一種自氣浮高效厭氧生物反應器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種自氣浮高效厭氧生物反應器，包括生物反應區(qū)和氣浮分離區(qū)，生物反應區(qū)包括布水系統(tǒng)和生物反應室，布水系統(tǒng)設置有底錐、回流管出口、下排泥管，生物反應室設置有取樣口、內(nèi)循環(huán)橫隔板、中央升流管、降流管；氣浮分離區(qū)包括導流系統(tǒng)和除渣分離系統(tǒng)，導流系統(tǒng)設置有進水管和螺旋式導流筒，除渣分離系統(tǒng)設置有氣液分離室、伸展式刮渣器、排渣堰、集渣槽、排渣管、集氣室、降流室、固液分離室、出水管、沼氣排出管、回流管吸口和回流管。本實用新型集氣浮法和厭氧生物處理于一體，采用上部進水與螺旋式導流筒，可利用自身產(chǎn)生胞外多聚物對進水中的膠體進行混凝，并利用沼氣對懸浮物進行氣浮，提高處理效率，改善出水水質(zhì)，降低運行能耗。
【專利說明】
一種自氣浮高效厭氧生物反應器
技術領域
[0001]本實用新型屬于環(huán)保設備領域，具體涉及一種自氣浮高效厭氧生物反應器?！颈尘凹夹g】
[0002]厭氧生物反應器是在厭氧條件下利用厭氧微生物將廢水中有機物轉(zhuǎn)化為沼氣，從而實現(xiàn)水質(zhì)凈化的過程。因為厭氧生物反應器具有低耗能，高效能的特點，這類反應器已在廢水處理領域得到廣泛應用。經(jīng)過多年發(fā)展，厭氧生物反應器已推出很多產(chǎn)品，代表為:第一代厭氧生物反應器，主要是傳統(tǒng)厭氧消化池和高速消化池;第二代厭氧生物反應器，主要是上流式污泥床反應器和厭氧生物濾池反應器;第三代厭氧生物反應器，主要是厭氧顆粒污泥膨脹床反應器和內(nèi)循環(huán)反應器。厭氧生物反應器的處理能力不斷提高，第三代厭氧生物反應器的容積效能可以達到20kg-C0D ? nf3 ? cT1以上。
[0003]許多有機廢水(如畜禽養(yǎng)殖廢水和城市生活污水)中含有大量顆粒態(tài)有機污染物， 它們是造成C0D難以達標和出水混濁的重要致因。另外，有機廢水水中懸浮物濃度過高，還會沉積在反應器內(nèi)造成有效體積減少，同時影響厭氧污泥活性，降低反應器效能。在現(xiàn)有有機廢水處理過程中，一般另設氣浮裝置來去除懸浮固體(SS)，不僅會提高工程復雜程度，也會增大基建投資。因此，開發(fā)自氣浮高效厭氧生物反應器及其操作技術對于有機廢水生物處理具有重要的現(xiàn)實意義。
[0004]厭氧生物反應器的一個重要特征是產(chǎn)生沼氣，在高負荷條件下，容積產(chǎn)氣率可達 20nf3 ? nf3 ? cT1，它為氣浮法去除懸浮固體提供了動力，厭氧消化過程的另一個重要特征是功能菌產(chǎn)生胞外多聚物，對懸浮固體具有混凝作用，它為氣浮法去除懸浮固體提供了輔助。 本實用新型將生物轉(zhuǎn)化、氣浮去除懸浮物和厭氧生物反應相結合，具有高效性和實用性。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是解決現(xiàn)有技術中存在的問題，并提供一種自氣浮高效厭氧生物反應器及其方法。
