专利名称：一种气升式自循环厌氧生物反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气升式自循环厌氧生物反应器。
背景技术：
厌氧生物处理技术是在厌氧条件下，利用微生物的代谢作用，把有机污染物转化成沼气，从而使污水达到净化的过程。与好氧生物处理相比，厌氧生物处理具有能源消耗少，污泥产量低，且能回收沼气的特点，是实现循环经济的有效手段之一，应用前景广阔。
厌氧生物反应器的研究和开发已有一百多年的历史，现已发展至第三代。高效厌氧生物处理系统一般需要满足两个条件1)能够持留大量厌氧活性污泥；2)能够保证泥水充分接触。以升流式厌氧污泥床(UASB)反应器为代表的第二代厌氧生物反应器满足了上述两个条件，取得了高效稳定的性能。由于在高负荷下，UASB反应器易出现短流，经过人们改进，开发了以厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)和厌氧内循环反应器(IC)为代表的第三代厌氧生物反应器。EGSB和IC反应器也有其固有的缺陷。例如，EGSB反应器需要出水回流，不仅增加了动力能耗，而且使反应器呈全混合，处理效能及出水水质难以进一步提高。IC反应器在实现内循环前，易出现短流，运行控制比较困难；加上水力停留时间相对较短和高径比较大，出水中含细小颗粒污泥(形成大颗粒污泥的前体)较多，使后续沉淀单元成为必要设备。
针对第三代厌氧生物反应器的上述缺陷，本发明试图通过三相分离系统中集气室、气液分离室和集气管的协同作用，遏制沼气上逸所致的负面影响；通过改进沉淀室，加大沉淀室容积，在反应器内持留高浓度污泥，减少细小颗粒污泥的流失；通过外设回流管，减轻沼气上逸所致的基质短流，同时回收部分碱度，以中和反应室底部产生的酸度。试验证明，据此开发的气升式自循环厌氧生物反应器具有很好的厌氧处理效能，并具有很高的运行稳定性。
发明内容
本发明的目的是提供一种气升式自循环厌氧生物反应器。
它具有反应器本体，反应器本体内从下到上分成反应室、集气室、气液分离室，集气室外设有污泥沉淀室。在反应室底部设有排泥管，在反应室下部设有进水管，在反应室中间等距离设有两个十字形气涌消除器。集气室下沿与反应器本体渐扩管之间设有污泥回流缝，集气室上端为渐缩管，集气室渐缩管上端设有集气管，集气室渐缩管上端设有斜隔板，斜隔板将反应器本体上端分隔成气液分离室与集气室、污泥沉淀室。气液分离室底部设有回流管，回流管下端与反应室下部相接。在反应器本体及回流管上设有多个取样口，污泥沉淀室上部设有出水管，气液分离室下部设有排泥管，反应器本体顶部设有应急处置口、出气管。
所述的反应器本体呈圆筒状，由内径不同的两个圆筒通过渐扩管连接而成，其内径之比为1∶2～4，渐扩管与基准水平面的夹角δ成50°～70°。反应器本体的高度与反应室的直径之比为13～8∶1。反应室的横截面积S1与污泥沉淀室最大横截面积S2之比为1∶2～4，反应室的横截面积S1与集气管的横截面积S3之比为27～30∶1，反应室的横截面积S1与回流管横截面积S4之比为2～4∶1。集气室的渐缩管与基准水平面间的夹角ε为50°～70°，集气室下沿至出水管中心的距离a与出水管中心至集气管顶端的距离b之比为18～22∶1。污泥沉淀室体积与反应器本体体积之比为1∶3～4。污泥回流缝的宽度为1～2cm。十字形气涌消除器采用不锈钢或塑料薄片，两薄片相互垂直，两薄片与水平面呈40°～50°倾斜。分隔板与基准水平面间的夹角β为25°～35°。
