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CN201049909Y - 气升式自循环厌氧生物反应器 - Google Patents

气升式自循环厌氧生物反应器 Download PDF

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CN201049909Y CNU2007201057271U CN200720105727U CN201049909Y CN 201049909 Y CN201049909 Y CN 201049909Y CN U2007201057271 U CNU2007201057271 U CN U2007201057271U CN 200720105727 U CN200720105727 U CN 200720105727U CN 201049909 Y CN201049909 Y CN 201049909Y
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郑平
屠展
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Zhejiang University ZJU
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Zhejiang University ZJU
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Abstract

本实用新型公开了一种气升式自循环厌氧生物反应器。它具有反应器本体,反应器本体内从下到上分成反应室、集气室、气液分离室,集气室外设有污泥沉淀室;在反应室中间等距离设有两个十字形气涌消除器;集气室下沿与反应器本体渐扩管之间设有污泥回流缝,集气室渐缩管上端设有斜隔板,斜隔板将反应器本体上端分隔成气液分离室与集气室、污泥沉淀室;气液分离室底部设有回流管,回流管下端与反应室下部相接。本实用新型通过外设回流管,使混合液产生自循环,提高了抗冲击负荷能力和酸碱平衡能力;同时强化了传质过程。通过设置两个十字形气涌消除器,减轻了气涌引起的短流。在沉淀室中,污泥沉淀过程不受沼气的直接干扰,有效地减少了污泥流失。

