专利名称：一种厌氧悬浮床反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有机废水厌氧生物处理设备，特别涉及一种沼气循环和出水回流的厌氧生物反应器。
背景技术：
目前现有技术使用的厌氧膨胀或流化床反应器利用出水回流，提高反应器内水力上升流速，使颗粒污泥在反应区内处于膨胀或流化状态。废水中大部分有机物在流经颗粒污泥床层区时被去除，并转化为甲烷和二氧化碳，反应器上部设有三相分离器，出水经气液分离和沉淀后排出，沼气收集后也被排出。出水回流促使颗粒污泥床层膨胀或流化的作用有①能减少床层堵塞，避免出现短流问题；②能增大反应区的混合强度，强化了有机物与颗粒污泥之间的传质。③稀释进水，提高反应器抗冲击负荷能力。④出水回流，有助于提高反应器内的碱度，减少进水投碱费用。
厌氧膨胀或流化床反应器一般具有有机容积负荷较高、反应器体积小，高径比大、占地少，抗冲击负荷能力强等优点。
厌氧膨胀或流化床反应器存在的主要缺点有①反应器启动周期较长，接种污泥易流失；②反应器内水力上升流速很高，动力消耗较大；③出水回流对于提高反应器内碱度的作用有限，反应器内易出现酸化，进水投碱费用高。
发明内容
本发明的目的是解决现有厌氧反应器启动缓慢、容易酸化、运行费用较高的问题。
本发明提供了一种厌氧悬浮床反应器，包括以生物反应塔为主体的生物反应单元，在所述生物反应塔底部设有布水器，上部设有三相分离器，顶部设置出水堰，其特征在于该反应器还包括沼气循环单元，所述沼气循环单元包括沼气缓冲柜、气压泵和布气器，所述三相分离器通过第一沼气管与沼气缓冲柜相连，所述沼气缓冲柜通过第二沼气管与气压泵进气口相连，所述气压泵的出气口通过第三沼气管连接到设置在生物反应塔底部的布气器。
本发明所述的厌氧悬浮床反应器的一种改进为所述反应器还包括气体分离膜组件，所述气体分离膜组件设置在所述气压泵和布气器之间，所述气压泵的出气口经第三沼气管与气体分离膜组件的进气口相连，所述气体分离膜组件的截留气出口经第四沼气管连接到设置在生物反应塔底部的布气器。
本发明所述的厌氧悬浮床反应器的另一种改进为所述反应器还包括利用回流水泵进行外循环的出水回流单元，所述生物反应塔顶部的出水堰经第一回流水管与所述回流水泵的进水口相连，所述回流水泵的出水口经第二回流水管连接到设置在生物反应塔底部的布水器。
本发明采用了沼气循环单元，能全面的调控反应器的运行状态，启动周期短，可使反应器达到更高的运行负荷和对有机物的去除率，显著提高反应器的抗冲击能力和运行稳定性，明显降低进水投碱费用和维持反应器运行的动力费用。
图1为本发明第一个实施例的结构示意图。
图2为本发明第二个实施例的结构示意图。
图3为本发明第三个实施例的结构示意图。
图4为本发明第四个实施例的结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图进一步说明本发明的各实施例及其工作过程。
如图1所示，本发明第一个实施例所述的反应器包括生物反应单元和沼气循环单元，其中生物反应单元包括布水器1、生物反应塔2、三相分离器3和出水堰4，沼气循环单元包括沼气缓冲柜5、气压泵6和布气器7。
所述的布水器1和布气器7均设置在生物反应塔2的底部，布气器7设置在布水器1的上方，三相分离器3设置在生物反应塔2的上部，出水堰4设置在生物反应塔2的顶部。所述的三相分离器3通过第一沼气管51与沼气缓冲柜5相连，沼气缓冲柜5通过第二沼气管52与气压泵6的进气口相连，气压泵6的出气口通过第三沼气管53连接到设置在生物反应塔底部的布气器7。
该反应器的工作过程如下进水经布水器1均匀进入生物反应塔2，与生物反应塔2内厌氧颗粒污泥充分混合接触，废水中大部分有机物被微生物分解利用并生成大量沼气，沼气经三相分离器3收集后进入沼气缓冲柜5，处理后废水经沉淀后从出水堰4排出；在沼气循环单元中，沼气缓冲柜5内沼气经气压泵6加压后通过布气器7均匀布入生物反应塔2，形成沼气循环；剩余沼气从沼气缓冲柜5直接排出。
利用本发明第一个实施例所述的反应器处理淀粉废水，污泥床层处于悬浮状态，颗粒污泥外观圆滑，沉降性能良好，生物活性高，其容积负荷可达25～30kgCOD/(m3·d)，COD去除率达90％。
如图2所示，本发明第二个实施例所述的反应器与第一个实施例相比，还包括出水回流单元，出水回流单元包括出水堰4、回流水泵8和布水器1。所述的出水堰4经第一回流水管31与回流水泵8的进水口相连，回流水泵的出水口经第二回流水管32与布水器1相连。
该反应器的生物反应单元和沼气循环单元的工作过程与第一实施例中所述相同，该反应器的出水回流单元的工作过程如下出水堰4中的出水流入回流水泵8进水口，经回流水泵8增压后由布水器1均匀布入生物反应塔2底部，形成出水回流。这种出水回流可增大生物反应塔内水力上升流速，出水中有机物也得到进一步去除；出水回流还能起到稀释进水的作用，提高反应器抗冲击负荷能力；此外，出水回流还起到了回流碱度的作用，能一定程度上降低进水投碱费用。
