提高折流式厭氧生物反應器三相分離效率的方法及裝置的製作方法
2023-10-25 09:02:57 2
專利名稱：提高折流式厭氧生物反應器三相分離效率的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於高效厭氧生物反應器汙泥處理技術領域，特別涉及一種提高折流式厭氧生物反應器三相分離效率的方法及裝置。
現有技術折流式厭氧反應器(Anaerobic Baffled Reactor)是Bachmann和McCarty等人於1982年前後提出的一種新型高效厭氧反應器。其特點是反應器內置豎嚮導流板，將反應器分隔成串聯的幾個反應室，每個反應室都是一個相對獨立的上流式汙泥床(USB)系統，其中的汙泥可以是以顆粒化或絮狀形式存在。水流由導流板引導上下折流前進，逐個通過反應室內的汙泥床層，進水中的底物與微生物充分接觸而得以降解去除。藉助於廢水流動和沼氣上升的作用，反應室中的汙泥上下運動，但是由於導流板的阻擋和汙泥自身的沉降性能，汙泥在水平方向的流速極其緩慢，從而大量的厭氧汙泥被截留在反應室中。
ABR反應器獨特的分格式結構及推流式流態使得每個反應室中可以培養馴化出與流至該室的汙水水質、環境條件相適應的微生物群落，從而導致厭氧反應產酸相和產甲烷相沿程得到分離，使ABR反應器在整體性能上相當於一個兩相厭氧處理系統。一般認為，兩相厭氧工藝通過產酸相和產甲烷相的分離，兩大類厭氧菌群可以各自生長在最適宜的環境條件下，有利於充分發揮厭氧菌群的活性，提高系統的處理效果和運行的穩定性。
但是，ABR反應器推流式特點也有其不利的方面。首先，為了保證水流和產氣上升速度不能超過一定的限值，ABR反應器不能太深。其次，與單級UASB反應器相比，ABR反應器的第一格不得不承受遠大於平均負荷的局部負荷。實驗結果證明，ABR在高負荷運行條件下，由於反應器前端處於極端高負荷，加上各個隔室之間沒有單獨的三相分離裝置，大量產生的沼氣導致微生物嚴重洗出；此外，ABR反應器前部區域容易過度酸化，酸化汙泥比重輕、脫氣性能不佳，因此易於附著在微小氣泡上集體上浮，並大量向後流失，改變了後續各格原本以產甲烷細菌為主的微生物相組成，降低了後續各格汙泥的產甲烷活性和沉澱性能，造成大量汙泥流失，最終導致整個反應器運行惡化。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足提出了一種提高折流式厭氧生物反應器三相分離效率的方法及裝置。其特徵在於，所述提高折流式厭氧生物反應器三相分離效率的方法即是提高ABR反應器內各個隔室之間固、液、氣三相分離效率的方法。採取如下措施(1)參考UASB反應器的三相分離器的設計原則，通過在ABR反應器內各個隔室上流區的上部位置設置一個帶轉角的上折流板，將反應區分割成消化區、預排氣區和汙泥沉澱區；並在汙泥過渡區和上折流板之間設置氣體反射錐，減少厭氧汙泥由於水力和產氣引起的流失，有效預防反應器酸化；(2)通過改變上折流板的長度、高度和角度參數，以及在汙泥沉澱區內添加填料的措施，對ABR反應器進行性能優化與反應條件優化。
所述上折流板和垂直方向的夾角為45-60°。
當ABR反應器高度5-7m，所述上折流板垂直部分的長度在1.5-2m之間當ABR反應器高度5-7m，所述上折流板垂直部分安裝高度在3.5-5m之間當ABR反應器高度5-7m，總長度8m，反應器的分格數4，上流室與下流室的寬度比3∶1，所述上折流板傾斜部分的長度在1.2-2.5m之間，若反應器布置參數發生變化，所述上折流板傾斜部分的長度需另行計算。
