專利名稱：一種內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器及其工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，具體涉及ー種內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器以及基于所述內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器的エ藝。
背景技術(shù)：
我國(guó)城鎮(zhèn)污水具有無(wú)機(jī)懸浮固體含量高和碳氮比偏低的水質(zhì)特點(diǎn)，據(jù)統(tǒng)計(jì)美國(guó)城鎮(zhèn)污水的ss/bod5比值約為I. 1，而我國(guó)城鎮(zhèn)污水SS/B0D5比值高于I. I的污水處理廠數(shù)量卻高達(dá)78%。此外美國(guó)的城鎮(zhèn)污水B0D5/TN的比值一般在5. 0以上，而我國(guó)城鎮(zhèn)污水BOD5/TN比值小于3. 0的污水處理廠所占比例高達(dá)40%，這就導(dǎo)致污水在后續(xù)的脫氮過(guò)程中缺少
足夠的碳源，總氮的去除率較低，通常在50-80%之間，出水總氮很難穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。在這種情況下，如何開(kāi)發(fā)出可有效分離無(wú)機(jī)懸浮固體和促進(jìn)污水內(nèi)部碳源利用的新型污水處理技術(shù)成為了當(dāng)前城鎮(zhèn)污水處理領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題?，F(xiàn)有技術(shù)中，中國(guó)專利文獻(xiàn)CN101982430A公開(kāi)了ー種新型同心圓折流水解反應(yīng)器，如圖I所示，該水解反應(yīng)器包括同心圓池體、圓形穿孔管布水器、導(dǎo)流板、高效厭氧生物填料、進(jìn)水口、出水ロ、上清液回流泵、攪拌裝置等。該水解反應(yīng)器在使用吋，廢水泵入穿孔管布水器后再進(jìn)入預(yù)反應(yīng)區(qū)，同時(shí)與上清液回流液混合，在預(yù)反應(yīng)區(qū)設(shè)置有用于強(qiáng)化布水并且增強(qiáng)泥水混合效果的低速攪拌裝置；預(yù)反應(yīng)區(qū)的出水自流通過(guò)折流板后直接進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，再通過(guò)導(dǎo)流板布水后形成上流與反應(yīng)區(qū)的污泥混合，在反應(yīng)區(qū)的中部設(shè)置有高效厭氧生物填料，反應(yīng)區(qū)的污泥回流至預(yù)反應(yīng)區(qū)并定時(shí)外排，同時(shí)反應(yīng)區(qū)的上清液通過(guò)收集和回流泵再回流至預(yù)反應(yīng)區(qū)。該同心圓式水解反應(yīng)器通過(guò)設(shè)置內(nèi)圈為上流布水的預(yù)反應(yīng)區(qū)，中圈和外圈為折流板布水的反應(yīng)區(qū)，并設(shè)置攪拌裝置、上清液收集和回流裝置，有效提高了污泥的水解酸化效率，提高了對(duì)污水內(nèi)部碳源的利用。城鎮(zhèn)污水中除了有機(jī)污泥，還含有無(wú)機(jī)泥砂，污水中的有機(jī)物會(huì)附著在無(wú)機(jī)泥砂的表面，由于無(wú)機(jī)泥砂本身無(wú)益于后續(xù)的處理工藝，因此應(yīng)當(dāng)當(dāng)將其與有機(jī)污泥、以及其表面的有機(jī)物分離后再盡可能地除去，而分離出的有機(jī)物則可以進(jìn)入后續(xù)的水解酸化反應(yīng)，釋放出碳源。但上述現(xiàn)有技術(shù)中的水解酸化反應(yīng)器難以實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)泥砂和有機(jī)物質(zhì)的高效分離，原因在于無(wú)機(jī)泥砂和附著在其表面的有機(jī)物之間的結(jié)合力較強(qiáng)，雖然在預(yù)反應(yīng)區(qū)中設(shè)置有低速攪拌裝置，但是在低速攪拌的狀態(tài)下無(wú)法有效剝離無(wú)機(jī)泥砂和附著在其表面的有機(jī)物，而提高攪拌速又會(huì)增大進(jìn)水的擾流，同時(shí)提高污水的升流速度，進(jìn)而導(dǎo)致污水與回流污泥無(wú)法充分混合，所以現(xiàn)有技術(shù)中的水解酸化裝置的碳源利用率仍舊較低。此外，上述現(xiàn)有技術(shù)中的水解酸化反應(yīng)還存在的缺陷在于，由于污水是以自流的方式通過(guò)預(yù)反應(yīng)區(qū)后再進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，這就導(dǎo)致污水在反應(yīng)區(qū)的流動(dòng)較為平緩，污水中的有機(jī)物在反應(yīng)區(qū)內(nèi)升流的過(guò)程中容易沉降至反應(yīng)區(qū)的底部，進(jìn)而降低了反應(yīng)區(qū)的水解酸化效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)中的水解酸化反應(yīng)器難以實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)泥砂和有機(jī)物質(zhì)的高效分離，碳源利用率仍舊較低，并且污水中的有機(jī)物在反應(yīng)區(qū)內(nèi)升流的過(guò)程中容易沉降至反應(yīng)區(qū)的底部，進(jìn)而降低了反應(yīng)區(qū)的水解酸化效率，污泥減量率較低。為此，本發(fā)明提供了 ー種內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器及其水解エ藝。本發(fā)明所述的內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器及其水解エ藝的技術(shù)方案為