Description

气升式自循环厌氧生物反应器
技术领域
本实用新型涉及一种气升式自循环厌氧生物反应器。
背景技术
厌氧生物处理技术是在厌氧条件下,利用微生物的代谢作用,把有机污染物转化成沼气,从而使污水达到净化的过程。与好氧生物处理相比,厌氧生物处理具有能源消耗少,污泥产量低,且能回收沼气的特点,是实现循环经济的有效手段之一,应用前景广阔。
厌氧生物反应器的研究和开发已有一百多年的历史,现已发展至第三代。高效厌氧生物处理系统一般需要满足两个条件:1)能够持留大量厌氧活性污泥;2)能够保证泥水充分接触。以升流式厌氧污泥床(UASB)反应器为代表的第二代厌氧生物反应器满足了上述两个条件,取得了高效稳定的性能。由于在高负荷下,UASB反应器易出现短流,经过人们改进,开发了以厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)和厌氧内循环反应器(IC)为代表的第三代厌氧生物反应器。EGSB和IC反应器也有其固有的缺陷。例如,EGSB反应器需要出水回流,不仅增加了动力能耗,而且使反应器呈全混合,处理效能及出水水质难以进一步提高。IC反应器在实现内循环前,易出现短流,运行控制比较困难;加上水力停留时间相对较短和高径比较大,出水中含细小颗粒污泥(形成大颗粒污泥的前体)较多,使后续沉淀单元成为必要设备。
针对第三代厌氧生物反应器的上述缺陷,本实用新型试图通过三相分离系统中集气室、气液分离室和集气管的协同作用,遏制沼气上逸所致的负面影响;通过改进沉淀室,加大沉淀室容积,在反应器内持留高浓度污泥,减少细小颗粒污泥的流失;通过外设回流管,减轻沼气上逸所致的基质短流,同时回收部分碱度,以中和反应室底部产生的酸度。试验证明,据此开发的气升式自循环厌氧生物反应器具有很好的厌氧处理效能,并具有很高的运行稳定性。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种气升式自循环厌氧生物反应器。
它具有反应器本体,反应器本体内从下到上分成反应室、集气室、气液分离室,集气室外设有污泥沉淀室。在反应室底部设有排泥管,在反应室下部设有进水管,在反应室中间等距离设有两个十字形气涌消除器。集气室下沿与反应器本体渐扩管之间设有污泥回流缝,集气室上端为渐缩管,集气室渐缩管上端设有集气管,集气室渐缩管上端设有斜隔板,斜隔板将反应器本体上端分隔成气液分离室与集气室、污泥沉淀室。气液分离室底部设有回流管,回流管下端与反应室下部相接。在反应器本体及回流管上设有多个取样口,污泥沉淀室上部设有出水管,气液分离室下部设有排泥管,反应器本体顶部设有应急处置口、出气管。
所述的反应器本体呈圆筒状,由内径不同的两个圆筒通过渐扩管连接而成,其内径之比为1∶2~4,渐扩管与基准水平面的夹角δ成50°~70°。反应器本体的高度与反应室的直径之比为13~8∶1。反应室的横截面积S1与污泥沉淀室最大横截面积S2之比为1∶2~4,反应室的横截面积S1与集气管的横截面积S3之比为27~30∶1,反应室的横截面积S1与回流管横截面积S4之比为2~4∶1。集气室的渐缩管与基准水平面间的夹角ε为50°~70°,集气室下沿至出水管中心的距离a与出水管中心至集气管顶端的距离b之比为18~22∶1。污泥沉淀室体积与反应器本体体积之比为1∶3~4。污泥回流缝的宽度为1~2cm。十字形气涌消除器采用不锈钢或塑料薄片,两薄片相互垂直,两薄片与水平面呈40°~50°倾斜。分隔板与基准水平面间的夹角β为25°~35°。
本实用新型的优点是:1)所置集气室和气液分离室能实现泥、水、气的有效分离,其集气室能有效覆盖整个反应室横截面并具有一定深度,使之充分收集从反应室上逸的沼气,避免气流尾液中的污泥和基质直接流出反应器,有效遏制了基质短流效应。2)通过外设回流管,利用沼气上逸产生的动力以及沼气分离前后混合液的密度差,使混合液产生自循环,提高了抗冲击负荷能力和酸碱平衡能力;同时促进了废水和污泥之间的接触,强化了传质过程。3)在反应室内部,通过等距离设置两个十字形气涌消除器,减轻了气涌引起的短流。4)在污泥沉淀室中,污泥沉淀过程不受沼气的直接干扰,有效地减少了污泥流失,使反应器具有很高的处理效能和优质出水。
附图说明
附图是气升式自循环厌氧生物反应器结构示意图,图中:进水管1、反应室2、排泥管3、十字形气涌消除器4、取样口5、回流管6、出水管7、集气室8、污泥沉淀室9、污泥回流缝10、集气管11、气液分离室12、应急处置口13、出气管14、分隔板15。
具体实施方式
如附图所示,气升式自循环厌氧生物反应器具有反应器本体,反应器本体内从下到上分成反应室2、集气室8、气液分离室12,集气室8外设有污泥沉淀室9。在反应室2底部设有排泥管3,反应室2底部为圆锥型构造,顶角α为50°~70°,在反应室2下部设有进水管1,进水管1从底部深入反应室中央,并且出口朝上,在反应室2中间等距离设有两个十字形气涌消除器4。集气室8下沿与反应器本体渐扩管之间设有污泥回流缝10,集气室8上端为渐缩管,集气室8渐缩管上端设有集气管11,集气室8渐缩管上端设有斜隔板15,斜隔板15将反应器本体上端分隔成气液分离室12与集气室8、污泥沉淀室9。气液分离室12底部设有回流管6,回流管6下端与反应室2下部相接。在反应器本体及回流管上设有多个取样口5,污泥沉淀室9上部设有出水管7,气液分离室12下部设有排泥管3,反应器本体顶部设有应急处置口13、出气管14。
所述的反应器本体呈圆筒状,由内径不同的两个圆筒通过渐扩管连接而成,其内径之比为1∶2~4,渐扩管与基准水平面的夹角δ成50°~70°。反应器本体的高度与反应室2的直径之比为13~8∶1。反应室2的横截面积S1与污泥沉淀室9最大横截面积S2之比为1∶2~4,反应室2的横截面积S1与集气管11的横截面积S3之比为27~30∶1,反应室2的横截面积S1与回流管6横截面积S4之比为2~4∶1。集气室8的渐缩管与基准水平面间的夹角ε为50°~70°,集气室8下沿至出水管7中心的距离a与出水管7中心至集气管11顶端的距离b之比为18~22∶1。污泥沉淀室9体积与反应器本体体积之比为1∶3~4。污泥回流缝10的宽度为1~2cm。十字形气涌消除器4采用不锈钢或塑料薄片,两薄片相互垂直,两薄片与水平面呈40°~50°倾斜。分隔板15与基准水平面间的夹角β为25°~35°。回流管6上端与基准水平面间的夹角β为25°~35°,回流管6下端与基准水平面间的夹角γ为40°~50°。
气升式自循环厌氧反应器可由有机玻璃和钢板构建。接种污泥从应急处置口经由气液分离室、集气管和集气室加入至反应室中。废水呈全混流态由进水管从反应室底部中央进入,在反应室内发生反应,产生沼气。被沼气携带至上部的泥水混合物,由集气室收集,实现泥、水、气三相的第一级分离,部分泥水气混合物被集气管带入气液分离室,实现泥、水、气三相的第二级分离,分离后的泥水混合物通过回流管返回至反应室内,实现自循环,强化基质降解,缓解短流所致的负面影响,从而保证反应器的稳定运行。污水在反应室内处理后,经过污泥回流缝旁流至污泥沉淀室,沉淀污泥依靠重力由污泥回流缝返回至反应室。出水通过出水管引出。

