專利名稱：一種厭氧流化床反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水生化處理領(lǐng)域，涉及一種厭氧流化床反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
厭氧處理技術(shù)由于無需暴氣、污泥產(chǎn)量少和可回收沼氣而成為國內(nèi)外普遍關(guān)注的節(jié)能技術(shù)。目前常見的厭氧反應(yīng)器主要有以下幾種上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)、厭氧生物濾池(AF)、膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器(EGSB)和內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器(IC)等設(shè)備?，F(xiàn)今還沒有成熟的厭氧流化床在工業(yè)生產(chǎn)中得以應(yīng)用。上流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器在運行過程中，廢水通過進水配水系統(tǒng)以一定的流速自反應(yīng)器的底部進入反應(yīng)器，由布水器均勻布水，水流依次流經(jīng)污泥床、污泥懸浮層至三相分離器。UASB反應(yīng)器中的水流呈推流式，進水與污泥床及污泥懸浮層中的微生物充 分混合接觸并進行厭氧分解，厭氧分解過程中產(chǎn)生的沼氣在上升過程中將污泥顆粒托起，由于大量氣泡的產(chǎn)生，引起污泥床的膨脹。反應(yīng)器中沉淀性能較差的絮體狀污泥則在氣體的攪拌作用下，在反應(yīng)器上部形成污泥懸浮層；沉淀性能良好的顆粒污泥則處于反應(yīng)器的下部形成高濃度的污泥床。隨著水流的上升流動，氣、水、固三相混合液升至三相分離器中分離。UASB厭氧反應(yīng)器雖然經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，但是該反應(yīng)器由于結(jié)構(gòu)的缺陷，其污泥與廢水底物的混合效果不好，傳質(zhì)速率不高，易發(fā)生短流現(xiàn)象，不適于處理高懸浮物固體濃度的廢水，三相分離器還沒有一個成熟的設(shè)計方法，且顆粒污泥的培養(yǎng)較困難。厭氧生物濾池(AF)采用生物固定化技術(shù)延長SRT，把SRT和HRT分別對待的思想是厭氧反應(yīng)器發(fā)展史上的一個里程碑。其結(jié)構(gòu)和原理類似于好氧生物濾床，厭氧菌在填充材料上附著生長形成生物膜。厭氧濾器一般采用上流式，在負荷較低時，能夠取得良好的處理效果，但易發(fā)生堵塞，且AF在運行中常出現(xiàn)堵塞和短流現(xiàn)象，且需要大量的填料和對填料進行定期清洗，增加了處理成本。膨脹顆粒污泥床(EGSB)實際上是改進的UASB反應(yīng)器，不同之處是EGSB采用更大的高徑比和增加了出水回流，上升流速高達2. 56m/h遠大于UASB采用的0. 52m/h的上升流速。因此EGSB反應(yīng)器中的顆粒污泥床處于部分或全部膨化狀態(tài)，再加上產(chǎn)氣的攪拌作用，使進水與顆粒污泥充分接觸，傳質(zhì)效果更好，可處理較低濃度的有機廢水。EGSB雖然有效地解決了進水短流的現(xiàn)象，然而其動力消耗大，屬于單級厭氧反應(yīng)器，過大的上流速度容易帶走厭氧污泥，目前在造紙廠應(yīng)用時已經(jīng)發(fā)生污泥流失的現(xiàn)象。厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器(IC)在結(jié)構(gòu)上如同兩個UASB反應(yīng)器上下重疊串聯(lián)。在底部高復(fù)合區(qū)，通過三相分離器實現(xiàn)了出水內(nèi)循環(huán)；上部為低負荷區(qū)，廢水在這里得到進一步處理。IC系統(tǒng)相當于兩級UASB工藝的串聯(lián)運行，處理效果好，出水水質(zhì)較為穩(wěn)定。但是IC反應(yīng)器構(gòu)造復(fù)雜，施工要求高、維修相對困難，另外內(nèi)循環(huán)中尼水混合液的上升還易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，使內(nèi)循環(huán)癱瘓，處理效果變差。上述這幾種反應(yīng)器都有其各自的缺點，比如應(yīng)用最廣泛的上流式厭氧污泥床反應(yīng)器由于結(jié)構(gòu)的缺陷，其污泥與廢水底物的混合效果不好，傳質(zhì)效率不高，易發(fā)生短流現(xiàn)象，不適于處理高懸浮物固體濃度的廢水。