一種厭氧內循環(huán)制氫反應器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種厭氧內循環(huán)制氫反應器，該厭氧內循環(huán)制氫反應器從下到上依次設反應區(qū)、污泥回流區(qū)、污泥沉淀區(qū)、集氣室，反應區(qū)底部設有第一進水管和第二進水管，反應區(qū)一側設有污泥采樣管，反應區(qū)中部設有溫度探頭插入管；污泥回流區(qū)設有回流區(qū)污泥采樣管和三相分離器，三相分離器外嵌套集氣室外圓筒，三相分離器和集氣室外圓筒之間用連接片連接。增加了污泥內回流區(qū)，增長了三相分離器內圓筒，延長了進入反應器底物的流程，有效地避免了傳統(tǒng)UASB反應器中短流現(xiàn)象發(fā)生；污泥在反應器內部形成一個循環(huán)，回流污泥能充分和進水底物混合，增加了傳質作用。
【專利說明】
一種厭氧內循環(huán)制氫反應器
技術領域
[0001]本實用新型屬于化工設備技術領域，尤其涉及一種厭氧內循環(huán)制氫反應器。
【背景技術】
[0002]厭氧顆粒污泥暗發(fā)酵制氫是在無光和厭氧的條件下，利用厭氧產氫顆粒污泥中微生物的代謝作用，將廢水中有機物轉化為氫氣，達到污水凈化和能源回收雙重功效的過程。與傳統(tǒng)產甲烷發(fā)酵過程相比，厭氧顆粒污泥暗發(fā)酵制氫回收氣體為氫氣，氫氣燃燒產物是水，不會造成溫室效應或環(huán)境污染。與絮狀污泥發(fā)酵產氫相比，厭氧顆粒污泥暗發(fā)酵制氫能維持較高的生物量，具有較高的氫氣產率和抗沖擊負荷能力。因此對厭氧顆粒污泥暗發(fā)酵制氫的研究是很有必要的，對高效厭氧發(fā)酵制氫的反應器的研究能促進厭氧顆粒污泥暗發(fā)酵制氫的發(fā)展，具有重要的意義。
[0003]目前已經對厭氧顆粒污泥暗發(fā)酵制氫做了大量的研究，上流式厭氧污泥床反應器(UASB)為主要的厭氧顆粒污泥暗發(fā)酵制氫反應器。UASB反應器能形成厭氧顆粒污泥，占地面積較小，能保持較高的活性污泥濃度，對負荷的沖擊較強的抵抗能力。然而UASB反應器作為生物制氫的反應器也存在一些不足:UASB會出現(xiàn)短流現(xiàn)象，活性污泥和進水不能較好地混合，導致活性污泥不能與進水充分接觸，影響氫氣產率和污水處理效率。若提高有機負荷以增強攪動，高負荷下產生的劇烈攪拌會導致大量顆粒污泥流失。由于UASB內部液體的流動狀態(tài)，顆粒污泥形成時間較長，導致厭氧顆粒污泥暗發(fā)酵制氫啟動時間較長。

【發(fā)明內容】

[0004]本實用新型為解決公知技術中存在的UASB會出現(xiàn)短流現(xiàn)象，導致活性污泥不能與進水充分接觸，由于UASB內部液體的流動狀態(tài)，導致厭氧顆粒污泥暗發(fā)酵制氫啟動時間較長的問題而提供一種結構簡單、安裝使用方便、提高工作效率的厭氧內循環(huán)制氫反應器。
[0005]本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是:該厭氧內循環(huán)制氫反應器從下到上依次設反應區(qū)、污泥回流區(qū)、污泥沉淀區(qū)、集氣室，反應區(qū)底部設有第一進水管和第二進水管，反應區(qū)一側設有污泥采樣管，反應區(qū)中部設有溫度探頭插入管；污泥回流區(qū)設有回流區(qū)污泥采樣管和三相分離器，三相分離器外嵌套集氣室外圓筒，三相分離器和集氣室外圓筒之間用連接片連接；
[0006]溢流槽外圓筒的頂部安裝有密封蓋，集氣室外圓筒外側為污泥沉淀區(qū)，污泥沉淀區(qū)頂部設有溢流堰，溢流堰外為溢流槽，溢流槽設有反沖洗管，溢流槽底部設有出水管，溢流槽頂部設有副排氣管;頂部為集氣室，集氣室頂部中心設有主排氣管。
[0007]本實用新型還可以采用如下技術措施:
[0008]所述的第一進水管位于厭氧內循環(huán)制氫反應器底部中央，兩側第二進水管所在截面中，第二進水管延長線弦心距與截面半徑之比為3:5。
[0009]所述的反應區(qū)呈圓筒狀，高徑比為10:1，反應區(qū)、污泥回流區(qū)和污泥沉淀區(qū)的體積之比為4:3:3。
