CN110028154B - 一种无堵塞布水厌氧反应装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无堵塞布水厌氧反应装置，包括反应器本体、进水***、集气总管以及回流管***，反应器本体顶端设有气液分离罐，反应器本体内从上到下依次设有出水堰、三相分离器、集水管、上锥体部件以及下锥体部件，进水***通过上锥体总管与上锥体部件相连，下锥体部件通过下锥体总管依次与回流管***、集水管相连；三相分离器通过集气总管与气液分离罐相连；反应器本体内侧左右两端均设有反射板，反射板设置在集水管以及上锥体部件之间；反应器本体上设有出水管，出水管与出水堰相连；本发明通过设置上下锥体，从根源上解决了进水***易堵塞问题，同时反应器底部死角问题的解决也提高了反应器的容器利用效率，从而提高了处理效果。

Description

一种无堵塞布水厌氧反应装置

技术领域

本发明涉及一种无堵塞布水厌氧反应装置，属于废水处理技术领域。

背景技术

近年来由于工农业的飞速发展，营养不均衡的农业或混合生活污水、高浓度有机废水、有毒有害化工废水对环境的破坏作用较大。在抗水质波动、毒害抑制作用以及低浓度有机废水等处理方面，成为厌氧技术广泛应用急需攻克的一大难题。厌氧作为一种低能耗的废水处理技术,在废水生物处理领域（特别是高浓有机废水）发挥着越来越大的作用。在厌氧处理工艺的发展过程中，反应器是发展最快的领域之一。其设计的关键是如何使罐体内形成均匀稳定的水力条件,其性能受控于布水器的布水结构、布孔方式、进水流速等。目前主要存在布水不均匀、容易出现死区、布水***容易堵塞、反应器钙化严重、循环量不足、反应器缓冲能力差、生物颗粒污泥流失严重等问题。针对该情况,对厌氧反应器的布水结构进行优化设计,使反应器实现长期稳定高效的运行具有重要现实意义。

中国专利公开号：107720960A，公开日：2018年2月23日的专利文献公开了一种旋转布水式IC厌氧反应器，该反应器包括反应塔，其底部设有进水口，其上部设有排水口，反应塔内从下至上依次设有进水布水装置、回流布水装置、内回流管、第一三相分离器、 第二三相分离器、气水分离器，内回流管的上端连通所述气水分离器且下端朝向所述反应塔的底部；第一三相分离器和第二三相分离器的上侧分别连接一个通向气水分离器的沼气收集管。进水口连接一个进水布水装置，其包含一个主连接管，主连接管的一端设有辐射状排布的两个或两个以上的支管，支管上设有进水孔，进水孔均朝向逆时针方向或均朝向顺时针方向。使进水口注入的污水与塔内含有厌氧菌种的污泥混合，以此改善废水与厌氧菌种传质效果。该反应器虽然通过喷嘴的辐射排布，使水流朝某个时针方向有序旋转运动，从一定程度减缓了喷嘴的堵塞情况，但当反应器直径较大的情况下，喷嘴布置个数的增多将较难实现每个碰嘴的阻力损失相等，仍然无法根本解决堵塞问题。中国专利公开号：107043161A，公开日：2017年8月15日的专利文献公开了一种IC厌氧反应器，该反应器包括罐体，混合区，第一厌氧区、下三相分离器、第二厌氧区、上三相分离器和沉淀区，气液分离器。混合区包括锥形罐底、设在锥形罐底上侧的进水管、设在进水管上端的回流管；回流管的下端设有锥形管口、上端与气液分离器相连。本发明可使进水均匀、环形排泥方便排净设备内部污泥。但底部锥体内部空间无法利用导致反应器有效容积率较低，增加反应器体积。

发明内容

针对现有厌氧处理技术中存在的易堵塞、死角多、布水不均匀导致启动速度慢和处理效率较低的问题，本发明提供了一种无堵塞布水厌氧反应装置及其处理废水的方法。

本发明在厌氧反应器底部设置的两层锥体布水，取代了传统喷嘴式进水方式，可以较好解决进水堵塞问题。此外，在反应器下半部形成较强的紊流，使泥水充分接触反应器，并在上升流和沼气气泡的作用下污泥在三相分离器以下保持着悬浮状态，从而能防止局部死角淤积，提高了反应器的空间利用效率。对多种行业的有机废水适应性强，且有较好的抗负荷冲击能力。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种无堵塞布水厌氧反应装置，包括反应器本体、进水***、集气总管以及回流管***，所述反应器本体顶端设有气液分离罐，所述反应器本体内从上到下依次设有出水堰、三相分离器、集水管、上锥体部件以及下锥体部件，所述进水***通过上锥体总管与上锥体部件相连，所述下锥体部件通过下锥体总管依次与回流管***、集水管相连；三相分离器通过集气总管与气液分离罐相连；所述反应器本体内侧左右两端均设有反射板，反射板设置在集水管以及上锥体部件之间；所述反应器本体上设有出水管，出水管与出水堰相连。