[0006]—種自氣浮高效厭氧生物反應器包括生物反應區(qū)和氣浮分離區(qū)，其中生物反應區(qū)包括布水系統(tǒng)和生物反應室，布水系統(tǒng)設置有底錐、垂直下彎的回流管出口、下排泥管，生物反應室設置有取樣口、內(nèi)循環(huán)橫隔板、中央升流管、降流管;氣浮分離區(qū)包括導流系統(tǒng)和除渣分離系統(tǒng)，導流系統(tǒng)設置有進水管和螺旋式導流筒，除渣分離系統(tǒng)設置有氣液分離室、 伸展式刮渣器、排渣堰、集渣槽、排渣管、集氣室、降流室、固液分離室、出水管、沼氣排出管、 回流管吸口、回流管。在生物反應區(qū)，底部為布水系統(tǒng)，設置有反應器底錐，底錐連接下排泥管，底錐中央設置有垂直下彎的回流管出口，反應室外壁設置有三個取樣口，反應室頂部設置有內(nèi)循環(huán)橫隔板，內(nèi)循環(huán)橫隔板上設置有一根中央升流管，下部設有三根降流管。在氣浮分離區(qū)，底部為垂直上彎的進水管，進水管上部為螺旋式導流筒，螺旋式導流筒上部為氣液分離室，氣液分離室上部沼氣集氣室，集氣室頂部設沼氣排出管;刮渣器設置于氣液分離室浮至表面，氣液分離室外沿設置有排渣堰、集渣槽和排渣管;環(huán)繞螺旋式導流筒設置有降流室，降流室外壁中上部設回流管吸口，外連回流管；降流室底部與固液分離室相連，固液分尚室上部設置出水管。
[0007]所述的反應器中反應器由生物反應區(qū)和氣浮分離區(qū)構成，兩者的高度之比為3? 4:1，兩者的直徑之比為1:2?3,兩者的體積之比為1?1.5:1;生物反應區(qū)的高徑比為7? 10;氣浮分離區(qū)的高徑比為1?1.5。生物反應區(qū)頂部設置內(nèi)循環(huán)橫隔板，與氣浮分離區(qū)分隔，內(nèi)循環(huán)橫隔板上設置中央升流管，中央升流管位于內(nèi)循環(huán)橫隔板圓心，三根降流管位于內(nèi)循環(huán)橫隔板圓心與圓周之間1/2?2/3半徑處，三根降流管的夾角a為120°，中央升流管橫截面積與三根降流管橫截面積之和之比為1:1?1.5,中央升流管與降流管的長度之比為1: 1?2,中央降流管底部不超過內(nèi)循環(huán)橫隔板，降流管上部不超過內(nèi)循環(huán)橫隔板。所述的螺旋式導流筒的高徑比為3?5:1，螺旋式導流筒的直徑與螺距之比為1:1?1.5,螺旋式導流筒與氣浮分離區(qū)的橫截面積之比為1:5?7,螺旋式導流筒高度占氣浮分離區(qū)高度的0.6? 0.8,進水管出口垂直向上正對螺旋式導流筒底部。降流室上邊界與出水管中心水平對齊， 降流室上部設有排渣堰，排渣堰與基準水平面的夾角0為45°?60°，集渣槽底部與基準水平面的夾角Y為45°?60°。氣浮分離內(nèi)的伸展式刮渣器的刮板下沿與氣液分離室中的液面剛好接觸，伸展式刮渣器運行時刮板從中心呈輻射狀向四周伸展，將浮渣經(jīng)排渣堰排入集渣槽中。氣浮分離區(qū)內(nèi)的集氣室、氣液分離室、降流室的高度比為1: 〇.3?0.5:5?8。
[0008]本實用新型的優(yōu)點是:1)采用上部進水的方式與螺旋式導流筒實現(xiàn)了利用高效厭氧生物反應器產(chǎn)生的大量沼氣氣浮去除高懸浮物濃度廢水中的懸浮物，進水和沼氣混合液在螺旋導流筒的底部進行混合后通過較長流程的接觸后，懸浮物形成浮渣浮至液面上，通過排渣清楚，這樣經(jīng)濟有效地消除了懸浮物對生物反應器的不良影響，也對出水水質(zhì)有很大提高。自氣浮高效厭氧生物反應器中設有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)減少了反應器死區(qū)并強化傳質(zhì)過程，為高效運行提供了保障。2)自氣浮高效厭氧生物反應器中設有內(nèi)循環(huán)裝置和外循環(huán)回流管，使整個反應室流態(tài)處于全混合狀態(tài)，緩解了厭氧反應器縱向酸堿分布不均勻現(xiàn)象， 避免了酸化現(xiàn)象，而且減少了反應器死區(qū)并強化傳質(zhì)過程，為反應器的高效運行提供了保障。3)自氣浮高效厭氧生物反應器可以承受進水中高有機物濃度，高懸浮物濃度，具有很高的容積效能和容積轉(zhuǎn)化率。【附圖說明】