[0010]所述的反應區(qū)、污泥回流區(qū)、三相分離器、集氣室和溢流槽的截面之比為1:1.61:
0.64:1.44:1.75。
[0011]所述的反應區(qū)底部漸擴管與水平界面的夾角α為40°?45°，反應區(qū)外側溫度探頭插入管與水平界面的夾角β為45°?50°。
[0012]所述的三相分離器下端的漸擴管與水平界面的夾角δ為55°?60°。
[0013]本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是:該厭氧內循環(huán)制氫反應器增加了污泥內回流區(qū)，增長了三相分離器內圓筒，延長了進入反應器底物的流程，有效地避免了傳統(tǒng)UASB反應器中短流現(xiàn)象發(fā)生;污泥在反應器內部形成一個循環(huán)，回流污泥能充分和進水底物混合，增加了傳質作用。
[0014]在內循環(huán)過程中，三相分離器外側污泥向下沉淀，此區(qū)域少量上浮的污泥與沉降污泥相互碰撞，上浮的污泥碰撞釋放氫氣后回流到反應區(qū)，有效避免了污泥流失。
[0015]反應區(qū)底部設有三根進水管，使進水均與分布，而兩側的進水管可使進水螺旋上升，使得在水平和垂直方向都有攪動，強化了顆粒污泥和進水之間的傳質作用。另一方面，此特殊的流動狀態(tài)增加了污泥之間的碰撞機會，有利于啟動初期小顆粒相互聚集形成顆粒污泥，縮短了顆粒污泥形成所需要的時間，使厭氧顆粒污泥暗發(fā)酵制氫能實現(xiàn)快速啟動。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型實施例提供的厭氧內循環(huán)制氫反應器的結構示意圖；
[0017]圖2是本實用新型實施例提供的反應區(qū)底部兩側進水管所在截面的截面圖；
[0018]圖中:1.反應區(qū)；2.污泥回流區(qū)；3.污泥沉淀區(qū)；4.集氣室;5.溢流槽;6.第一進水管;7.第二進水管;8.反應區(qū)污泥采樣管;9.溫度探頭插入管；10.反應器;11.漸擴管；12.三相分離器；13.連接片；14.回流區(qū)污泥采樣管；15.出水管；16.溢流堰；17.反沖洗管；18.集氣室外圓筒;19.溢流槽外圓筒;20.密封蓋;21.主排氣管;22.副排氣管。
【具體實施方式】
[0019]為能進一步了解本實用新型的
【發(fā)明內容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下:
[0020]請參閱圖1至圖2所示:厭氧內循環(huán)制氫反應器從下到上依次設反應區(qū)1、污泥回流區(qū)2、污泥沉淀區(qū)3、集氣室4，反應區(qū)I底部設有第一進水管6和第二進水管7，反應區(qū)I 一側設有反應區(qū)污泥采樣管8，反應區(qū)I中部設有溫度探頭插入管9;污泥回流區(qū)2設有回流區(qū)污泥采樣管14和三相分離器12，三相分離器12外嵌套集氣室外圓筒18，三相分離器12和集氣室外圓筒18之間用連接片13連接。溢流槽外圓筒19的頂部安裝有密封蓋20，集氣室外圓筒18外側為污泥沉淀區(qū)3，污泥沉淀區(qū)3頂部設有溢流堰16，溢流堰16外為溢流槽5，溢流槽5設有反沖洗管17，溢流槽5底部設有出水管15，溢流槽5頂部設有副排氣管22;頂部為集氣室4，集氣室4頂部中心設有主排氣管21。
[0021]厭氧內循環(huán)制氫反應器底部第一進水管6位于底部中央，兩側第二進水管7所在截面中，第二進水管7延長線弦心距與截面半徑之比為3:5。反應區(qū)I呈圓筒狀，高徑比為10:1，反應區(qū)1、污泥回流區(qū)2和污泥沉淀區(qū)3的體積之比為4: 3:3。反應區(qū)1、污泥回流區(qū)2、三相分離器12圓筒、集氣室4和溢流槽5的截面之比為1:1.61:0.64:1.44:1.75，反應區(qū)I底部漸擴管11與水平界面的夾角α為40°?45°，反應區(qū)I外側溫度探頭插入管9與水平界面的夾角β為45°?50°。三相分離器12下端的漸擴管11與水平界面的夾角δ為55°?60°。
