貴陽廢水處理系統(tǒng)用旋流厭氧反應(yīng)器

一種用于廢水處理系統(tǒng)的旋流厭氧反應(yīng)器;包括反應(yīng)器室體和設(shè)置在反應(yīng)器室體上方的相連的氣液分離器和水封罐;所述反應(yīng)器室體內(nèi)由下至上設(shè)有立體旋流布水系統(tǒng)、一級三相分離器、回流集水系統(tǒng)、二級三相分離器和出水裝置;所述反應(yīng)器室體內(nèi)還設(shè)有氣體收集系統(tǒng)，所述氣體收集系統(tǒng)與氣液分離器的氣體進(jìn)口相連，所述氣液分離器的分離液出口與設(shè)于反應(yīng)器室體內(nèi)的分離液回流管相連;所述立體旋流布水系統(tǒng)包括進(jìn)水布水裝置和設(shè)于所述進(jìn)水布水裝置上方的回流水布水裝置。本發(fā)明通過專有設(shè)計的立體旋流布水系統(tǒng)、消能三相分離器、同向流線型回流集水裝置在反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)建多相多層次不同特性的流場，從而保障厭氧反應(yīng)效能和氣水泥分離效果。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種旋流厭氧反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)器包括反應(yīng)器室體和設(shè)置在反應(yīng)器室體上方的相連的氣液分離器(1)和水封罐(2);所述反應(yīng)器室體內(nèi)由下至上設(shè)有立體旋流布水系統(tǒng)、分離液回流管(10)、一級三相分離器(8)、回流集水系統(tǒng)、二級三相分離器(5)和出水裝置;所述反應(yīng)器室體內(nèi)還設(shè)有分別與一級三相分離器(8)、二級三相分離器(5)上側(cè)連通的氣體收集系統(tǒng)，所述氣體收集系統(tǒng)與氣液分離器(1)的氣體進(jìn)口相連，所述分離液回流管(10)的一端與所述氣液分離器(1)的分離液出口相連，另一端延伸在一級三相分離器(8)下方;所述立體旋流布水系統(tǒng)包括進(jìn)水布水裝置和設(shè)于所述進(jìn)水布水裝置上方的回流水布水裝置。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流厭氧反應(yīng)器，其特征在于，所述進(jìn)水布水裝置包括進(jìn)水管(13)、與進(jìn)水管(13)相連的若干進(jìn)水分布管(14)以及若干個環(huán)狀布水管;所述進(jìn)水分布管(14)交叉設(shè)置在反應(yīng)器室體內(nèi)底部;所述若干環(huán)狀布水管按同心圓方式布設(shè)在反應(yīng)器室體內(nèi)底部，并與各進(jìn)水分布管(14)固定且連通。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋流厭氧反應(yīng)器，其特征在于，所述進(jìn)水分布管(14)、環(huán)狀布水管均為穿孔管，穿孔處的出水口上設(shè)有螺旋噴嘴。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流厭氧反應(yīng)器，其特征在于，所述回流水布水裝置包括回流水進(jìn)水管(11)、與回流水進(jìn)水管(11)相連的回流水分布管(12)以及若干個環(huán)狀回流水布水管;所述若干個環(huán)狀回流水布水管并列排布組合形成倒錐形結(jié)構(gòu)，所述若干個環(huán)狀回流水布水管分別與回流水分布管(12)固定且連通;所述回流水分布管(12)為多根呈輻射狀排布設(shè)于倒錐形結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的回流水分布管(12)，各回流水分布管(12)的一端在倒錐形結(jié)構(gòu)的頂點匯合后與回流水進(jìn)水管(11)相連通，另一端位于倒錐形結(jié)構(gòu)的底部圓截面上，且端口封閉。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋流厭氧反應(yīng)器，其特征在于，所述回流水分布管(12)、環(huán)狀回流水布水管均為穿孔管，穿孔處的出水口上設(shè)有螺旋噴嘴。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求2、3、4或5所述的旋流厭氧反應(yīng)器，其特征在于，所述回流水布水裝置的回流水進(jìn)水管(11)、進(jìn)水布水裝置的進(jìn)水管(13)分別與變頻水泵經(jīng)管道相連。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流厭氧反應(yīng)器，其特征在于，所述氣體收集系統(tǒng)包括設(shè)于一級三相分離器(8)上側(cè)的第一氣體收集裝置(7)和設(shè)于二級三相分離器(5)上側(cè)的第二氣體收集裝置(4);所述第一氣體收集裝置(7)、第二氣體收集裝置(4)分別與氣液分離器(1)的氣體進(jìn)口相連;所述第一氣體收集裝置(7)、第二氣體收集裝置(4)分別包括氣體收集總管和分別設(shè)于三相分離器各斜板頂部的若干氣體收集支管;所述氣體收集支管與氣體收集總管相連通。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流厭氧反應(yīng)器，其特征在于，所述回流集水系統(tǒng)為平行設(shè)于二級三相分離器(5)的下方的同向流線型回流集水裝置;包括與外回流管(16)相連的回流集水總管(6)以及若干回流集水支管(18)，所述回流集水支管(18)間隔設(shè)置在回流集水總管(6)的兩側(cè)，所述回流集水支管(18)遠(yuǎn)離回流集水總管(6)的一端為封閉端;所述外回流管(16)的另一端與回流水布水裝置的回流水進(jìn)水管(11)相連。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流厭氧反應(yīng)器，其特征在于，所述出水裝置設(shè)于二級三相分離器的上方，包括出水總管(19)和若干平行設(shè)置的出水堰(3)，所述出水總管(19)垂直于各出水堰(3)并與各出水堰(3)相連;所述出水總管(19)與位于反應(yīng)器室體外的出水管道(15)相連。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流厭氧反應(yīng)器，其特征在于，所述一級三相分離器(8)和二級三相分離器(5)均為表面消能型小間距斜板式三相分離器;所述表面消能型小間距斜板式三相分離器的斜板區(qū)設(shè)有第一斜板單元和位于第一斜板單元上方的第二斜板單元;所述第一斜板單元包括若干均勻間隔設(shè)置的第一倒V形斜板組合，所述第一倒V形斜板組合是由兩塊長斜板頂部相接構(gòu)成，所述兩塊長斜板與二者底部連線構(gòu)成等邊三角形;所述第二斜板單元包括若干均勻間隔設(shè)置的第二倒V形斜板組合，該第二倒V形斜板組合是由兩塊短斜板頂部相接構(gòu)成，所述兩塊短斜板與二者底部連線構(gòu)成等邊三角形;所述第二倒V形斜板組合分別間隔設(shè)置在相鄰的兩個第一倒V形斜板組合之間的上方。

