專利名稱：渦流、層流和脈沖流式厭氧生物反應器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種污水處理設備，尤其是污水生物處理器。
背景技術(shù)：
升流式厭氧污泥床反應器(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)首稱UASB反 應器，應用了厭氧生物處理污水，是近20年以來應用最廣泛的有機污水厭氧生物處理設 備。UASB反應器結(jié)構(gòu)的工作原理是污水從UASB容器的底部進入反應器內(nèi)部與厭氧顆粒 污泥充分接觸，發(fā)生厭氧反應來完成氣體、液體、固體三相的分離，附著在顆粒污泥上的氣 體分離而產(chǎn)生沼氣，通過集氣室排出反應器，處理過的污水則從出水堰流出；釋放沼氣后的 厭氧顆粒污泥由于重力作用沉淀返回到底層的反應區(qū)。其缺點是(1)要使UASB反應器 容積負荷高效，穩(wěn)定的運行，要依賴于在反應器內(nèi)形成的厭氧顆粒污泥，由于污水與厭氧顆 粒污泥無其它輔助結(jié)構(gòu)的情況下接觸有限，厭氧反應慢而不完全，效率低。(2)在反應器 內(nèi)形成厭氧顆粒污泥，穩(wěn)定運行一般需三個月左右時間，時間較長，污水容積負荷才能達到 5-10kgC0D/m3. d，污水的化學需氧量(COD)去除率才可達90%以上。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種啟動時間快、容積負荷高和COD去除率高的渦流、 層流和脈沖流式厭氧生物反應器，可滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)快速高效處理有機污水的需要。渦流、層流和脈沖流式厭氧生物反應器的英文縮寫為TLP厭氧生物反應器，其中 T是英語Turbulent——渦流的，L是英語Laminar——層流的，P是英語Rilsation——脈 沖的簡寫。TLP厭氧生物反應器處理有機污水的主要構(gòu)思是①在反應罐內(nèi)設計了有上集氣罩和下集氣罩的結(jié)構(gòu)，將污水分成多個反應區(qū)使污 水在各反應區(qū)產(chǎn)生渦流、層流及脈沖流等幾種反應流動狀態(tài)與生物厭氧污泥充分反應。②通過直接投放高活性厭氧污泥，采用生物固化技術(shù)，提高微生物聚集密度，使微 生物優(yōu)勢菌群在生物反應器內(nèi)形成微生物生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)控，解決生化反應過程中由于 進水中有毒有害物質(zhì)沖擊所造成的微生物種群在生物反應器中失衡，提高難降解生物質(zhì)的 生物處理，增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性和耐沖性能力。③利用上、下集氣罩將污水分成多個反應區(qū)，上部是一個層流區(qū)，下部和中部形成 渦流區(qū)、脈沖流區(qū)。由于分成幾個反應區(qū)，各個反應區(qū)的反應形成的上升流分別到達反應器 頂部，完成氣體、液體、固體三相的分離，上升流產(chǎn)生的沼氣與固體、液體分離后，固體失去 浮力，形成下降流，回到各自反應區(qū)。這種結(jié)構(gòu)容易形成的渦流、層流、脈沖流加快了污水反 應速度，進一步提高了污水處理效率，同時又能防止顆粒污泥流出TLP厭氧反應器之外。TLP反應器內(nèi)設置這種渦流區(qū)和層流區(qū)、脈沖流區(qū)，使得各個反應區(qū)之間顆粒污泥 不易發(fā)生相互交換流動，各個反應區(qū)中的微生物生長和繁殖不易受到相互排斥影響，很有 利于固定微生物生長，由于通過改善反應器內(nèi)部的流動力學特性，在各反應區(qū)增大了生物 量和優(yōu)化微生物菌群等方法，使微生物聚集密度提高，顆粒污泥上微生物量極大增加。由于各反應區(qū)內(nèi)部微生物細胞的“保護”作用，使生物反應器抗負荷沖擊能力提高，瞬變環(huán)境適 應性增強，整體微生物活性提高，傳質(zhì)性能也得到提高，生物發(fā)酵反應速率提高，從而使TLP 反應器啟動時間短，污水的處理負荷提高快。經(jīng)多次試驗證明，反應器在短時間內(nèi)可提高到 30-40kgC0D/m3. d, COD 去除率達 90% 以上。具體的技術(shù)方案為一種渦流、層流和脈沖流式厭氧生物反應器，它包括罐體，其特征在于還包括設在所述罐體中的上集氣罩及其內(nèi)下側(cè)的下集氣罩；設在所述下集氣罩中間的回流管；設在罐體的底部，用于輸入污水的布水器。