旋流自驅動傳質厭氧反應器的製作方法

2023-07-02 06:03:56

專利名稱：旋流自驅動傳質厭氧反應器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及廢水處理設備，尤其是涉及一種有機廢水厭氧處理的旋流自驅動傳質厭氧反應器。
本實用新型的目的是這樣實現的本實用新型包括反應器殼體、進水總管和出水管，反應器殼體由上反應室和下反應室組成，進水總管安裝在下反應室外的底部，在上反應室的側壁上安裝有出水管，特徵是在反應器殼體內設置有旋流式布水器和沼氣能量轉換裝置，沼氣能量轉換裝置由主集氣罩、主沼氣提升管、輔集氣罩、輔沼氣提升管和下行循環管組成，在下反應室內的下部安裝有旋流式布水器，上部設置有主集氣罩，在主集氣罩的下方、下反應室的側壁上安裝有下牛腿，主集氣罩與下牛腿之間留有窄縫，在上反應室內設置有輔集氣罩，在輔集氣罩的下方、上反應室的側壁上安裝有上牛腿，輔集氣罩與上牛腿之間留有窄縫；帶沼氣導管的氣液分離器安裝在上反應室的頂部，下行循環管的上端接氣液分離器的底端，中間依次向下穿過輔集氣罩和主集氣罩，下端穿過旋流式布水器，主沼氣提升管的上端開口於氣液分離器內，下端與主集氣罩相連，輔沼氣提升管的上端開口於氣液分離器內，下端與輔集氣罩相連，進水支管的一端接進水總管，另一端穿過下反應室的側壁和旋流式布水器，出口貼在旋流式布水器的內壁上。
構成反應器殼體的上反應室和下反應室均為圓筒狀，且上反應室的直徑小於下反應室的直徑；旋流式布水器為倒漏鬥形；主沼氣提升管的上端開口和輔沼氣提升管的上端開口均為喇叭形。
本實用新型由於設置有獨特的旋流式布水器和沼氣能量轉換裝置，這種結構使本實用新型既具有良好的傳質過程，又能保持較高的汙泥濃度，故處理效能較高，它具有以下幾個特點(1)在反應器殼體內設置有一個沼氣能量轉換裝置由於厭氧反應器所產生的沼氣既是強化傳質過程的主要因素，又是造成汙泥抬升和流失的主要原因。為解決這一矛盾，本反應器在內部設有一個由主集氣罩、主沼氣提升管、輔集氣罩、輔沼氣提升管和下行循環管組成的沼氣氣泡勢能與動能的轉換裝置，它能將沼氣氣泡的勢能與動能轉換成水力攪拌的動能。又由於沼氣氣泡的能量大部分在強化傳質過程的水力攪拌作用中所消耗，這就相應地減少了沼氣氣泡對汙泥抬升的能量，有利於汙泥的沉降和保持較高的汙泥濃度；(2)在反應器殼體內設置有一個旋流式布水器旋流式布水器能夠充分利用進水時的液流動能產生旋轉式液流，即能將進水液流的能量轉換成水力攪拌的動能，這種布水方式的好處是A、攪拌是全方位的，既有縱向的，又有橫向的液流，故攪拌十分均勻，傳質過程良好；B、汙泥在旋轉式的流動過程中，有較大的運動速度，從而減少了汙泥顆粒表面所承受的壓力，從而減低了氫、二氧化碳和硫化氫的分壓，消除了由高分壓給厭氧消化所帶來的化學毒害作用；C、液體在旋轉流動時，汙泥顆粒會產生自旋，這有利於汙泥的顆粒結構和球狀結構的形成；D、在旋流過程中，由於汙泥顆粒運動速度較大，有利於汙泥表面粘附的小氣泡的剝離，使汙泥更容易沉降；E、旋流運動會使汙泥顆粒按比重和大小的不同進行自內到外，自上至下的層狀分布，有利於提高厭氧消化的速率；F、旋流式布水器能夠通過改變反應器內液流方向以消除紊流，從而將水力負荷對汙泥的抬升作用降到最低，故反應器同時又能保持較高的汙泥濃度；(3)本實用新型的上反應室和下反應室均為圓筒狀，且上反應室的直徑小於下反應室的直徑，上反應室的直徑僅為下應室直徑的1/10--1/5，呈酒瓶狀，下反應室是厭氧消化反應區，上反應室為發酵液循環提供壓力差，採取這種結構的好處是A、為發酵液循環提供壓力差；B、提高了反應器的容積效率，降低了造價，節省工程費用；C、減少了縱向紊流對汙泥的抬升作用。