专利名称：多旋流自适应多循环厌氧反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及大型或特大型厌氧废水处理设备，尤其是涉及一种利用多旋流、多循环从而实现宽负载和高效强传质的多旋流自适应多循环厌氧反应器。
背景技术：
如何提高厌氧反应器的有机负荷、降低反应器的造价和运行成本一直是科技人员的努力方向。申请人的实用新型专利“新型旋流自驱动传质厌氧反应器(专利号ZL03227936.1)”是一种将强化传质过程与保持较高污泥浓度有机地结合在一起的厌氧废水处理设备，并在2004年申请了可与之配套实施的发明专利“自调整旋流气液分离器(申请号为200410017733.2)”。在该发明专利的下反应室中，由于旋流布水，主反应区内消化液的运动可分解为三种运动的合成，即切向运动、径向运动和轴向运动，三种运动的速率决定着污泥的动态分布、传质的速度和效率，也在一定程度上决定着颗粒污泥形成的结构和外形；而旋流布水的状态参数决定着所需外界能量的大小(即主要运行成本)。在直径＞8m、容积＞1500m3、高度＞13m的大型或特大型厌氧反应器的改造和设计中，申请人发现了以下问题(1)过大的旋流(涡结构)需要很大的耗散能量才能维持，否则会变成随机小涡，不能达到有效横向搅拌的目的；(2)过大旋流带来了过大的切向、径向、轴向速度的差异，这不是有效传质过程所需要的；且局部轴向速度过大，对污泥有不良的抬升作用；(3)高径比问题众所周知，相同容量高径比为1时，材料最省；高径比越大，从上部引出、下部输入相同数量废水时，所需能量越大。故大型或特大型厌氧反应器高径比通常设计为小于1.5；此时，循环厌氧反应器的下反应室高径比小于1，为扁平状。对于扁平状主反应区，采用单旋流布水极为困难，且极容易产生紊流，抬升污泥，引起污泥的流失。
发明内容
本实用新型的目的在于为大型或特大型有机废水厌氧消化处理提供一种将强化传质过程与保持较高污泥浓度有机地结合在一起、能适应宽负载、处理效能高、结构简单、造价和运行成本低的多旋流自适应多循环厌氧反应器。
本实用新型的目的是这样实现的本实用新型包括反应器壳体、旋流式气液分离器、倒漏斗形的旋流式布水器、沼气能量转换装置、进水总管和出水管，反应器壳体由上反应室和下反应室组成，带沼气导管的气液分离器安装在上反应室的顶部，进水总管安装在下反应室外的底部，沼气能量转换装置由主集气罩、主沼气提升管、辅集气罩、辅沼气提升管和下行循环管组成，在上反应室中设置有辅集气罩，在下反应室中的上部设置有主集气罩，旋流式布水器安装在下反应室内的下部，进水支管的一端接进水总管，另一端穿过下反应室的侧壁和旋流式布水器，出口贴在旋流式布水器的内壁上，在上反应室的侧壁上安装有出水管，特征是在主集气罩、辅集气罩内均放置有隔板，隔板将主集气罩、辅集气罩隔成偶数区段，在反应器壳体内外的每一个区段内放置有一套旋流式气液分离器、旋流式布水器和沼气能量转换装置。
主集气罩、辅集气罩均由向下开口的汇流槽和向下开口的集气槽组成，集气槽垂直连通于汇流槽的侧壁上，主沼气提升管的上端开口于气液分离器内，下端穿过辅集气罩与主集气罩内的汇流槽相连，辅沼气提升管的上端开口于气液分离器内，下端与辅集气罩内的汇流槽相连，下行循环管的上端接气液分离器的底端，中间依次向下穿过辅集气罩和主集气罩，下端开口于旋流式布水器内。
主沼气提升管的上端、辅沼气提升管的上端均切线方向开口于气液分离器的侧内壁上，且主沼气提升管的上端、辅沼气提升管的上端产生的旋流方向一致。
汇流槽的形状为“π”形，集气槽的形状为三角形，相邻两层集气槽呈交错覆盖排列并留有让污泥混合液通过的缝隙。
在反应器壳体内均匀放置有偶数个旋流式布水器，旋流式布水器产生的旋流方向使得俩俩旋流交汇处保持同流向。