所述上折流板傾斜部分下面的末端與氣體反射錐之間的垂直距離為100-300mm之間。
所述添加填料為用聚丙烯成型的懸浮填料，添加佔反應器上部沉澱區體積比的10-30％。
本發明的有益效果是該方法可以顯著改善厭氧汙泥的沉澱和回流效率，減少厭氧汙泥由於水力和產氣引起的流失，有效預防反應器酸化；ABR反應器的最大容積負荷提高20-60％。
圖1為反應器結構示意圖。
圖2為試驗結果比較圖。
具體實施例方式
本發明是針對現有技術的不足提出了一種提高折流式厭氧生物反應器三相分離效率的方法及裝置。在圖1所示的反應器結構示意圖中，由擋板1將ABR反應器分隔成串聯的4個反應室，在每個反應室內，由一個帶轉角的下折流板3將其分為上流室和下流室，在每個上流室的上部位置設置一個同樣帶轉角的上折流板2，將反應區分割成消化區、預排氣區和汙泥沉澱區；並在汙泥過渡區和上折流板2之間，擋板1上設置氣體反射錐5；上、下折流板2和3與垂直方向的夾角8均在45-60°之間。
所述提高折流式厭氧生物反應器三相分離效率的方法即是本發明在折流式厭氧生物反應器(Anaerobic Baffled Reactor)內各個隔室上部合適位置設置上折流板2代替UASB裝置中的三相分離器，提高ABR反應器內各個隔室之間固、液、氣三相分離效率，其措施為(1)參考UASB反應器的三相分離器的設計原則，通過在ABR反應器內由擋板1分成各個隔室上流區的上部位置設置一個帶轉角的上折流板2，將反應區分割成預排氣區I、消化區II和汙泥沉澱區III(如圖1中的I、II、III的位置)；並在汙泥過渡區和上折流板2之間，擋板1上設置氣體反射錐5，減少厭氧汙泥由於水力和產氣引起的流失，有效預防反應器酸化；(2)通過改變上折流板2的長度、高度和角度參數，以及在汙泥沉澱區內添加用聚丙烯成型的懸浮填料，添加佔反應器上部沉澱區體積比的10-30％。
添加填料的措施；如圖1所示，以提高ABR反應器各個隔室之間的三相分離效率。設計要點如下1)預排氣區I縫隙部分(上折流板2和下折流板3垂直部分之間)的面積應該佔反應器全部面積的15-20％2)在反應器高度為5-7m時，預排氣區的高度(氣液界面6到反應器頂面的距離)在1.5-2.0m之間3)從沉澱角度看，上、下折流板2和3與垂直方向的夾角8均在45-60°之間4)在預排氣區I內應保持氣液界面6，以從集氣管7釋放和收集氣體，防止浮渣或泡沫層的形成5)在反應器的頂部設置消泡噴嘴4，當處理汙水有嚴重泡沫時消泡，噴嘴的數量和位置與反應器的布置有關。
6)在反射錐板與縫隙之間的遮蓋應該在100-200mm之間，以避免上升的氣體進入沉降室7)出氣管7的直管應充分保證從預排氣區引出沼氣，特別是有泡沫的情況，在出水堰之間應該設置浮渣擋板對ABR反應器進行性能優化與反應條件優化。
試驗證明，利用該方法改進的折流式厭氧反應器，並用於廢水中有機汙染物的降解，取得了較好的結果。以下是部分試驗結果實施例在改進的折流式厭氧反應器中試驗，該反應器的高度為6.5m時，預排氣區的高度1.8m。上折流板下面的末端與氣體反射錐之間的垂直距離和上折流板下面的末端與擋板之間的垂直距離均為200mm。上折流板的傾角在50°，反應器的分格數為4時，在反射錐板與縫隙之間的遮蓋應該在150mm，在汙泥沉澱區內添加用聚丙烯成型的懸浮填料填料，添加佔反應器上部沉澱區體積比的25％。得到顯著改善厭氧汙泥的沉澱和回流效率，減少厭氧汙泥由於水力和產氣引起的流失，有效預防反應器酸化的效果，如圖2所示，使ABR反應器的最大容積負荷提高20-60％。