　　說明書

　　用于廢水處理系統(tǒng)的旋流厭氧反應(yīng)器

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種廢水處理技術(shù)，尤其涉及一種用于廢水處理系統(tǒng)的旋流厭氧反應(yīng)器。

　　背景技術(shù)

　　20世紀(jì)70年代以來，廢水厭氧生物處理技術(shù)得到了較快的發(fā)展，出現(xiàn)了以UASB、EGSB和IC等為代表的反應(yīng)器得到了廣泛的應(yīng)用，其具有負(fù)荷高、投資少。運行費用少、可以回收部分能源等優(yōu)點。但在應(yīng)用中，中低濃度廢水常規(guī)的厭氧處理時存在①反應(yīng)產(chǎn)氣量低使得下降管回流量低，需要較大的外部回流量、能耗高;②有機負(fù)荷低不容易形成顆粒污泥，而絮狀污泥容易流失等問題。一個良好的厭氧反應(yīng)器要具備良好的污泥截留能力;具有生物污泥與進(jìn)水基質(zhì)充分接觸的條件;需要提供微生物適宜的生長條件的功能這三個方面的特性。在同一個反應(yīng)器內(nèi)高效反應(yīng)和水氣泥分離是現(xiàn)代厭氧反應(yīng)器的基本要求，但高效反應(yīng)需要充分混合、而水氣泥分離需要盡量少的擾動，二者失衡是造成厭氧反應(yīng)器效率下降或污泥流失的重要原因，如何在反應(yīng)器內(nèi)實現(xiàn)及穩(wěn)定這一平衡是厭氧反應(yīng)器研究開發(fā)的重中之重。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)合理、處理效果好、占地面積小、造價低、運行管理方便、不易堵塞、能明顯改善配水均勻性、適用于廢水處理系統(tǒng)的旋流厭氧反應(yīng)器(Cyclone Anaerobic Reactor簡稱CAR)。

