新型有机废水高效厌氧生物反应器的制作方法

本发明涉及厌氧消化沼气生成技术领域，特别涉及一种新型有机废水高效厌氧生物反应器。

背景技术：

当前，畜牧类、家禽类养殖业的不断发展和规模不断增加，该领域内的一些企业，比较普遍地会在生产过程中大量地排放含有高浓度有机物的废水，该类废水属于富营养化有机污染物，是一种有价值的资源，人们可以充分利用这些有机物的废水，生产出优质的、清洁的能源，例如沼气，同时，也可以产生一些有价值的副产品，例如有机肥料。

目前，生产沼气的方式主要为以畜禽粪污作为原料，配以厌氧发酵技术进行，此方式在境外的发达国家和地区中均被广泛应用。另一边厢，我国因集约化畜禽养殖业的迅速发展所带来的污染已相当严重，虽然国内早已存在利用禽畜粪便污水生产沼气的应用，但这些方式普遍存在处理效率低下、反应不够充分的缺点。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供一种新型有机废水高效厌氧生物反应器，用以提高沼气的生成效率，为厌氧发酵提供合理的、高效的反应场所，使反应过程更充分。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

新型有机废水高效厌氧生物反应器，包括：

箱体，该箱体内部自下至上依次设有第一隔网、第二隔网及第三隔网，所述箱体的底端与所述第一隔网之间形成一污泥床混合区，所述第一隔网与第二隔网之间形成一第一反应区；第二隔网与第三隔网之间为第二反应区，该第二反应区内安装有多根竖杆，每根竖杆的侧端外表面均设有纤毛状弹性填料；第三隔网的上方为一集气室，所述箱体的顶端安装有沼气输出管，所述沼气输出管位于集气室内的部分安装有若干集气漏斗；

废水排入管道，该废水排入管道位于箱体外部的一端连通外部的废水源，位于箱体内部的管段上设有若干出射方向向下的射流歧管，所述射流歧管的出口端均位于污泥床混合区内；

废水排出管道，该废水排出管道位于箱体外部的一端用于排出废水，位于箱体内部的管段上设有若干排水歧管，所述排水岐管用于将上溢至集气室的废水排离；

多个生物巢浮球；填塞于所述第一反应区内，用于供微生物生长，每个生物巢浮球均具有上浮的运动趋势；

加热器，安装于废水排入管道，用于加热即将进入箱体内的废水，使得即将进入箱体内的废水全天候保持在中温范围内。

优选地，该箱体的内部底端设有底壁保温层，该箱体内部的侧端均设有侧壁保温层。

优选地，该新型有机废水高效厌氧生物反应器还包括若干位于箱体下端的剩余污泥排出管道。

优选地，该新型有机废水高效厌氧生物反应器还包括一用于避免污泥沉积于箱体底部的双向回流管道，所述双向回流管道一端连通于箱体底端在长度方向上的一端，该双向回流管道另一端连通于箱体底端在长度方向上的另一端；该双向回流管道内安装有双向泵，所述双向回流管道的中部具有清渣装置，所述清渣装置包括隔渣网以及可开闭的排渣口。

优选地，所述双向回流管道的一端安装有第四阀门，所述双向回流管道的另一端安装有第五阀门。

优选地，所述废水排入管道位于箱体外部的管段安装有输入泵。

优选地，所述废水排入管道靠近输入泵出口的一端安装有第一阀门，所述废水排出管道安装有第二阀门，该新型有机废水高效厌氧生物反应器还包括一连通废水排入管道及废水排出管道的旁通管道，该旁通管道上安装有第三阀门。

优选地，该箱体的上端设有吊耳，该箱体的底端外部设有脚座。

优选地，所述箱体的顶端设有可开闭的顶盖。

相比于现有技术，本发明所具有的有益效果在于：

1.厌氧消化率高，整个化学反应过程的消化效率也较稳定，整个消化过程在24小时内完成，速度比同规模的厌氧设备快四倍以上；

2.cod去除率高，且表现稳定，本发明可接受的废水的cod浓度可达30000mg/l甚至更高；经试验结果表明，本发明的cod去除率达到85％以上；

3.产泥量少，清渣方便；反应器底部沉渣少，并且，该厌氧设备也可以实现不停机清渣；

4.生成的沼气质量佳，该沼气的甲烷含量高达70～80％，在加热器、侧壁保温层、底壁保温层的作用下，产出的沼气气量可保持较稳定的流量数值；

5.设备结构简单、易于制造。具有广阔的行业应用前景。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明内部管线的俯视图(已隐藏废水排出管道)；

