高效厭氧生物塔反應器的製作方法

2023-07-12 23:22:31

專利名稱：高效厭氧生物塔反應器的製作方法
技術領域：
本發明屬於廢水處理技術領域，涉及一種用於處理中、高濃度有機廢水的高效厭 氧生物塔反應器。
背景技術：
有機廢水的處理是環境保護中一個極其重要的部分，其中，中、高濃度有機廢水由 於其汙染負荷很大，因此成為廢水處理的一個重要方面。厭氧生物處理是廢水中的有機物 在產甲烷菌的作用下轉化為沼氣，同時是廢水中的有機汙染物得以去除的過程。目前，高效厭氧生物處理技術主要包括上流式厭氧汙泥床反應器(UASB)和顆粒 汙泥膨脹床(EGSB)。上流式厭氧汙泥床反應器(UASB)是第一代厭氧反應器，進水中懸浮物 需要適當控制，不宜過高，一般控制在500mg/L以下；汙泥床內有短流現象，影響處理能力； 對水質和負荷突然變化較敏感，耐衝擊力稍差。顆粒汙泥膨脹床(EGSB)上升流速高，顆粒 汙泥床處於膨脹狀態，因而它布水更加均勻，傳質效果好，有機物去除率更高。但升流速度 過快容易造成汙泥流失，出水時有跑泥現象。現有的高效厭氧反應器一般均需要將反應器出水回流，但在處理某幾類高濃度有 機廢水時會因為出水回流導致「鳥糞石」結晶，堵塞回流和布水系統，使處理裝置無法運行。

發明內容
本發明的目的在於提供一種處理中、高濃度廢水的高效厭氧生物塔反應器，使厭 氧微生物與基質充分接觸並達到很好的傳質效果，實現有機汙染物的高效去除，能耗低，產 氣率高，利於能源回收，運行穩定，佔地面積小。本發明採用的技術方案一種高效厭氧生物塔反應器，主要包括罐體、水循環部 分、反應部分、三相分離器，其罐體內設置有反應部分、水循環部分，反應部分安裝有上、下 三相分離器，所述的罐體內底部設置有旋轉布水部分。所述的水循環部分的轉向閥連通旋轉布水部分的布水主管，並通過相關管路連通 流量控制閥、進水管、出水回流泵，出水回流泵連通出水回流管、三角出水堰。所述的反應部分包括第一反應區、第二反應區、第三反應區，下層三相分離器以下 至罐體底部的部分為第一反應區，上、下雙層三相分離器之間的部分為第二反應區，上層三 相分離器以上的部分為第三反應區。所述的反應部分連通沼氣收集部分，沼氣收集部分的隔板設置在罐體內的中上 部，頂部與上頂板一邊焊接，上頂板另一邊與罐體頂部焊接形成沼氣收集腔體，上頂板上焊 接有出氣管，隔板上設置有下側孔、上側孔與收集腔體相通。所述的旋轉布水部分的布水主管連通水循環部分的轉向閥及布水支管，數根布水 支管平行設置在罐體內底部，間距相等，每一布水支管上設置有數根出水管，在橫截面上出 水管的軸向中心線與布水支管的徑向中心線的夾角為45°，在水平面上，出水管與布水支 管中心線的夾角隨其距離罐體圓心的不同而變化。
所述的罐體下部設置有不同高度的取樣管，上部設置有水質在線監測儀、出水管。所述的上、下三相分離器的上層三相分離器由多個下層集氣罩、上層集氣罩組合 而成，各層集氣罩沿長度方向相互平行，沿高度方向相互交錯疊加排列，上下層間留有間 隙，設置在罐體內腔的上部，下層三相分離器由多個下層集氣罩、上層集氣罩組合而成，各 層集氣罩沿長度方向相互平行，沿高度方向相互交錯疊加排列，上下層間留有間隙，設置在 罐體內腔的中部。所述的各集氣罩橫截面均為腰與底邊夾角為46-55°的等腰三角形，採用整體成 型或採用兩斜板焊接而成，各集氣罩安裝時有2. 3%左右的坡度，各集氣罩的一端與罐體內 側壁固接，另一端與沼氣收集部分的隔板固接，並通過下側孔、上側孔與收集腔體相通。本發明所具有的積極有益效果1.反應器罐體為鋼結構，穩固耐用，施工周期短，系統佔地面積小，節約土地資源， 為其它厭氧系統的40%左右；2.