專利名稱：高效厭氧生物塔反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于處理中、高濃度有機(jī)廢水的高效厭氧生物塔反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
有機(jī)廢水的處理是環(huán)境保護(hù)中一個(gè)極其重要的部分，其中，中、高濃度有機(jī)廢水由于其污染負(fù)荷很大，因此成為廢水處理的一個(gè)重要方面。厭氧生物處理是廢水中的有機(jī)物在產(chǎn)甲烷菌的作用下轉(zhuǎn)化為沼氣，同時(shí)是廢水中的有機(jī)污染物得以去除的過(guò)程。目前，高效厭氧生物處理技術(shù)主要包括上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)和顆粒污泥膨脹床(EGSB)。上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)是第一代厭氧反應(yīng)器，進(jìn)水中懸浮物需要適當(dāng)控制，不宜過(guò)高，一般控制在500mg/L以下；污泥床內(nèi)有短流現(xiàn)象，影響處理能力； 對(duì)水質(zhì)和負(fù)荷突然變化較敏感，耐沖擊力稍差。顆粒污泥膨脹床(EGSB)上升流速高，顆粒污泥床處于膨脹狀態(tài)，因而它布水更加均勻，傳質(zhì)效果好，有機(jī)物去除率更高。但升流速度過(guò)快容易造成污泥流失，出水時(shí)有跑泥現(xiàn)象?，F(xiàn)有的高效厭氧反應(yīng)器一般均需要將反應(yīng)器出水回流，但在處理某幾類高濃度有機(jī)廢水時(shí)會(huì)因?yàn)槌鏊亓鲗?dǎo)致“鳥糞石”結(jié)晶，堵塞回流和布水系統(tǒng)，使處理裝置無(wú)法運(yùn)行。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種處理中、高濃度廢水的高效厭氧生物塔反應(yīng)器， 使厭氧微生物與基質(zhì)充分接觸并達(dá)到很好的傳質(zhì)效果，實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的高效去除，能耗低，產(chǎn)氣率高，利于能源回收，運(yùn)行穩(wěn)定，占地面積小。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案一種高效厭氧生物塔反應(yīng)器，主要包括罐體、水循環(huán)部分、反應(yīng)部分、三相分離器，其罐體內(nèi)設(shè)置有反應(yīng)部分、水循環(huán)部分，反應(yīng)部分安裝有上、 下三相分離器，所述的罐體內(nèi)底部設(shè)置有旋轉(zhuǎn)布水部分。所述的水循環(huán)部分的轉(zhuǎn)向閥連通旋轉(zhuǎn)布水部分的布水主管，并通過(guò)相關(guān)管路連通流量控制閥、進(jìn)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(yīng)部分包括第一反應(yīng)區(qū)、第二反應(yīng)區(qū)、第三反應(yīng)區(qū)，下層三相分離器以下至罐體底部的部分為第一反應(yīng)區(qū)，上、下雙層三相分離器之間的部分為第二反應(yīng)區(qū)，上層三相分離器以上的部分為第三反應(yīng)區(qū)。所述的反應(yīng)部分連通沼氣收集部分，沼氣收集部分的隔板設(shè)置在罐體內(nèi)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(shè)置有下側(cè)孔、上側(cè)孔與收集腔體相通。所述的旋轉(zhuǎn)布水部分的布水主管連通水循環(huán)部分的轉(zhuǎn)向閥及布水支管，數(shù)根布水支管平行設(shè)置在罐體內(nèi)底部，間距相等，每一布水支管上設(shè)置有數(shù)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。