所述的反应器本体为厌氧反应器的主体结构，形状大多为圆柱体，钢砼或钢制结构，内壁做防腐措施，一般外部做保温层；

作为本发明的一种改进，所述反射板向下倾斜设置在反应器本体内。

作为本发明的一种改进，所述反射板与反应器本体之间的锐角夹角为25°-40°，其水平投影长度为下锥体底面与反应器本体内侧壁的最近距离80-100%。

作为本发明的一种改进，所述上锥体部件包括至少2个上锥体，所述下锥体部件包括至少2个下锥体。

作为本发明的一种改进，所述上锥体和下锥体均为无底盖圆锥体结构，上锥体与下锥体在同一个轴线上。采用钢结构（壁面需做防腐措施）或PVC材料，正放置于反应器之中，即圆锥体的底面与池体底面平行。

作为本发明的一种改进，所述下锥体的锥角为25°-65°，下锥体底面与反应器本体底部之间的距离为下锥体高的1/10-3/10，下锥体部件的底面积之和为反应器本体底面积的20-50%。

作为本发明的一种改进，所述上锥体的锥角为25°-65°，上锥体与下锥体顶点间的距离为上锥体高度的0.3-1.5倍，上锥体底面积为下锥体底面积的50-100%。

作为本发明的一种改进，所述回流管***包括回流管，回流管上设有回流泵；所述进水***包括进水管，进水管上设有进水泵。回流量为进水量的1-5倍。

作为本发明的一种改进，所述三相分离器包括三相分离管，三相分离管通过集气支管与集气总管相连。

作为本发明的一种改进，所述三相分离管包括上分离管以及下分离管，上分离管以及下分离管交错设置在反应器本体内。所述三相分离器为三角形塑料板或不锈钢板。

反应器本体高径比为3-6，其中上锥体顶点高度为反应器本体高度的1/5—1/3。

一种无堵塞布水厌氧反应装置及其处理废水的方法，具体步骤如下：

1、上下锥体形成的缝隙，可使水流以较大的流速呈面状斜向下辐射流出，形成较大的紊流水力条件，保证了泥液充分混合接触。

2、回流泥水通过下锥体与主体反应器底部环形缝隙时，可获得较大的动能，挟带污泥颗

粒或絮体发生运行，并冲击池底部死角区域，强化了池底泥水混合，保证了底部容器的使用效率。

3、上升泥水经过反射板时，可形成较大的紊流沿上升流相反的方向运行，进一步强化了反射板以下区域的泥水混合，使该区域呈近流化态，提高了生化的反应效率。

4、上升泥水经过反射板形成的环形圈时，流速发生了变化，流速瞬间增大后又恢复原流

速，使反射板与三相分离器之间区域形成微扰动，同时不破坏污泥悬浮层结构，即利于泥水传质反应也利于上部泥水分离。

由于反应器底部进水区域形成的近流化态水力条件，该反应器具备较强的抗冲击能力，可以适应不同水质负荷变化和一定的抗毒性冲击能力，同时反应器的无死角淤积提高了反应器的容积利用效率，提高了整体处理效率。该反应器可适应多种行业的有机废水，且有较好的抗负荷冲击和抗毒性能力。

一种无堵塞布水厌氧反应装置及其处理废水的方法，其主要技术原理：待处理废水由进水泵从上锥体进入反应器本体中，经过上下锥体之间的缝隙沿斜下方向流经反应器底部并使废水和污泥较好的混合。同时反应器上部（靠近三相分离器下部）泥水经泥水收集管道由回流泵输送进下锥体，回流水经过下锥体与反应器底部的缝隙形成较大的冲击流速，使底部活性污泥发生较大扰动。反应器底部上下两锥体、反射板共同形成了较大的紊流区域，防止底部死角导致污泥淤积。反应器中上部，在上升流速、沼气气泡及微小湍流的作用下，可保持污泥悬浮并和废水充分接触，有效的解决了反应器内部局部淤积问题。最后泥水流经三相分离器实现泥水分离，期间一部分污泥下沉至集水管周围被吸进回流管中又回流至反应器底部下锥体中。泥水分离出的废水流经出水堰最终进入出水管排出。

由于采用了以上技术，本发明较现有技术相比，具有的有益效果如下：

本发明公开了一种不堵塞的高效厌氧处理装置，可有效解决进水***堵塞问题。

本发明的一种无堵塞布水厌氧反应装置，采用无喷头进水***和反射板强化紊流措施，解决了进水布水管不均匀和易堵塞的难题，反应器底部形成的近流化态水体条件可使有效防止死角污泥淤积问题，提高了反应器的容器使用效率。