图3为本发明内部管线的侧面视图；

图4为图3a处的局部视图；

图5为生物巢浮球的结构示意图。

其中，1、箱体；2、底壁保温层；3、侧壁保温层；4、污泥床混合区；5、第一隔网；6、第二隔网；7、第三隔网；8、集气漏斗；9、沼气输出管；10、吊耳；101、生物巢浮球；11、竖杆；12、废水排出管道；121、排水歧管；122、第二阀门；13、废水排入管道；131、射流歧管；132、第一阀门；14、剩余污泥排出管道；15、脚座；16、顶盖；17、输入泵；18、加热器；19、双向回流管道；20、双向泵；21、第三阀门；22、第四阀门；23、清渣装置；24、第五阀门。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施例，对本发明做进一步描述：

如图1～4所示，新型有机废水高效厌氧生物反应器，包括：

箱体1，该箱体1可以为现有的集装箱，该箱体1内部自下至上依次设有第一隔网5、第二隔网6及第三隔网7，所述箱体1的底端与所述第一隔网5之间形成一污泥床混合区4，所述第一隔网5与第二隔网6之间形成一第一反应区；第二隔网6与第三隔网7之间为第二反应区，该第二反应区内安装有多根竖杆11，每根竖杆11的侧端外表面均设有纤毛状弹性填料，该纤毛状弹性填料具体为一种弹性的碳纤维制成的填料，如此设置竖杆11的目的在于能够确保上层生物颗粒污泥浓度，又可以截留部分颗粒污泥。第三隔网7的上方为一集气室，所述箱体的顶端安装有沼气输出管9，所述沼气输出管9位于集气室内的部分安装有若干集气漏斗8。

废水排入管道13，该废水排入管道13位于箱体1外部的一端连通外部的废水源，位于箱体1内部的管段上设有若干出射方向向下的射流歧管131，所述射流歧管131的出口端均位于污泥床混合区4内；

废水排出管道12，该废水排出管道12位于箱体外部的一端用于排出废水，位于箱体1内部的管段上设有若干排水歧管121，所述排水岐管121用于将上溢至集气室的废水排离；

多个生物巢浮球101，填塞于所述第一反应区内，用于供微生物生长，由于使用了密度小于水的材料制成，每个浸泡于废水中的生物巢浮球101均具有上浮的运动趋势；该生物巢浮球相较现有技术而言具有明显优势，其具有较大比表面积，数值上约为800m²/m³。为厌氧菌提供更理想的生长场所，增加了有机废水与厌氧菌的接触面积，从而确保生化反应更充分。

加热器18，该加热器18安装于废水排入管道，用于加热即将进入箱体1内的废水，该加热器18可以在气温较冷的时期适当加热即将进入至反应器内的废水，保证中温厌氧发酵的温度条件。具体地，该废水排入管道13靠近外部废水源的一端设有一水温传感器，该新型有机废水高效厌氧生物反应器安装有电控单元，所述电控单元与水温传感器电性连接，所述电控单元与加热器18电性连接，该电控单元通过水温传感器采集外部输入废水的水温信息，进行判断，如温度过低，不适合后续箱体内进行厌氧反应，则发出指令，使加热器18工作。让即将进入箱体1内的废水全天候保持在中温范围内。所述中温范围是指30℃至38℃的温度范围。

作为一种优选的方案，该箱体的内部底端设有底壁保温层2，该箱体1内部的侧端均设有侧壁保温层3。

作为一种优选的方案，该新型有机废水高效厌氧生物反应器还包括若干位于箱体1下端的剩余污泥排出管道14。

为了减少淤塞和污泥沉积，作为一种优选的方案，该新型有机废水高效厌氧生物反应器还包括一用于避免固体杂质沉积于箱体1底部的双向回流管道19，所述双向回流管道19一端连通于箱体1底端在长度方向上的一端，该双向回流管道19另一端连通于箱体1底端在长度方向上的另一端；该双向回流管道19内安装有双向泵20，所述双向回流管道19的中部具有清渣装置23，所述清渣装置23包括隔渣网以及可开闭的排渣口。设置双向回流管道19旨在通过水流将底部生物颗粒污泥悬浮起来，减少沉积，并使得污泥彭化，确保有机物污水和颗粒污泥菌种保持充分的接触，进一步提高处理效率和降低排渣难度。