　　本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

　　本發(fā)明涉及一種旋流厭氧反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包括反應(yīng)器室體和設(shè)置在反應(yīng)器室體上方的相連的氣液分離器1和水封罐2;所述反應(yīng)器室體內(nèi)由下至上設(shè)有立體旋流布水系統(tǒng)、分離液回流管10、一級三相分離器8、回流集水系統(tǒng)、二級三相分離器5和出水裝置;所述反應(yīng)器室體內(nèi)還設(shè)有分別與一級三相分離器8、二級三相分離器5上側(cè)連通的氣體收集系統(tǒng)，所述氣體收集系統(tǒng)與氣液分離器1的氣體進(jìn)口相連，所述分離液回流管10的一端與所述氣液分離器1的分離液出口相連，另一端延伸在一級三相分離器8下方;所述立體旋流布水系統(tǒng)包括進(jìn)水布水裝置和設(shè)于所述進(jìn)水布水裝置上方的回流水布水裝置。

　　作為本發(fā)明的一個實施方案，所述進(jìn)水布水裝置包括進(jìn)水管13、與進(jìn)水管13相連的若干進(jìn)水分布管14以及若干個環(huán)狀布水管;所述進(jìn)水分布管14交叉設(shè)置在反應(yīng)器室體內(nèi)底部;所述若干環(huán)狀布水管按同心圓方式布設(shè)在反應(yīng)器室體內(nèi)底部，并與各進(jìn)水分布管14固定且連通。

　　作為本發(fā)明的一個實施方案，所述進(jìn)水分布管14為兩根;所述環(huán)狀布水管為三個，包括均勻間距設(shè)置的內(nèi)環(huán)布水管、中環(huán)布水管和外環(huán)布水管。兩根進(jìn)水分布管14垂直交叉設(shè)置在反應(yīng)器室體內(nèi)底部，并且，交叉處與進(jìn)水中心管的一端相連通，所述進(jìn)水中心管的另一端與進(jìn)水管13相連。

　　作為本發(fā)明的一個實施方案，所述進(jìn)水分布管14、環(huán)狀布水管均為穿孔管，穿孔處的出水口上設(shè)有螺旋噴嘴。

　　作為本發(fā)明的一個實施方案，所述回流水布水裝置包括回流水進(jìn)水管11、與回流水進(jìn)水管11相連的回流水分布管12以及若干個環(huán)狀回流水布水管;所述若干個環(huán)狀回流水布水管并列排布組合形成倒錐形結(jié)構(gòu)，所述若干個環(huán)狀回流水布水管分別與回流水分布管12固定且連通;所述回流水分布管12為多根呈輻射狀排布設(shè)于倒錐形結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的回流水分布管12，各回流水分布管12的一端在倒錐形結(jié)構(gòu)的頂點匯合后與回流水進(jìn)水管11相連通，另一端位于倒錐形結(jié)構(gòu)的底部圓截面上，且端口封閉。

　　作為本發(fā)明的一個實施方案，所述回流水分布管12、環(huán)狀回流水布水管均為穿孔管，穿孔處的出水口上設(shè)有螺旋噴嘴。

　　作為本發(fā)明的一個實施方案，所述回流水布水裝置的回流水進(jìn)水管11、進(jìn)水布水裝置的進(jìn)水管13分別與變頻水泵經(jīng)管道相連。

