导流波轮升流式厌氧污泥床反应器的制作方法

本发明是一种导流波轮升流式厌氧污泥床反应器，其涉及一种厌氧污泥床反应器，特别是涉及一种采用导流波轮引导废水循环和引导废水在旋液三相分离器中进行泥水分离的升流式厌氧污泥床反应器。

背景技术：

升流式厌氧污泥床反应器（简称UASB反应器）由底部的布水区、中部的污泥反应区、顶部的气液固三相分离区（包括沉淀区）三个功能区组成。UASB反应器的工作过程是：废水从厌氧污泥床底部流入，废水与污泥层中的污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解废水中的有机物，把有机物转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中不断合并，逐渐形成较大的气泡，在这种气泡的碰撞、结合、上升的搅动作用下，使得污泥床以上的污泥呈松散状态，污泥与废水充分混合形成污泥废水混合液。废水中的大部分有机物在污泥反应区内被分解转化。在UASB反应器的上部设有气液固三相分离器，含有大量气泡的污泥废水混合液不断上升，到达三相分离器下部，首先把沼气分离出来，被分离出来的沼气进入气室，并排出UASB反应器。污泥废水混合液向上穿过三相分离器到达三相分离器上部的沉淀区，失去搅动作用的污泥发生絮凝形成污泥颗粒，污泥颗粒逐渐增大，在重力作用下污泥颗粒向下穿过三相分离器沉降至三相分离器下部的污泥反应区，从而使UASB反应器内保持足够的生物量。分离出污泥的废水在沉淀区内进一步澄淸，澄淸后的废水从出水堰排出UASB反应器。

UASB反应器的核心部件是三相分离器和进水布水部件。现有三相分离器存在向上流动的废水升流与向下流动的污泥回流相互干扰的缺点。现有UASB反应器仅仅依靠在污泥层中产生的沼气对污泥层进行搅动，当废水水质和负荷突然发生变化时，污泥层中产生的沼气量减少，会降低沼气对污泥层的搅动强度，使现有UASB反应器的耐冲击力变差。上述缺点降低了现有UASB反应器的处理效率。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有三相分离器存在废水升流与污泥回流相互干扰的缺点，以及克服现有UASB反应器耐冲击力差的缺点，提供一种采用导流波轮引导废水循环和引导废水在旋液三相分离器中进行泥水分离的升流式厌氧污泥床反应器。本发明的实施方案如下：

导流波轮升流式厌氧污泥床反应器包括罐体、上盖、浮渣分离器、旋液三相分离器、进水布水部件。进水布水部件包括进水布水管、波轮导流板。进水布水部件安装在罐体径向内侧的底部，旋液三相分离器安装在罐体径向内侧的中部，浮渣分离器安装在罐体径向内侧的顶部，上盖安装在罐体上端。

罐体从下至上依次由排泥管、锥形底板、罐体筒体、罐体法兰焊接在一起。罐体筒体呈圆筒形。排泥管的一端与锥形底板焊接在一起，排泥管的另一端有排泥管法兰，排泥管法兰的外侧是排泥口。锥形底板上表面均布若干个波轮导流板，波轮导流板径向截面呈圆滑的凸形曲面。相邻两个波轮导流板之间有进水布水管，每一个进水布水管的中间部位焊接在罐体筒体下部径向侧表面，每一个进水布水管在罐体筒体径向外侧的一端有进水管法兰，进水管法兰的外侧是进水口，进水布水管在罐体筒体径向内侧的一端封闭，进水布水管在罐体筒体径向内侧的水平方向外表面有若干个喷嘴，所有进水布水管的全部喷嘴轴线方向沿着顺时针方向或者逆时针方向呈旋转排列，该旋转方向是废水旋转方向。

罐体筒体上部径向内侧焊接有出水堰，与出水堰下部相对应的罐体筒体径向外侧焊接有出水管，出水管外侧有出水管法兰，出水管法兰的外侧是出水口。

浮渣分离器的中间是呈圆筒形的浮渣筒，浮渣筒的下端呈喇叭形。浮渣筒的径向外侧有浮渣筒支架，通过浮渣筒支架把浮渣分离器焊接在罐体筒体上部径向内表面，浮渣筒的径向外侧有排渣管，排渣管的中间部位焊接在罐体筒体上部径向侧表面，排渣管在罐体筒体径向外侧的一端有排渣管法兰，排渣管法兰的外侧是排渣口，排渣管的轴线与出水堰的上端面在同一水平面。