3[0011]所述的罐體下部設(shè)置有不同高度的取樣管，上部設(shè)置有水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)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(gè)下層集氣罩、上層集氣罩組合而成，各層集氣罩沿長(zhǎng)度方向相互平行，沿高度方向相互交錯(cuò)疊加排列，上下層間留有間隙，設(shè)置在罐體內(nèi)腔的上部，下層三相分離器由多個(gè)下層集氣罩、上層集氣罩組合而成，各層集氣罩沿長(zhǎng)度方向相互平行，沿高度方向相互交錯(cuò)疊加排列，上下層間留有間隙，設(shè)置在罐體內(nèi)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，采用整體成型或采用兩斜板焊接而成，各集氣罩安裝時(shí)有2. 3%左右的坡度，各集氣罩的一端與罐體內(nèi)側(cè)壁固接，另一端與沼氣收集部分的隔板固接，并通過(guò)下側(cè)孔、上側(cè)孔與收集腔體相通。本實(shí)用新型所具有的積極有益效果1.反應(yīng)器罐體為鋼結(jié)構(gòu)，穩(wěn)固耐用，施工周期短，系統(tǒng)占地面積小，節(jié)約土地資源， 為其它厭氧系統(tǒng)的40%左右；2.采用大阻力旋轉(zhuǎn)布水方式，布水器位于反應(yīng)器罐體底部，兼有均勻配水和攪拌功能，運(yùn)行穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單；大阻力旋轉(zhuǎn)布水方式在實(shí)際運(yùn)行中效果良好，進(jìn)水沿程水損遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于局部水損，且每個(gè)出水口服務(wù)面積基本相同，這樣布水均勻無(wú)死區(qū)，單位面積進(jìn)水量基本相同，進(jìn)水與污泥可以充分接觸，厭氧污泥在垂直方向上處于膨脹狀態(tài)，使厭氧微生物與基質(zhì)充分接觸并達(dá)到很好的傳質(zhì)效果；通過(guò)布置出水管不同的安裝角度實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)布水， 使厭氧污泥在水平方向發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)一步避免了死區(qū)的出現(xiàn)；另外，進(jìn)水管上安裝有轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)不同時(shí)間在不同位置進(jìn)行局部攪拌，另一方面，如某根支管有堵塞可以進(jìn)行疏通；布水管采用不銹鋼材質(zhì)，抗腐蝕，使用時(shí)間長(zhǎng)，基本無(wú)須維護(hù)；3.罐體內(nèi)部設(shè)置有上、下雙層三相分離器，將厭氧反應(yīng)器分為三個(gè)反應(yīng)區(qū)底層主反應(yīng)區(qū)內(nèi)的厭氧反應(yīng)去除了 85%以上的有機(jī)物，產(chǎn)氣并收集了 85%以上的沼氣；中層次反應(yīng)區(qū)對(duì)廢水中的有機(jī)物去除占厭氧系統(tǒng)總?cè)コ实?5%左右；沉淀區(qū)分離通過(guò)二級(jí)三相分離器后仍流出的厭氧污泥，使厭氧污泥沉淀后回流入主、次反應(yīng)區(qū)，頂層三相分離器只承擔(dān)不到20%的產(chǎn)氣收集，上部產(chǎn)氣負(fù)荷的減少使處理后的出水固體懸浮物(SQ明顯降低，處理效率得到有效的增強(qiáng)；4.集氣罩有一定的安裝坡度，有利于沼氣通過(guò)集氣罩進(jìn)入沼氣收集室，沼氣收集室可起到一定容積儲(chǔ)氣罐的作用，因此當(dāng)沼氣回用于鍋爐或其它連續(xù)性用氣的設(shè)備時(shí)，不需單獨(dú)設(shè)沼氣儲(chǔ)氣柜；由于氣體收集系統(tǒng)的獨(dú)特設(shè)計(jì)，也不需采用氣、水分離器和水封裝置，沼氣回收利用于沼氣發(fā)電或提純后用作天然氣；5.由于采用旋轉(zhuǎn)布水等方式，因此在處理易產(chǎn)生“鳥糞石”結(jié)晶的廢水時(shí)不需要回流也能達(dá)到很好的顆粒污泥與基質(zhì)的接觸條件，從而避免了通常出水回流導(dǎo)致“鳥糞石”結(jié)晶堵塞的問(wèn)題；6.反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置有不同高度的取樣管，可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)器內(nèi)不同高度的污泥狀況，據(jù)此調(diào)整運(yùn)行參數(shù)；7.反應(yīng)器設(shè)置有流量及水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，運(yùn)行更加方便簡(jiǎn) 8.本實(shí)用新型為一種有機(jī)污染物去除率高、產(chǎn)氣率高、能耗低并且能夠回收能源的可持續(xù)發(fā)展的新產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于中、高濃度有機(jī)廢水的處理，有效保護(hù)環(huán)境。
圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)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為本實(shí)用新型的三相分離器結(jié)構(gòu)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(shí)施方式
參照?qǐng)D1、圖2所示，一種高效厭氧生物塔反應(yīng)器，主要由罐體1、水循環(huán)部分2、反應(yīng)部分3、沼氣收集部分4、旋轉(zhuǎn)布水部分5、三相分離器6及水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀7、取樣管8等構(gòu)成；其罐體1選用防腐性能好的碳鋼材質(zhì)，罐體1內(nèi)底部設(shè)置有大阻力旋轉(zhuǎn)布水部分5， 旋轉(zhuǎn)布水部分5連通水循環(huán)部分2，罐體1內(nèi)腔設(shè)置有反應(yīng)部分3，反應(yīng)部分3安裝有雙層三相分離器6，反應(yīng)部分3連通沼氣收集部分4，罐體1下部設(shè)置有不同高度的取樣管8，上部設(shè)置有水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀7、出水管101。所述的水循環(huán)部分2主要包括進(jìn)水管201、流量控制閥202、出水回流泵203、轉(zhuǎn)向閥204、出水回流管205、三角出水堰206等；其轉(zhuǎn)向閥204連通旋轉(zhuǎn)布水部分5的布水主管501，并通過(guò)相關(guān)管路連通流量控制閥202、進(jìn)水管201、出水回流泵203，同時(shí)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(yīng)部分3主要包括第一反應(yīng)區(qū)301、第二反應(yīng)區(qū)302、第三反應(yīng)區(qū)303等； 其罐體1內(nèi)設(shè)置有上、下雙層三相分離器6，將罐體1內(nèi)分為三個(gè)反應(yīng)區(qū)，下層三相分離器以下至罐體1底部的部分為第一反應(yīng)區(qū)301，即主反應(yīng)區(qū)，上、下雙層三相分離器之間的部分為第二反應(yīng)區(qū)302，即次反應(yīng)區(qū)，上層三相分離器以上的部分為第三反應(yīng)區(qū)303，即沉淀區(qū)。所述的沼氣收集部分4主要包括隔板401、下側(cè)孔402、上側(cè)孔403、出氣管404、上頂板405、收集腔體406等；其隔板401設(shè)置在罐體1內(nèi)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(shè)置有下側(cè)孔402、上側(cè)孔403與收集腔體406相通。同時(shí)參照?qǐng)D3、圖4所示，所述的旋轉(zhuǎn)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(huán)部分2的轉(zhuǎn)向閥204及布水支管502，數(shù)根布水支管502平行設(shè)置在罐體1內(nèi)底部，間距相等，每根布水支管502上設(shè)置有數(shù)根出水管503，出水管503的數(shù)量根據(jù)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(guò)布置出水管不同的安裝角度實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)布水。同時(shí)參照?qǐng)D5、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(gè)下層集氣罩6011、上層集氣罩6012組合而成，各層集氣罩沿長(zhǎng)度L方向相互平行，沿高度h方向相互交錯(cuò)疊加排列， 上下層間留有3-8mm間隙，設(shè)置在罐體1內(nèi)腔的上部，下層三相分離器602由多個(gè)下層集氣罩6021、上層集氣罩6022組合而成，各層集氣罩沿長(zhǎng)度L方向相互平行，沿高度h方向相互交錯(cuò)疊加排列，上下層間留有3-8mm間隙，設(shè)置在罐體1內(nèi)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，采用整體成型或采用兩斜板603焊接成三角形，各集氣罩的一端與罐體1內(nèi)側(cè)壁固接，另一端與沼氣收集部分4的隔板401固接， 并通過(guò)下側(cè)孔402、上側(cè)孔403與收集腔體406相通，上述各集氣罩安裝時(shí)有一定的陡緩坡度，坡度即兩點(diǎn)的高程差與其水平距離的百分比，一般為2. 3%左右。