專(zhuān)利名稱(chēng)：一種雙通道自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙通道自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
厭氧生物處理技術(shù)是在厭氧條件下，利用微生物的代謝作用，把有機(jī)污染 物轉(zhuǎn)化成沼氣，從而使污水達(dá)到凈化的過(guò)程。與好氧生物處理相比，厭氧生物 處理具有能源消耗小、污泥產(chǎn)量低、且能回收清潔能源(沼氣)等特點(diǎn)，是節(jié) 約能源和保護(hù)環(huán)境的有效手段，應(yīng)用前景非常廣闊。
厭氧生物反應(yīng)器的研究已有了一百多年的歷史，隨著人們對(duì)厭氧生物過(guò)程 認(rèn)識(shí)的深入以及對(duì)厭氧生物處理技術(shù)應(yīng)用的普及，厭氧生物反應(yīng)器也得到了較 好的開(kāi)發(fā)。迄今，厭氧生物反應(yīng)器已發(fā)展至第三代。高效厭氧生物處理系統(tǒng)一 般需要滿足兩個(gè)條件1)能夠持留大量厭氧活性污泥；2)能夠保證泥水充分 接觸。以升流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器為代表的第二代厭氧生物反應(yīng)器滿 足了上述兩個(gè)條件，取得了高效穩(wěn)定的性能。由于在高負(fù)荷下，UASB反應(yīng)器容 易出現(xiàn)短流，經(jīng)過(guò)人們改進(jìn)，開(kāi)發(fā)了以厭氧顆粒污泥床(EGSB)和厭氧內(nèi)循環(huán) 反應(yīng)器(IC)為代表的第三代厭氧生物反應(yīng)器。但第三代厭氧生物反應(yīng)器也有 其固有的缺陷。例如，EGSB反應(yīng)器需要液體回流，不僅增加了動(dòng)力能耗，而且 使反應(yīng)器呈全混合，處理效能及出水水質(zhì)難以進(jìn)一步提高。IC反應(yīng)器在實(shí)現(xiàn)內(nèi) 循環(huán)前，易出現(xiàn)短流，運(yùn)行控制比較困難；加上水力停留時(shí)間相對(duì)較短和高徑 比較大，出水中含細(xì)小顆粒污泥(形成大顆粒污泥的前體)較多，使后續(xù)沉淀 單元成為必要設(shè)備。
針對(duì)第三代厭氧生物反應(yīng)器的上述缺陷，本發(fā)明試圖通過(guò)設(shè)置擋板將反應(yīng) 區(qū)和沉淀區(qū)隔開(kāi)，限制其相互影響，強(qiáng)化反應(yīng)器的處理效能和沉降性能；同時(shí) 通過(guò)循環(huán)管的作用，使污泥回流，回收一部分堿度和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，補(bǔ)充厭氧發(fā)酵 產(chǎn)酸段產(chǎn)生的堿度和消耗的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，調(diào)節(jié)堿度平衡和營(yíng)養(yǎng)平衡。試驗(yàn)證明， 據(jù)此開(kāi)發(fā)的雙通道厭氧生物反應(yīng)器具有很好的厭氧處理效能，并具有很高的運(yùn) 行穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙通道自循環(huán)厭氧生物反 應(yīng)器。
雙通道自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器具有反應(yīng)器本體、支架，反應(yīng)器本體由擋板分隔成反應(yīng)系統(tǒng)和污泥沉淀系統(tǒng)左右兩個(gè)腔室，左右兩腔室由循環(huán)管連通，在 反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)下部為升流式反應(yīng)室、上部為污泥沉淀區(qū)，升流式反應(yīng)室自下而上 的側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)水管和多個(gè)取樣口 ，污泥沉淀區(qū)自下而上的側(cè)壁上設(shè)有設(shè)有排 泥管和取樣口，污泥沉淀系統(tǒng)內(nèi)自上而下設(shè)有沉淀室、循環(huán)管、回流室，循環(huán) 管上端與污泥沉淀區(qū)相連，循環(huán)管下端與回流室頂部相連，回流室下端經(jīng)回流 漸縮管與升流式反應(yīng)室相連，沉淀室上部?jī)?nèi)側(cè)壁上設(shè)有溢流堰，出水管與溢流 堰相連。