旋液三相分离器的中间是呈圆筒形的分离器筒体，分离器筒体的上端焊接有环形的汇流气室，汇流气室径向截面呈宽度相等的L形，汇流气室的下端形成三角形的汇流气室内腔，汇流气室上表面焊接有沼气管，沼气管的中间部位焊接在罐体筒体中部径向侧表面，沼气管在罐体筒体径向外侧的一端有沼气管法兰，沼气管法兰的外侧是沼气出口。

分离器筒体的径向外侧焊接有若干个污水导流板，污水导流板的截面呈宽度不相等的L形，每一个污水导流板长板面的一端位于相邻污水导流板短板面的下端，在相邻两个污水导流板之间形成废水导流缝隙，每一个污水导流板的下端形成三角形的拦截气室三，每一个污水导流板与分离器筒体径向外侧焊接处的上端有外环排气口，外环排气口把拦截气室三与汇流气室内腔联通在一起。沿着污水导流板长板面下端向长板面上端的旋转方向是污水导流旋转方向，污水导流旋转方向与废水旋转方向相同。

分离器筒体的径向内侧焊接有若干个反射板一和一个反射板二。反射板一的截面呈宽度不相等的L形，每一个反射板一长板面的一端位于相邻反射板一短板面的下端，在相邻两个反射板一之间形成污泥回流缝隙，每一个反射板一的下端形成三角形的拦截气室一，每一个反射板一与分离器筒体径向内侧焊接处的上端有内环排气口一，内环排气口一把拦截气室一与汇流气室内腔联通在一起。沿着反射板一长板面上端向长板面下端的方向是污泥回流方向。沿着反射板一长板面下端向长板面上端的方向是虚拟水流上升方向。

反射板二的截面呈宽度相等的L形，反射板二位于若干个反射板一水平方向排列的最外侧，反射板二的一端位于相邻反射板一长板面的上端，反射板二与相邻反射板一之间形成污泥回流缝隙，反射板二的下端形成三角形的拦截气室二。反射板二与分离器筒体径向内侧焊接处的上端有内环排气口二，内环排气口二把拦截气室二与汇流气室内腔联通在一起。

上盖的中间是圆形的上盖板，上盖板的上表面焊接有排气管和横梁，排气管的上端有排气管法兰，排气管法兰的上端是排气口。上盖板的下表面焊接有呈圆筒形的集气筒。上盖板与罐体法兰用螺栓连接在一起，把上盖固定在罐体上端。

导流波轮升流式厌氧污泥床反应器的工作过程是：

废水从进水口进入所述的厌氧污泥床反应器，或者来自贮气罐的沼气与废水混合后，从进水口进入所述的厌氧污泥床反应器。废水从进水布水管的喷嘴喷射出来，在污泥反应区中诱导更多的废水沿着喷嘴的轴线流动，在波轮导流板的作用下，废水水流沿着废水旋转方向流动的同时，废水水流在离心力的作用下流向罐体筒体径向内表面，并沿着螺旋路径向上流动，废水水流到达旋液三相分离器的下端后，废水水流向罐体筒体中心流动，并沿着罐体筒体轴线向下流动至锥形底板上表面。锥形底板上表面的污泥层中的污泥在废水水流的冲击搅动下，一部分污泥与废水充分混合形成污泥废水混合液。污泥废水混合液再次沿着废水旋转方向以及污泥和废水循环路径流动，形成污泥反应循环。在污泥反应循环过程中，污泥中的微生物分解废水中的有机物，把有机物转化为沼气。

污泥废水混合液到达旋液三相分离器的下端后，一部分污泥废水混合液继续参与污泥反应循环。另一部分污泥废水混合液向上穿过旋液三相分离器的废水导流缝隙进入废水沉淀区。由于污水导流旋转方向与废水旋转方向相同，污泥废水混合液向上穿过相邻两个污水导流板之间的废水导流缝隙时的阻力很小。在污泥反应循环过程中，污泥废水混合液到达反射板一和反射板二的下端时，此时的污泥和废水循环方向与虚拟水流上升方向不相同，污泥废水混合液若向上穿过相邻两个反射板一之间的污泥回流缝隙时的阻力很大，因此污泥反应区中的污泥废水混合液不会向上穿过污泥回流缝隙进入废水沉淀区，污泥反应区中的污泥废水混合液只能向上穿过废水导流缝隙进入废水沉淀区。

