達旋液三相分離器的下端後，一部分汙泥廢水混合液繼續參與汙泥反應循環。另一部分汙泥廢水混合液向上穿過旋液三相分離器的廢水導流縫隙39進入廢水沉澱區25。由於汙水導流旋轉方向與廢水旋轉方向43相同，汙泥廢水混合液向上穿過相鄰兩個汙水導流板8之間的廢水導流縫隙39時的阻力很小。在汙泥反應循環過程中，汙泥廢水混合液到達反射板一27和反射板二28的下端時，此時的汙泥和廢水循環方向37與虛擬水流上升方向不相同，汙泥廢水混合液若向上穿過相鄰兩個反射板一27之間的汙泥回流縫隙40時的阻力很大，因此汙泥反應區7中的汙泥廢水混合液不會向上穿過汙泥回流縫隙40進入廢水沉澱區25，汙泥反應區7中的汙泥廢水混合液只能向上穿過廢水導流縫隙39進入廢水沉澱區25。

汙泥廢水混合液進入廢水沉澱區25後發生絮凝形成汙泥顆粒，汙泥顆粒逐漸增大，在重力作用下汙泥顆粒向下穿過旋液三相分離器的汙泥回流縫隙40回到汙泥反應區7，形成汙泥回流循環。分離出汙泥的廢水在廢水沉澱區25內進一步澄淸，澄淸後的廢水沿著廢水流動路徑34進入出水堰22，澄淸後的廢水再穿過出水管23從出水口24排出所述的厭氧汙泥床反應器。

汙泥反應循環過程中產生沼氣，一部分沼氣進入汙水導流板8的攔截氣室三42內，這部分沼氣穿過外環排氣口29進入匯流氣室10下端的匯流氣室內腔。另一部分沼氣進入反射板一27的攔截氣室一32內，或者進入反射板二28的攔截氣室二41內，進入攔截氣室一32的沼氣穿過內環排氣口一26進入匯流氣室10下端的匯流氣室內腔。進入攔截氣室二41的沼氣穿過內環排氣口二進入匯流氣室10下端的匯流氣室內腔。進入匯流氣室內腔的沼氣穿過沼氣管12從沼氣出口11排出所述的厭氧汙泥床反應器。

汙泥廢水混合液進入廢水沉澱區25後，汙泥廢水混合液在絮凝、澄淸過程中，會產生少量的沼氣和浮渣。這部分沼氣上升至上蓋的集氣筒17的頂部，這部分沼氣穿過排氣管21從排氣口20排出所述的厭氧汙泥床反應器。所述的厭氧汙泥床反應器在運行時，罐體筒體6內的廢水液面略高於出水堰22的上端面。浮渣向上漂浮至浮渣分離器中間的浮渣筒13徑向內側的廢水液面，浮渣和一部分澄淸後的廢水穿過排渣管15從排渣口16排出所述的厭氧汙泥床反應器。

所述的厭氧汙泥床反應器運行一段時間後，剩餘汙泥和一部分廢水穿過排泥管30從排泥口31排出所述的厭氧汙泥床反應器。

導流波輪升流式厭氧汙泥床反應器採用導流波輪引導廢水形成汙泥反應循環，充分利用廢水水力衝擊攪動汙泥層，並引導汙泥廢水混合液在旋液三相分離器內無幹擾的分區流動和泥水分離，克服了現有三相分離器存在向上流動的廢水升流與向下流動的汙泥回流相互幹擾的缺點，並克服現有UASB反應器耐衝擊力差的缺點。