一种新型高效厌氧生化反应系统的制作方法

本实用新型涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种新型高效厌氧生化反应系统。

背景技术：

废水厌氧生物处理技术属于废水处理技术的一种，该技术由最初的厌氧接触工艺发展至具有较高效能的uasb（up-flowanaerobicsludgebed/blanket，上流式厌氧污泥床反应器）工艺，被广泛应用于废水处理领域。废水厌氧生物处理技术具体指在无氧分子的环境下通过内循环对废水进行充分的分散和混合，使反应器中的厌氧微生物和兼氧微生物与废水中种类复杂的有机物分子发生生化反应，有机物分子转化为氮气、甲烷、二氧化碳、硫化氢等气态物质，通过分离器对反应器中的气固液三相物质进行分离，进而达到净化的目的。

现有技术中的废水厌氧生物处理设备多用于工业领域。相关技术提供一种旋流布水内循环厌氧反应器，该反应器的罐体底部设有布水器，布水器的上方设有集气器，集气器将反应器内部分隔为上下两个反应区，罐体上部区域设有三相分离器，三相分离器的上侧设有气液分离器，该气液分离器与三相分离器和集气器分别通过提气管连通，气液分离器与布水器通过回流管连通。有机废水进入厌氧反应器在下反应室被消化，所产生的沼气被集气器所阻隔，沼气与提气管内的发酵液混合后，管内外的发酵液之间产生密度差，促使发酵液不断被提升至气液分离器，如此使得沼气被分离，分离出沼气的发酵液由于液位差的存在再通过回流管返回下反应室，从而形成发酵液连续循环提升沼气。

相关技术提供的厌氧反应器具有如下缺陷：

其一，通过在反应器内部设置提气管和回流管，利用发酵液的压差形成内循环，以将废水被消化所产生的沼气提升至气液分离器中，由于利用压差由下至上提升沼气，整个反应器内的消化速率和消化负荷均较低；

其二，反应器内部设置多个多种用途的管路及集气器和气液分离器，导致反应器内部结构复杂，制造及维修成本均较高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种新型高效厌氧生化反应系统，以解决现有废水厌氧生物反应器存在的消化速率低、消化负荷低及制造和维修成本高的技术问题。

本实用新型提供的新型高效厌氧生化反应系统包括反应器和沼气增压子系统；

所述反应器包括罐体和由下至上依次间隔设置在所述罐体内的旋流布水器、上引导流器和三相分离器；所述旋流布水器与废水进水管连接；所述上引导流器用于使废水由所述旋流布水器朝向所述三相分离器上引导流；

所述沼气增压子系统位于所述罐体外；所述沼气增压子系统的进口端和出口端与所述三相分离器和所述上引导流器一一对应地连通；所述沼气增压子系统接收来自所述三相分离器的沼气并对其进行增压后再输至所述上引导流器以驱动所述上引导流器内的废水由所述旋流布水器朝向所述三相分离器上引导流。

本实用新型提供的新型高效厌氧生化反应系统，通过在罐体的外部设置沼气增压子系统，在罐体内的旋流布水器和三相分离器之间设置上引导流器，合理利用由三相分离器分离产生的沼气并对该沼气进行增压处理，增压后的沼气借助上引导流器使废水由旋流布水器朝向三相分离器上引导流。

本实用新型提供的新型高效厌氧生化反应系统具有如下效果：

第一，通过沼气增压子系统对三相分离器分离产生的沼气进行增压并回收利用该增压后的沼气，利用增压沼气所具有的高压驱动罐体内的废水加速导流，进而提高反应器内部的消化速率和消化负荷；

第二，回收并利用三相分离器分离产生的沼气，使反应器和沼气增压子系统形成闭合循环，进而达到低能耗、高效率的目的；

第三，通过在罐体内的旋流布水器和三相分离器之间设置上引导流器，使该上引导流器与沼气增压子系统的出口端连通，最大程度地利用沼气的压力进行驱动，进而最大程度提高反应器内部的消化速率和消化负荷；