所述上集氣罩和下集氣罩的上部分間隔相套，下部分均為開口向下的喇叭狀。所述的布水器為多段與污水輸入管相通的水管，以及設均布在各段水管上開口向 下的出水口。以上結(jié)構(gòu)的TLP厭氧生物反應器，利用上、下集氣罩將污水分成多個反應區(qū)，上部 是一個層流區(qū)，下部和中部形成渦流區(qū)、脈沖流區(qū)。先將一定量的高活性厭氧污泥放入TLP 厭氧生物反應器內(nèi)部，再將污水經(jīng)布水器進入TLP反應器內(nèi)部與高活性厭氧污泥充分接觸 發(fā)酵，產(chǎn)生厭氧生物反應。由于反應器底部的布水器上的每一段通水管的下方，出水往下噴 流出反應器內(nèi)，在上升流過程中經(jīng)過回流管不斷產(chǎn)生渦流作用。同時污水進入各反應區(qū)后 又產(chǎn)生層流作用，在各反應區(qū)進水峽口之間又形成了脈沖流動。此時的生物污泥與污水得 到充分接觸生長，不斷產(chǎn)生生物發(fā)酵作用，在各反應區(qū)內(nèi)完成了氣體、液體、固體分離。氣體 從罐頂?shù)某鰵饪谂懦觯蓛舻囊后w從罐側(cè)出口排出，固體沉于罐底。從而可對進入到罐內(nèi)的 污水不斷處理，得出可利用的氣體，一般為沼氣，以及干凈的水。本TLP反應器經(jīng)過多次試驗，克服了現(xiàn)有UASB反應器的缺點，實現(xiàn)了啟動時間快， 負荷高，滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)快速高效處理污水的需要，又達到降低設備投資成本。用TLP反 應器技術(shù)回收沼氣后及有機污水應用一體化活性污泥法和上浮法工藝進行再處理，解決了 之前有機污水處理工藝運行成本高的難題，大大降低好氧處理污水的運行成本。表1是兩 種反應器的性價比。TLP反應器與UASB反應器的性價比表1項 目TLP厭氧反應器UASB反應器污水容積負荷30-40kgCOD/m3. d5—15kgC0D/m3. d污水有效容積6800m320400m3設備占地面積1000 m22800 m2反應器造價800萬元2100萬元啟動時間30天左右90天左右化學需氧量 (COD)去除率90%以上80%-90%

圖1是本實用新型的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1沿A-A線剖視的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖1沿B-B線剖視的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步說明。圖1所示，是本實用新型的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。由圖中可知，在圓柱形罐體3的左側(cè) 和頂部分別設置有人可出入的側(cè)安裝口 2和頂安裝口 5。在罐腔內(nèi)上部的中間，通過上吊架 8及其下面均布的若干根吊桿10吊設有上集氣罩13，該上集氣罩13的上部分為筒狀，下部 分是開口向下的喇叭狀。在上集氣罩13的內(nèi)側(cè)，間隔套有與上集氣罩13形狀結(jié)構(gòu)相同的 下集氣罩15，該下集氣罩15的上面也通過均布的若干根吊桿9與吊架8固定聯(lián)接。吊架8 的周邊與罐體3的內(nèi)側(cè)固定聯(lián)接。在下集氣罩15的中間也間隔設有回流管17，該回流管 17應設有與吊架8或下集氣罩15的固定支承桿，為了簡明，在圖中未畫出。在上集氣罩13 和下集氣罩15的下喇叭口相對應處的罐體3內(nèi)側(cè)上，分別固定有一圈三角形的上固定板14 和下固定板16。在罐體3的底部及回流管17下方，設置有多個出水口 18向下的布水器1， 該布水器1的進一步的結(jié)構(gòu)見圖2。罐體3的頂部為上錐形，在罐體3的頂部中間設有與外 側(cè)相通的氣體出口 6。在罐體3內(nèi)側(cè)，上集氣罩13的上口至罐頂側(cè)為集氣室7。在集氣室 7中的罐內(nèi)壁上固定設有吊架8，在該吊架8下方的罐內(nèi)壁上，固定設有一圈與罐壁一起構(gòu) 成的集水槽11，集水槽11上口固定有一集水環(huán)形扳4。集水槽11中的水通過設在上罐壁 的出水管12排出罐外，可回收利用。圖2所示，是圖1沿A-A線剖視的結(jié)構(gòu)示意圖，它主要表示了布水器1的結(jié)構(gòu)。