中國專利ZL02282323. 9公開了一種內(nèi)循環(huán)厭氧膨脹床/流化床反應(yīng)器，其是對現(xiàn)有內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器的一種改進，其主要技術(shù)特點是將氣液分離區(qū)與第二反應(yīng)區(qū)合建，頂部一部分作為氣液分離區(qū)；第二反應(yīng)區(qū)不設(shè)三相分離器；采用面積更大的環(huán)形降流區(qū)。該反應(yīng)器仍然可以形成內(nèi)循環(huán)，但結(jié)構(gòu)大為簡化，堵塞問題有效緩解，且載體的引入解決了上升流速較低的問題，使該反應(yīng)器在性能上優(yōu)于內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器，其容積負荷是UASB反應(yīng)器處理同類廢水的4-6倍，處理啤酒廢水等中等濃度有機廢水時，容積負荷可達20kgC0D/(m3*d)左右。但該專利是單一的完全混合式反應(yīng)器，出水水質(zhì)難以提高。反應(yīng)器沒有外加動力強化液固傳質(zhì)，反應(yīng)效率不高。內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，沒有根本解決反應(yīng)器堵塞問題。中國專利ZL200710066797. 5公開了一種厭氧型內(nèi)循環(huán)回流式固定化微生物流化床反應(yīng)器。反應(yīng)器本體由下至上依次設(shè)有沉淀區(qū)、反應(yīng)區(qū)、沉降區(qū)，沉降區(qū)內(nèi)設(shè)有污泥斗，污泥斗上方設(shè)有布水器，布水器上設(shè)支撐管，支撐管上端設(shè)有反射板，反應(yīng)區(qū)內(nèi)有固定化微生物填料、內(nèi)循環(huán)回流管，內(nèi)循環(huán)回流管上端設(shè)有第一和第二漏斗狀擋板，第一漏斗狀擋板與 反應(yīng)器本體壁連接處設(shè)有三相分離器，通過氣室與第二排氣管、第二氣體轉(zhuǎn)子流量計、第二針閥、水封箱相接，反應(yīng)器本體外壁設(shè)多個取樣口，反應(yīng)器本體上部通過U型管與出水管、液體轉(zhuǎn)子流量計、第二截止閥、出水水箱相接，本發(fā)明適用于固定化厭氧微生物填料處理污水，能夠無動力運行，降解污染物，并可實現(xiàn)高效脫氮，且取樣方便。但采用固定填料為生物膜附著生長的載體，傳質(zhì)效率低下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種完全混合式與推流式于一體的內(nèi)外循環(huán)兼有的新型上流式厭氧流化床反應(yīng)器。該反應(yīng)器以外循環(huán)帶動內(nèi)循環(huán)，反應(yīng)器效率大大提高。本發(fā)明提供一種厭氧流化床反應(yīng)器，其特征在于該厭氧流化床反應(yīng)器為上細下粗的兩段式圓柱體，上、下兩段之間通過錐形過渡段連接，厭氧流化床反應(yīng)器內(nèi)自下而上依次設(shè)有完全混合式反應(yīng)區(qū)和推流式反應(yīng)區(qū)，厭氧流化床反應(yīng)器底部中心部位設(shè)有射流噴嘴，完全混合式反應(yīng)區(qū)內(nèi)裝有填料，射流噴嘴正上方設(shè)有導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒通過導(dǎo)流筒支撐件與厭氧流化床反應(yīng)器連接，導(dǎo)流筒上方設(shè)有帽罩，推流式反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)有液固分離器，液固分離器上方設(shè)有三相分離器，三相分離器通過分離器支撐件與厭氧流化床反應(yīng)器連接，三相分尚器底部設(shè)有液體進口，頂部設(shè)有氣體出口，中上部設(shè)有三相分尚器出水口，三相分尚器出水口通過循環(huán)管線依次與循環(huán)泵和射流噴嘴連接，進水管線與射流噴嘴連接，厭氧流化床反應(yīng)器下部設(shè)有污泥排放口，上部設(shè)有溢流堰和出水口，頂部設(shè)有排氣孔。本發(fā)明進一步特征在于所述導(dǎo)流筒底部與射流噴嘴頂部的垂直距離為100 300mmo本發(fā)明進一步特征在于所述導(dǎo)流筒直徑為完全混合式反應(yīng)區(qū)直徑的1/3 1/2。本發(fā)明進一步特征在于所述帽罩設(shè)置在導(dǎo)流筒正上方40 200mm處。本發(fā)明進一步特征在于所述射流噴嘴可以是管式的，也可以是盤式的。