採用大阻力旋轉布水方式，布水器位於反應器罐體底部，兼有均勻配水和攪拌 功能，運行穩定，操作簡單；大阻力旋轉布水方式在實際運行中效果良好，進水沿程水損遠 遠小於局部水損，且每個出水口服務面積基本相同，這樣布水均勻無死區，單位面積進水量 基本相同，進水與汙泥可以充分接觸，厭氧汙泥在垂直方向上處於膨脹狀態，使厭氧微生物 與基質充分接觸並達到很好的傳質效果；通過布置出水管不同的安裝角度實現旋轉布水， 使厭氧汙泥在水平方向發生轉動，進一步避免了死區的出現；另外，進水管上安裝有轉向 閥，可以選擇性開通某幾根或全部布水支管，一方面可以實現不同時間在不同位置進行局 部攪拌，另一方面，如某根支管有堵塞可以進行疏通；布水管採用不鏽鋼材質，抗腐蝕，使用 時間長，基本無須維護；3.罐體內部設置有上、下雙層三相分離器，將厭氧反應器分為三個反應區底層 主反應區內的厭氧反應去除了 85%以上的有機物，產氣並收集了 85%以上的沼氣；中層次 反應區對廢水中的有機物去除佔厭氧系統總去除率的15%左右；沉澱區分離通過二級三 相分離器後仍流出的厭氧汙泥，使厭氧汙泥沉澱後回流入主、次反應區，頂層三相分離器只 承擔不到20%的產氣收集，上部產氣負荷的減少使處理後的出水固體懸浮物(SQ明顯降 低，處理效率得到有效的增強；4.集氣罩有一定的安裝坡度，有利於沼氣通過集氣罩進入沼氣收集室，沼氣收集 室可起到一定容積儲氣罐的作用，因此當沼氣回用於鍋爐或其它連續性用氣的設備時，不 需單獨設沼氣儲氣櫃；由於氣體收集系統的獨特設計，也不需採用氣、水分離器和水封裝 置，沼氣回收利用於沼氣發電或提純後用作天然氣；5.由於採用旋轉布水等方式，因此在處理易產生「鳥糞石」結晶的廢水時不需要回 流也能達到很好的顆粒汙泥與基質的接觸條件，從而避免了通常出水回流導致「鳥糞石」結 晶堵塞的問題；6.反應器內部設置有不同高度的取樣管，可以隨時監測反應器內不同高度的汙泥 狀況，據此調整運行參數；7.反應器設置有流量及水質在線監測儀，可以實現自動化控制，運行更加方便簡 8.本發明為一種有機汙染物去除率高、產氣率高、能耗低並且能夠回收能源的可持續發展的新產品，可廣泛應用於中、高濃度有機廢水的處理，有效保護環境。


圖1為本發明結構示意圖的主視圖；圖2為圖1中A-A剖視圖；圖3為圖1中B-B剖視圖；圖4為圖3中C-C剖視圖；圖5為本發明的三相分離器結構示意圖；圖6為圖5中D-D剖視圖；圖7為圖6中E-E剖視圖。
具體實施例方式參照圖1、圖2所示，一種高效厭氧生物塔反應器，主要由罐體1、水循環部分2、反 應部分3、沼氣收集部分4、旋轉布水部分5、三相分離器6及水質在線監測儀7、取樣管8等 構成；其罐體1選用防腐性能好的碳鋼材質，罐體1內底部設置有大阻力旋轉布水部分5， 旋轉布水部分5連通水循環部分2，罐體1內腔設置有反應部分3，反應部分3安裝有雙層 三相分離器6，反應部分3連通沼氣收集部分4，罐體1下部設置有不同高度的取樣管8，上 部設置有水質在線監測儀7、出水管101。所述的水循環部分2主要包括進水管201、流量控制閥202、出水回流泵203、轉向 閥204、出水回流管205、三角出水堰206等；其轉向閥204連通旋轉布水部分5的布水主 管501，並通過相關管路連通流量控制閥202、進水管201、出水回流泵203，同時出水回流泵 203連通出水回流管205、三角出水堰206。所述的反應部分3主要包括第一反應區301、第二反應區302、第三反應區303等； 其罐體1內設置有上、下雙層三相分離器6，將罐體1內分為三個反應區，下層三相分離器以 下至罐體1底部的部分為第一反應區301，即主反應區，上、下雙層三相分離器之間的部分 為第二反應區302，即次反應區，上層三相分離器以上的部分為第三反應區303，即沉澱區。所述的沼氣收集部分4主要包括隔板401、下側孔402、上側孔403、出氣管404、上 頂板405、收集腔體406等；其隔板401設置在罐體1內的中上部，頂部與上頂板405 —邊 焊接，上頂板405另一邊與罐體1頂部焊接形成沼氣收集腔體406，上頂板405上焊接有出 氣管404 ；隔板401上設置有下側孔402、上側孔403與收集腔體406相通。