本发明的一种无堵塞布水厌氧反应装置，反射板形成的环形圈使反应器主体分成上中下三部分区域，下部为流化态，环形圈附近为微湍流过渡区，上部为稳定悬浮态，同一个反应器中的这三种状态较好的符合厌氧处理工艺要求。

本发明的一种无堵塞布水厌氧反应装置，以反射板形成的环形圈为界限区域，下部近流化态有利于泥水充分混合反应，提高废水的抗冲击能力，防止底部淤积；中部的过渡态，提高了瞬间上升流速，形成微湍流区域，促进气液分离，加强污泥表明微观传质，防止局部淤积；上部的稳定悬浮区为三相分离器提高气液固三相分离提供较好的条件。

附图说明

图1是一种无堵塞布水厌氧反应装置的结构示意图；

图中：1、进水管，2、进水泵，3、上锥体，4、下锥体，5、下锥体总管，6、回流泵，7、上锥体总管，8、反射板，9、反应器本体，10、回流管，11、集水管，12、三相分离器，13、集气总管，14、出水堰，15、集气支管，16、出水管，17、气液分离罐，18、上分离管，19、下分离管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。

实施例1：

结合附图可见，一种无堵塞布水厌氧反应装置，包括反应器本体9、进水***、集气总管13以及回流管***，所述反应器本体9顶端设有气液分离罐17，所述反应器本体9内从上到下依次设有出水堰14、三相分离器12、集水管11、上锥体部件以及下锥体部件，所述进水***通过上锥体总管7与上锥体部件相连，所述下锥体部件通过下锥体总管5依次与回流管***、集水管11相连；三相分离器12通过集气总管13与气液分离罐17相连；所述反应器本体9内侧左右两端均设有反射板8，反射板8设置在集水管11以及上锥体部件之间；所述反应器本体9上设有出水管16，出水管16与出水堰14相连。

所述反射板8向下倾斜设置在反应器本体9内。

所述上锥体部件包括至少2个上锥体3，所述下锥体部件包括至少2个下锥体4。

所述上锥体3和下锥体4均为无底盖圆锥体结构，上锥体3与下锥体4在同一个轴线上。

所述回流管***包括回流管10，回流管10上设有回流泵6；所述进水***包括进水管1，进水管1上设有进水泵2。

所述三相分离器12包括三相分离管，三相分离管通过集气支管15与集气总管13相连，所述三相分离管包括上分离管18以及下分离管19，上分离管18以及下分离管19交错设置在反应器本体9内。

其中反应器本体9与上下锥体4采用碳钢材料制作，内壁（包括上下锥体）用环氧树脂防腐，上下锥体采用扇形钢板卷制而成，由钢架悬空支撑固定在反应器内部，下锥体4距反应器底部80 mm，上下锥顶角都为45°，上锥体3顶部与进水管1通过焊接连通，上下两锥体顶点间的距离为50mm，上锥体3顶点高度占反应器总高的20%，集水管11安装在反应器的中上部，离三相分离器12下部0.8米距离，支管平面保持水平，穿孔口向下。上锥体底面积为下锥体底面积的60%，反应器中所有下锥体4底面积之和占总面积数值25%。

集水管11直径为200 mm，孔距为0.30 m。回流管10连接集水管11与下锥体4顶部，泥水经过集水管11由回流泵6输送至回流支管，再由回流支管进入下锥体4中。反射板8向下倾斜角度为30°，水平投影长度为下锥体4底面与反应器池壁最近距离的80%。

三相分离器12由无底三角柱形不锈钢板制作，三角顶角夹角为60°，分两层分别交错置于主体反应器上部，层间距为100 mm每个三角板顶部均与集气支管15相连，所有集气支管15汇集至集气总管13；出水堰14为三角锯齿堰，不锈钢材质；气液分离罐17为碳钢防腐材质，与集气总管13相连接。

一种无堵塞布水厌氧反应装置及其处理废水的方法，其处理过程为：废水经进水泵2泵入上锥体3中，经过上下锥体之间的缝隙水流沿斜下方向流经反应器底部，流速为324m/h，同时反应器上部（靠近三相分离器12下部）泥水经集水管11由回流泵6输送进下锥体4，回流水经过下锥体4与反应器底部的缝隙形成较大的流速，流速为1246m/h，加强反应器底部的扰动。反应器底部上下两锥体、反射板8共同形成了较大的紊流区域，防止底部死角导致污泥淤积。由于上升流速的作用，悬浮污泥和废水最后流经三相分离器12实现泥水分离，期间一部分污泥下沉至集水管11周围被吸进回流管10中又回流至反应器底部。泥水分离出的已处理废水流经出水堰14最终进入出水管16。