第四，相比于相关技术提供的反应器通过内部循环提高消化速率的方案，本实用新型提供的系统，沼气增压子系统置于罐体的外部，沼气增压处理和部分循环路径位于罐体外部，罐体内部的循环路径被简化，罐体内部的整体结构简单化，进而反应器的制造及维修成本降低。

作为上述技术方案的进一步改进，所述沼气增压子系统包括空压组件；

所述空压组件包括空压机和压缩气体储罐；所述三相分离器、所述空压机、所述压缩气体储罐和所述上引导流器依次连通。

通过采用上述改进技术手段，利用空压机对沼气进行便捷增压，并利用储罐对增压后的沼气进行储存，以使沼气在反应器工作的过程中能够不间断地、可持续性地供给，进而保证反应器内部保持高速的消化速率和高量的消化负荷。

作为上述技术方案的进一步改进，所述沼气增压子系统还包括封存组件；

所述封存组件包括水封罐和沼气储罐；所述三相分离器、所述水封罐、所述沼气储罐和所述空压机依次连通。

通过采用上述改进技术手段，利用水封罐对沼气进行空气隔绝，以维持厌氧反应器的压力，同时起到阻火器的作用，并且对沼气具有一定的净化效果。

作为上述技术方案的进一步改进，所述上引导流器包括上引段和与所述上引段的顶端连通的导流段；所述上引段的底端与所述旋流布水器正对间隔设置，所述导流段的顶端与所述三相分离器相对间隔设置；

所述出口端与所述导流段的侧壁连通。

通过采用上述改进技术手段，使沼气增压系统通过上引导流器的导流段的侧壁进入上引导流器内，与上引导流器中被导流的废水合并驱动该废水加速导流，进而加速导流段的顶端口的喷散速度，使废水中的有机物与罐体内的厌氧微生物充分混合并反应，进一步提高消化速率和消化负荷。

作为上述技术方案的进一步改进，所述上引导流器还包括与所述导流段的侧壁连通的增压管；

所述出口端与所述导流段的侧壁通过所述增压管连通。

通过采用上述改进技术手段，利用增压管使增压后的沼气更加稳定且安全地输送至上引导流器内。

作为上述技术方案的进一步改进，所述增压管与所述导流段垂直连接；或，

所述增压管沿由上至下的方向逐渐远离所述导流段的侧壁。

通过采用上述改进技术手段，对增压管的设置方式进行设计，以使沼气以最佳的方向导入上引导流器内，进而对废水产生最佳的驱动效果。

作为上述技术方案的进一步改进，所述上引段包括与所述旋流布水器正对间隔设置的圆形段和连接在所述圆形段和所述导流段之间的锥形段；所述锥形段的直径由所述圆形段向所述导流段的方向逐渐减小；

所述上引导流器还包括至少一个分隔板；所述分隔板沿所述圆形段的径向设置在所述圆形段内以使所述圆形段分隔为至少两个上引区。

通过采用上述改进技术手段，将上引导流器的圆形段分隔为至少两个上引区，使来自旋流布水器的废水均匀地通过圆形段并由导流段的顶端口均匀喷散，以防废水中的有机物过于集中，难以与厌氧微生物充分混合。

作为上述技术方案的进一步改进，所述上引导流器包括多个所述分隔板；多个所述分隔板沿所述圆形段的周向依次均匀间隔设置。

通过采用上述改进技术手段，使来自旋流布水器的废水更加均匀地通过圆形段并由导流段的顶端口均匀喷散，以防废水中的有机物过于集中，难以与厌氧微生物充分混合。

作为上述技术方案的进一步改进，所述旋流布水器包括米字型布水器和多个导流板；所述布水器具有呈米字型分布的多个布水管；

多个所述布水管和多个所述导流板沿所述布水器的周向依次交替设置；多个所述布水管和多个所述导流板一一对应地相对设置。

通过采用上述改进技术手段，布水管的布水更加均匀，废水能够更加均匀地向上引流，并且上流速度加快，能够与厌氧微生物更加充分的混合。

作为上述技术方案的进一步改进，所述导流板相对所述布水管倾斜设置；

设定所述导流板的倾角为µ；其中，20°≤µ≤45°。

通过采用上述改进技术手段，进一步提高导流板的导流效果。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例提供的新型高效厌氧生化反应系统的示意图；