厭氧消化反應區產生的大量沼氣進入主集氣罩，只有少部分沼氣進入輔集氣罩，為使沼氣全部進入主集氣罩和輔集氣罩，在主集氣罩的下部設有下牛腿，在輔集氣罩的上部設有上牛腿，主集氣罩和下牛腿之間、輔集氣罩和上牛腿之間均有一窄縫，為上升液流和汙泥回流提供通道；D、上反應室不是厭氧消化反應區，因此無須考慮上反應室的均勻布水問題，主集氣罩和輔集氣罩均採用鐘罩式結構，結構更加簡單，比內循環厭氧反應器的結構複雜的箱式集氣罩更省材料，材料費用可節約50％以上；E、由於本實用新型已將沼氣對汙泥的抬升作用減到最低，而上升水流對汙泥的抬升作用遠小於沼氣對汙泥的抬升作用，因此，無須再設置三相分離器，而採用體積小的鐘罩式集氣罩，工程材料不到內循環厭氧反應器上部三相分離器的1/10。
(4)主沼氣提升管和輔沼氣提升管的上端均採用喇叭形出口，有利於沼氣從發酵液中分離，避免發酵液進入沼氣輸配系統。
綜上所述，本實用新型具有能將強化傳質過程和保持較高的汙泥濃度有機地結合在一起、處理效能高、結構簡單、造價低的優點，是一種新型有機廢水厭氧處理設備。
構成反應器殼體4的上反應室17和下反應室21均為圓筒狀，且上反應室17的直徑小於下反應室21的直徑，上反應室17的直徑為下反應室21直徑的1/10--1/5；旋流式布水器3為倒漏鬥形；主沼氣提升管11的上端開口和輔沼氣提升管12的上端開口均為喇叭形。
當有機廢水從進水總管1分配至多根進水支管2，由於進水支管2的出口貼在旋流式布水器3的內壁上，且在同一水平面的圓周上作等距離分布，而旋流式布水器3為旋流式，且呈倒漏鬥形，旋流式布水器3上端又與下行循環管10相連，下行循環管10下端開口於旋流式布水器3內，因此進水時，從各進水支管2出口處噴出的水流與下行循環管10回流的發酵液相混合，並沿同一順時針或反時針方向作圓周運動，形成旋轉液流後，從旋流式布水器3下沿進入厭氧消化反應區20，由於旋流的帶動，厭氧消化反應區20內發酵液也呈旋轉運動，對發酵液起到攪拌作用。有機物在厭氧消化反應區20被消化轉化成沼氣，沼氣上升進入主集氣罩6，然後與發酵液一道進入主沼氣提升管11，被提升的液體從主沼氣提升管11上端喇叭形出口進入氣液分離器13，沼氣被分離，通過沼氣導管14進入沼氣輸配系統，分離出沼氣後的發酵液通過下行循環管10進入旋流式布水器3，並與有機廢水相混合。厭氧消化液則經過窄縫19進入主集氣罩6與下反應室21頂板之間的水平通道7後，液流的運動方向開始由垂直向上運動改變為水平運動，從而減小了縱向紊流對汙泥的抬升作用，可以減少汙泥的流失，厭氧消化液再經過窄縫16，最後從出水管15排出。主沼氣提升管11的下端與主集氣罩6相連，輔沼氣提升管12的下端與輔集氣罩9相連，主沼氣提升管11和輔沼氣提升管12的上端均開口於氣液分離器12內，沼氣與發酵液進入主集氣罩6、輔集氣罩9各自的提升管後，會與管外的發酵液形成壓力差(密度差)，這種壓力驅動發酵液自動循環、形成水力攪拌作用。這種水力攪拌的能量來自於沼氣氣泡的勢能和動能的轉換，而無須外加的動力，為自驅動式。
