螺旋式自循環厭氧生物反應器的製作方法

2023-12-03 16:49:06

專利名稱：螺旋式自循環厭氧生物反應器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種螺旋式自循環厭氧生物反應器。
背景技術：
厭氧生物處理技術是在厭氧條件下，利用微生物的代謝作用，把有機汙染物轉化成沼氣，從而使汙水達到淨化的過程。與好氧生物處理相比，厭氧生物處理具有耗能小，汙泥產量低，且能回收清潔能源(沼氣)的特點，是實現循環經濟的有效手段之一，應用前景廣闊。
隨著人們對厭氧生物過程認識的深入以及對厭氧生物處理技術應用的普及，厭氧生物反應器也得到了較好的開發。迄今，厭氧生物反應器已發展至以厭氧顆粒汙泥膨脹床(EGSB)和厭氧內循環反應器(IC)為代表的第三代高效反應器。它們的特點是汙泥活性高，菌種持留量大，泥水接觸好，傳質效果佳。然而，第三代反應器也有其固有的短流嚴重的缺點，限制了反應器轉化效率和出水質量的進一步提高。
針對第三代厭氧生物反應器的上述缺陷，本發明試圖通過設置螺旋板通道，延長流程，使泥水混合物沿此通道呈平推流式流動，強化反應器的處理效能，有效遏制短流現象；同時通過三相分離器、泥氣提升管與回流管的作用，使汙泥回流，回收一部分鹼度，中和厭氧發酵產酸階段產生的酸度，調節酸鹼平衡。試驗證明，據此開發的新型厭氧生物反應器具有很好的厭氧處理效能，並具有很高的運行穩定性。

發明內容
本發明的目的是提供一種螺旋式自循環厭氧生物反應器。
它具有反應器本體、支架，反應器本體自下而上分為平推流反應室、集氣室和氣液分離室；平推流反應室經外圓筒漸擴管與集氣室相接，在平推流反應室下端設有排泥管和進水管，平推流反應室內設有螺旋板和回流管，回流管下端通至反應室底部，上端與三相分離器漸縮管中心相連；三相分離器由集氣罩、漸縮管和泥水提升管構成，三相分離器經集氣罩下方的汙泥回流縫與沉澱室相通，三相分離器經漸縮管上的泥水提升管與氣液分離室相通；泥水提升管與回流管均固定於三相分離器頂部的漸擴管回流板上，並由漸擴管回流板與反應器外壁相接。
所述的平推流反應室呈圓筒狀，高徑比為4～10∶1，平推流反應室直徑與螺旋板螺距之比為1∶5～2，平推流反應室橫截面積S1與沉澱室最大橫截面積S2之比為1∶4～6，平推流反應室與回流管橫截面積之比為16～25∶1，平推流反應室與泥氣提升管的橫截面積S3之比為25～50∶1。沉澱室體積與反應器本體總體積之比為0.5～1.0∶2.4～2.7，外圓筒漸擴管與基準水平面的夾角α成50°～70°，沉澱汙泥回流縫縫寬為10～20mm。泥水提升管與三相分離器漸縮管之間的夾角β為30°～45°，漸擴管回流板與基準水平面夾角γ為30°～60°。
本發明的優點1)所置的螺旋板結構，一方面大大延長了反應室內的泥水流程(實現了有效高徑比與實際反應器高徑比分離)，使其在所產沼氣的作用下呈平推流式流動，有效地遏制了短流現象；另一方面起到了支撐汙泥的作用，減輕了上下層汙泥間的直接擠壓，有助於沼氣逸出，防止產生氣湧現象；此外，由於汙泥產氣，螺旋板間存在垂直方向的氣攪作用，促進了泥水間的傳質，強化了基質降解。2)通過三相分離器、泥水提升管與回流管的協同作用，實現了泥水回流，既可回收一部分鹼度，用於調節酸鹼平衡，避免有機物轉化成揮發酸所致的酸化，還可將汙泥回流，補充流失汙泥，保證推流反應的高效進行。3)汙水經汙泥回流縫流至靜態沉澱區，不受氣攪幹擾，泥、水得取有效分離，出水質量良好。4)該反應器能承受高進水有機物濃度，具有很高的容積轉化效率和容積產氣效率。