本实用新型保留了旋流自驱动传质厌氧反应器(ZL03227936.1)和自调整旋流气液分离器(200410017733.2)的基本特点，对于大型或特大型厌氧反应器，本实用新型不仅造价和运行成本低，而且能依据良好的传质过程所需要的纵横向初始流化速率，保持高污泥浓度及有利的分布，实现厌氧消化高效处理过程，它还增加了以下几个特点(1)采用本实用新型，很容易设计和改造高径比为1的大型厌氧反应器，所以工程材料和造价的最节省是显而易见的；(2)输入泵的能源消耗是厌氧反应器的主要运行成本之一，输送同体积废水能耗主要取决于进水总管压力，总管进水压力是由静压差及均匀布水阻力所构成。静压差随高度下降而相应下降，而对应于旋流，均匀布水的阻力主要来自于克服转动惯量而形成的阻力；众所同知，转动惯量为mr2，旋流(涡结构)需要的耗散能量与最大半径R2成正比；因此，同体积废水停留时间相同时，本实用新型结构运行能耗大幅度降低是显而易见的；(3)在满负荷、各循环系统处于正常工作状态时，形成更加有序及均衡的压力场的时均结构，压力场的这一动态结构，可使厌氧反应器下反应室保持更高的污泥浓度和更均衡的污泥负荷，实现均衡的污泥和消化液之间的立体搅拌，即污泥与消化液的相对运动，更高的污泥浓度和更强化与均衡的传质过程，进一步提高了反应室的厌氧消化处理能力和效率；(4)颗粒污泥的形成，在相同生化条件下，主要取决于污泥在混合液中的相对运动和压力场的时均结构，需要有污泥在其中的自旋运动，立体更加有序及均衡的相对运动和压力场，有利于污泥在运动中培养和形成有良好沉降特性的颗粒污泥；(5)在气泡运动特性的干涉下，与自调整旋流气液分离器中阐述的反馈原理相同，多旋流多循环系统依据产气情况的不同，压力场的时均结构也会出现更大的非线性差异，压力场的时均结构随负载不同的自调整性，正是多旋流多循环反应器随负载变化的自适应性；与自调整旋流气液分离器的不同在于本实用新型中的旋流气液分离器无需有启动辅助沼气提升管，可依据宽负荷的特点，由单个循环系统首先实现启动运行，到产气量大，增加负荷，多循环运行。
(6)旋流式布水器均匀分布，且旋流式布水器产生的旋流方向使得俩俩旋流交汇处保持同流向，这样有利于节省运行能量、避免紊流的产生。
综上所述，本实用新型突破了内循环厌氧反应器原有的一些表观现象和观念，针对大型厌氧消化处理的实际情况，具有负载自适应功能、有利于颗粒污泥培养和形成、能将保持高污泥浓度与更均衡污泥负载、强化传质过程有机结合在一起、处理效能高、结构简单、造价和运行成本低的优点，是一种新的大型有机废水厌氧处理设备。
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。
本实用新型包括反应器壳体5、旋流式气液分离器2、倒漏斗形的旋流式布水器11、沼气能量转换装置21、进水总管13和出水管14，反应器壳体5由上反应室6和下反应室10组成，带沼气导管1的气液分离器2安装在上反应室6的顶部，进水总管13安装在下反应室10外的底部，沼气能量转换装置21由主集气罩9、主沼气提升管3、辅集气罩7、辅沼气提升管4和下行循环管8组成，在上反应室6中设置有辅集气罩7，在下反应室10中的上部设置有主集气罩9，旋流式布水器11安装在下反应室10内的下部，进水支管12的一端接进水总管13，另一端穿过下反应室10的侧壁和旋流式布水器11，出口贴在旋流式布水器11的内壁上，在上反应室6的侧壁上安装有出水管14，在主集气罩9内放置有下隔板20，在辅集气罩7内放置有上隔板17，上隔板17和下隔板20将主集气罩9、辅集气罩7隔成偶数区段，在反应器壳体5内外的每一个区段内放置有一套旋流式气液分离器2、旋流式布水器11和沼气能量转换装置21。
主集气罩9由向下开口的下汇流槽18和向下开口的下集气槽19组成，辅集气罩7由向下开口的上汇流槽15和向下开口的上集气槽16组成，下集气槽19垂直连通于下汇流槽18的侧壁上，上集气槽16垂直连通于上汇流槽15的侧壁上，主沼气提升管3的上端开口于气液分离器2内，下端穿过辅集气罩7与主集气罩9内的下汇流槽18相连，辅沼气提升管4的上端开口于气液分离器2内，下端与辅集气罩7内的上汇流槽15相连，下行循环管8的上端接气液分离器2的底端，中间依次向下穿过辅集气罩7和主集气罩9，下端开口于旋流式布水器11内。
上汇流槽15、下汇流槽18的形状均为“π”形，上集气槽16、下集气槽19的形状均为三角形，主集气罩9、辅集气罩7中的相邻两层集气槽均呈交错覆盖排列并留有让污泥混合液通过的缝隙。
主沼气提升管3的上端、辅沼气提升管4的上端均切线方向开口于气液分离器2的侧内壁上，且主沼气提升管3的上端、辅沼气提升管4的上端产生的旋流方向一致。
在反应器壳体5内均匀放置有偶数个旋流式布水器2，旋流式布水器2产生的旋流方向使得俩俩旋流交汇处保持同流向。