ー種內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器，包括
反應(yīng)器外筒，所述反應(yīng)器外筒的上部為ー個(gè)圓筒，在所述圓筒的上部側(cè)壁上設(shè)置有出水口 ；在所述圓筒的下方且與所述圓筒的下邊緣連接設(shè)置有外圓臺(tái)形筒，所述外圓臺(tái)形筒與所述反應(yīng)器筒體同軸設(shè)置且沿軸向方向由上向下逐漸向內(nèi)收縮，在所述外圓臺(tái)形筒的側(cè)壁上設(shè)置有排泥口和進(jìn)水口 ；在所述外圓臺(tái)形筒的底面上設(shè)置有排砂管；
中心筒，所述中心筒設(shè)置在所述反應(yīng)器外筒內(nèi)，所述中心筒由同軸設(shè)置的上中心筒、下中心筒和內(nèi)圓臺(tái)形筒組成，所述上中心筒和下中心筒為圓柱形筒體，所述下中心筒的直徑 大于所述上中心筒，所述上中心筒和下中心筒通過(guò)所述內(nèi)圓臺(tái)形筒連接，所述內(nèi)圓臺(tái)形筒的上邊緣與所述上中心筒的下邊緣連接，所述內(nèi)圓臺(tái)形筒的下邊緣與所述下中心筒的上邊緣連接，所述下中心筒的下邊緣與所述外圓臺(tái)形筒的內(nèi)壁之間設(shè)置有回流縫隙；
導(dǎo)流筒，設(shè)置在所述中心筒的外部且與所述中心筒同軸設(shè)置，所述導(dǎo)流筒的上邊緣高于所述中心筒的上邊緣，所述導(dǎo)流筒的內(nèi)壁和所述中心筒的外壁之間形成液體通道，所述導(dǎo)流筒的外壁和所述反應(yīng)器外筒之間由下向上依次形成污泥水解區(qū)和固液分離區(qū)；
低速攪拌器，所述低速攪拌器設(shè)置在所述下中心筒的進(jìn)水口處；
在所述中心筒的內(nèi)部還設(shè)置有高速推進(jìn)器，所述高速推進(jìn)器設(shè)置在所述上中心筒與內(nèi)圓臺(tái)形筒的交界處。所述高速推進(jìn)器為葉輪式推進(jìn)器，所述葉輪式推進(jìn)器的葉輪與所述中心筒同軸設(shè)置，所述葉輪位于所述上中心筒與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒的連接處的等水平線上；
所述葉輪的外徑與所述上中心筒的內(nèi)徑的比值為0. 7~0. 8 ；
所述葉輪的葉片數(shù)為3-8 ；
所述葉輪的轉(zhuǎn)速為90 120轉(zhuǎn)/min。所述導(dǎo)流筒的下邊緣與所述上中心筒的下邊緣以及所述反應(yīng)器外筒的上部圓筒的下邊緣位于同一水平面上。與所述導(dǎo)流筒的下邊緣連接設(shè)置有圓臺(tái)形的引流筒，所述引流筒與所述導(dǎo)流筒之間的夾角和所述中心筒與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒之間的夾角相同；
所述引流筒的底面直徑與所述反應(yīng)器外筒的上部筒體的直徑之比為1:2-1:3 ;所述導(dǎo)流筒與所述引流筒的垂直高度之比為5. 5-6. 5。所述反應(yīng)器外筒的上部圓筒與所述外圓臺(tái)形筒垂直高度之比為I. 5-2. 0 ；
所述反應(yīng)器外筒的上部圓筒與所述上中心筒的直徑之比為5-6 ；
所述導(dǎo)流筒與所述上中心筒的直徑之比為I. 2-1. 5。所述上中心筒與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒的垂直高度之比為4. 5-5. 5，所述上中心筒與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒的夾角為135-150°。利用所述的內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器的水解酸化エ藝，包括以下步驟
(I)污水通過(guò)所述進(jìn)水口進(jìn)入所述中心筒，與回流污泥在低速攪拌器的攪動(dòng)下混合均勻，并通過(guò)高速推進(jìn)器的提升作用形成升流式流態(tài)；其中污水在所述上中心筒內(nèi)的上升流速為20-60m/h，在所述下中心筒內(nèi)的上升流速為3_7m/h ；
(2)污水升流通過(guò)中心筒后進(jìn)入所述導(dǎo)流筒的內(nèi)壁和所述上中心筒的外壁之間形成的液體通道；
(3)液體通道的出水依次進(jìn)入污泥水解區(qū)和固液分離區(qū)，所述污泥水解區(qū)的污泥通過(guò)回流縫隙回流，所述固液分離區(qū)分離出的清水通過(guò)所述出水ロ流出，污水在所述污泥水解區(qū)和固液分離區(qū)的上升流速為0. 4-0. 8 m/h ；
回流污泥量與所述水解反應(yīng)器進(jìn)水量體積之比為1-2，所述回流污泥通過(guò)回流縫隙時(shí)的過(guò)流速度為0. 1-0. 2m/s。 污水在所述中心筒內(nèi)的停留時(shí)間為8_15min，污水在所述上中心筒內(nèi)的停留時(shí)間為5-10min ;污水在所述下中心筒內(nèi)的停留時(shí)間為l_2min。所述污泥在所述水解反應(yīng)器中的停留時(shí)間為10-35天，污水的停留時(shí)間為2. 5~5. 5h。