内外循环厌氧好氧反应器与其自循环增温方法
【专利说明】
[0001]技术领域:本发明属可再生能源领域及废水处理设备一一环保领域和生态农业(生态畜业)技术领域。
[0002]【背景技术】:内循环厌氧反应器(1C)对有机污水的处理效果比升流式厌氧反应器(UASB)的处理效果有明显进步，故在《中国沼气》刊物上被胡纪萃称为:重大发明。而从邓良伟等:“IC工艺处理猪场废水试验研究”和吴静等:“内循环厌氧反应器处理葡萄糖配水的启动研究”两篇文中共同都提出了 1C反应器尚存在的问题:“……当负荷提高，产气率高时，SS随沼气的上升而流失，同时也带出污泥……”等现象，这成了“内循环厌氧反应器”再提高负荷的障碍问题；还有:内循环厌氧反应器，也像其他类型厌氧装置一样，同样存在着“启动周期较长，启动期运行不够稳定的问题”，虽曾有丁建南等关于“附加外循环1C反应器启动试验”的进展介绍，但该文中的附加外循环需外加动力设备与能耗，也是个存在的问题；还有常规的厌氧反应器增温通常在预处理池进行，这样容易存在热量蒸发的问题；如果用太阳能等换热盘管热水循环增温，需栗为循环动力，又增加设备和耗能问题；还有:IC工艺欠水回收功能和无法应用在城市废水处理上。
[0003]
【发明内容】
:本发明的目的在于解决上述存在问题乃至解决以上未述的些问题。即本发明在内循环厌氧反应器的无需附加动力设备的沼气气动力推动液体内循环功能的基础上，又实现了无须附加动力设备的利用沼气气动力推动液体外循环一一水压式自循环。通过增加外循环，不仅增加既有的搅拌功能，还能解善内循环厌氧反应器与及常规厌氧装置因连续进水连续出水带走污泥的问题-即实行序批式活性污泥法的SBR间歇式进出水。则反应器进水时不出水(实行输气纳水)，出水时不进水(实行蓄气压水)，使生物滞留量增加；还通过对进水和内外循环液的流通要道进行简易的温控，对循环量的大小进行有区别的加温，使反应器效率大为提高。
[0004]本发明装置可以是地上式，也可以是地下式，由于增加采用了上述的外循环技术，能使排液管直通口(15)通向另设高位水箱，这是由于从圈水槽(2)单向进水和气压作用，直通口(15)可升位提高于进水口水压间际高位置数十公分乃至数米以上，这有利于建于地下的禽畜场沼气池(反应器)沼液势能利用，即有利本反应器的直通口(15)通至另设的高位水箱的高位蓄水，以作为禽畜场栏初级冲洗用水一一循环用水，减少好氧处理量，减少向下游排水。
[0005]以上目的是处理中、高浓度有机污水，本发明还有并举的目的，能处理包括城市污水在内的低浓度污水，即就是在三相分离器出)下面人为地输入沼气或空气，替代原产沼气推动本发明装置对少产沼气或不产沼气的废水进行运行处理。使得本发明装置胜似SBR等工艺，又有别于SBR工艺一一可一边好氧一边排水，而SBR要出水必须停止好氧。即适合处理多种类污水，还大面积节约污水处理用地，能如收集沼气一样的自动收集污水中排出的废气，即本发明若作城市污水处理设备，也适合建于居民建筑群中，不造成废气的二次污染。
[0006]发明的内容包括:本发明的工作原理:它既发挥了内循环厌氧反应器的自循环原理做功；又增加发挥了水(顶)压式自循环沼气池的工作原理(也曾记载在“在厌氧生物能流体动力全自动工作器”专利申请说明书的图2、图3中的部分功能原理一一国际发明展览会金奖)做功，使得本发明的反应器之液体内外循环，处于间歇流动和多重复合流动状态，以适不同厌氧发酵阶段所需的流体流动状态。本发明利用“内循环厌氧反应器”的内循环所分离出的沼气蓄能于本发明之反应器的上部气室，即水压式气室，利用蓄产气时气压水和依靠输气时的水压气作用作为二次动力一一推动水压式的自循环(外循环)，使之在同一容器内形成前所未有的两种循环，即内循环和外循环，也可称复合循环。并且在进水和内外循环的总汇处〔进水循环回流管(4)中下部〕实行按进水、循环量的大小有配比的供热(气)的自动循环加温，属节能、简便的自给自动加温。