　　作為本發(fā)明的一個實施方案，所述氣體收集系統(tǒng)包括設(shè)于一級三相分離器8上方的第一氣體收集裝置7和設(shè)于二級三相分離器5上方的第二氣體收集裝置4;所述第一氣體收集裝置7、第二氣體收集裝置4分別與氣液分離器1的氣體進(jìn)口相連;所述第一氣體收集裝置7、第二氣體收集裝置4分別包括氣體收集總管和分別設(shè)于三相分離器各斜板頂部的若干氣體收集支管;所述氣體收集支管與氣體收集總管相連通。

　　作為本發(fā)明的一個實施方案，所述回流集水系統(tǒng)為平行設(shè)于二級三相分離器5的下方的同向流線型回流集水裝置;包括與外回流管16相連的回流集水總管6以及若干回流集水支管18，所述回流集水支管18間隔設(shè)置在回流集水總管6的兩側(cè)，所述回流集水支管18遠(yuǎn)離回流集水總管6的一端為封閉端;所述外回流管16的另一端與回流水布水裝置的回流水進(jìn)水管11相連。

　　作為本發(fā)明的一個實施方案，所述出水裝置設(shè)于二級三相分離器的上方，包括出水總管19和若干平行設(shè)置的出水堰3，所述出水總管19垂直于各出水堰3并與各出水堰3相連;所述出水總管19與位于反應(yīng)器室體外的出水管道15相連。

　　作為本發(fā)明的一個實施方案，所述一級三相分離器8和二級三相分離器5均為表面消能型小間距斜板式三相分離器;所述表面消能型小間距斜板式三相分離器的斜板區(qū)設(shè)有第一斜板單元和位于第一斜板單元上方的第二斜板單元;所述第一斜板單元包括若干均勻間隔設(shè)置的第一倒V形斜板組合，所述第一倒V形斜板組合是由兩塊長斜板頂部相接構(gòu)成，所述兩塊長斜板與二者底部連線構(gòu)成等邊三角形;所述第二斜板單元包括若干均勻間隔設(shè)置的第二倒V形斜板組合，該第二倒V形斜板組合是由兩塊短斜板頂部相接構(gòu)成，所述兩塊短斜板與二者底部連線構(gòu)成等邊三角形;所述第二倒V形斜板組合分別間隔設(shè)置在相鄰的兩個第一倒V形斜板組合之間的上方。

　　作為本發(fā)明的一個具體實施方案，所述第一倒V形斜板組合中長斜板的長度為1250～1450mm，對應(yīng)的等邊三角形中斜邊與底邊的比值為27:31，相鄰第一倒V形斜板組合的間距為400～500mm;所述第二倒V形斜板組合中短斜板的長度為700～900mm，對應(yīng)的等邊三角形中斜邊與底邊的比值為20:23，相鄰第二倒V形斜板組合的間距為(490～590)*2mm;所述第二倒V形斜板組合的頂部高出第一倒V形斜板組合頂部280～360mm。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

　　1、適應(yīng)負(fù)荷范圍廣——可滿足中低濃度廢水的厭氧處理要求：

　　本發(fā)明的CAR反應(yīng)器通過特定的立體旋流布水系統(tǒng)、三相分離器、出水裝置的設(shè)置形成多相多層級流場的設(shè)計，在旋流區(qū)可以利用低回流量實現(xiàn)污水與厭氧污泥的充分混合與懸浮;在靜沉區(qū)則通過多級消能使出水區(qū)的表面負(fù)荷基本與沉淀池一致，可減少絮狀污泥的流失;從而使中低濃度廢水的高效厭氧降解成為可能。

　　2、污泥活性高、無污泥流失：

　　廢水中含有懸浮無機物質(zhì)，會在UASB等流速較慢的反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生累積，將厭氧污泥逐漸置換，最終使厭氧反應(yīng)器的運行效果惡化乃至失效。而在本發(fā)明的CAR反應(yīng)器中，通過獨有設(shè)計的倒錐形回流水布水管、進(jìn)水布水管結(jié)合布水管上的出水口設(shè)置的螺旋噴嘴，以及變頻水泵提供合理的旋流的流速和脈沖上升流速，可以保持合適密度活性高的有機污泥的懸浮狀態(tài)，出水區(qū)上升流速低，使得反應(yīng)器內(nèi)顆粒污泥和絮狀污泥并存，無機污泥沉積物可以從底部排出反應(yīng)器;