同時參照圖3、圖4所示，所述的旋轉布水部分5主要包括布水主管501，布水支管 502及出水管503等；其布水主管501連通水循環部分2的轉向閥204及布水支管502，數 根布水支管502平行設置在罐體1內底部，間距相等，每根布水支管502上設置有數根出水 管503，出水管503的數量根據其工作面積均勻分布，在橫截面上出水管503的軸向中心線 與布水支管502的徑向中心線的夾角為45°，在水平面上，出水管503與布水支管502中心 線的夾角隨其距離罐體1圓心的不同而變化，通過布置出水管不同的安裝角度實現旋轉布 水。同時參照圖5、圖6、圖7所示，所述的三相分離器6主要包括上層三相分離器601、 下層三相分離器602、斜板603等；其上層三相分離器601由多個下層集氣罩6011、上層集氣罩6012組合而成，各層集氣罩沿長度L方向相互平行，沿高度h方向相互交錯疊加排列， 上下層間留有3-8mm間隙，設置在罐體1內腔的上部，下層三相分離器602由多個下層集氣 罩6021、上層集氣罩6022組合而成，各層集氣罩沿長度L方向相互平行，沿高度h方向相 互交錯疊加排列，上下層間留有3-8mm間隙，設置在罐體1內腔的中部，上述各集氣罩其橫 截面均為腰與底邊夾角為46-55°的等腰三角形，採用整體成型或採用兩斜板603焊接成 三角形，各集氣罩的一端與罐體1內側壁固接，另一端與沼氣收集部分4的隔板401固接， 並通過下側孔402、上側孔403與收集腔體406相通，上述各集氣罩安裝時有一定的陡緩坡 度，坡度即兩點的高程差與其水平距離的百分比，一般為2. 3%左右。本發明的工作原理罐體1內的雙層三相分離器6將罐體1內腔分為三個反應區， 下半部分的第一反應區301是厭氧反應器發揮作用的主要部分，廢水中的有機物在厭氧微 生物的作用下降解生成沼氣，顆粒汙泥由於粘附沼氣氣泡比重變小，在水流的作用下進入 下層的三相分離器602，粘附氣泡的顆粒汙泥碰撞到下層三相分離器602的斜板時，與沼氣 氣泡分離，沼氣沿斜板上升並被收集到集氣罩中，脫離了沼氣的顆粒汙泥比重增加，在重力 的作用下向下滑動，回落到厭氧反應器的主反應區，在主反應區內化學需氧量(COD)去除 率達85%以上，產氣並收集了 85%以上的沼氣，穩定運行後該部分完全為顆粒汙泥，產氣 量大，氣體攪拌很劇烈。第二反應區302具有以下功能1)由於第一反應區301內沼氣產生及攪拌極其劇 烈，單純依靠一級下層三相分離器602很難將汙泥中的少量小顆粒汙泥和絮狀汙泥有效分 離，這樣將導致這部分汙泥流失，即使厭氧汙泥流失量較少，也可能影響處理效果，同時出 水中的汙泥也將影響後續好氧處理效果；由於第二反應區302內的氣體攪動較小，上層三 相分離器601可截流該部分汙泥，使其部分回流入第一反應區301，其餘部分截流在第二反 應區302內；2)由於第一反應區301內沼氣產生及攪拌極其劇烈，單純依靠一級下層三相 分離器602很難將產生的沼氣完全分離，這樣將導致這部分沼氣流失，減少能源的回收，同 時可能增加安全隱患和影響沉澱區沉澱效果，上層三相分離器601的存在將很好的分離這 部分沼氣；3)由於第二反應區302內仍有一定量的厭氧微生物，故自身對廢水中的有機物 也有一定的去除，其對有機物的去除佔厭氧系統總去除率的15%左右。第三反應區303主要用於分離通過上層三相分離器601與下層三相分離器602後 仍流出的厭氧汙泥，使罐體1中的汙泥、廢水、沼氣完成分離，汙泥脫氣沉澱後回流入第二 反應區302、第一反應區301，最大限度地滯留反應器內的厭氧微生物量，通常條件下反應 器內的汙泥濃度可以保持較高水平，使處理後的出水固體懸浮物(SQ明顯降低，處理效率 得到有效的增強。進水管201與出水回流管205通過布水器混合均勻後，進入反應器內，利用反應區 內大量的厭氧微生物，包括產酸和產甲烷菌等降解汙水中的有機物，並轉化為沼氣，分離產 生的沼氣進入沼氣收集部分4富集，廢水經三角出水堰206處理後通過出水管101排出反應器。
權利要求
1.一種高效厭氧生物塔反應器，主要包括罐體、水循環部分、反應部分、三相分離器，其 罐體內設置有反應部分、水循環部分，反應部分安裝有上、下三相分離器，其特徵在於所述 的罐體(1)內底部設置有旋轉布水部分(5)。