[0009]圖1是自氣浮高效厭氧生物反應器結構示意圖；
[0010]圖2是內(nèi)循環(huán)橫隔板、升流管和降流管的局部示意圖；
[0011]圖中:生物反應區(qū)1、氣浮分離區(qū)n、底錐1、下排泥管2、取樣口 3、回流管出口4、內(nèi)循環(huán)橫隔板5,中央升流管6、降流管7、進水管8、螺旋式導流筒9、氣液分離室10、伸展式刮渣器11、排渣堰12、集渣槽13、排渣管14、集氣室15、降流室16、固液分離室17、出水管18、沼氣排出管19、回流管吸口 20、回流管21?！揪唧w實施方式】
[0012]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型做進一步闡述和說明。本實用新型中各個實施方式的技術特征在沒有相互沖突的前提下，均可進行相應組合。
[0013]如圖1-2所示，一種自氣浮高效厭氧生物反應器包括生物反應區(qū)I和氣浮分離區(qū)n，其中生物反應區(qū)包括布水系統(tǒng)和生物反應室，布水系統(tǒng)設置有底錐l、下排泥管2、回流管出口4,生物反應室設置有取樣口3、內(nèi)循環(huán)橫隔板5,中央升流管6、降流管7;氣浮分離區(qū)包括導流系統(tǒng)和除渣分離系統(tǒng)，導流系統(tǒng)設置有進水管8和螺旋式導流筒9，除渣分離系統(tǒng)設置有氣液分離室10、伸展式刮渣器11、排渣堰12、集渣槽13、排渣管14、集氣室15、降流室 16、固液分離室17、出水管18、沼氣排出管19、回流管吸口 20、回流管21;在生物反應區(qū)I，底部為布水系統(tǒng)，設置有反應器底錐1，底錐1連接下排泥管2，底錐1中央設置有垂直下彎的回流管出口 4，反應室外壁設置有三個取樣口 3，反應室頂部設置有內(nèi)循環(huán)橫隔板5，內(nèi)循環(huán)橫隔板5上設置有一根中央升流管6,三根降流管7。在氣浮分離區(qū)n，底部為垂直上彎的進水管8，進水管8上部為螺旋式導流筒9，螺旋式導流筒9上部為氣液分離室10，氣液分離室10上部為集氣室15,集氣室15頂部設沼氣排出管19;伸展式刮渣器11設置于氣液分離室10表面， 氣液分離室10外沿設置有排渣堰12、集渣槽13和排渣管14;環(huán)繞螺旋式導流筒9設置有降流室16,降流室16外壁中上部設回流管吸口 20,外連回流管21;降流室16底部與固液分離室17 相連，固液分離室17上部設置出水管18。
[0014]自氣浮高效厭氧生物反應器的反應器由生物反應區(qū)I和氣浮分離區(qū)n構成，兩者的高度之比為3?4:1，兩者的直徑之比為1:2?3,兩者的體積之比為1?1.5:1;生物反應區(qū) I的高徑比為:7?10;氣浮分離區(qū)II的高徑比為1?1.5。生物反應區(qū)I頂部設置內(nèi)循環(huán)橫隔板5,與氣浮分離區(qū)II分隔，內(nèi)循環(huán)橫隔板5上設置中央升流管6,中央升流管6位于內(nèi)循環(huán)橫隔板5圓心，三根降流管7位于內(nèi)循環(huán)橫隔板5圓心與圓周之間1/2?2/3半徑處，三根降流管 7的夾角a為120°，中央升流管6橫截面積與三根降流管7橫截面積之和之比為1:1?1.5，中央升流管6與降流管7的長度之比為1:1?2,中央降流管6底部不超過內(nèi)循環(huán)橫隔板5,降流管7上部不超過內(nèi)循環(huán)橫隔板5。