權利要求
1.一種提高折流式厭氧生物反應器三相分離效率的方法，其特徵在於，所述提高折流式厭氧生物反應器三相分離效率的方法即是提高ABR反應器內各個隔室之間固、液、氣三相分離效率，採取如下措施(1)參考UASB反應器的三相分離器的設計原則，通過在ABR反應器內各個隔室上流區的上部位置設置一個帶轉角的上折流板，並在汙泥過渡區和上折流板之間設置氣體反射錐，將反應區分割成消化區、預排氣區和汙泥沉澱區；減少厭氧汙泥由於水力和產氣引起的流失，有效預防反應器酸化；(2)通過改變上折流板的長度、高度和角度參數，以及在汙泥沉澱區內添加填料的措施，對ABR反應器進行性能優化與反應條件優化。
2.根據權利要求1所述提高折流式厭氧生物反應器三相分離效率的方法，其特徵在於，所述上折流板和垂直方向的夾角為45-60°。
3.根據權利要求1所述提高折流式厭氧生物反應器三相分離效率的方法，其特徵在於，所述當ABR反應器高度5-7m，所述上折流板的垂直部分隔板的長度在1.5-2m之間。
4.根據權利要求1所述提高折流式厭氧生物反應器三相分離效率的方法，其特徵在於，當ABR反應器高度5-7m，所述上折流板的垂直部分隔板的安裝高度在3.5-5m之間。
5.根據權利要求1所述提高折流式厭氧生物反應器三相分離效率的方法，其特徵在於，當ABR反應器高度5-7m，反應器的分格數4，所述上折流板的斜板長度在1.5-2m之間。
6.根據權利要求1所述提高折流式厭氧生物反應器三相分離效率的方法，其特徵在於，所述上折流板下面的末端與氣體反射錐之間的垂直距離為100-300mm之間。
7.根據權利要求1所述提高折流式厭氧生物反應器三相分離效率的方法，其特徵在於，所述添加填料為聚丙烯或其他材料成型的懸浮填料，添加比例為10-30％(佔反應器上部沉澱區的體積比)。
8.實現權利要求1所述提高折流式厭氧生物反應器，其特徵在於，在ABR反應器內各個隔室上流區的上部位置設置一個帶轉角的上折流板，將反應區分割成消化區、預排氣區和汙泥沉澱區；與此同時，在汙泥過渡區和頂部斜板之間設置氣體反射錐。
9.根據權利要求8所述提高折流式厭氧生物反應器，其特徵在於，所述反應器的高度為6.5m時，預排氣區的高度1.8m。上折流板下面的末端與氣體反射錐之間的垂直距離和上折流板下面的末端與擋板之間的垂直距離均為200mm，上折流板和垂直方向的夾角為50°，反應器的分格數為4時，在反射錐板與縫隙之間的遮蓋應該在150mm，在汙泥沉澱區內添加用聚丙烯成型的懸浮填料填料，添加佔反應器上部沉澱區體積比的25％；使ABR反應器的最大容積負荷提高20-60％。
全文摘要
本發明公開了屬於高效厭氧生物反應器汙泥處理技術領域的一種提高折流式厭氧生物反應器三相分離效率的方法及裝置。採取如下措施(1)參考UASB反應器的三相分離器的設計原則，在ABR反應器內各個隔室上流區的上部位置設置一個帶轉角的上折流板，將反應區分割成消化區、預排氣區和汙泥沉澱區；與此同時，在汙泥過渡區和頂部斜板之間設置氣體反射錐；(2)通過改變上折流板的長度、高度和角度參數，以及在汙泥沉澱區內添加填料的措施，對ABR反應器進行性能優化與反應條件優化。因此該方法可以顯著改善厭氧汙泥的沉澱和回流效率，減少厭氧汙泥由於水力和產氣引起的流失，有效預防反應器酸化。
文檔編號C02F3/28GK1899980SQ200610088849
公開日2007年1月24日 申請日期2006年7月20日 優先權日2006年7月20日
發明者何仕均, 王建龍 申請人:清華大學