[0022]厭氧內循環(huán)制氫反應器的制作材料為有機玻璃，其工作過程如下:有機廢水通過第一進水管6和第二進水管7進入反應器10內中反應區(qū)I，在反應區(qū)I與顆粒污泥螺旋上升，并在反應區(qū)I與厭氧顆粒污泥發(fā)生反應，產生氫氣和少量二氧化碳。產生的氣體附著在顆粒污泥上，顆粒污泥向上流動至污泥回流區(qū)2，與三相分離器12接觸后，部分顆粒污泥釋放氣體回到反應區(qū)I。另一部分顆粒污泥繼續(xù)向上流動，當?shù)竭_污泥回流區(qū)2和集氣室4的界面時，顆粒污泥釋放氣體，氣體由集氣室4收集，最終由主排氣管21排出。釋放氣體后的顆粒隨水流流向污泥回流區(qū)2，當?shù)竭_污泥沉淀區(qū)3時，實現(xiàn)泥水分離。泥水分離后的顆粒污泥在重力作用下向下沉降，透過三相分離器12外的通道回流至反應區(qū)1，在沉降過程中與少量上升的顆粒污泥碰撞，碰撞后上升的顆粒污泥釋放氣體，釋放后的氣體由副排氣管22排出，顆粒污泥在重力作用下下沉至反應區(qū)I。泥水分離后的出水通過溢流堰16進入溢流槽5，最終經出水管15排出，當溢流槽5中雜質較多時，可通過反沖洗管17通清水進行反沖洗，保證正常溢流槽5和出水管15的暢通。
[0023]通過延長三相分離器12內部圓管長度，增設污泥回流區(qū)2，為顆粒污泥回流提供了更好的條件，同時延長了底物流程，能有效地遏制短流現(xiàn)象的發(fā)生，回流污泥能充分和進水底物混合，增加了傳質作用?；亓魑勰鄰娜喾蛛x器12外側向下沉降，少量在此區(qū)域上浮的污泥與沉降污泥碰撞，釋放氫氣后一起回流到反應器10，有效避免了污泥流失。在底部特殊的布水設計，使污泥和進水成螺旋上升，不僅增強了傳質作用，此特殊的流動狀態(tài)還有利于顆粒污泥的形成，減少了厭氧顆粒污泥暗發(fā)酵制氫系統(tǒng)的啟動時間。實驗結果表明，本實用新型能實現(xiàn)厭氧產氫發(fā)酵快速啟動，并且在運行過程中能有效避免短流和污泥流失的現(xiàn)象。
[0024]以上所述僅是對本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬于本實用新型技術方案的范圍內。
【主權項】
1.一種厭氧內循環(huán)制氫反應器，其特征在于，該厭氧內循環(huán)制氫反應器從下到上依次設反應區(qū)、污泥回流區(qū)、污泥沉淀區(qū)、集氣室，反應區(qū)底部設有第一進水管和第二進水管，反應區(qū)一側設有污泥采樣管，反應區(qū)中部設有溫度探頭插入管;污泥回流區(qū)設有回流區(qū)污泥米樣管和三相分離器，三相分離器外嵌套集氣室外圓筒，三相分離器和集氣室外圓筒之間用連接片連接； 溢流槽外圓筒的頂部安裝有密封蓋，集氣室外圓筒外側為污泥沉淀區(qū)，污泥沉淀區(qū)頂部設有溢流堰，溢流堰外為溢流槽，溢流槽設有反沖洗管，溢流槽底部設有出水管，溢流槽頂部設有副排氣管;頂部為集氣室，集氣室頂部中心設有主排氣管。2.如權利要求1所述的厭氧內循環(huán)制氫反應器，其特征在于，所述的第一進水管位于厭氧內循環(huán)制氫反應器底部中央，兩側第二進水管所在截面中，第二進水管延長線弦心距與截面半徑之比為3:5。3.如權利要求1所述的厭氧內循環(huán)制氫反應器，其特征在于，所述的反應區(qū)呈圓筒狀，高徑比為10:1，反應區(qū)、污泥回流區(qū)和污泥沉淀區(qū)的體積之比為4:3:3。4.如權利要求1所述的厭氧內循環(huán)制氫反應器，其特征在于，所述的反應區(qū)、污泥回流區(qū)、三相分離器、集氣室和溢流槽的截面之比為1:1.61:0.64:1.44:1.75。5.如權利要求1所述的厭氧內循環(huán)制氫反應器，其特征在于，所述的反應區(qū)底部漸擴管與水平界面的夾角α為40°?45°，反應區(qū)外側溫度探頭插入管與水平界面的夾角β為45°?50。。6.如權利要求1所述的厭氧內循環(huán)制氫反應器，其特征在于，所述的三相分離器下端的漸擴管與水平界面的夾角δ為55°?60°。
【文檔編號】C02F3/28GK205527987SQ201620273588
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月5日
【發(fā)明人】陳瀅, 張松, 劉敏
【申請人】四川大學