本發(fā)明進一步特征在于所述厭氧流化床反應(yīng)器的上段直徑是下段直徑的30 80%。本發(fā)明進一步特征在于所述厭氧流化床反應(yīng)器的上段高度與下段高度比為I 3 I0所述完全混合式反應(yīng)區(qū)是指厭氧流化床反應(yīng)器下段，反應(yīng)器下段體積大于上段，該反應(yīng)區(qū)用于處理剛進入反應(yīng)器中有機物濃度較高的污水，該區(qū)域是反應(yīng)器的主要生化反應(yīng)區(qū)。射流噴嘴中的液體以一定的壓力和速度噴出，反應(yīng)器內(nèi)的固、液兩相在液體的提升作用下在反應(yīng)器內(nèi)導(dǎo)流筒與帽罩的共同作用下，液液、液固相互傳遞動能，使得流體在導(dǎo)流筒內(nèi)外作連續(xù)循環(huán)運動。導(dǎo)流筒的作用是讓流體在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)起來，通過流體的內(nèi)循環(huán)運動，延長液液、液固之間的接觸時間，提高傳質(zhì)效果；帽罩的作用旨在強化流體作循環(huán)運動，提高液液、液固之間的傳質(zhì)效果。固體填料是一種聚乙烯材料直徑為10 30mm，厚度為10 30mm的塑料環(huán)，密度接近于水的密度。固體填料懸浮于液體中，微生物可以附著在填料上生長，填料上的生物膜里微生物種類多，能夠同時吸收降解多種污染物質(zhì)，污水中的有機物質(zhì)被液相微生物與固相生物膜吸收進行代謝反應(yīng)。另外填料上的生物膜受系統(tǒng)沖擊小，對系統(tǒng)穩(wěn)定處理起重要作用。所述推流式反應(yīng)區(qū)是指反應(yīng)器上段，該區(qū)域以氣、液、固三相分離為主，以生化反應(yīng)為輔，該部分包括液固分離器、三相分離器和溢流堰。上段直徑變小旨在提高推流的速率，降低返混的幾率，其出水水質(zhì)優(yōu)于完全混合式反應(yīng)區(qū)污水水質(zhì)。液固分離器為口徑為20 30mm的一組鋼絲網(wǎng)，主要用于攔截底部懸浮填料，進而達到液、固分離的目的。三相分離器是底部為漏斗狀內(nèi)構(gòu)件，主要用于氣體、液體、固體的三相分離。三相分離器頂部排氣口略高于反應(yīng)器溢流堰，兩者高度差為100 300_。反應(yīng)器溢流堰為反應(yīng)器出水的緩沖構(gòu)件，使液體均勻溢出。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果(I)反應(yīng)器集完全混合式與推流式為一體，下段完全混合式反應(yīng)器采用外循環(huán)帶動內(nèi)循環(huán)，使厭氧微生物填料在導(dǎo)流筒內(nèi)外做循環(huán)式流動，液固兩相能夠充分的接觸反應(yīng)，大大強化了傳質(zhì)，上段推流式反應(yīng)器可使繞動的液相趨于平穩(wěn)，并增加了廢水的停留時間，使反應(yīng)更加徹底，出水更加清澈，達到了凈化廢水的效果。(2)本發(fā)明與傳統(tǒng)的固定式填料相比，采用流動式懸浮填料能夠使厭氧活性污泥 更好的與廢水相接觸，強化了傳質(zhì)，提高了處理效率，并且微生物附著在填料上不易脫落，有效解決了泥水分離這一問題。(3)本發(fā)明反應(yīng)器下段的完全混合式反應(yīng)器的直徑大于上段推流式反應(yīng)器的直徑，能夠使填料在更廣闊的區(qū)域內(nèi)循環(huán)流動，不會出現(xiàn)堵塞、死區(qū)等問題，在導(dǎo)流筒頂部設(shè)有帽罩，帽罩的作用是促進流體的循環(huán)，并且防止部分填料的堆積，排除死區(qū)，使反應(yīng)進行的更加徹底。(4)反應(yīng)器頂部設(shè)有排氣孔，能夠及時排除厭氧反應(yīng)產(chǎn)生的沼氣，避免反應(yīng)器內(nèi)隨氣體量的增加而產(chǎn)生壓力過大的情況發(fā)生，以防發(fā)生憋壓。下面用附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的說明，但并不限制本發(fā)明的范圍。附圖及


圖是本發(fā)明一種厭氧生物流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1_循環(huán)泵，2-射流噴嘴，3-填料，4-導(dǎo)流筒，5-帽罩，6-液固分離器，7-三相分離器，8-反應(yīng)器出水口，9-溢流堰，10-排氣孔，11-進水管線，12-循環(huán)管線，13-三相分離器出水口，15-分離器支撐件，16-導(dǎo)流筒支撐件，17-污泥排放口。