所述的升流式反應(yīng)室橫截面積Si與回流室橫截面積S2之比為2~4:1，回流 漸縮管與基準(zhǔn)鉛垂面的夾角P成55° 65°，回流漸縮管最窄處為20 30mm。污泥 沉淀區(qū)橫截面積S3與沉淀區(qū)橫截面積S4之比為2~4:1，污泥沉淀區(qū)與循環(huán)管橫 截面積之比為3 7:1，沉淀區(qū)與循環(huán)管橫截面積之比為2~4:1。沉淀室與升流式 反應(yīng)室體積之比為1~3:1;污泥沉淀區(qū)與回流室體積之比為1~2"。外圓漸擴(kuò)管 與基準(zhǔn)水平面的夾角a成50°~70°，污泥沉淀回流縫為10~20mm。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相具有的有益效果1)反應(yīng)室與沉淀室分隔，反應(yīng)室的 流態(tài)對(duì)沉淀室的工況影響較小。污水旁流至沉淀區(qū)，不受升流式反應(yīng)室上逸沼 氣的直接干擾，沉淀區(qū)處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，可實(shí)現(xiàn)泥、水的有效分離；回流室 則繼續(xù)強(qiáng)化污泥沉淀；2)反應(yīng)室和沉淀室以循環(huán)管溝通，使得泥、水、氣在左 右兩腔室的沉淀室經(jīng)過(guò)兩級(jí)分離，充分實(shí)現(xiàn)污泥循環(huán)，并強(qiáng)化基質(zhì)傳遞；3)回 流室和升流式反應(yīng)室通過(guò)回流漸縮管連通，通過(guò)循環(huán)管的泥水返回到反應(yīng)室， 實(shí)現(xiàn)了堿度和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)自平衡；4)構(gòu)造簡(jiǎn)單，兩主要內(nèi)構(gòu)件擋板和循環(huán)管除了 起到分隔和連通的作用外，還達(dá)到了良好的泥、水、氣三相分離效果；5)采用 較大的反應(yīng)器高徑比，使其流態(tài)趨向平推流；6)該反應(yīng)器具有很好的厭氧生物 處理性能，能承受高進(jìn)水有機(jī)物濃度，具有高容積轉(zhuǎn)化效率和高容積產(chǎn)氣效率。


圖l是一種雙通道自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖，圖中進(jìn)水管l、升
流式反應(yīng)室2、擋板3、取樣口4、排泥管5、污泥沉淀區(qū)6、外圓漸擴(kuò)管7、循
環(huán)管8、溢流堰9、出水管IO、沉淀室ll、回流室12、沉淀室污泥回流縫13、
回流漸縮管14、沼氣收集管15、支架16;
圖2是提升進(jìn)水基質(zhì)濃度期間反應(yīng)器的容積負(fù)荷率、容積去除率示意圖； 圖3是縮短水力停留時(shí)間期間反應(yīng)器的容積負(fù)荷率、容積去除率示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，雙通道自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器具有反應(yīng)器本體、支架16，反應(yīng)器本體由擋板3分隔成反應(yīng)系統(tǒng)和污泥沉淀系統(tǒng)左右兩個(gè)腔室，左右兩腔室 由循環(huán)管8連通，在反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)下部為升流式反應(yīng)室2、上部為污泥沉淀區(qū)6， 升流式反應(yīng)室2自下而上的側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)水管1和多個(gè)取樣口 4，污泥沉淀區(qū)6 自下而上的側(cè)壁上設(shè)有設(shè)有排泥管5和取樣口 4，污泥沉淀系統(tǒng)內(nèi)自上而下設(shè)有 沉淀室ll、循環(huán)管8、回流室12，循環(huán)管8上端與污泥沉淀區(qū)6相連，循環(huán)管 8下端與回流室12頂部相連，回流室12下端經(jīng)回流漸縮管14與升流式反應(yīng)室 2相連，沉淀室11上部?jī)?nèi)側(cè)壁上設(shè)有溢流堰9，出水管10與溢流堰9相連。