污泥废水混合液进入废水沉淀区后发生絮凝形成污泥颗粒，污泥颗粒逐渐增大，在重力作用下污泥颗粒向下穿过旋液三相分离器的污泥回流缝隙回到污泥反应区，形成污泥回流循环。分离出污泥的废水在废水沉淀区内进一步澄淸，澄淸后的废水沿着废水流动路径进入出水堰，澄淸后的废水再穿过出水管从出水口排出所述的厌氧污泥床反应器。

污泥反应循环过程中产生沼气，一部分沼气进入污水导流板的拦截气室三内，这部分沼气穿过外环排气口进入汇流气室下端的汇流气室内腔。另一部分沼气进入反射板一的拦截气室一内，或者进入反射板二的拦截气室二内，进入拦截气室一的沼气穿过内环排气口一进入汇流气室下端的汇流气室内腔。进入拦截气室二的沼气穿过内环排气口二进入汇流气室下端的汇流气室内腔。进入汇流气室内腔的沼气穿过沼气管从沼气出口排出所述的厌氧污泥床反应器。

污泥废水混合液进入废水沉淀区后，污泥废水混合液在絮凝、澄淸过程中，会产生少量的沼气和浮渣。这部分沼气上升至上盖的集气筒的顶部，这部分沼气穿过排气管从排气口排出所述的厌氧污泥床反应器。所述的厌氧污泥床反应器在运行时，罐体筒体内的废水液面略高于出水堰的上端面。浮渣向上漂浮至浮渣分离器中间的浮渣筒径向内侧的废水液面，浮渣和一部分澄淸后的废水穿过排渣管从排渣口排出所述的厌氧污泥床反应器。

所述的厌氧污泥床反应器运行一段时间后，剩余污泥和一部分废水穿过排泥管从排泥口排出所述的厌氧污泥床反应器。

导流波轮升流式厌氧污泥床反应器采用导流波轮引导废水形成污泥反应循环，充分利用废水水力冲击搅动污泥层，并引导污泥废水混合液在旋液三相分离器内无干扰的分区流动和泥水分离，克服了现有三相分离器存在向上流动的废水升流与向下流动的污泥回流相互干扰的缺点，并克服现有UASB反应器耐冲击力差的缺点。

附图说明

说明书附图是导流波轮升流式厌氧污泥床反应器的结构图和示意图。其中图1是导流波轮升流式厌氧污泥床反应器的轴测图。图2是导流波轮升流式厌氧污泥床反应器的轴测剖视图。图3是导流波轮升流式厌氧污泥床反应器的轴测剖视图，全剖视图。图4是导流波轮升流式厌氧污泥床反应器的左视剖视图。图5是导流波轮升流式厌氧污泥床反应器的工艺流程示意图。图6是罐体与进水布水部件安装在一起的轴测剖视图。图7是上盖的轴测剖视图。图8是浮渣分离器的轴测图。图9是旋液三相分离器的轴测图。图10是旋液三相分离器的轴测剖视图。图11是旋液三相分离器的左视剖视图。图12是进水布水部件的安装位置示意图。

图中标注有锥形底板1、进水布水管2、进水口3、波轮导流板4、喷嘴5、罐体筒体6、污泥反应区7、污水导流板8、分离器筒体9、汇流气室10、沼气出口11、沼气管12、浮渣筒13、浮渣筒支架14、排渣管15、排渣口16、集气筒17、上盖板18、横梁19、排气口20、排气管21、出水堰22、出水管23、出水口24、废水沉淀区25、内环排气口一26、反射板一27、反射板二28、外环排气口29、排泥管30、排泥口31、拦截气室一32、废水流动方向33、废水流动路径34、污泥回流方向35、污泥和废水循环路径36、污泥和废水循环方向37、罐体法兰38、废水导流缝隙39、污泥回流缝隙40、拦截气室二41、拦截气室三42、废水旋转方向43。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步叙述。

参照图1至图12，导流波轮升流式厌氧污泥床反应器包括罐体、上盖、浮渣分离器、旋液三相分离器、进水布水部件。进水布水部件包括进水布水管2、波轮导流板4。进水布水部件安装在罐体径向内侧的底部，旋液三相分离器安装在罐体径向内侧的中部，浮渣分离器安装在罐体径向内侧的顶部，上盖安装在罐体上端。