具體實施例方式如圖所示，圖為本發(fā)明一種厭氧生物流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。該厭氧流化床反應(yīng)器為上細下粗的兩段式圓柱體，上、下兩段之間通過錐形過渡段連接，反應(yīng)器內(nèi)自下而上依次設(shè)有完全混合式反應(yīng)區(qū)和推流式反應(yīng)區(qū)，厭氧流化床反應(yīng)器底部中心部位設(shè)有射流噴嘴2，完全混合式反應(yīng)區(qū)內(nèi)裝有填料3，在射流噴嘴2正上方100 300mm處設(shè)有導(dǎo)流筒4，即導(dǎo)流筒4的底部與射流噴嘴2頂部之間的垂直距離為100 300mm。導(dǎo)流筒4通過導(dǎo)流筒支撐件16與厭氧流化床反應(yīng)器連接，導(dǎo)流筒4正上方40 200mm處設(shè)有帽罩5，推流式反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)有液固分離器6，液固分離器6上方設(shè)有三相分離器7，三相分離器7通過分離器支撐件15與厭氧流化床反應(yīng)器連接，三相分離器7底部設(shè)有液體進口，頂部設(shè)有氣體出口，中上部設(shè)有三相分離器出水口 13，三相分離器出水口 13通過循環(huán)管線12依次與循環(huán) 泵I和射流噴嘴2連接，進水管線11與射流噴嘴2連接，厭氧流化床反應(yīng)器下部設(shè)有污泥排放口 17，上部設(shè)有溢流堰9和出水口 8，頂部設(shè)有排氣孔10，三相分離器7頂部排氣口比反應(yīng)器溢流堰9高100 300mm。所述射流噴嘴2可以是管式的，也可以是盤式的。所述導(dǎo)流筒直徑為完全混合式反應(yīng)區(qū)直徑的1/3 1/2。所述厭氧流化床反應(yīng)器的上段直徑是下段直徑的30 80%。所述厭氧流化床反應(yīng)器的上段高度與下段高度比為I 3 I。本發(fā)明在反應(yīng)器啟動之初，先向反應(yīng)器底部加入約5% 60%的固體填料，固體填料是直徑為10 30mm，厚度為10 30mm的塑料環(huán)，密度接近于水的密度。然后通過進料泵輸送細菌生長所必需要的營養(yǎng)物質(zhì)主要是有機化合物、氮化物、磷元素的化合物等，同時輸送1% 10%的厭氧活性污泥，接種完污泥后對厭氧細菌進行培養(yǎng)、馴化一般需8 12周。培養(yǎng)、馴化期間可以逐步提高污水流量。在日常操作過程中要提供適合微生物生長的適宜的溫度15 40°C。如圖所示，反應(yīng)器正常運行時，流程如下污水經(jīng)由進水管線11，通過射流噴嘴2進入反應(yīng)器中；外循環(huán)污水經(jīng)由循環(huán)管線12并通過循環(huán)泵I的增壓再經(jīng)由射流噴嘴2進入反應(yīng)器。污水以及外循環(huán)水進入反應(yīng)器后以一定的速度(通常液相速度大于10m/s)和動能帶動反應(yīng)器中的氣液固三相物質(zhì)圍繞導(dǎo)流筒4作內(nèi)循環(huán)運動。其中流體在導(dǎo)流筒4內(nèi)作向上運動，流體運動至導(dǎo)流筒4頂部時在帽罩5的作用下強化作向下運動，流體就這樣在導(dǎo)流筒4內(nèi)外循環(huán)運動。正常運行期間固體填料已經(jīng)生長一層厭氧微生物膜，在厭氧生物膜與厭氧污泥的降解作用下，有機污染物逐步被微生物分解。在厭氧生化反應(yīng)過程中不斷產(chǎn)生甲烷氣體，氣體自行溢出最后經(jīng)由排氣孔10排出。完全混合式反應(yīng)區(qū)的流體在污水以及循環(huán)水連續(xù)進入的推力作用下，部分流體經(jīng)過帽罩5與反應(yīng)器殼體的縫隙作向上運動。流體在液固分離器6的作用下固體填料3被截流，液體繼續(xù)作向上運動。污水在推流式反應(yīng)區(qū)與厭氧污泥繼續(xù)接觸、反應(yīng)。部分污水經(jīng)溢流堰9流出厭氧流化床反應(yīng)器，部分污水經(jīng)過三相分離器7分離，之后經(jīng)三相分離器出水口 13出來，經(jīng)循環(huán)管線12、循環(huán)泵和射流噴嘴2進入?yún)捬趿骰卜磻?yīng)器，進行循環(huán)。當污泥在反應(yīng)器中的聚集濃度超過8000mg/l時，反應(yīng)器出水口 8也會攜帶出大量污泥，為保證出水質(zhì)量和維持反 應(yīng)器內(nèi)微生物系統(tǒng)穩(wěn)定，需要每10 20天從底部污泥排放口 17排出約5%的污泥。
權(quán)利要求