[0007]其结构功能特点在于本发明内外循环厌氧好氧反应器是在内循环厌氧反应器的上部配套上水(顶)压式(圈水槽)自循环沼气池，或者说是:水顶压式沼气池具有自循环功能的中腔〔圈水槽(2)〕配套接上“内循环厌氧反应器”的循环结构。即是在“内循环厌氧反应器”沉淀区上部配上水压式密封气室(11)，这样有利于沉淀区少许沼气气体的收集，更有利于接纳气液分离器(10)因内循环溢出的气体集聚于反应器气室(11)，以利于蓄气时实行水压式的“气压水”(排液于水压间并出水)，上述气压排液(出水)在蓄能蓄压过程中还把原“内循环厌氧反应器”的排水堰(系统)的自下而上升流出水模式和原水(顶)压式自循环沼气沼池的中层、底层排液出水模式改良为:浮子滗水排液管(9)底口浮于气室液面层的上清液的自上而下的单向排液管滗水模式一一即气室一边蓄气，一边滗水排液，实现本发明反应器的水压式产蓄气，以气压水蓄于水压间〔或溢流口(14)溢流〕之过程，这也是创新性引用了 SBR的进水滗水出水技术。本发明还通过巧妙的设计，把原内循环厌氧反应器的回流管变为集内循环回流、进水、外循环回流于一体的进水循环回流管(或称进水回流循环管)，即进水循环回流管(4)在气水分离器内衔接通于进水循环水压间(13)的圈水槽(2)自循口(3)下方，当气室产气排液值到一定压力时，实行自动限压输气(或人为用气时)，此时实行了水压式沼气池的“水压气”进程，即进水循环水压间(13)液体从圈水槽(2)底单向进水自循口(3)流入气液分离器(10)内，继而沿进水循环回流管(4)进入反应器底部进行料液搅拌。借于进水循环水压间(13)因液体循环进入反应器内而水压间
(13)液面的下降，浮能牵动设于进水循环水压间(13)的浮能扳动机构(16)或其它感应机构拉触动进料栗下个控制开关(23)—一进水；或开关(23)延时做功[则拉触动进料栗下个控制开关(23)片刻后，值输气停止一一循环进水停止后而水栗做功；人为控制开关(23)也可]后，进料栗(18)向水压间(13)定位(量)进水一一可当进水至水压间液位升至一定位置，水压间的浮能扳动机构(16)，自动顶动进料栗(18)的上个控制开关(23)(或人为操作)进行关水做功，水栗停止向水压间进水；继而，又由于产气气压水，水压间水位仍在上升，直至水压间(13)液位升位至反应器的限定压力时，又自动限压输气(或人为输气)，水压间的液体又如上所述……自动循环进入进水循环回流管(4)……。且设计能随液体活动升降的浮子升流管(7)，以抗水压式状态下的升流管气爆，一一【本发明的反应器的下反应区产出的沼气同样是由三相分离器聚集于升流管升流的，不同的是，上端浮子升流管(7)口是随气室(11)液面升降的，而不是如原内循环厌氧反应器升流管管口的高度是定位的。升流管口能随气室液面自动升降，这样的发明设计能避免升流管在水压式高压力状态下出现升流管内气爆，以保障水压式状态下气体推动液体能从升流管内升流出去，而产生有效的内循环。】
[0008]1、一种内外循环厌氧好氧反应器是由:水(顶)压式沼气池的(中腔圈水槽)自循环配接有内循环厌氧反应器的核心部件组成的。本发明特征是:气液分离器罩(1)罩封于顶压式自循环圈水槽(2)，由圈水槽(2)自循口(3)联通进水循环回流管(4);三相分离器(6)顶端的可伸缩浮子升流管(7)联通于气液分离器(10)内；浮子滗水排液管(9)由气室(11)液面层联通单向排液管(12)于进水循环水压间(13)，直至溢流口(14)或由直通口
(15)单向通向并溢流于另设高位水箱。
[0009]2、一种内外循环厌氧好氧反应器与其自循环增温方法:是在内外循环厌氧好氧反应器的进水循环回流管(4)的中段设有有利液体较均匀加温的温控炉(5)，这个温控炉能根据进水、外循环与内循环流量的大小有配比的自动增温(或减温)。
[0010]3、根据权利要求2所述的增温方法，温控炉的能源来源最好源于本发明一一反应器自身所产的沼气。其方法是:在限压输气装置(20)的上(后)端设一路由三通管通至单向阀(24)再通向温控炉(5)的输气管，作间歇外循环与进水时之加温线路，(即输气即外循环与进水即加温同时进行)；再上端又设一路有单向阀(24)的单向向恒压气柜(21)间歇输气供气的输气管(17);在恒压气柜(21)的导出输气管设一单向阀(24)，向温控炉恒定供气，以供不断的内