图2是根据本实用新型实施例提供和的上引导流器的示意图；

图3是图2的仰视图；

图4是根据本实用新型实施例提供的旋流布水的示意图；

图5是图4的断面剖视图。

图中：

10-反应器；20-沼气增压子系统；11-罐体；12-布水器；111-进水泵；112-溢流堰；13-上引导流器；14-三相分离器；21-空压组件；22-封存组件；100-废水；121-布水管；122-喷嘴；123-导流板；131-上引段；132-导流段；133-增压管；134-分隔板；135-中间柱；211-空压机；212-压缩气体储罐；221-水封罐；222-沼气储罐；1311-圆形段；1312-锥形段；30-穿孔集水管；31-循环水泵。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1所示，本实施例提供的新型高效厌氧生化反应系统包括反应器10和沼气增压子系统20；其中，反应器10的罐体11中充满用于消解废水有机物的菌种，该菌种可包括厌氧微生物和兼氧微生物。

具体地，反应器10包括罐体11和由下至上依次间隔设置在罐体11内的旋流布水器12、上引导流器13和三相分离器14。旋流布水器12与废水进水管连接；废水100由废水进水管进入旋流布水器12，旋流布水器12通过旋流对废水100进行均匀分散和向上导流。上引导流器13用于使废水100由旋流布水器12朝向三相分离器14上引导流，废水100由上引导流器13的顶端口向四周进行喷散，废水100中的有机物与罐体11内的微生物充分混合。沼气增压子系统20位于罐体11外；沼气增压子系统20的进口端和出口端与三相分离器14和上引导流器13一一对应地连通；沼气增压子系统20接收来自三相分离器14的沼气并对其进行增压后再输至上引导流器13以驱动上引导流器13内的废水100由旋流布水器12朝向三相分离器14上引导流。

本实施例提供的新型高效厌氧生化反应系统，通过在罐体11的外部设置沼气增压子系统20，在罐体11内的旋流布水器12和三相分离器14之间设置上引导流器13，合理利用由三相分离器14分离产生的沼气并对该沼气进行增压处理，增压后的沼气借助上引导流器13使废水100由旋流布水器12朝向三相分离器14上引导流。本实施例提供的新型高效厌氧生化反应系统具有如下效果：

第一，通过沼气增压子系统20对三相分离器14分离产生的沼气进行增压并回收利用该增压后的沼气，利用增压沼气所具有的高压驱动罐体内的废水100加速导流，进而提高反应器10内部的消化速率和消化负荷；

第二，回收并利用三相分离器14分离产生的沼气，使反应器10和沼气增压子系统20形成闭合循环，进而达到低能耗、高效率的目的；

第三，通过在罐体11内的旋流布水器12和三相分离器14之间设置上引导流器13，使该上引导流器13与沼气增压子系统20的出口端连通，最大程度地利用沼气的压力进行驱动，进而最大程度提高反应器10内部的消化速率和消化负荷；

第四，相比于相关技术提供的反应器通过内部循环提高消化速率的方案，本实用新型提供的系统，沼气增压子系统20置于罐体11的外部，沼气增压处理和部分循环路径位于罐体外部，罐体11内部的循环路径被简化，罐体11内部的整体结构简单化，进而反应器10的制造及维修成本降低。

其中，沼气增压子系统20包括空压组件21；空压组件21包括空压机211和压缩气体储罐212；三相分离器14、空压机211、压缩气体储罐212和上引导流器13依次连通。通过该改进技术手段，利用空压机211对沼气进行便捷增压，并利用储罐对增压后的沼气进行储存，以使沼气在反应器10工作的过程中能够不间断地、可持续性地供给，进而保证反应器10内部保持高速的消化速率和高量的消化负荷。