本發(fā)明所述的污泥水解エ藝，步驟(I)污水通過(guò)所述進(jìn)水口進(jìn)入所述中心筒，與回流污泥在攪拌器的攪動(dòng)下混合均勻，并通過(guò)推進(jìn)器的提升作用形成升流式流態(tài)，所述污水在所述上中心筒內(nèi)的上升流速為20-60m/h，原因在于在這一速度能夠防止含大量有機(jī)物質(zhì)的污泥與砂礫一起沉降，降低污泥VSS/SS，從而降低反應(yīng)器的生物效能的問(wèn)題；同時(shí)也避免了泥砂在升流的推動(dòng)作用下進(jìn)入后續(xù)的污泥水解區(qū)，保證了污泥與泥砂能夠?qū)崿F(xiàn)分離；同時(shí)，本發(fā)明還限定污水在所述下中心筒內(nèi)的上升流速為3-7m/h，原因在于這ー范圍在保證污水與污泥能夠充分混合的同吋，還能夠防止大量泥砂發(fā)生沉降，從而有利于大部分泥砂能夠進(jìn)入上中心筒進(jìn)行泥砂與有機(jī)物質(zhì)的分離。步驟(2)和(3)中，污水升流通過(guò)中心筒后進(jìn)入所述導(dǎo)流筒的內(nèi)壁和所述上筒體的外壁之間形成的液體通道；液體通道的出水依次進(jìn)入污泥水解區(qū)和固液分離區(qū)，所述污泥水解區(qū)的污泥通過(guò)回流縫隙沉淀至中心筒的下方形成回流污泥，所述固液分離區(qū)分離出的清水通過(guò)所述出水ロ、出水ロ流出，所述污泥水解區(qū)和固液分離區(qū)的上升流速為0. 4-0. 8m/h;污泥在所述水解反應(yīng)器中的停留時(shí)間為10-35d，污水的停留時(shí)間為
2.5^5. 5h。這里設(shè)置所述污泥水解區(qū)和固液分離區(qū)的上升流速為0. 4-0. 8m/h，在能實(shí)現(xiàn)水流對(duì)所述污泥水解區(qū)的擾動(dòng)，避免污泥水解區(qū)形成溝流和死角的同吋，還能夠防止污水中的有機(jī)污泥隨著出水一起上升至出水ロ排出，保證了水解酸化反應(yīng)的效率。
本發(fā)明設(shè)置回流污泥量與所述水解反應(yīng)器進(jìn)水量之比為1-2，原因在于這ー回流比既保證了所處理廢水與污泥的充分接觸與混合，又保證了污泥中有機(jī)質(zhì)與無(wú)機(jī)砂礫的分離。本發(fā)明通過(guò)上述外筒、導(dǎo)流筒、中心筒的設(shè)置，形成三大功能區(qū)泥砂分離區(qū)、污泥水解區(qū)與固液分離區(qū)，使該水解反應(yīng)器具有污泥減量、改善水質(zhì)與去除無(wú)機(jī)砂礫等作用。本發(fā)明所述的內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)在于
(I)本發(fā)明所述的內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器，在設(shè)置反應(yīng)器外筒、中心筒、導(dǎo)流筒、低速攪拌器的基礎(chǔ)上，在所述中心筒的內(nèi)部還設(shè)置有高速推進(jìn)器，所述高速推進(jìn)器設(shè)置在所述上中心筒與內(nèi)圓臺(tái)形筒的交界處。進(jìn)入所述水解反應(yīng)器的污水首先進(jìn)入直徑相對(duì)較大的下筒體和內(nèi)圓臺(tái)形筒，污水在下筒體和內(nèi)圓臺(tái)形筒中的上升流速相對(duì)較慢，在低速攪拌器的作用下與回流污泥均勻混合，然后進(jìn)入所述中心筒，此時(shí)污水中的泥砂在高速推進(jìn)器的旋流作用下，表面附著的有機(jī)物質(zhì)被剝離下來(lái)井隨流水進(jìn)入到后續(xù)的污泥水解區(qū)進(jìn)行水解反應(yīng)，從而提高了碳源利用率。此外，本發(fā)明通過(guò)設(shè)置所述高速推流器，提高了進(jìn)入中心筒的污水的上升流速，所述污水在高速推流器的抬升作用下進(jìn)入到污泥水解區(qū)，對(duì)所述污泥水解區(qū)的污泥起到了提升的作用，從而能夠有效防止污水中的有機(jī)物在升流的過(guò)程中發(fā)生沉降，保證了有機(jī)物質(zhì)在污泥水解區(qū)的停留時(shí)間，提高了污泥的水解酸化效率。(2)本發(fā)明所述的內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器，設(shè)置所述高速推進(jìn)器為葉輪式推進(jìn)器，所述葉輪式推進(jìn)器的葉輪與所述中心筒同軸設(shè)置，所述葉輪位于所述上中心筒與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒的連接處的等水平線上；所述葉輪的外徑與所述上筒體內(nèi)徑的比值為0. 7^0. 8 ;所述葉輪的葉片數(shù)為3-8 ;所述葉輪的轉(zhuǎn)速為90-120轉(zhuǎn)/分。污水中的無(wú)機(jī)泥砂在葉輪式推進(jìn)器的葉輪剪切作用下，其表面附著的有機(jī)物質(zhì)更容易被剝落下來(lái)，本發(fā)明設(shè)置所述葉輪的外徑與所述上筒體內(nèi)徑的比值為0. 7 0. 8 ;使得進(jìn)入上中心筒內(nèi)的泥砂能夠與葉輪發(fā)生有效碰撞，從而高效剝離無(wú)機(jī)泥砂表面的有機(jī)物質(zhì)，同時(shí)還使得所述葉輪與上中心筒內(nèi)壁之間 留有適宜于泥砂沉降的通道，避免無(wú)機(jī)泥砂與其表面的有機(jī)物分離后，在下落的過(guò)程中會(huì)由于葉輪的攪動(dòng)作用而難以沉降的問(wèn)題。本發(fā)明限定所述葉輪的葉片數(shù)為3-8，所述葉輪的轉(zhuǎn)速為90-120轉(zhuǎn)/分，原因在于這種設(shè)置方式能夠盡可能増加葉輪與泥砂的碰撞幾率。(3)本發(fā)明所述的內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器，設(shè)置所述導(dǎo)流筒的下邊緣與所述上中心筒的下邊緣以及所述反應(yīng)器外筒的上部筒體的下邊緣位于同一水平面上，原因在于這種設(shè)置方式能夠使得所述反應(yīng)器內(nèi)的所述泥砂分離區(qū)、污泥水解區(qū)和固液分離區(qū)的分布位置合理，使得反應(yīng)器筒體的內(nèi)部空間得到充分利用。