附圖是螺旋式自循環厭氧生物反應器結構示意圖。圖中1.平推流反應室；2.集氣室；3.氣液分離室；4.排泥管；5.進水管；6.螺旋板；7.取樣口；8.回流管；9.汙泥回流縫；10.外圓筒漸擴管；11.集氣罩；12.漸縮管；13.沉澱室；14.三相分離器；15.出水管；16泥水提升管；17.漸擴管回流板；18.進泥口；19.排氣管；20.支架。
具體實施例方式
如附圖所示，螺旋式自循環厭氧生物反應器具有反應器本體，它具有反應器本體、支架20，反應器本體自下而上分為平推流反應室1、集氣室2和氣液分離室3；平推流反應室1經外圓筒漸擴管10與集氣室2相接，在平推流反應室1下端設有排泥管4和進水管5，平推流反應室1內設有螺旋板6和回流管8，回流管8下端通至反應室底部，上端與三相分離器14漸縮管12中心相連；三相分離器14由集氣罩11、漸縮管12和泥水提升管16構成，三相分離器14經集氣罩11下方的汙泥回流縫9與沉澱室13相通，三相分離器14經漸縮管12上的泥水提升管16與氣液分離室3相通；泥水提升管16與回流管8均固定於三相分離器14頂部的漸擴管回流板17上，並由漸擴管回流板17與反應器外壁相接。
平推流反應室1呈圓筒狀，高徑比為4～10∶1，平推流反應室1直徑與螺旋板6螺距之比為1∶5～2，平推流反應室1橫截面積S1與沉澱室13最大橫截面積S2之比為1∶4～6，平推流反應室1與回流管8橫截面積之比為16～25∶1，平推流反應室1與泥氣提升管16的橫截面積S3之比為25～50∶1。沉澱室13體積與反應器本體總體積之比為0.5～1.0∶2.4～2.7，外圓筒漸擴管10與基準水平面的夾角α成50°～70°，沉澱汙泥回流縫9縫寬為10～20mm。泥水提升管16與三相分離器14漸縮管12之間的夾角β為30°～45°，漸擴管回流板17與基準水平面夾角γ為30°～60°。
螺旋式自循環厭氧生物反應器可由有機玻璃和鋼板構建。接種汙泥從進泥口經由氣液分離室和回流管加入至反應室中。廢水從反應室底部兩螺旋板間的進水口進入，與回流的汙泥混合後在反應室內發生反應，產生沼氣。在沼氣推動下，泥水呈平推流式流動。至反應室上部的泥水混合物，由集氣室收集，實現泥、水、氣三相的第一級分離，部分泥水氣混合物被泥水提升管帶入氣液分離室，實現泥、水、氣三相的第二級分離，分離後的泥水混合物通過回流管返回至反應室內，實現自循環，調節酸鹼平衡，強化基質降解，並補充流失汙泥，保證推流反應的高效、穩定運行。汙水在反應室內處理後，經過汙泥回流縫旁流至沉澱室，沉澱汙泥依靠重力經汙泥回流縫返回至反應室。出水通過出水管引出。
權利要求
1.一種螺旋式自循環厭氧生物反應器，其特徵在於它具有反應器本體、支架(20)，反應器本體自下而上分為平推流反應室(1)、集氣室(2)和氣液分離室(3)；平推流反應室(1)經外圓筒漸擴管(10)與集氣室(2)相接，在平推流反應室(1)下端設有排泥管(4)和進水管(5)，平推流反應室(1)內設有螺旋板(6)和回流管(8)，回流管(8)下端通至反應室底部，上端與三相分離器(14)漸縮管(12)中心相連；三相分離器(14)由集氣罩(11)、漸縮管(12)和泥水提升管(16)構成，三相分離器(14)經集氣罩(11)下方的汙泥回流縫(9)與沉澱室(13)相通，三相分離器(14)經漸縮管(12)上的泥水提升管(16)與氣液分離室(3)相通；泥水提升管(16)與回流管(8)均固定於三相分離器(14)頂部的漸擴管回流板(17)上，並由漸擴管回流板(17)與反應器外壁相接。
2.根據權利要求1所述的一種螺旋式自循環厭氧生物反應器，其特徵在於所述的平推流反應室(1)呈圓筒狀，高徑比為4～10∶1，平推流反應室(1)直徑與螺旋板(6)螺距之比為1∶5～2，平推流反應室(1)橫截面積S1與沉澱室(13)最大橫截面積S2之比為1∶4～6，平推流反應室(1)與回流管(8)橫截面積之比為16～25∶1，平推流反應室(1)與泥氣提升管(16)的橫截面積S3之比為25～50∶1。
3.根據權利要求1所述的一種螺旋式自循環厭氧生物反應器，其特徵在於所述的沉澱室(13)體積與反應器本體總體積之比為0.5～1.0∶2.4～2.7，外圓筒漸擴管(10)與基準水平面的夾角α成50°～70°，沉澱汙泥回流縫(9)縫寬為10～20mm。
4.根據權利要求1所述的一種螺旋式自循環厭氧生物反應器，其特徵在於所述的泥水提升管(16)與三相分離器(14)漸縮管(12)之間的夾角β為30°～45°，漸擴管回流板(17)與基準水平面夾角γ為30°～60°。
全文摘要
本發明公開了一種螺旋式自循環厭氧生物反應器。它具有反應器本體、支架，反應器本體自下而上分為平推流反應室、集氣室和氣液分離室；平推流反應室經外圓筒漸擴管與集氣室相接，在平推流反應室下端設有排泥管和進水管，平推流反應室內設有螺旋板和回流管，回流管下端通至反應室底部，上端與三相分離器漸縮管中心相連；三相分離器經集氣罩下方的汙泥回流縫與沉澱室相通，三相分離器經漸縮管上的泥水提升管與氣液分離室相通；泥水提升管與回流管均固定於三相分離器頂部的漸擴管回流板上。本發明有效遏制了短流和氣湧現象，強化了基質降解；提高了反應器抗衝擊負荷能力和酸鹼平衡能力；保證了反應器運行性能的高效與穩定。
文檔編號C02F3/28GK101024540SQ20071006715
公開日2007年8月29日 申請日期2007年2月2日 優先權日2007年2月2日
發明者鄭平, 陳建偉, 唐崇儉, 胡寶蘭 申請人:浙江大學