1.一種厭氧流化床反應(yīng)器，其特征在于該厭氧流化床反應(yīng)器為上細下粗的兩段式圓柱體，上、下兩段之間通過錐形過渡段連接，厭氧流化床反應(yīng)器內(nèi)自下而上依次設(shè)有完全混合式反應(yīng)區(qū)和推流式反應(yīng)區(qū)，厭氧流化床反應(yīng)器底部中心部位設(shè)有射流噴嘴，完全混合式反應(yīng)區(qū)內(nèi)裝有填料，在射流噴嘴正上方設(shè)有導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒通過導(dǎo)流筒支撐件與厭氧流化床反應(yīng)器連接，導(dǎo)流筒上方設(shè)有帽罩，推流式反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)有液固分離器，液固分離器上方設(shè)有三相分離器，三相分離器通過分離器支撐件與厭氧流化床反應(yīng)器連接，三相分離器底部設(shè)有液體進ロ，頂部設(shè)有氣體出ロ，中上部設(shè)有三相分離器出水ロ，三相分離器出水ロ通過循環(huán)管線依次與循環(huán)泵和射流噴嘴連接，進水管線與射流噴嘴連接，厭氧流化床反應(yīng)器下部設(shè)有污泥排放ロ，上部設(shè)有溢流堰和出水ロ，頂部設(shè)有排氣孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的厭氧流化床反應(yīng)器，其特征在于所述導(dǎo)流筒底部與射流噴嘴頂部的垂直距離為100 300mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的厭氧流化床反應(yīng)器，其特征在于所述導(dǎo)流筒直徑為完全混合式反應(yīng)區(qū)直徑的1/3 1/2。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的厭氧流化床反應(yīng)器，其特征在于所述射流噴嘴為管式或盤式。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的厭氧流化床反應(yīng)器，其特征在于所述帽罩設(shè)置在導(dǎo)流筒正上方40 20Ctam處。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的厭氧流化床反應(yīng)器，其特征在于所述厭氧流化床反應(yīng)器的上段直徑是下段直徑的30 80%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的厭氧流化床反應(yīng)器，其特征在于所述厭氧流化床反應(yīng)器的上段高度與下段高度比為I 3 I。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的厭氧流化床反應(yīng)器，其特征在于所述三相分離器頂部排氣ロ高于反應(yīng)器溢流堰，兩者高度差為100 300mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的厭氧流化床反應(yīng)器，其特征在于所述填料為固體聚こ烯材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或9所述的厭氧流化床反應(yīng)器，其特征在于所述填料為直徑10 30mm,厚度10 30_的塑料環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種厭氧流化床反應(yīng)器。該厭氧流化床反應(yīng)器為上細下粗的兩段式圓柱體，上、下兩段之間通過錐形過渡段連接，反應(yīng)器內(nèi)自下而上依次設(shè)有完全混合式反應(yīng)區(qū)和推流式反應(yīng)區(qū)，完全混合式反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒上方設(shè)有帽罩，推流式反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)有液固分離器，液固分離器上方設(shè)有三相分離器，三相分離器出水口通過循環(huán)管線依次與循環(huán)泵和射流噴嘴連接，進水管線與射流噴嘴連接。本發(fā)明反應(yīng)器以外循環(huán)帶動內(nèi)循環(huán)，反應(yīng)器效率大大提高。
文檔編號C02F3/28GK102745809SQ20111010552
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者何慶生, 劉獻玲, 李佳錚 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中石化洛陽工程有限公司