(4)本發(fā)明所述的內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器，與所述導(dǎo)流筒的下邊緣連接設(shè)置有圓臺(tái)形的引流筒，所述引流筒與所述導(dǎo)流筒之間的夾角和所述中心筒與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒之間的夾角相同；所述引流筒的底面直徑與所述反應(yīng)器外筒的上部筒體的直徑之比為1:2-1:3。本發(fā)明通過(guò)設(shè)置上述引流筒并對(duì)其底面直徑進(jìn)行限制，使得污水從所述污泥水解區(qū)和固液分離區(qū)的中心部位進(jìn)入，從而進(jìn)一步對(duì)其中的有機(jī)污泥起到了提升的作用。(5)本發(fā)明所述的內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器，所述反應(yīng)器外筒的上部圓筒與所述外圓臺(tái)形筒垂直高度之比為I. 5-2. 0 ;所述導(dǎo)流筒與所述引流筒的垂直高度之比為5. 5-6. 5 ;所述上中心筒與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒的垂直高度之比為4. 5-5. 5 ;所述反應(yīng)器外筒與所述上中心筒的直徑之比為5-6 ;所述導(dǎo)流筒與所述上中心筒的直徑之比為I. 2-1. 5 ;所述上中心筒與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒的夾角為135-150°。本發(fā)明通過(guò)對(duì)所述水解反應(yīng)器的各個(gè)部件的高度與直徑進(jìn)行優(yōu)化，使得所述污水在各個(gè)區(qū)域的停留時(shí)間分配合理，有利于促進(jìn)污水的水解酸化效率。(6)本發(fā)明所述的內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器，還設(shè)置所述固液分離區(qū)的固液分離界面距離出水口的垂直高度為1-1. 5m，通過(guò)對(duì)所述固液分離區(qū)的固液分離界面距離出水ロ的垂直高度進(jìn)行優(yōu)化，有效防止了因?yàn)槲勰嘟缑孢^(guò)高，當(dāng)進(jìn)水負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)致污泥隨出水外流的問(wèn)題以及因?yàn)槲勰嘟缑孢^(guò)低，而導(dǎo)致反應(yīng)器微生物量減少，不利于廢水處理的問(wèn)題。


為了使本發(fā)明中所述的技術(shù)方案更加便于理解，下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明所述的內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器及其エ藝做進(jìn)ー步的闡述。圖I所示為本發(fā)明所述的內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)圖。圖2所示為本發(fā)明所述的內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器的可變換方式的結(jié)構(gòu)圖。附圖標(biāo)記為
I-排砂管；2_迸水口 ；3_出水ロ ；4_出水管；5_反應(yīng)器外筒；6_上中心筒；7_內(nèi)圓臺(tái)形筒；8_下中心筒；9_導(dǎo)流筒；10_引流筒；11_低速攪拌器；12_高速推進(jìn)器；13_污泥水解區(qū)；14_固液分離區(qū)；15_排泥ロ ；16_高速推進(jìn)器的軸；17_外圓臺(tái)形筒；18_回流縫隙。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例I
本實(shí)施例中所述的內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器如圖I所示，包括
反應(yīng)器外筒5，所述反應(yīng)器外筒5的上部為ー個(gè)圓筒，在所述圓筒的上部側(cè)壁上設(shè)置有出水ロ 3 ;與所述出水ロ連接設(shè)置有出水管4 ;在所述圓筒的下方且與所述圓筒的下邊緣連接設(shè)置有外圓臺(tái)形筒17，所述外圓臺(tái)形筒17與所述圓筒同軸設(shè)置且沿軸向方向由上向下逐漸向內(nèi)收縮，在所述外圓臺(tái)形筒17的側(cè)壁上設(shè)置有排泥ロ 15和進(jìn)水口 2 ;在所述外圓臺(tái)形筒17的底面上設(shè)置有排砂管I ;
中心筒，所述中心筒設(shè)置在所述反應(yīng)器外筒5內(nèi)，所述中心筒由同軸設(shè)置的上中心筒6、下中心筒8和內(nèi)圓臺(tái)形筒7組成，所述上中心筒6和下中心筒8為圓柱形筒體，所述下中心筒8的直徑大于所述上中心筒6，所述上中心筒6和下中心筒8通過(guò)所述內(nèi)圓臺(tái)形筒7連接，所述內(nèi)圓臺(tái)形筒7的上邊緣與所述上中心筒6的下邊緣連接，所述內(nèi)圓臺(tái)形筒7的下邊緣與所述下中心筒8的上邊緣連接，所述下中心筒8的下邊緣與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒的內(nèi)壁之間設(shè)置有回流縫隙18 ；
導(dǎo)流筒9，設(shè)置在所述中心筒的外部且與所述中心筒同軸設(shè)置，所述導(dǎo)流筒9的上邊緣高于所述中心筒的上邊緣，所述導(dǎo)流筒9的內(nèi)壁和所述中心筒的外壁之間形成液體通道，所述導(dǎo)流筒9的外壁和所述反應(yīng)器外筒5之間由下向上依次形成污泥水解區(qū)13和固液分離區(qū)14 ；
本實(shí)施例中所述導(dǎo)流筒9的下邊緣與所述上中心筒6的下邊緣以及所述反應(yīng)器外筒5的上部筒體的下邊緣位于同一水平面上；