所述的螺旋式導流筒9的高徑比為3?5:1，螺旋式導流筒9 的直徑與螺距之比為1:1?1.5，螺旋式導流筒9與氣浮分離區(qū)II的橫截面積之比為1:5?7， 螺旋式導流筒9高度占氣浮分離區(qū)n高度的0.6?0.8,進水管出口垂直向上正對螺旋導流筒9底部。降流室16上邊界與出水管中心水平對齊，降流室16上部設有排渣堰12,排渣堰12 與基準水平面的夾角0為45°?60°，集渣槽13底部與基準水平面的夾角y為45°?60°。氣浮分離區(qū)II內(nèi)的伸展式刮渣器11的刮板下沿與氣液分離室10中的液面剛好接觸，伸展式刮渣器11運行時刮板從中心呈輻射狀向四周伸展，將浮渣經(jīng)排渣堰12排入集渣槽13中。氣浮分離區(qū)n內(nèi)的集氣室15、氣液分離室10、降流室16的高度比為1:0.3?0.5:5?8。
[0015]利用該反應器處理廢水的方法為:在生物反應區(qū)，產(chǎn)氣基質(zhì)來自氣浮分離區(qū)的回流液，經(jīng)反應區(qū)底部布水系統(tǒng)均勻分布后，沿反應區(qū)向上流動，有機物經(jīng)過微生物作用轉(zhuǎn)化成沼氣，沼氣再經(jīng)反應區(qū)頂部內(nèi)循環(huán)橫隔板上設置的中央升流管進入氣浮分離區(qū)，為廢水懸浮固體氣浮提供動力。在氣浮分離區(qū)，來自生物反應區(qū)的沼氣及其攜帶液與來自進水管的廢水一起引入螺旋導流筒底部，經(jīng)螺旋導流筒強化接觸，混合液進入氣液分離室，沼氣由氣液分離室逸入集氣室，從沼氣排出管引出反應器;混合液由氣液分離室進入降流室，經(jīng)固液分離室重力沉降，上清液從出水管流出反應器;浮渣在氣液分離室浮至表面，由刮渣器推過排渣堰進入集渣槽，由排渣管排出反應器;沉降污泥經(jīng)固液分離室作用，沉降到固液分離室底部，通過內(nèi)循環(huán)橫隔板上的降流管返回反應區(qū)。自氣浮高效厭氧生物反應器需要在較高的有機負荷(5kg-C0D ? nf3 ? cf1以上)條件下運行，以滿足產(chǎn)生足夠的沼氣達到自氣浮目的。
[0016]以上所述的實施例只是本實用新型的一種較佳的方案，然其并非用以限制本實用新型。有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型。因此凡采取等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種自氣浮高效厭氧生物反應器，其特征在于包括生物反應區(qū)(I)和氣浮分離區(qū) (n )，其中生物反應區(qū)(I)包括布水系統(tǒng)和生物反應室，布水系統(tǒng)設置有底錐a )、下排泥管 (2)、回流管出口(4)，生物反應室設置有取樣口(3)、內(nèi)循環(huán)橫隔板(5)、中央升流管(6)、降 流管(7);氣浮分離區(qū)(n)包括導流系統(tǒng)和除渣分離系統(tǒng)，導流系統(tǒng)設置有進水管(8)和螺 旋式導流筒(9)，除渣分離系統(tǒng)設置有氣液分離室(10)、伸展式刮渣器(11)、排渣堰(12)、集 渣槽(13)、排渣管(14)、集氣室(15)、降流室(16)、固液分離室(17)、出水管(18)、沼氣排出 管(19)、回流管吸口(20)和回流管(21);在生物反應區(qū)(I)，底部為布水系統(tǒng)，設置有反應器 底錐(1)，底錐(1)連接下排泥管(2)，底錐(1)中央設置有垂直下彎的回流管出口(4)，反應 室外壁設置有三個取樣口(3)，反應室頂部設置有內(nèi)循環(huán)橫隔板(5)，內(nèi)循環(huán)橫隔板(5)上設 置有一根中央升流管(6)和三根降流管(7);在氣浮分離區(qū)(n)，底部為垂直上彎的進水管 (8)，進水管(8)上部為螺旋式導流筒(9)，螺旋式導流筒(9)上部為氣液分離室(10)，氣液分 離室(10)上部為集氣室(15)，集氣室(15)頂部設沼氣排出管(19);伸展式刮渣器(11)設置 于氣液分離室(10)表面，氣液分離室(10)外沿設置有排渣堰(12)、集渣槽(13)和排渣管 (14);環(huán)繞螺旋式導流筒(9)設置有降流室(16)，降流室(16)外壁中上部設回流管吸口 (20)，外連回流管(21);降流室(16)底部與固液分離室(17)相連，固液分離室(17)上部設置 出水管(18)。