本實(shí)用新型的工作原理罐體1內(nèi)的雙層三相分離器6將罐體1內(nèi)腔分為三個(gè)反應(yīng)區(qū)，下半部分的第一反應(yīng)區(qū)301是厭氧反應(yīng)器發(fā)揮作用的主要部分，廢水中的有機(jī)物在厭氧微生物的作用下降解生成沼氣，顆粒污泥由于粘附沼氣氣泡比重變小，在水流的作用下進(jìn)入下層的三相分離器602，粘附氣泡的顆粒污泥碰撞到下層三相分離器602的斜板時(shí)， 與沼氣氣泡分離，沼氣沿斜板上升并被收集到集氣罩中，脫離了沼氣的顆粒污泥比重增加， 在重力的作用下向下滑動(dòng)，回落到厭氧反應(yīng)器的主反應(yīng)區(qū)，在主反應(yīng)區(qū)內(nèi)化學(xué)需氧量(COD) 去除率達(dá)85%以上，產(chǎn)氣并收集了 85%以上的沼氣，穩(wěn)定運(yùn)行后該部分完全為顆粒污泥， 產(chǎn)氣量大，氣體攪拌很劇烈。第二反應(yīng)區(qū)302具有以下功能1)由于第一反應(yīng)區(qū)301內(nèi)沼氣產(chǎn)生及攪拌極其劇烈，單純依靠一級(jí)下層三相分離器602很難將污泥中的少量小顆粒污泥和絮狀污泥有效分離，這樣將導(dǎo)致這部分污泥流失，即使厭氧污泥流失量較少，也可能影響處理效果，同時(shí)出水中的污泥也將影響后續(xù)好氧處理效果；由于第二反應(yīng)區(qū)302內(nèi)的氣體攪動(dòng)較小，上層三相分離器601可截流該部分污泥，使其部分回流入第一反應(yīng)區(qū)301，其余部分截流在第二反應(yīng)區(qū)302內(nèi)；2)由于第一反應(yīng)區(qū)301內(nèi)沼氣產(chǎn)生及攪拌極其劇烈，單純依靠一級(jí)下層三相分離器602很難將產(chǎn)生的沼氣完全分離，這樣將導(dǎo)致這部分沼氣流失，減少能源的回收，同時(shí)可能增加安全隱患和影響沉淀區(qū)沉淀效果，上層三相分離器601的存在將很好的分離這部分沼氣；3)由于第二反應(yīng)區(qū)302內(nèi)仍有一定量的厭氧微生物，故自身對(duì)廢水中的有機(jī)物也有一定的去除，其對(duì)有機(jī)物的去除占厭氧系統(tǒng)總?cè)コ实?5%左右。第三反應(yīng)區(qū)303主要用于分離通過(guò)上層三相分離器601與下層三相分離器602后仍流出的厭氧污泥，使罐體1中的污泥、廢水、沼氣完成分離，污泥脫氣沉淀后回流入第二反應(yīng)區(qū)302、第一反應(yīng)區(qū)301，最大限度地滯留反應(yīng)器內(nèi)的厭氧微生物量，通常條件下反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度可以保持較高水平，使處理后的出水固體懸浮物(SQ明顯降低，處理效率得到有效的增強(qiáng)。進(jìn)水管201與出水回流管205通過(guò)布水器混合均勻后，進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，利用反應(yīng)區(qū)內(nèi)大量的厭氧微生物，包括產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷菌等降解污水中的有機(jī)物，并轉(zhuǎn)化為沼氣，分離產(chǎn)生的沼氣進(jìn)入沼氣收集部分4富集，廢水經(jīng)三角出水堰206處理后通過(guò)出水管101排出反應(yīng)器。
權(quán)利要求1.一種高效厭氧生物塔反應(yīng)器，主要包括罐體、水循環(huán)部分、反應(yīng)部分、三相分離器，其罐體內(nèi)設(shè)置有反應(yīng)部分、水循環(huán)部分，反應(yīng)部分安裝有上、下三相分離器，其特征在于所述的罐體(1)內(nèi)底部設(shè)置有旋轉(zhuǎn)布水部分(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效厭氧生物塔反應(yīng)器，其特征在于所述的水循環(huán)部分(2) 的轉(zhuǎn)向閥(204)連通旋轉(zhuǎn)布水部分( 的布水主管(501)，并通過(guò)相關(guān)管路連通流量控制閥 002)、進(jìn)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(jù)權(quán)利要求1所述的高效厭氧生物塔反應(yīng)器，其特征在于所述的反應(yīng)部分(3)包括第一反應(yīng)區(qū)(301)、第二反應(yīng)區(qū)(302)、第三反應(yīng)區(qū)(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(yīng)區(qū)(301)，上、下雙層三相分離器之間的部分為第二反應(yīng)區(qū) (302)，上層三相分離器(601)以上的部分為第三反應(yīng)區(qū)(303)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效厭氧生物塔反應(yīng)器，其特征在于所述的反應(yīng)部分(3) 