本實(shí)施例中所述的內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器，所述反應(yīng)器外筒5的上部圓筒與所述外圓臺(tái)形筒17的垂直高度之比為1.5 ;所述上中心筒6與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒7的垂直高度之比為4.5 ;所述上中心筒與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒的夾角a為135°。所述反應(yīng)器外筒5的上部圓筒與所述上中心筒6的直徑之比為5 ;所述導(dǎo)流筒9與所述上中心筒6的直徑之比為I. 2 ；
本實(shí)施例中所述的新型內(nèi)循環(huán)水解還設(shè)置有低速攪拌器11，所述低速攪拌器11設(shè)置在所述下中心筒8的進(jìn)水口處；所述低速攪拌器的攪拌速度為30轉(zhuǎn)/分；在所述中心筒的內(nèi)部還設(shè)置有高速推進(jìn)器12，所述高速推進(jìn)器12設(shè)置在所述上中心筒6與內(nèi)圓臺(tái)形筒的交界處。本發(fā)明中所述高速推進(jìn)器12和低速攪拌器11中的“高速”和“低速”是相對(duì)的，即高速推進(jìn)器12對(duì)污水的提升流速大于低速攪拌器11對(duì)污水的提升流速。本實(shí)施例中所述高速推進(jìn)器12為葉輪式推進(jìn)器，所述葉輪式推進(jìn)器的葉輪與所述中心筒同軸設(shè)置，所述葉輪位于所述上中心筒6與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒的連接處的等水平線上；所述葉輪的外徑與所述上筒體內(nèi)徑的比值為0. 7 ;所述葉輪的葉片數(shù)為3 ;所述葉輪的轉(zhuǎn)速為90轉(zhuǎn)/min?；诒景l(fā)明中所述水解反應(yīng)器的水解酸化エ藝，包括以下步驟
(I)污水通過(guò)所述進(jìn)水口 2進(jìn)入所述中心筒，與回流污泥在低速攪拌器11的攪動(dòng)下混合均勻，并通過(guò)推進(jìn)器的提升作用形成升流式流態(tài)；污水在所述中心筒內(nèi)的停留時(shí)間為lOmin，其中所述污水在所述上中心筒6內(nèi)的上升流速為20m/h，停留時(shí)間為5min ;在所述下中心筒8內(nèi)的上升流速為3m/h，停留時(shí)間為Imin ;所述葉輪推進(jìn)器的提升水量為所述水解反應(yīng)器進(jìn)水流量的2倍。(2)污水升流通過(guò)中心筒后進(jìn)入所述導(dǎo)流筒9的內(nèi)壁和所述上筒體的外壁之間形成的液體通道；
(3)液體通道的出水依次進(jìn)入污泥水解區(qū)13和固液分離區(qū)14，所述污泥水解區(qū)13的 污泥通過(guò)回流縫隙18回流，回流污泥量與所述水解反應(yīng)器進(jìn)水量體積之比為I ;所述固液分離區(qū)14分離出的清水通過(guò)所述出水ロ 3流出，所述固液分離區(qū)14的固液分離界面距離出水ロ 3的垂直高度為I. 5m。所述污泥水解區(qū)13和固液分離區(qū)14的上升流速為0. 4 m/h ；
所述污泥在所述水解反應(yīng)器中的停留時(shí)間為10d，污水的停留時(shí)間為2. 5h。實(shí)施例2
本實(shí)施例中所述的內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器如圖I所示，包括
反應(yīng)器外筒5，所述反應(yīng)器外筒5的上部為ー個(gè)圓筒，在所述圓筒的上部側(cè)壁上設(shè)置有出水ロ 3 ;與所述出水ロ連接設(shè)置有出水管4 ;在所述圓筒的下方且與所述圓筒的下邊緣連接設(shè)置有外圓臺(tái)形筒17，所述外圓臺(tái)形筒17與所述圓筒同軸設(shè)置且沿軸向方向由上向下逐漸向內(nèi)收縮，在所述外圓臺(tái)形筒17的側(cè)壁上設(shè)置有排泥ロ 15和進(jìn)水口 2 ;在所述外圓臺(tái)形筒17的底面上設(shè)置有排砂管I ;
中心筒，所述中心筒設(shè)置在所述反應(yīng)器外筒5內(nèi)，所述中心筒由同軸設(shè)置的上中心筒
6、下中心筒8和內(nèi)圓臺(tái)形筒7組成，所述上中心筒6和下中心筒8為圓柱形筒體，所述下中心筒8的直徑大于所述上中心筒6，所述上中心筒6和下中心筒8通過(guò)所述內(nèi)圓臺(tái)形筒7連接，所述內(nèi)圓臺(tái)形筒7的上邊緣與所述上中心筒6的下邊緣連接，所述內(nèi)圓臺(tái)形筒7的下邊緣與所述下中心筒8的上邊緣連接，所述下中心筒8的下邊緣與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒的內(nèi)壁之間設(shè)置有回流縫隙18 ；
導(dǎo)流筒9，設(shè)置在所述中心筒的外部且與所述中心筒同軸設(shè)置，所述導(dǎo)流筒9的上邊緣高于所述中心筒的上邊緣，所述導(dǎo)流筒9的內(nèi)壁和所述中心筒的外壁之間形成液體通道，所述導(dǎo)流筒9的外壁和所述反應(yīng)器外筒5之間由下向上依次形成污泥水解區(qū)13和固液分離區(qū)14 ；
本實(shí)施例中所述導(dǎo)流筒9的下邊緣與所述上中心筒6的下邊緣以及所述反應(yīng)器外筒5的上部筒體的下邊緣位于同一水平面上；
本實(shí)施例中所述反應(yīng)器外筒5的上部圓筒與所述外圓臺(tái)形筒17垂直高度之比為I. 5 ；所述上中心筒6與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒的垂直高度之比為5. 5 ;所述上中心筒與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒的夾角a為150°。所述反應(yīng)器外筒5的上部圓筒與所述上中心筒6的直徑之比為6;所述導(dǎo)流筒9與所述上中心筒6的直徑之比為I. 5。