罐体从下至上依次由排泥管30、锥形底板1、罐体筒体6、罐体法兰38焊接在一起。罐体筒体6呈圆筒形。排泥管30的一端与锥形底板1焊接在一起，排泥管30的另一端有排泥管法兰，排泥管法兰的外侧是排泥口31。锥形底板1上表面均布若干个波轮导流板4，波轮导流板4径向截面呈圆滑的凸形曲面。相邻两个波轮导流板4之间有进水布水管2，每一个进水布水管2的中间部位焊接在罐体筒体6下部径向侧表面，每一个进水布水管2在罐体筒体6径向外侧的一端有进水管法兰，进水管法兰的外侧是进水口3，进水布水管2在罐体筒体6径向内侧的一端封闭，进水布水管2在罐体筒体6径向内侧的水平方向外表面有若干个喷嘴5，所有进水布水管2的全部喷嘴5轴线方向沿着顺时针方向或者逆时针方向呈旋转排列，该旋转方向是废水旋转方向43。

罐体筒体6上部径向内侧焊接有出水堰22，与出水堰22下部相对应的罐体筒体6径向外侧焊接有出水管23，出水管23外侧有出水管法兰，出水管法兰的外侧是出水口24。

浮渣分离器的中间是呈圆筒形的浮渣筒13，浮渣筒13的下端呈喇叭形。浮渣筒13的径向外侧有浮渣筒支架14，通过浮渣筒支架14把浮渣分离器焊接在罐体筒体6上部径向内表面，浮渣筒13的径向外侧有排渣管15，排渣管15的中间部位焊接在罐体筒体6上部径向侧表面，排渣管15在罐体筒体6径向外侧的一端有排渣管法兰，排渣管法兰的外侧是排渣口16，排渣管15的轴线与出水堰22的上端面在同一水平面。

旋液三相分离器的中间是呈圆筒形的分离器筒体9，分离器筒体9的上端焊接有环形的汇流气室10，汇流气室10径向截面呈宽度相等的L形，汇流气室10的下端形成三角形的汇流气室内腔，汇流气室10上表面焊接有沼气管12，沼气管12的中间部位焊接在罐体筒体6中部径向侧表面，沼气管12在罐体筒体6径向外侧的一端有沼气管法兰，沼气管法兰的外侧是沼气出口11。

分离器筒体9的径向外侧焊接有若干个污水导流板8，污水导流板8的截面呈宽度不相等的L形，每一个污水导流板8长板面的一端位于相邻污水导流板8短板面的下端，在相邻两个污水导流板8之间形成废水导流缝隙39，每一个污水导流板8的下端形成三角形的拦截气室三42，每一个污水导流板8与分离器筒体9径向外侧焊接处的上端有外环排气口29，外环排气口29把拦截气室三42与汇流气室内腔联通在一起。沿着污水导流板8长板面下端向长板面上端的旋转方向是污水导流旋转方向，污水导流旋转方向与废水旋转方向43相同。

分离器筒体9的径向内侧焊接有若干个反射板一27和一个反射板二28。反射板一27的截面呈宽度不相等的L形，每一个反射板一27长板面的一端位于相邻反射板一27短板面的下端，在相邻两个反射板一27之间形成污泥回流缝隙40，每一个反射板一27的下端形成三角形的拦截气室一32，每一个反射板一27与分离器筒体9径向内侧焊接处的上端有内环排气口一26，内环排气口一26把拦截气室一32与汇流气室内腔联通在一起。沿着反射板一27长板面上端向长板面下端的方向是污泥回流方向。沿着反射板一27长板面下端向长板面上端的方向是虚拟水流上升方向。

反射板二28的截面呈宽度相等的L形，反射板二28位于若干个反射板一27水平方向排列的最外侧，反射板二28的一端位于相邻反射板一27长板面的上端，反射板二28与相邻反射板一27之间形成污泥回流缝隙40，反射板二28的下端形成三角形的拦截气室二41。反射板二28与分离器筒体9径向内侧焊接处的上端有内环排气口二，内环排气口二把拦截气室二41与汇流气室内腔联通在一起。

上盖的中间是圆形的上盖板18，上盖板18的上表面焊接有排气管21和横梁19，排气管21的上端有排气管法兰，排气管法兰的上端是排气口20。上盖板18的下表面焊接有呈圆筒形的集气筒17。上盖板18与罐体法兰38用螺栓连接在一起，把上盖固定在罐体上端。