所述的升流式反應(yīng)室2橫截面積S,與回流室12橫截面積S2之比為2~4:1， 回流漸縮管14與基準(zhǔn)鉛垂面的夾角P成55°~65°，回流漸縮管14最窄處為 20 30mm。污泥沉淀區(qū)6橫截面積Ss與沉淀區(qū)11橫截面積S4之比為2~4:1，污 泥沉淀區(qū)6與循環(huán)管8橫截面積之比為3~7:1，沉淀區(qū)11與循環(huán)管8橫截面積 之比為2 4:1。沉淀室11與升流式反應(yīng)室2體積之比為1 3:1;所述的污泥沉淀 區(qū)6與回流室12體積之比為1~2:1。外圓漸擴(kuò)管7與基準(zhǔn)水平面的夾角a成 50°~70°，污泥沉淀回流縫13為10~20mm。
雙通道自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器可有機(jī)玻璃和鋼板構(gòu)建。廢水呈全混流態(tài)由 底部進(jìn)水管進(jìn)入升流式反應(yīng)室，在升流式反應(yīng)室內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生沼氣。被沼 氣攜帶至上部的泥水混合物，由集氣室收集，實(shí)現(xiàn)泥、水、氣三相的第一級(jí)分 離，部分污泥依靠重力作用返回升流式反應(yīng)室，部分泥水混合物經(jīng)循環(huán)管到達(dá) 沉淀室，實(shí)現(xiàn)泥、水、氣三相的第二級(jí)分離。分離后的泥水混合物通過(guò)回流室 返回到升流式反應(yīng)室中，實(shí)現(xiàn)污泥循環(huán)，保持高污泥濃度，并實(shí)現(xiàn)堿度和營(yíng)養(yǎng) 物質(zhì)自平衡，從而保證反應(yīng)器的穩(wěn)定高效運(yùn)行。污水在升流式反應(yīng)室內(nèi)處理后， 經(jīng)過(guò)循環(huán)管流至沉淀區(qū)，通過(guò)折流擋板的阻擋作用，減少污泥隨出水流失。出 水從折流擋板圍成的圓筒內(nèi)由出水管引出。反應(yīng)器產(chǎn)生的剩余活性污泥由排泥 管排出，以保持污泥量穩(wěn)定。
根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的反應(yīng)器具體運(yùn)行情況如下
雙通道自循環(huán)(Iwo gassway Automatic Circulation, TPAC)厭氧生物反應(yīng) 器總體積2.3L，有效體積1.8L。 TPAC反應(yīng)器由有機(jī)玻璃組成，以模擬廢水為 進(jìn)水，在恒溫30'C條件下運(yùn)行。進(jìn)水成分包括蔗糖、碳酸氫鈉、營(yíng)養(yǎng)濃酸液、 微量元素液，均按需成比例添加。TPAC反應(yīng)器運(yùn)行分為啟動(dòng)期和提負(fù)荷期，其 中提負(fù)荷期分為提升進(jìn)水基質(zhì)濃度階段和縮短水力停留時(shí)間(Hydraulic Retention Time, HRT)階段。在提升進(jìn)水基質(zhì)濃度階段，保持HRT不變，進(jìn)水 COD濃度由7000 mg/L逐步提升進(jìn)水COD濃度至15000mg/L,反應(yīng)器OLR由14 gCOD/(L'd)提高到30 gCOD/(L'd)， COD去除率均在90°/。以上，容積COD去 除率由12.8 gCOD/(Ld)提高到27.2 gCOD/(L*d)。在縮短HRT階段，保持進(jìn)水 COD濃度為10000mg/L，將HRT從12h逐漸縮短至2h。隨著HRT縮短，反應(yīng) 器OLR從20 gCOD/(L'd)提高到120 gCOD/ (L*d)，反應(yīng)器出水COD濃度也隨 容積負(fù)荷的提高而從704 mg/L增加到2200 mg/L， COD去除率從93.1%下降至 78.0%，平均為84.6%。容積COD去除率由22.3 gCOD/(L'd)提高到93.6 gCOD/(L*d)。(提升進(jìn)水基質(zhì)濃度階段和縮短水力停留時(shí)間階段示意圖分別見(jiàn)圖 2和圖3)
權(quán)利要求