本實(shí)施例中所述的內(nèi)循環(huán)水解器，還設(shè)置有低速攪拌器11，所述低速攪拌器11設(shè)置在所述下中心筒8的進(jìn)水口處；所述低速攪拌器的攪拌速度為25轉(zhuǎn)/分。在所述中心筒的內(nèi)部還設(shè)置有高速推進(jìn)器12，所述高速推進(jìn)器12設(shè)置在所述上中心筒6與內(nèi)圓臺(tái)形筒的交界處，所述高速推進(jìn)器12為葉輪式推進(jìn)器，所述葉輪式推進(jìn)器的葉輪與所述中心筒同軸設(shè)置，所述葉輪位于所述上中心筒6與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒的連接處的等水平線上；所述葉輪的外徑與所述上筒體內(nèi)徑的比值為0. 7 ;所述葉輪的葉片數(shù)為3 ；所述葉輪的轉(zhuǎn)速為120轉(zhuǎn)/分。基于本發(fā)明中所述水解反應(yīng)器的水解酸化エ藝，包括以下步驟
(1)污水通過(guò)所述進(jìn)水口2進(jìn)入所述中心筒，與回流污泥在低速攪拌器11的攪動(dòng)下混合均勻，并通過(guò)推進(jìn)器的提升作用形成升流式流態(tài)；污水在所述中心筒內(nèi)的停留時(shí)間為8min，其中所述污水在所述上中心筒6內(nèi)的上升流速為60m/h，停留時(shí)間為5min ;污水在所 述下中心筒內(nèi)的上升流速為7 m/h，停留時(shí)間為Imin ;所述葉輪推進(jìn)器的提升水量為所述水解反應(yīng)器進(jìn)水流量的3倍；
(2)污水升流通過(guò)中心筒后進(jìn)入所述導(dǎo)流筒9的內(nèi)壁和所述上筒體的外壁之間形成的液體通道；
(3)液體通道的出水依次進(jìn)入污泥水解區(qū)13和固液分離區(qū)14，所述污泥水解區(qū)13的污泥通過(guò)回流縫隙18回流，回流污泥量與所述水解反應(yīng)器進(jìn)水量體積之比為2 ;所述固液分離區(qū)14分離出的清水通過(guò)所述出水ロ 3流出，所述固液分離區(qū)14的固液分離界面距離出水ロ 3的垂直高度為I. 5m。污水在所述污泥水解區(qū)13和固液分離區(qū)14的上升流速為
0.8 m/h ；
污泥在所述水解反應(yīng)器中的停留時(shí)間為35d，污水的停留時(shí)間為5. 5h。實(shí)施例3
本實(shí)施例中所述的內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器如圖2所示，包括
反應(yīng)器外筒5，所述反應(yīng)器外筒5的上部為ー個(gè)圓筒，在所述圓筒的上部側(cè)壁上設(shè)置有出水ロ 3 ;與所述出水ロ連接設(shè)置有出水管4 ;在所述圓筒的下方且與所述圓筒的下邊緣連接設(shè)置有外圓臺(tái)形筒17，所述外圓臺(tái)形筒17與所述圓筒同軸設(shè)置且沿軸向方向由上向下逐漸向內(nèi)收縮，在所述外圓臺(tái)形筒17的側(cè)壁上設(shè)置有排泥ロ 15和進(jìn)水口 2 ;在所述外圓臺(tái)形筒17的底面上設(shè)置有排砂管I ;
中心筒，所述中心筒設(shè)置在所述反應(yīng)器外筒5內(nèi)，所述中心筒由同軸設(shè)置的上中心筒
6、下中心筒8和內(nèi)圓臺(tái)形筒7組成，所述上中心筒6和下中心筒8為圓柱形筒體，所述下中心筒8的直徑大于所述上中心筒6，所述上中心筒6和下中心筒8通過(guò)所述內(nèi)圓臺(tái)形筒7連接，所述內(nèi)圓臺(tái)形筒7的上邊緣與所述上中心筒6的下邊緣連接，所述內(nèi)圓臺(tái)形筒7的下邊緣與所述下中心筒8的上邊緣連接，所述下中心筒8的下邊緣與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒的內(nèi)壁之間設(shè)置有回流縫隙18 ；
導(dǎo)流筒9，設(shè)置在所述中心筒的外部且與所述中心筒同軸設(shè)置，所述導(dǎo)流筒9的上邊緣高于所述中心筒的上邊緣，所述導(dǎo)流筒9的內(nèi)壁和所述中心筒的外壁之間形成液體通道，所述導(dǎo)流筒9的外壁和所述反應(yīng)器外筒5之間由下向上依次形成污泥水解區(qū)13和固液分離區(qū)14 ；
本實(shí)施例中所述導(dǎo)流筒9的下邊緣與所述上中心筒6的下邊緣以及所述反應(yīng)器外筒5的上部筒體的下邊緣位于同一水平面上；與所述導(dǎo)流筒9的下邊緣連接設(shè)置有圓臺(tái)形的引流筒10，所述引流筒10與所述導(dǎo)流筒9之間的夾角P和所述上中心筒與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒之間的夾角a相同；所述導(dǎo)流筒與所述引流筒的垂直高度之比為5. 5，作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述導(dǎo)流筒與所述引流筒的垂直高度之比可以為5. 5-6. 5之間的任意比值。所述引流筒10的底面直徑與所述反應(yīng)器外筒5的上部筒體的直徑之比為1:2，同樣作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述引流筒10的底面直徑與所述反應(yīng)器外筒5的上部筒體的直徑之比可以為1:2-1:3之間的任意數(shù)值。本實(shí)施例中所述反應(yīng)器外筒5的上部圓筒與所述外圓臺(tái)形筒17垂直高度之比為2 ;所述上中心筒6與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒7的垂直高度之比為5. 5 ;所述上中心筒6與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒7的夾角為140°。所述反應(yīng)器外筒5的上部圓筒與所述上中心筒6的直徑之比為6 ;所述導(dǎo)流筒9與所述上中心筒6的直徑之比為I. 5。本實(shí)施例中的內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器還設(shè)置有低速攪拌器11，所述低速攪拌器11設(shè)置在所述下中心筒8的進(jìn)水口處；