作为一种优选的方案，所述双向回流管道19的一端安装有第四阀门22，所述双向回流管道19的另一端安装有第五阀门24。

作为一种优选的方案，所述废水排入管道13位于箱体1外部的管段安装有输入泵17。

作为一种优选的方案，所述废水排入管道13靠近输入泵17出口的一端安装有第一阀门，所述废水排出管道安装有第二阀门，该新型有机废水高效厌氧生物反应器还包括一连通废水排入管道13及废水排出管道12的旁通管道，该旁通管道上安装有第三阀门21。

作为一种优选的方案，该箱体1的上端设有吊耳10，该箱体1的底端外部设有脚座15。

作为一种优选的方案，所述箱体1的顶端设有可开闭的顶盖16。

本发明所述的新型有机废水高效厌氧生物反应器的工作原理：先将需处理的废水通过加热器18将加热到30℃～38℃才输入至箱体1内，该加热器18受控地加热厌氧反应器的进水，可以保证中温厌氧发酵的稳定温度，进箱主水管垂直向下连接多条进水释放管，污水通过进水释放管均匀地射入至污泥床，所述废水在箱体1内自下向上流动，如此，可够确保废水和颗粒污泥菌种保持充分的接触，提高了处理效率。

通过厌氧菌的作用降解有机物反应产生沼气，沼气和上升的污水一起搅动污泥床，部分颗粒污泥随气流和水流向上运动形成悬浮污泥，进入第一反应区进行深度反应，该第一反应区内装有大量生物巢浮球101，所述生物巢浮球101的直径为12～15厘米，具有很大比表面积，平均约为800m²/m³，为厌氧菌提供了良好的生长条件，增加了有机废水与厌氧菌接触面积，具有很高的容积负荷。废水经过污泥床混合区4后，漫上进入到第一反应区进行后阶段厌氧生物反应，进一步降解剩余有机物。

第二反应区内设置有纤毛状的、碳纤维制成的弹性填料，可确保上层生物颗粒污泥浓度，又可以截留部分颗粒污泥，确保整个生物处理系统高效处理，第三反应区其主要作用是进一步地去除废水中的有机污染物。经过前述三级高效厌氧生物反应处理，气、固、液混合物均由废水排出管道12和沼气收集装置进行分离，沼气被集气漏斗8收集进入反应器顶部的集气管，被集气漏斗8收集后沿着沼气出口输出管排出箱体1外部，供人员生产、生活使用。反应器上部上清液由多条出水收集管收集经废水排出管道排离沼液，所述沼液将会送到下阶段的外部设备进行后续处理。如图4所示，本发明还具有污水回流的结构，废水排入管道13与废水排出管道12之间安装有一旁通管道，该旁通管道设有一第三阀门24。该旁通管道用于将部分计划排离箱体1的废水与即将进入箱体1的废水混合，再次进入污泥床反应区进行深度处理，以此提高厌氧生物反应器的处理效率。所述箱体1底部设有多个剩余污泥排出管道14。此外，为避免污泥沉积于箱体1底部，双向回流管道19首尾两端与箱体1的首位两端分别相通，双向回流管道19，清渣装置23的作用在于可以阻隔及方便清除循环过程中所产生的污泥阻塞。

由于带污泥的废水在箱体1底部的污泥床反应区内不断地被搅动，因此可避免污泥板结，另外，清渣装置23包括隔渣网以及可开闭的排渣口，可供使用人员定期地对双向回流管道19内进行清渣工作，方便维护。

本反应器采用独特设计技术、模块化组合、精确控制工艺参数、高效的厌氧消化效率，能够做到整个消化过程24小时内完成，速度比同规模的厌氧设备快四倍以上，比常规技术工程用地节约10倍以上，产生沼气甲烷纯度高达70～80％，后续进行沼气发电获得经济收益，cod去除率达到85％以上，厌氧全过程能保持低泥运作，反应器底部沉渣少，厌氧设备设计可以实现不停机清渣。具有工程造价省、运行费用低、产生清洁能源和节能碳减排的特点，是高效厌氧技术的发展趋势。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。