連通沼氣收集部分G)，沼氣收集部分的隔板G01)設(shè)置在罐體(1)內(nèi)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(shè)置有下側(cè)孔(402)、上側(cè)孔 (403)與收集腔體(406)相通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效厭氧生物塔反應(yīng)器，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn)布水部分 (5)的布水主管(501)連通水循環(huán)部分(2)的轉(zhuǎn)向閥(204)及布水支管(502)，數(shù)根布水支管(50 平行設(shè)置在罐體(1)內(nèi)底部，間距相等，每一布水支管(50 上設(shè)置有數(shù)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(jù)權(quán)利要求1所述的高效厭氧生物塔反應(yīng)器，其特征在于所述的罐體(1)下部設(shè)置有不同高度的取樣管(8)，上部設(shè)置有水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀(7)、出水管(101)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效厭氧生物塔反應(yīng)器，其特征在于所述的上、下三相分離器(6)的上層三相分離器(601)由多個(gè)下層集氣罩(6011)、上層集氣罩(6012)組合而成， 各層集氣罩沿長(zhǎng)度(L)方向相互平行，沿高度(h)方向相互交錯(cuò)疊加排列，上下層間留有間隙，設(shè)置在罐體(1)內(nèi)腔的上部，下層三相分離器(602)由多個(gè)下層集氣罩(6021)、上層集氣罩(602 組合而成，各層集氣罩沿長(zhǎng)度(L)方向相互平行，沿高度(h)方向相互交錯(cuò)疊加排列，上下層間留有間隙，設(shè)置在罐體(1)內(nèi)腔的中部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高效厭氧生物塔反應(yīng)器，其特征在于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，采用整體成型或采用兩斜板(60 焊接而成， 各集氣罩安裝時(shí)有2. 3%左右的坡度，各集氣罩的一端與罐體(1)內(nèi)側(cè)壁固接，另一端與沼氣收集部分(4)的隔板(401)固接，并通過(guò)下側(cè)孔(402)、上側(cè)孔(403)與收集腔體(406) 相通。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高效厭氧生物塔反應(yīng)器。包括罐體、水循環(huán)部分、反應(yīng)部分、三相分離器，其罐體內(nèi)設(shè)置有反應(yīng)部分、水循環(huán)部分，反應(yīng)部分安裝有三相分離器，所述的罐體內(nèi)底部設(shè)置有旋轉(zhuǎn)布水部分；大阻力旋轉(zhuǎn)布水兼有均勻配水和攪拌功能，運(yùn)行穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，進(jìn)水沿程水損遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于局部水損，每個(gè)出水口服務(wù)面積基本相同，使布水均勻無(wú)死區(qū)，單位面積進(jìn)水量基本相同，進(jìn)水與污泥可以充分接觸，厭氧污泥在垂直方向上處于膨脹狀態(tài)，厭氧微生物與基質(zhì)充分接觸并達(dá)到很好的傳質(zhì)效果；通過(guò)布置出水管不同的安裝角度實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)布水，使厭氧污泥在水平方向發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)一步避免了死區(qū)的出現(xiàn)；避免了出水回流導(dǎo)致“鳥糞石”結(jié)晶堵塞的問(wèn)題；將有機(jī)污染物高效去除，低能耗，高產(chǎn)氣率，利于能源回收。
文檔編號(hào)C02F9/14GK202007181SQ20112010959
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月14日
發(fā)明者唐一 申請(qǐng)人:北京杰佳潔環(huán)境技術(shù)有限責(zé)任公司, 唐一