利用本发明第二个实施例所述的反应器处理淀粉废水，启动运行周期短，污泥床层处于悬浮状态，颗粒污泥外观圆滑，沉降性能优良，生物活性高，其容积负荷可达30kgCOD/(m3·d)，COD去除率大于90％；反应器运行稳定，不易酸化，抗冲击负荷能力强。
如图3所示，本发明第三个实施例公开的反应器与第一个实施例相比，还包括气体分离膜组件9，气体分离膜组件9设置在所述气压泵6和布气器7之间，所述气压泵6的出气口经第三沼气管53与气体分离膜组件9的进气口相连，气体分离膜组件9的截留气出口经第四沼气管54连接到设置在生物反应塔底部的布气器7。气体分离膜组件9的作用是分离出混合气中的CO2组分，可选用美国NATCO集团公司的商业化产品——Cynara(CO2)气体分离膜组件或其他公司能达到同样功能的类似产品。
本实施例中生物反应单元工作过程与第一个实施例中相同，本实施例中沼气循环单元的工作过程如下沼气缓冲柜5内沼气经气压泵6加压进入气体分离膜组件9，混合气中大部分CO2被分离，形成透过气排出，CH4含量大于90％的截留气通过布气器7均匀布入生物反应塔，形成高甲烷沼气循环。
利用本发明第三个实施例所述的反应器处理淀粉废水等高浓度有机废水时，可获得CH4含量高达90％的高甲烷沼气，其热值可达32.3MJ/m3，远高于普通沼气的热值(20～25MJ/m3)，接近于天然气的热值(约35.0MJ/m3)；生物反应塔气相中稳态CO2含量从40％减少到20-10％，可使生物反应塔内碱度增大，pH值相应升高约0.4-0.6个单位，有利于厌氧污泥维持较高生物活性，明显降低进水投碱费用。生物反应塔内的污泥床层处于悬浮状态，污泥生物活性高，其容积负荷可达30kgCOD/(m3·d)，COD去除率大于90％。
如图4所示，本发明第四个实施例所述的反应器包括生物反应单元、沼气循环单元和出水回流单元，即在第三个实施例的基础上增加了出水回流单元。该反应器的生物反应单元和沼气循环单元的工作过程与第三个实施例中所述的相同，其出水回流单元的工作过程与第二个实施例中所述相同。利用本实施例所述反应器处理淀粉废水，启动运行周期短，污泥床层处于悬浮状态，污泥生物活性高，其容积负荷可达30～40kgCOD/(m3·d)，COD去除率达90％。本实施例综合利用了高甲烷沼气循环单元和出水回流单元的优点，能全面的调控反应器的运行状态，可使反应器达到更高的运行负荷和对有机物的去除率，显著提高反应器的抗冲击能力和运行稳定性，明显降低进水投碱费用和维持反应器运行的动力费用。
权利要求
1.一种厌氧悬浮床反应器，包括以生物反应塔为主体的生物反应单元，在所述生物反应塔底部设有布水器，上部设有三相分离器，顶部设置出水堰，其特征在于该反应器还包括沼气循环单元，所述沼气循环单元包括沼气缓冲柜、气压泵和布气器，所述三相分离器通过第一沼气管与沼气缓冲柜相连，所述沼气缓冲柜通过第二沼气管与气压泵进气口相连，所述气压泵的出气口通过第三沼气管连接到设置在生物反应塔底部的布气器。
2.根据权利要求1所述的厌氧悬浮床反应器，其特征在于所述反应器还包括气体分离膜组件，所述气体分离膜组件设置在所述气压泵和布气器之间，所述气压泵的出气口经第三沼气管与气体分离膜组件的进气口相连，所述气体分离膜组件的截留气出口经第四沼气管连接到设置在生物反应塔底部的布气器。
3.根据权利要求1或2所述的厌氧悬浮床反应器，其特征在于所述反应器还包括利用回流水泵进行外循环的出水回流单元，所述生物反应塔顶部的出水堰经第一回流水管与所述回流水泵的进水口相连，所述回流水泵的出水口经第二回流水管连接到设置在生物反应塔底部的布水器。
全文摘要
一种厌氧悬浮床反应器，属于废水生物处理装置技术领域。为解决现有厌氧反应器启动缓慢、容易酸化、运行费用较高的问题，本发明公开了一种厌氧悬浮床反应器，包括以生物反应塔为主体的生物反应单元，在所述生物反应塔底部设有布水器，上部设有三相分离器，顶部设置出水堰，其特征在于该反应器还包括沼气循环单元，所述沼气循环单元包括沼气缓冲柜、气压泵和布气器，所述三相分离器通过第一沼气管与沼气缓冲柜相连，所述沼气缓冲柜通过第二沼气管与气压泵进气口相连，所述气压泵的出气口通过第三沼气管连接到设置在生物反应塔底部的布气器。本发明所述的高效厌氧悬浮床反应器，具有有机容积负荷高、启动周期短、运行稳定等优点。
文档编号C02F3/28GK1583601SQ20041004803
公开日2005年2月23日 申请日期2004年6月11日 优先权日2004年6月11日
发明者左剑恶, 李建平, 杨洋, 张文 申请人:清华大学