Claims (9)

1.一种气升式自循环厌氧生物反应器,其特征在于,它具有反应器本体,反应器本体内从下到上分成反应室(2)、集气室(8)、气液分离室(12),集气室(8)外设有污泥沉淀室(9);在反应室(2)底部设有排泥管(3),在反应室(2)下部设有进水管(1),在反应室(2)中间等距离设有两个十字形气涌消除器(4);集气室(8)下沿与反应器本体渐扩管之间设有污泥回流缝(10),集气室(8)上端为渐缩管,集气室(8)渐缩管上端设有集气管(11),集气室(8)渐缩管上端设有斜隔板(15),斜隔板(15)将反应器本体上端分隔成气液分离室(12)与集气室(8)、污泥沉淀室(9);气液分离室(12)底部设有回流管(6),回流管(6)下端与反应室(2)下部相接;在反应器本体及回流管上设有多个取样口(5),污泥沉淀室(9)上部设有出水管(7),气液分离室(12)下部设有排泥管(3),反应器本体顶部设有应急处置口(13)、出气管(14)。
2.根据权利要求1所述的一种气升式自循环厌氧生物反应器,其特征在于:所述的反应器本体呈圆筒状,由内径不同的两个圆筒通过渐扩管连接而成,其内径之比为1∶2~4,渐扩管与基准水平面的夹角δ成50°~70°。
3.根据权利要求1所述的一种气升式自循环厌氧生物反应器,其特征在于:所述的反应器本体的高度与反应室(2)的直径之比为13~8∶1;反应室(2)的横截面积S1与污泥沉淀室(9)最大横截面积S2之比为1∶2~4,反应室(2)的横截面积S1与集气管(11)的横截面积S3之比为27~30∶1,反应室(2)的横截面积S1与回流管(6)横截面积S4之比为2~4∶1。
4.根据权利要求1所述的一种气升式自循环厌氧生物反应器,其特征在于:所述的集气室(8)的渐缩管与基准水平面间的夹角ε为50°~70°,集气室(8)下沿至出水管(7)中心的距离a与出水管(7)中心至集气管(11)顶端的距离b之比为18~22∶1。
5.根据权利要求1所述的一种气升式自循环厌氧生物反应器,其特征在于:所述的污泥沉淀室(9)体积与反应器本体体积之比为1∶3~4。
6.根据权利要求1所述的一种气升式自循环厌氧生物反应器,其特征在于:所述的污泥回流缝(10)的宽度为1~2cm。
7.根据权利要求1所述的一种气升式自循环厌氧生物反应器,其特征在于:所述的十字形气涌消除器(4)采用不锈钢或塑料薄片,两薄片相互垂直,两薄片与水平面呈40°~50°倾斜。
8.根据权利要求1所述的一种气升式自循环厌氧生物反应器,其特征在于:所述的分隔板(15)与基准水平面间的夹角β为25°~35°。
9.根据权利要求1所述的一种气升式自循环厌氧生物反应器,其特征在于:所述的回流管(6)上端与基准水平面间的夹角β为25°~35°,回流管(6)下端与基准水平面间的夹角γ为40°~50°。
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