参照图2、图5、图12，导流波轮升流式厌氧污泥床反应器的工作过程是：

废水从进水口3进入所述的厌氧污泥床反应器，或者来自贮气罐的沼气与废水混合后，从进水口3进入所述的厌氧污泥床反应器。废水从进水布水管2的喷嘴5喷射出来，在污泥反应区7中诱导更多的废水沿着喷嘴5的轴线流动，在波轮导流板4的作用下，废水水流沿着废水旋转方向43流动的同时，废水水流在离心力的作用下流向罐体筒体6径向内表面，并沿着螺旋路径向上流动，废水水流到达旋液三相分离器的下端后，废水水流向罐体筒体6中心流动，并沿着罐体筒体6轴线向下流动至锥形底板1上表面。锥形底板1上表面的污泥层中的污泥在废水水流的冲击搅动下，一部分污泥与废水充分混合形成污泥废水混合液。污泥废水混合液再次沿着废水旋转方向43以及污泥和废水循环路径36流动，形成污泥反应循环。在污泥反应循环过程中，污泥中的微生物分解废水中的有机物，把有机物转化为沼气。

污泥废水混合液到达旋液三相分离器的下端后，一部分污泥废水混合液继续参与污泥反应循环。另一部分污泥废水混合液向上穿过旋液三相分离器的废水导流缝隙39进入废水沉淀区25。由于污水导流旋转方向与废水旋转方向43相同，污泥废水混合液向上穿过相邻两个污水导流板8之间的废水导流缝隙39时的阻力很小。在污泥反应循环过程中，污泥废水混合液到达反射板一27和反射板二28的下端时，此时的污泥和废水循环方向37与虚拟水流上升方向不相同，污泥废水混合液若向上穿过相邻两个反射板一27之间的污泥回流缝隙40时的阻力很大，因此污泥反应区7中的污泥废水混合液不会向上穿过污泥回流缝隙40进入废水沉淀区25，污泥反应区7中的污泥废水混合液只能向上穿过废水导流缝隙39进入废水沉淀区25。

污泥废水混合液进入废水沉淀区25后发生絮凝形成污泥颗粒，污泥颗粒逐渐增大，在重力作用下污泥颗粒向下穿过旋液三相分离器的污泥回流缝隙40回到污泥反应区7，形成污泥回流循环。分离出污泥的废水在废水沉淀区25内进一步澄淸，澄淸后的废水沿着废水流动路径34进入出水堰22，澄淸后的废水再穿过出水管23从出水口24排出所述的厌氧污泥床反应器。

污泥反应循环过程中产生沼气，一部分沼气进入污水导流板8的拦截气室三42内，这部分沼气穿过外环排气口29进入汇流气室10下端的汇流气室内腔。另一部分沼气进入反射板一27的拦截气室一32内，或者进入反射板二28的拦截气室二41内，进入拦截气室一32的沼气穿过内环排气口一26进入汇流气室10下端的汇流气室内腔。进入拦截气室二41的沼气穿过内环排气口二进入汇流气室10下端的汇流气室内腔。进入汇流气室内腔的沼气穿过沼气管12从沼气出口11排出所述的厌氧污泥床反应器。

污泥废水混合液进入废水沉淀区25后，污泥废水混合液在絮凝、澄淸过程中，会产生少量的沼气和浮渣。这部分沼气上升至上盖的集气筒17的顶部，这部分沼气穿过排气管21从排气口20排出所述的厌氧污泥床反应器。所述的厌氧污泥床反应器在运行时，罐体筒体6内的废水液面略高于出水堰22的上端面。浮渣向上漂浮至浮渣分离器中间的浮渣筒13径向内侧的废水液面，浮渣和一部分澄淸后的废水穿过排渣管15从排渣口16排出所述的厌氧污泥床反应器。

所述的厌氧污泥床反应器运行一段时间后，剩余污泥和一部分废水穿过排泥管30从排泥口31排出所述的厌氧污泥床反应器。

导流波轮升流式厌氧污泥床反应器采用导流波轮引导废水形成污泥反应循环，充分利用废水水力冲击搅动污泥层，并引导污泥废水混合液在旋液三相分离器内无干扰的分区流动和泥水分离，克服了现有三相分离器存在向上流动的废水升流与向下流动的污泥回流相互干扰的缺点，并克服现有UASB反应器耐冲击力差的缺点。