權利要求1.一種旋流自驅動傳質厭氧反應器，包括反應器殼體(4)、進水總管(1)和出水管(15)，反應器殼體(4)由上反應室(17)和下反應室(21)組成，進水總管(1)安裝在下反應室(21)外的底部，在上反應室(17)的側壁上安裝有出水管(15)，其特徵在於在反應器殼體(4)內設置有旋流式布水器(3)和沼氣能量轉換裝置(18)，沼氣能量轉換裝置(18)由主集氣罩(6)、主沼氣提升管(11)、輔集氣罩(9)、輔沼氣提升管(12)和下行循環管(10)組成，旋流式布水器(3)安裝在下反應室(21)內的下部，在下反應室(21)內的上部設置有主集氣罩(6)，在主集氣罩(6)的下方、下反應室(21)的側壁上安裝有下牛腿(5)，主集氣罩(6)與下牛腿(5)之間留有窄(19)縫，在上反應室(17)內設置有輔集氣罩(9)，在輔集氣罩(9)的下方、上反應室(17)的側壁上安裝有上牛腿(8)，輔集氣罩(9)與上牛腿(8)之間留有窄縫(16)；帶沼氣導管(14)的氣液分離器(13)安裝在上反應室(17)的頂部，下行循環管(10)的上端接氣液分離器(13)的底端，中間依次向下穿過輔集氣罩(9)和主集氣罩(6)，下端穿過旋流式布水器(3)，主沼氣提升管(11)的上端開口於氣液分離器(13)內，下端與主集氣罩(6)相連，輔沼氣提升管(12)的上端開口於氣液分離器(13)內，下端與輔集氣罩(9)相連，進水支管(2)的一端接進水總管(1)，另一端穿過下反應室(21)的側壁和旋流式布水器(3)，出口貼在旋流式布水器(3)的內壁上。
2.如權利要求1所述的旋流自驅動傳質厭氧反應器，其特徵在於構成反應器殼體(4)的上反應室(17)和下反應室(21)均為圓筒狀，且上反應室(17)的直徑小於下反應室(21)的直徑，上反應室(17)的直徑為下反應室(21)直徑的1/10--1/5。
3.如權利要求1或2所述的旋流自驅動傳質厭氧反應器，其特徵在於旋流式布水器(3)為倒漏鬥形。
4.如權利要求3所述的旋流自驅動傳質厭氧反應器，其特徵在於主沼氣提升管(11)的上端開口和輔沼氣提升管(12)的上端開口均為喇叭形。
專利摘要本實用新型公開了一種旋流自驅動傳質厭氧反應器，它包括反應器殼體、進水總管和出水管，反應器殼體由上反應室和下反應室組成，特徵是在反應器殼體內設置有旋流式布水器和沼氣能量轉換裝置，沼氣能量轉換裝置由主集氣罩、主沼氣提升管、輔集氣罩、輔沼氣提升管和下行循環管組成，帶沼氣導管的氣液分離器安裝在上反應室的頂部。構成反應器殼體的上反應室和下反應室均為圓筒狀，且上反應室的直徑小於下反應室的直徑。本實用新型具有能將強化傳質過程與保持較高的汙泥濃度有機地結合在一起、處理效能高、結構簡單、造價低的優點，是一種新型有機廢水厭氧處理設備。
文檔編號C02F3/28GK2600438SQ0322793
公開日2004年1月21日 申請日期2003年1月1日 優先權日2003年1月1日
發明者陳協, 楊春燕, 吳九九, 邵希豪, 李暉 申請人:陳協, 楊春燕, 吳九九, 邵希豪, 李暉