2.根據權利要求1所述的高效厭氧生物塔反應器，其特徵在於所述的水循環部分(2) 的轉向閥(204)連通旋轉布水部分( 的布水主管(501)，並通過相關管路連通流量控制閥 002)、進水管001)、出水回流泵003)，出水回流泵(203)連通出水回流管005)、三角出 水堰(206)。
3.根據權利要求1所述的高效厭氧生物塔反應器，其特徵在於所述的反應部分(3)包 括第一反應區(301)、第二反應區(302)、第三反應區(303)，下層三相分離器(602)以下至 罐體(1)底部的部分為第一反應區(301)，上、下雙層三相分離器之間的部分為第二反應區 (302)，上層三相分離器(601)以上的部分為第三反應區(303)。
4.根據權利要求1所述的高效厭氧生物塔反應器，其特徵在於所述的反應部分(3) 連通沼氣收集部分G)，沼氣收集部分的隔板G01)設置在罐體(1)內的中上部，頂 部與上頂板(40 —邊焊接，上頂板(40 另一邊與罐體(1)頂部焊接形成沼氣收集腔 體(406)，上頂板(405)上焊接有出氣管(404)，隔板(401)上設置有下側孔(402)、上側孔 (403)與收集腔體(406)相通。
5.根據權利要求1所述的高效厭氧生物塔反應器，其特徵在於所述的旋轉布水部分 (5)的布水主管(501)連通水循環部分(2)的轉向閥(204)及布水支管(502)，數根布水支 管(50 平行設置在罐體(1)內底部，間距相等，每一布水支管(50 上設置有數根出水管 (503)，在橫截面上出水管(503)的軸向中心線與布水支管(502)的徑向中心線的夾角為 45°，在水平面上，出水管(50 與布水支管(50 中心線的夾角隨其距離罐體(1)圓心的 不同而變化。
6.根據權利要求1所述的高效厭氧生物塔反應器，其特徵在於所述的罐體(1)下部設 置有不同高度的取樣管(8)，上部設置有水質在線監測儀(7)、出水管(101)。
7.根據權利要求1所述的高效厭氧生物塔反應器，其特徵在於所述的上、下三相分離 器(6)的上層三相分離器(601)由多個下層集氣罩(6011)、上層集氣罩(6012)組合而成， 各層集氣罩沿長度(L)方向相互平行，沿高度(h)方向相互交錯疊加排列，上下層間留有間 隙，設置在罐體(1)內腔的上部，下層三相分離器(602)由多個下層集氣罩(6021)、上層集 氣罩(602 組合而成，各層集氣罩沿長度(L)方向相互平行，沿高度(h)方向相互交錯疊 加排列，上下層間留有間隙，設置在罐體(1)內腔的中部。
8.根據權利要求7所述的高效厭氧生物塔反應器，其特徵在於所述的各集氣罩橫截面 均為腰與底邊夾角為46-55°的等腰三角形，採用整體成型或採用兩斜板(60 焊接而成， 各集氣罩安裝時有2. 3%左右的坡度，各集氣罩的一端與罐體(1)內側壁固接，另一端與沼 氣收集部分(4)的隔板(401)固接，並通過下側孔(402)、上側孔(403)與收集腔體(406) 相通。
全文摘要
本發明涉及一種高效厭氧生物塔反應器。包括罐體、水循環部分、反應部分、三相分離器，其罐體內設置有反應部分、水循環部分，反應部分安裝有三相分離器，所述的罐體內底部設置有旋轉布水部分；大阻力旋轉布水兼有均勻配水和攪拌功能，運行穩定，操作簡單，進水沿程水損遠遠小於局部水損，每個出水口服務面積基本相同，使布水均勻無死區，單位面積進水量基本相同，進水與汙泥可以充分接觸，厭氧汙泥在垂直方向上處於膨脹狀態，厭氧微生物與基質充分接觸並達到很好的傳質效果；通過布置出水管不同的安裝角度實現旋轉布水，使厭氧汙泥在水平方向發生轉動，進一步避免了死區的出現；避免了出水回流導致「鳥糞石」結晶堵塞的問題；將有機汙染物高效去除，低能耗，高產氣率，利於能源回收。
文檔編號C02F3/28GK102120646SQ20111009377
公開日2011年7月13日 申請日期2011年4月14日 優先權日2011年4月14日
發明者唐一 申請人:北京傑佳潔環境技術有限責任公司, 唐一