进入下反应室10内的有机废水在下反应室10被消化转化成沼气，沼气上升进入下集气槽19，然后横向流动进入下汇流槽18，然后与发酵液一道进入主沼气提升管3，被提升的液体从主沼气提升管3上端进入气液分离器2，沼气被分离，通过沼气导管1进入沼气输配系统，分离出沼气后的发酵液通过下行循环管8进入旋流式布水器11，并与有机废水相混合；厌氧消化液则经过下集气槽19之间的缝隙进入上反应室6，沼气再次进入上集气槽16，然后横向流动进入上汇流槽15，被提升的液体从辅沼气提升管4上端进入气液分离器2，沼气被分离，通过沼气导管1进入沼气输配系统，分离出沼气后的发酵液通过下行循环管8进入旋流式布水器11，并与有机废水相混合。
权利要求1.一种多旋流自适应多循环厌氧反应器，包括反应器壳体(5)、旋流式气液分离器(2)、倒漏斗形的旋流式布水器(11)、沼气能量转换装置(25)、进水总管(13)和出水管(14)，反应器壳体(5)由上反应室(6)和下反应室(10)组成，带沼气导管(1)的气液分离器(2)安装在上反应室(6)的顶部，进水总管(13)安装在下反应室(10)外的底部，沼气能量转换装置(25)由主集气罩(9)、主沼气提升管(3)、辅集气罩(7)、辅沼气提升管(4)和下行循环管(8)组成，在上反应室(6)中设置有辅集气罩(7)，在下反应室(10)中的上部设置有主集气罩(9)，旋流式布水器(11)安装在下反应室(10)内的下部，进水支管(12)的一端接进水总管(13)，另一端穿过下反应室(10)的侧壁和旋流式布水器(11)，出口贴在旋流式布水器(11)的内壁上，在上反应室(6)的侧壁上安装有出水管(14)，其特征在于在主集气罩(9)内放置有下隔板(20)，在辅集气罩(7)内放置有上隔板(17)，上隔板(17)和下隔板(20)将主集气罩(9)、辅集气罩(7)隔成偶数区段，在反应器壳体(5)内外的每一个区段内放置有一套旋流式气液分离器(2)、旋流式布水器(11)和沼气能量转换装置(21)。
2.如权利要求1所述的多旋流自适应多循环厌氧反应器，其特征在于主集气罩(9)由向下开口的下汇流槽(18)和向下开口的下集气槽(19)组成，辅集气罩(7)由向下开口的上汇流槽(15)和向下开口的上集气槽(16)组成，下集气槽(19)垂直连通于下汇流槽(18)的侧壁上，上集气槽(16)垂直连通于上汇流槽(15)的侧壁上，主沼气提升管(3)的上端开口于气液分离器(2)内，下端穿过辅集气罩(7)与主集气罩(9)内的下汇流槽(18)相连，辅沼气提升管(4)的上端开口于气液分离器(2)内，下端与辅集气罩(7)内的上汇流槽(15)相连，下行循环管(8)的上端接气液分离器(2)的底端，中间依次向下穿过辅集气罩(7)和主集气罩(9)，下端开口于旋流式布水器(11)内。
3.如权利要求1或2所述的多旋流自适应多循环厌氧反应器，其特征在于上汇流槽(15)、下汇流槽(18)的形状均为“π”形，上集气槽(16)、下集气槽(19)的形状均为三角形，主集气罩(9)、辅集气罩(7)中的相邻两层集气槽均呈交错覆盖排列并留有让污泥混合液通过的缝隙。
4.如权利要求3所述的多旋流自适应多循环厌氧反应器，其特征在于主沼气提升管(3)的上端、辅沼气提升管(4)的上端均切线方向开口于气液分离器(2)的侧内壁上，且主沼气提升管(3)的上端、辅沼气提升管(4)的上端产生的旋流方向一致。
5.如权利要求4所述的多旋流自适应多循环厌氧反应器，其特征在于在反应器壳体(5)内均匀放置有偶数个旋流式布水器(2)，旋流式布水器(2)产生的旋流方向使得俩俩旋流交汇处保持同流向。
专利摘要本实用新型公开了一种多旋流自适应多循环厌氧反应器，它包括反应器壳体、气液分离器、旋流式布水器、沼气能量转换装置等，特征是在隔板将主集气罩、辅集气罩隔成偶数区段，在反应器壳体内外的每一个区段内放置有一套旋流式气液分离器、旋流式布水器和沼气能量转换装置。主集气罩、辅集气罩均由汇流槽和集气槽组成。本实用新型保留了旋流自驱动传质厌氧反应器(ZL03227936.1)和自调整旋流气液分离器(200410017733.2)的基本特点，本实用新型具有负载自适应动能、有利于颗粒污泥培养和形成、能将保持高污泥浓度与更均衡污泥负载、强化传质过程有机结合在一起、处理效能高、结构简单、造价和运行成本低的优点，是一种新的大型有机废水厌氧处理设备。
文档编号C02F11/04GK2700319SQ20042002328
公开日2005年5月18日 申请日期2004年5月28日 优先权日2004年5月28日
发明者陈协, 邵希豪, 吴九九 申请人:陈协, 邵希豪, 吴九九