在所述中心筒的內(nèi)部還設(shè)置有高速推進(jìn)器12，所述高速推進(jìn)器12設(shè)置在所述上中心筒6與內(nèi)圓臺(tái)形筒的交界處；所述高速推進(jìn)器12為葉輪式推進(jìn)器，所述葉輪式推進(jìn)器的葉輪與所述中心筒同軸設(shè)置，所述葉輪位于所述上中心筒6與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒的連接處的等水平線上；所述葉輪的外徑與所述上筒體內(nèi)徑的比值為0. 8 ;所述葉輪的葉片數(shù)為8 ;所述葉輪的轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/min。基于本發(fā)明中所述水解反應(yīng)器的水解酸化エ藝，包括以下步驟
(I)污水通過(guò)所述進(jìn)水口 2進(jìn)入所述中心筒，與回流污泥在低速攪拌器11的攪動(dòng)下混合均勻，并通過(guò)推進(jìn)器的提升作用形成升流式流態(tài)；污水在所述中心筒中的停留時(shí)間為15min，其中所述污水在所述上中心筒6內(nèi)的上升流速為60m/h，停留時(shí)間為IOmin ;污水在所述下中心筒內(nèi)的上升流速為7 m/h，停留時(shí)間為2min ;所述推進(jìn)器的提升水量為所述水解反應(yīng)器進(jìn)水流量的2. 5倍。(2)污水升流通過(guò)中心筒后進(jìn)入所述導(dǎo)流筒9的內(nèi)壁和所述上筒體的外壁之間形成的液體通道；
(3)液體通道的出水依次進(jìn)入污泥水解區(qū)13和固液分離區(qū)14，所述污泥水解區(qū)13的污泥通過(guò)回流縫隙18回流，回流污泥量與所述水解反應(yīng)器進(jìn)水量體積之比為I. 5，所述固液分離區(qū)14分離出的清水通過(guò)所述出水ロ 3流出，所述固液分離區(qū)14的固液分離界面距離出水口 3的垂直高度為lm。所述污泥水解區(qū)13和固液分離區(qū)14的上升流速為0. 6 m/h ；
所述污泥在所述水解反應(yīng)器中的停留時(shí)間為20d，污水的停留時(shí)間為4h。在上述實(shí)施例中，除了所述葉輪式推進(jìn)器，所述推進(jìn)器還可選用其它形式的任意可實(shí)現(xiàn)污水提升的設(shè)備。上述實(shí)施例中，低速攪拌器的軸可嵌套設(shè)置在所述高速推進(jìn)器的軸16內(nèi)；上述實(shí)施例中反應(yīng)器外筒5的直徑的適宜范圍為小于20m ;所述導(dǎo)流筒9的上邊緣比所述中心筒的上邊緣高10-15cm。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明中所述的上中心筒、下中心筒、上邊緣、下邊緣等術(shù)語(yǔ)中的上下是指沿所述所述反應(yīng)器外筒軸向方向上的“上下”位置。實(shí)驗(yàn)例為了證實(shí)本發(fā)明的技術(shù)效果，我們?cè)谕瑯拥倪M(jìn)水水質(zhì)條件下對(duì)經(jīng)本發(fā)明所述的水解反應(yīng)器處理前后的水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如下
權(quán)利要求
1.ー種內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器，包括 反應(yīng)器外筒(5)，所述反應(yīng)器外筒(5)的上部為ー個(gè)圓筒，在所述圓筒的上部側(cè)壁上設(shè)置有出水ロ(3);在所述圓筒的下方且與所述圓筒的下邊緣連接設(shè)置有外圓臺(tái)形筒(17)，所述外圓臺(tái)形筒(17)與所述反應(yīng)器筒體同軸設(shè)置且沿軸向方向由上向下逐漸向內(nèi)收縮，在所述外圓臺(tái)形筒(17)的側(cè)壁上設(shè)置有排泥ロ(15)和進(jìn)水口(2);在所述外圓臺(tái)形筒(17)的底面上設(shè)置有排砂管(I); 中心筒，所述中心筒設(shè)置在所述反應(yīng)器外筒(5)內(nèi)，所述中心筒由同軸設(shè)置的上中心筒(6)、下中心筒(8)和內(nèi)圓臺(tái)形筒(7)組成，所述上中心筒(6)和下中心筒(8)為圓柱形筒體，所述下中心筒(8)的直徑大于所述上中心筒(6)，所述上中心筒(6)和下中心筒(8)通過(guò)所述內(nèi)圓臺(tái)形筒(7)連接，所述內(nèi)圓臺(tái)形筒(7)的上邊緣與所述上中心筒(6)的下邊緣連接，所述內(nèi)圓臺(tái)形筒(7)的下邊緣與所述下中心筒(8)的上邊緣連接，所述下中心筒(8)的下邊緣與所述外圓臺(tái)形筒的內(nèi)壁之間設(shè)置有回流縫隙(18)； 導(dǎo)流筒(9)，設(shè)置在所述中心筒的外部且與所述中心筒同軸設(shè)置，所述導(dǎo)流筒(9)的上邊緣高于所述中心筒的上邊緣，所述導(dǎo)流筒(9)的內(nèi)壁和所述中心筒的外壁之間形成液體通道，所述導(dǎo)流筒(9)的外壁和所述反應(yīng)器外筒(5)之間由下向上依次形成污泥水解區(qū)(13)和固液分尚區(qū)(14)； 低速攪拌器(11)，所述低速攪拌器(11)設(shè)置在所述下中心筒(8)的進(jìn)水口處； 其特征在于，在所述中心筒的內(nèi)部還設(shè)置有高速推進(jìn)器(12)，所述高速推進(jìn)器(12)設(shè)置在所述上中心筒(6)與內(nèi)圓臺(tái)形筒的交界處。