由 圖中可知，布水器1中的多段水管20均布在罐體3的底部并都與污水輸入管19相通，各段 水管20上均布設有若干個能噴水向罐底面的出水口 18，在噴出污水時易造成渦流。圖3所示，是1沿B-B線剖視的結(jié)構(gòu)示意圖，它主要表達了罐體1內(nèi)的俯視結(jié)構(gòu)。在圖中，“十”字形的吊架8與罐體3的上端固定聯(lián)接，由外圈的罐體3往內(nèi)看，依序是集水 槽11、集水環(huán)形扳4、上集氣罩13、下集氣罩15和回流管17。罐體3的兩側(cè)分別設有可出 入人的側(cè)安裝口 2和集水槽排水管12。本實用新型厭氧生物反應器的工作原理為先將一定量的高活性厭氧污泥從頂安裝口 5放入罐體3內(nèi)，然后把安裝口 5和安 裝口 2密封好后。再將有機污水從污水輸入管19經(jīng)布水器1進入罐體3內(nèi)，與高活性厭氧 污泥充分接觸發(fā)酵，產(chǎn)生厭氧生物反應。由于罐體3底部的布水器1上的每一段通水管的 下方，間隔均布有多個向下噴水的出水口 18，輸入的污水往罐底面上噴，在下集氣罩15的 喇叭口至罐底之間形成渦流區(qū)，該區(qū)間同時也是厭氧生物污泥床。高活性厭氧污泥和污水 的混合液的上升流過程中，一部份經(jīng)過中心的回流管17，又從回流管17的上口往溢落，在 回流管17與下集氣罩15之間不斷產(chǎn)生渦流作用。同理，混合液從下集氣罩15內(nèi)上升至上 口向外側(cè)，即上集氣罩13內(nèi)側(cè)溢落時，也會不斷產(chǎn)生渦流作用。在下集氣罩15下喇叭與罐 壁構(gòu)成的腔內(nèi)，由于混合液上升的入口較窄，而且空間較小，容易形成脈沖流動，構(gòu)成脈沖 流動區(qū)。在上集氣罩13外側(cè)與罐壁構(gòu)成的腔內(nèi)，由于混合液上升的入口較窄，但空間較大， 容易形成循環(huán)式層流，構(gòu)成層流區(qū)。各渦流區(qū)、脈沖流動區(qū)和層流區(qū)之間混合液也在不斷地 交換，使高活性厭氧污泥與污水得到充分接觸生長，不斷產(chǎn)生生物發(fā)酵作用，在各反應區(qū)內(nèi) 完成了氣體、液體、固體分離，并不斷地上升，由于氣體、液體、固體的比重不同，在上升的過 程中，分離過程中產(chǎn)生的沼氣，從罐頂部的氣體出口 6排出。處理后的液體落到集水環(huán)形扳 4和集水槽11后，從出水管12流出。釋放氣泡后的生物厭氧污泥和固體，由于重力作用向 下沉淀，最終回到罐的底部。準備對下一輪的污水進行處理。
權(quán)利要求1.一種渦流、層流和脈沖流式厭氧生物反應器，它包括罐體，其特征在于還包括 設在所述罐體(3)中間的上集氣罩(13)及其內(nèi)下方的下集氣罩(15)；設在所述下集氣罩(15)中間的回流管(17)； 設在罐體(3)的底部，用于輸入污水的布水器(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦流、層流和脈沖流式厭氧生物反應器，其特征在于 所述上集氣罩(13)和下集氣罩(15)的上部分間隔相套，下部分均為開口向下的喇叭狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦流、層流和脈沖流式厭氧生物反應器，其特征在于 所述的布水器(1)為均布在罐體3的底部并都與污水輸入管(19)相通的多段水管(20)，在各段水管00)上設有若干個開口向罐底面的出水口(18)。
專利摘要本實用新型公開了一種渦流、層流和脈沖流式厭氧生物反應器，它包括罐體，其特征在于還包括設在所述罐體中的上集氣罩及其內(nèi)下側(cè)的下集氣罩；設在所述下集氣罩中間的回流管；設在罐體的底部，用于輸入污水的布水器。該結(jié)構(gòu)的反應器，利用上、下集氣罩將污水分成多個反應區(qū)，上部是一個層流區(qū)，下部和中部形成渦流區(qū)、脈沖流區(qū)。上升流產(chǎn)生的沼氣與固體、液體分離后，固體失去浮力，形成下降流，回到各自反應區(qū)，形成的渦流、層流、脈沖流加快了污水反應速度，進一步提高了污水處理效率?？朔爽F(xiàn)有UASB反應器的缺點，實現(xiàn)了啟動時間快，負荷高，又達到降低設備投資成本。而且，能得出可利用的沼氣和水，保護環(huán)境。適用于各種有機污水處理。
文檔編號C02F3/28GK201850177SQ201020616130
公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者梁近光, 潘心紅 申請人:廣西必佳微生物工程有限責任公司