　　還可進(jìn)一步通過實時監(jiān)控與聯(lián)動控制技術(shù)能有效控制反應(yīng)器內(nèi)的內(nèi)外回流總量在設(shè)計合理范圍內(nèi)，保持反應(yīng)器內(nèi)的流場穩(wěn)定，多級消能三相分離器能有效分離產(chǎn)氣，使出水上升流速基本與沉淀池一致，從而保障出水污泥不被上升流與氣流挾帶流失。

　　3、高徑比適中，基建投資?。?/p>

　　大高徑比是保障厭氧反應(yīng)器內(nèi)有較高的上升流速從而使床層膨脹的重要手段，但高徑比對占地的減少和對結(jié)構(gòu)成本有一個最優(yōu)解，EGSB、IC反應(yīng)器過高大幅增加了造價。而本發(fā)明的CAR反應(yīng)器具有與EGSB相當(dāng)?shù)娜莘e負(fù)荷，集兩級串聯(lián)厭氧反應(yīng)和三相分離及沉淀于一體，結(jié)構(gòu)緊湊(本發(fā)明的CAR反應(yīng)器的高徑比為1.5～1.8:1)，占地面積省的同時反應(yīng)器的基建投資也較EGSB和IC低。

　　4、容積負(fù)荷率高、降解效果好：

　　本發(fā)明的CAR反應(yīng)器出水區(qū)上升流速低，使得反應(yīng)器內(nèi)顆粒污泥和絮狀污泥并存，生物量大，污泥齡長，特別是由于利用內(nèi)、外循環(huán)制造旋流過程，水泥之間混合良好，傳質(zhì)效果好;旋流過程流程較上升流程長，因而沿程降解效果更優(yōu);本發(fā)明的消能型三相分離器能吸附氣泡表面能，減少負(fù)荷高時的氣體造成的上升流，有利于高負(fù)荷時的上升表面負(fù)荷控制;出水區(qū)上升流速低，使得反應(yīng)器內(nèi)顆粒污泥和絮狀污泥并存、容積負(fù)荷率不受污泥流失限制。

　　5、運行穩(wěn)定性好：

　　本發(fā)明的CAR反應(yīng)器相當(dāng)于有上、下兩個厭氧反應(yīng)器及一個沉淀池串聯(lián)運行，下級反應(yīng)區(qū)具有很高的有機負(fù)荷率，起“粗”處理作用，上級反應(yīng)器的負(fù)荷低，起“精”處理作用。多級串聯(lián)處理工藝比單級處理的穩(wěn)定性好，出水水質(zhì)穩(wěn)定;

　　內(nèi)外循環(huán)的液體量相當(dāng)于第二級厭氧出水和產(chǎn)甲烷污泥的回流，能充分地調(diào)節(jié)進(jìn)水的水質(zhì)，緩沖進(jìn)水pH值和毒性等問題，減少進(jìn)水投藥量，提高運行穩(wěn)定性的同時降低運行費用。

　　控制系統(tǒng)可以實時監(jiān)控下降管流量(包括分離液回流管中分離液流量)、產(chǎn)氣量(包括氣體收集總管的氣體量)、進(jìn)水量數(shù)據(jù)，結(jié)合變頻水泵實時調(diào)整外部回流量，從而保持反應(yīng)器內(nèi)能量場和流場穩(wěn)定，防止由于進(jìn)水水質(zhì)水量條件變化造成的產(chǎn)氣量和下降流的變化對內(nèi)部能量場和流場的破壞，保障系統(tǒng)在進(jìn)水水質(zhì)和水量波動處理效能和出水水質(zhì)的穩(wěn)定性。