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器，其特征在于，所述高速推進(jìn)器(12)為葉輪式推進(jìn)器，所述葉輪式推進(jìn)器的葉輪與所述中心筒同軸設(shè)置，所述葉輪位于所述上中心筒(6)與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒(7)的連接處的等水平線上； 所述葉輪的外徑與所述上中心筒的內(nèi)徑的比值為0. 7~0. 8 ； 所述葉輪的葉片數(shù)為3-8 ； 所述葉輪的外緣線速度為9(Tl20轉(zhuǎn)/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器，其特征在干，所述導(dǎo)流筒(9)的下邊緣與所述上中心筒(6)的下邊緣以及所述反應(yīng)器外筒(5)的上部圓筒的下邊緣位于同一水平面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器，其特征在干， 與所述導(dǎo)流筒(9)的下邊緣連接設(shè)置有圓臺(tái)形的引流筒(10)，所述引流筒(10)與所述導(dǎo)流筒(9)之間的夾角和所述上中心筒(6)與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒(7)之間的夾角相同； 所述引流筒(10)的底面直徑與所述反應(yīng)器外筒(5)的上部筒體的直徑之比為1:2-1:3 ;所述導(dǎo)流筒(9)與所述引流筒(10)的垂直高度之比為5. 5-6.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)器外筒(5)的上部圓筒與所述外圓臺(tái)形筒(17)垂直高度之比為1.5-2.0 ; 所述反應(yīng)器外筒(5)的上部圓筒與所述上中心筒(6)的直徑之比為5-6 ； 所述導(dǎo)流筒(9)與所述上中心筒(6)的直徑之比為I. 2-1. 5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器，其特征在于，所述上中心筒(6)與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒(7)的垂直高度之比為4. 5-5. 5，所述上中心筒(6)與所述內(nèi)圓臺(tái)形筒(7)的夾角為135-150°。
7.ー種利用權(quán)利要求1-6任一所述的內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器的水解酸化エ藝，包括以下步驟 (1)污水通過(guò)所述進(jìn)水口(2)進(jìn)入所述中心筒，與回流污泥在低速攪拌器(11)的攪動(dòng)下混合均勻，并通過(guò)高速推進(jìn)器(12)的提升作用形成升流式流態(tài)； 其中污水在所述上中心筒(6)內(nèi)的上升流速為20-60m/h，在所述下中心筒(8)內(nèi)的上升流速為3-7m/h ； (2)污水升流通過(guò)中心筒后進(jìn)入所述導(dǎo)流筒(9)的內(nèi)壁和所述上中心筒(6)的外壁之間形成的液體通道；(3)液體通道的出水依次進(jìn)入污泥水解區(qū)(13)和固液分離區(qū)(14)，所述污泥水解區(qū)(13)的污泥通過(guò)回流縫隙(18)回流，所述固液分離區(qū)(14)分離出的清水通過(guò)所述出水ロ(3)流出，污水在所述污泥水解區(qū)(13)和固液分離區(qū)(14)的上升流速為0. 4-0. 8 m/h。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水解酸化エ藝，其特征在干，回流污泥量與所述水解反應(yīng)器進(jìn)水量體積之比為1-2，所述回流污泥通過(guò)回流縫隙(18)時(shí)的過(guò)流速度為0. 1-0. 2m/s。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的水解酸化エ藝，其特征在干，污水在所述中心筒內(nèi)的停留時(shí)間為8-15min，污水在所述上中心筒(6)內(nèi)的停留時(shí)間為5_10min ;污水在所述下中心筒(8)內(nèi)的停留時(shí)間為ト2min。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8或9所述的水解酸化エ藝，其特征在于，所述污泥在所述水解反應(yīng)器中的停留時(shí)間為10-35天，污水在所述水解反應(yīng)器中的停留時(shí)間為2. 5-5. 5h。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種內(nèi)循環(huán)水解反應(yīng)器，包括由內(nèi)向外排列的中心筒、導(dǎo)流筒和外筒，并在中心筒內(nèi)部設(shè)置推進(jìn)器，控制中心筒內(nèi)污水的上升流速20~60m/h。污水從中心筒快速穿過(guò)后經(jīng)導(dǎo)流筒進(jìn)入外筒，形成升流式的流態(tài)，完成污水、污泥的同步水解以及固液分離過(guò)程，污泥水解區(qū)的污泥由回流縫進(jìn)入中心筒，實(shí)現(xiàn)泥水均勻混合以及泥砂分離。該反應(yīng)器及工藝集碳源開(kāi)發(fā)、污泥減量、除砂等功能于一體，廣泛適用于中低濃度污水的預(yù)處理過(guò)程。
文檔編號(hào)C02F3/28GK102774962SQ201210252830
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者宋英豪, 徐晶, 朱民, 林秀軍, 梁康強(qiáng), 熊婭 申請(qǐng)人:北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院