2.根據(jù)權利要求1所述的一種自氣浮高效厭氧生物反應器，其特征在于:反應器由生物 反應區(qū)(I)和氣浮分離區(qū)(n)構成，兩者的高度之比為3?4:1，兩者的直徑之比為1:2?3， 兩者的體積之比為1?1.5:1;生物反應區(qū)(I)的高徑比為:7?10;氣浮分離區(qū)(n)的高徑比 為:1?1.5〇3.根據(jù)權利要求1所述的一種自氣浮高效厭氧生物反應器，其特征在于:生物反應區(qū)(I)頂部設置內(nèi)循環(huán)橫隔板(5)，與氣浮分離區(qū)(n)分隔，內(nèi)循環(huán)橫隔板(5)上設置中央升流 管(6)，中央升流管(6)位于內(nèi)循環(huán)橫隔板(5)圓心，三根降流管(7)位于內(nèi)循環(huán)橫隔板(5)圓 心與圓周之間1/2?2/3半徑處，三根降流管(7)的夾角a為120°，中央升流管(6)橫截面積與 三根降流管(7)橫截面積之和之比為1:1?1.5，中央升流管(6)與降流管(7)的長度之比為 1:1?2,中央降流管(6)底部不超過內(nèi)循環(huán)橫隔板(5)，降流管(7)上部不超過內(nèi)循環(huán)橫隔板 (5)。4.根據(jù)權利要求1所述的一種自氣浮高效厭氧生物反應器，其特征在于:所述的螺旋式 導流筒(9)的高徑比為3?5:1，螺旋式導流筒(9)的直徑與螺距之比為1:1?1.5,螺旋式導 流筒(9)與氣浮分離區(qū)(II)的橫截面積之比為1:5?7,螺旋式導流筒(9)高度占氣浮分離區(qū) (n)高度的0.6?0.8,進水管出口垂直向上正對螺旋式導流筒(9)底部。5.根據(jù)權利要求1所述的一種自氣浮高效厭氧生物反應器，其特征在于:降流室(16)上 邊界與出水管中心水平對齊，降流室(16)上部設有排渣堰(12)，排渣堰(12)與基準水平面 的夾角0為45°?60°，集渣槽(13)底部與基準水平面的夾角y為45°?60°。6.根據(jù)權利要求1所述的一種自氣浮高效厭氧生物反應器，其特征在于:氣浮分離區(qū)(II)內(nèi)的伸展式刮渣器(11)的刮板下沿與氣液分離室(10)中的液面剛好接觸，伸展式刮渣 器(11)運行時刮板從中心呈輻射狀向四周伸展，將浮渣經(jīng)排渣堰(12)排入集渣槽(13)中。7.根據(jù)權利要求1所述的一種自氣浮高效厭氧生物反應器，其特征在于:氣浮分離區(qū) (II)內(nèi)的集氣室(15)、氣液分離室(10)、降流室(16)的高度比為1:0.3?0.5:5?8。
【文檔編號】C12M1/107GK205687912SQ201620553822
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月7日 公開號201620553822.7, CN 201620553822, CN 205687912 U, CN 205687912U, CN-U-205687912, CN201620553822, CN201620553822.7, CN205687912 U, CN205687912U
【發(fā)明人】鄭平, 曾卓
【申請人】浙江大學