沼气增压子系统20还包括封存组件22；封存组件22包括水封罐221和沼气储罐222；三相分离器14、水封罐221、沼气储罐222和空压机211依次连通。如此，利用水封罐221对沼气进行空气隔绝，以维持厌氧反应器10的压力，同时起到阻火器的作用，并且对沼气具有一定的净化效果。

其中，上引导流器13包括上引段131和与上引段131的顶端连通的导流段132；上引段131的底端与旋流布水器12正对间隔设置，导流段132的顶端与三相分离器14相对间隔设置；出口端与导流段132的侧壁连通。通过采用该改进技术手段，使沼气增压子系统20通过上引导流器13的导流段132的侧壁进入上引导流器13内，与上引导流器13中被导流的废水100合并驱动该废水100加速导流，进而加速导流段132的顶端口的喷散速度，使废水100中的有机物与罐体内的厌氧微生物充分混合并反应，进一步提高消化速率和消化负荷。

上引导流器13还包括与导流段132的侧壁连通的增压管133；出口端与导流段132的侧壁通过增压管133连通，利用增压管133使增压后的沼气更加稳定且安全地输送至上引导流器13内。

具体地，增压管133与导流段132垂直连接；或增压管133沿由上至下的方向逐渐远离导流段132的侧壁，通过对增压管133的设置方式进行设计，以使沼气以最佳的方向导入上引导流器13内，进而对废水100产生最佳的驱动效果。

进一步地，上引段131包括与旋流布水器12正对间隔设置的圆形段1311和连接在圆形段1311和导流段132之间的锥形段1312；锥形段1312的直径由圆形段1311向导流段132的方向逐渐减小；上引导流器13还包括至少一个分隔板134；分隔板134沿圆形段1311的径向设置在圆形段1311内以使圆形段1311分隔为至少两个上引区。如此利用分隔板134将上引导流器13的圆形段1311分隔为至少两个上引区，使来自旋流布水器12的废水100均匀地通过圆形段1311并由导流段132的顶端口均匀喷散，以防废水中的有机物过于集中，难以与厌氧微生物充分混合。

上引导流器13包括多个分隔板134；多个分隔板134沿圆形段1311的周向依次均匀间隔设置。通过采用上述改进技术手段，使来自旋流布水器12的废水100更加均匀地通过圆形段1311，并由导流段132的顶端口均匀喷散，以防废水中的有机物过于集中，难以与厌氧微生物充分混合。

本实施例中，上引导流器13还包括中间柱135，该中间柱135与圆形段1311同轴且间隔，同时该中间柱135的顶端与锥形段1312间隔，分隔板134沿圆形段1311的径向连接在中间柱135和圆形段1311的内壁之间，多个分隔板134沿中间柱135和圆形段1311形成的环形空间依次均匀间隔设置。

旋流布水器12包括米字型布水器和多个导流板123；布水器具有呈米字型分布的多个布水管121；多个布水管121和多个导流板123沿布水器12的周向依次交替设置；多个布水管121和多个导流板123一一对应地相对设置。通过采用上述改进技术手段，布水管121的布水更加均匀，废水100能够更加均匀地向上引流，并且上流速度加快，能够与厌氧微生物更加充分的混合。

本实施例中，导流板123相对布水管121倾斜设置；设定导流板123的倾角为µ；其中，20°≤µ≤45°。通过采用该改进技术手段，进一步提高导流板的导流效果。

在本实施例中，如图1所示，在罐体11的底部设置有与多个布水管121相连通的废水进水管，废水进水管上安装有进水泵111，罐体11的顶端设置有溢流堰112，便于污水从罐体11底部进入且从顶部排出。为了能够实现污水在罐体11内的循环，在所述导流段132远离上引段131的一段设置有穿孔集水管30，收集的污水经由设于罐体11外部的循环水泵31泵送到多个布水管121内，再次进入到罐体11内部，实现污水的罐内循环。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。