本实施例的一种无堵塞布水厌氧反应装置及其处理废水的方法，由于反应过程有效防止了死角及解决了进水口堵塞问题，使布水更加均匀，因此处理效率高、适用性较广。

实施例2：

本实施例的一种无堵塞布水厌氧反应装置及其处理废水的方法，基本结构同实施例1，不同之处在于：下锥体4距反应器底部为100mm，上下锥顶角为60°，上下两锥体顶点间的距离为90mm，三相分离器12层间距为110 mm，且采用钢板加防腐措施，反射板8向下倾斜角度为40°，水平投影长度为下锥体4底面与反应器池壁最近距离的90%，反应器中所有下锥体4底面积之和占总面积数值50%。上下锥体之间的缝隙水流速约为421m/h，下锥体4与反应器底部的缝隙水流速为1341m/h。上锥体底面积为下锥体底面积的70%。

某制药企业生产废水的pH：7.6；COD ：18600-24300mg/L，为高浓有机废水，可生化性较好，但悬浮物高，利用本实施例的无堵塞布水厌氧反应装置及其处理废水的方法，处理过程同实施例1，采用颗粒污泥进行中温（35℃）驯化培养，运行2周COD去除率可达71%，经过4周运行，COD去除率达到83%，运行两个月以后，COD去除率高达90%，出水COD基本稳定在2000 mg/L左右。未见颗粒污泥破碎变小现象，表明该反应器有较好的处理效果。

实施例3：

本实施例的一种无堵塞布水厌氧反应装置及其处理废水的方法，基本结构同实施例1，不同之处在于：下锥体4距反应器底部为90mm，上下都锥顶角为50°，上下两锥体顶角间的距离为70mm，三相分离器12层间距为120 mm，且采用钢板加防腐措施，反射板8向下倾斜角度为32°，水平投影长度为下锥体4底面与反应器池壁最近距离的87%，反应器中所有下锥体4底面积之和占总面积数值35%。上下锥体之间的缝隙水流速约为357m/h，下锥体4与反应器底部的缝隙水流速为1481m/h。上锥体底面积为下锥体底面积的80%。

某红薯淀粉企业生产废水的pH：5.3；COD ：13500-18300mg/L，为高浓有机废水，可生化性好，但悬浮物高，利用本实施例的无堵塞布水厌氧反应装置及其处理废水的方法，处理过程同实施例1，采用处理淀粉废水的颗粒污泥进行中温（35℃）培养驯化，运行1周COD去除率可达68%，经过2周运行，COD去除率达到85%，运行一个月以后，COD去除率高达92%，出水COD基本稳定在1000 mg/L左右。

上述实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围，即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种无堵塞布水厌氧反应装置，其特征在于：包括反应器本体、进水***、集气总管以及回流管***，所述反应器本体顶端设有气液分离罐，所述反应器本体内从上到下依次设有出水堰、三相分离器、集水管、上锥体部件以及下锥体部件，所述进水***通过上锥体总管与上锥体部件相连，所述下锥体部件通过下锥体总管依次与回流管***、集水管相连；三相分离器通过集气总管与气液分离罐相连；所述反应器本体内侧左右两端均设有反射板，反射板设置在集水管以及上锥体部件之间；所述反应器本体上设有出水管，出水管与出水堰相连；

所述上锥体部件包括至少2个上锥体，所述下锥体部件包括至少2个下锥体；

所述上锥体和下锥体均为无底盖圆锥体结构，上锥体与下锥体在同一个轴线上；

所述下锥体的锥角为25°-65°，下锥体底面与反应器本体底部之间的距离为下锥体高的1/10-3/10，下锥体部件的底面积之和为反应器本体底面积的20-50%；

所述反射板向下倾斜设置在反应器本体内；

所述反射板与反应器本体之间的锐角夹角为25°-40°；

所述上锥体的锥角为25°-65°，上锥体与下锥体顶点间的距离为上锥体高度的0.3-1.5倍，上锥体底面积为下锥体底面积的50-100%。

2.根据权利要求1所述的一种无堵塞布水厌氧反应装置，其特征在于：所述回流管***包括回流管，回流管上设有回流泵；所述进水***包括进水管，进水管上设有进水泵。

3.根据权利要求1所述的一种无堵塞布水厌氧反应装置，其特征在于：所述三相分离器包括三相分离管，三相分离管通过集气支管与集气总管相连。

4.根据权利要求1所述的一种无堵塞布水厌氧反应装置，其特征在于：所述三相分离管包括上分离管以及下分离管，上分离管以及下分离管交错设置在反应器本体内。

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