1. 一種雙通道自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器，其特征在于它具有反應(yīng)器本體、支架(16)，反應(yīng)器本體由擋板(3)分隔成反應(yīng)系統(tǒng)和污泥沉淀系統(tǒng)左右兩個(gè)腔室，左右兩腔室由循環(huán)管(8)連通，在反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)下部為升流式反應(yīng)室(2)、上部為污泥沉淀區(qū)(6)，升流式反應(yīng)室(2)自下而上的側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)水管(1)和多個(gè)取樣口(4)，污泥沉淀區(qū)(6)自下而上的側(cè)壁上設(shè)有設(shè)有排泥管(5)和取樣口(4)，污泥沉淀系統(tǒng)內(nèi)自上而下設(shè)有沉淀室(11)、循環(huán)管(8)、回流室(12)，循環(huán)管(8)上端與污泥沉淀區(qū)(6)相連，循環(huán)管(8)下端與回流室(12)頂部相連，回流室(12)下端經(jīng)回流漸縮管(14)與升流式反應(yīng)室(2)相連，沉淀室(11)上部?jī)?nèi)側(cè)壁上設(shè)有溢流堰(9)，出水管(10)與溢流堰(9)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙通道自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器，其特征在于 所述的升流式反應(yīng)室(2)橫截面積St與回流室(12)橫截面積S2之比為2~4:1，回 流漸縮管(14)與基準(zhǔn)鉛垂面的夾角|3成55°~65°，回流漸縮管(14)最窄處為 20 30mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙通道自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器，其特征在于所述的污泥沉淀區(qū)(6)橫截面積S3與沉淀區(qū)(ll)橫截面積S4之比為2~4:1，污泥 沉淀區(qū)(6)與循環(huán)管(8)橫截面積之比為3~7:1，沉淀區(qū)(11)與循環(huán)管(8)橫截面積之 比為2~4:1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙通道自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器，其特征在于 所述的沉淀室(11)與升流式反應(yīng)室(2)體積之比為1~3:1;所述的污泥沉淀區(qū)(6)與 回流室(12)體積之比為1~2:1。外圓漸擴(kuò)管(7)與基準(zhǔn)水平面的夾角a成50。 70。， 污泥沉淀回流縫(13)為10~20mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種雙通道自循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器。它具有反應(yīng)器本體、支架。反應(yīng)器本體由左右兩個(gè)腔室構(gòu)成，右腔室為反應(yīng)系統(tǒng)，在反應(yīng)系統(tǒng)中自下而上設(shè)有升流式反應(yīng)室、進(jìn)水管、取樣口、排泥管、污泥沉淀區(qū)；左腔室為污泥沉淀系統(tǒng)，污泥沉淀系統(tǒng)自上而下設(shè)有溢流堰、沉淀室、循環(huán)管、回流室。左右兩腔室由循環(huán)管連通，循環(huán)管上端與右腔室污泥沉淀區(qū)相連，下端通至左腔室回流室頂部。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1)反應(yīng)室與沉淀室分隔，反應(yīng)室的流態(tài)對(duì)沉淀室的工況影響較??；2)反應(yīng)室和沉淀室以循環(huán)管溝通，強(qiáng)化基質(zhì)傳遞，實(shí)現(xiàn)堿度和營(yíng)養(yǎng)自平衡；3)該反應(yīng)器能承受高進(jìn)水有機(jī)物濃度，具有強(qiáng)抗沖擊負(fù)荷能力。
文檔編號(hào)C02F3/28GK101423293SQ20081016206
公開(kāi)日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日
發(fā)明者燚 余, 汪彩華, 胡寶蘭, 平 鄭 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)