本发明的优点是1)所置集气室和气液分离室能实现泥、水、气的有效分离，其集气室能有效覆盖整个反应室横截面并具有一定深度，使之充分收集从反应室上逸的沼气，避免气流尾液中的污泥和基质直接流出反应器，有效遏制了基质短流效应。2)通过外设回流管，利用沼气上逸产生的动力以及沼气分离前后混合液的密度差，使混合液产生自循环，提高了抗冲击负荷能力和酸碱平衡能力；同时促进了废水和污泥之间的接触，强化了传质过程。3)在反应室内部，通过等距离设置两个十字形气涌消除器，减轻了气涌引起的短流。4)在污泥沉淀室中，污泥沉淀过程不受沼气的直接干扰，有效地减少了污泥流失，使反应器具有很高的处理效能和优质出水。
附图是气升式自循环厌氧生物反应器结构示意图，图中进水管1、反应室2、排泥管3、十字形气涌消除器4、取样口5、回流管6、出水管7、集气室8、污泥沉淀室9、污泥回流缝10、集气管11、气液分离室12、应急处置口13、出气管14、分隔板15。
具体实施例方式
如附图所示，气升式自循环厌氧生物反应器具有反应器本体，反应器本体内从下到上分成反应室2、集气室8、气液分离室12，集气室8外设有污泥沉淀室9。在反应室2底部设有排泥管3，反应室2底部为圆锥型构造，顶角α为50°～70°，在反应室2下部设有进水管1，进水管1从底部深入反应室中央，并且出口朝上，在反应室2中间等距离设有两个十字形气涌消除器4。集气室8下沿与反应器本体渐扩管之间设有污泥回流缝10，集气室8上端为渐缩管，集气室8渐缩管上端设有集气管11，集气室8渐缩管上端设有斜隔板15，斜隔板15将反应器本体上端分隔成气液分离室12与集气室8、污泥沉淀室9。气液分离室12底部设有回流管6，回流管6下端与反应室2下部相接。在反应器本体及回流管上设有多个取样口5，污泥沉淀室9上部设有出水管7，气液分离室12下部设有排泥管3，反应器本体顶部设有应急处置口13、出气管14。
所述的反应器本体呈圆筒状，由内径不同的两个圆筒通过渐扩管连接而成，其内径之比为1∶2～4，渐扩管与基准水平面的夹角δ成50°～70°。反应器本体的高度与反应室2的直径之比为13～8∶1。反应室2的横截面积S1与污泥沉淀室9最大横截面积S2之比为1∶2～4，反应室2的横截面积S1与集气管11的横截面积S3之比为27～30∶1，反应室2的横截面积S1与回流管6横截面积S4之比为2～4∶1。集气室8的渐缩管与基准水平面间的夹角ε为50°～70°，集气室8下沿至出水管7中心的距离a与出水管7中心至集气管11顶端的距离b之比为18～22∶1。污泥沉淀室9体积与反应器本体体积之比为1∶3～4。污泥回流缝10的宽度为1～2cm。十字形气涌消除器4采用不锈钢或塑料薄片，两薄片相互垂直，两薄片与水平面呈40°～50°倾斜。分隔板15与基准水平面间的夹角β为25°～35°。回流管6上端与基准水平面间的夹角β为25°～35°，回流管6下端与基准水平面间的夹角γ为40°～50°。
气升式自循环厌氧反应器可由有机玻璃和钢板构建。接种污泥从应急处置口经由气液分离室、集气管和集气室加入至反应室中。废水呈全混流态由进水管从反应室底部中央进入，在反应室内发生反应，产生沼气。被沼气携带至上部的泥水混合物，由集气室收集，实现泥、水、气三相的第一级分离，部分泥水气混合物被集气管带入气液分离室，实现泥、水、气三相的第二级分离，分离后的泥水混合物通过回流管返回至反应室内，实现自循环，强化基质降解，缓解短流所致的负面影响，从而保证反应器的稳定运行。污水在反应室内处理后，经过污泥回流缝旁流至污泥沉淀室，沉淀污泥依靠重力由污泥回流缝返回至反应室。出水通过出水管引出。
权利要求
1.一种气升式自循环厌氧生物反应器，其特征在于，它具有反应器本体，反应器本体内从下到上分成反应室(2)、集气室(8)、气液分离室(12)，集气室(8)外设有污泥沉淀室(9)；在反应室(2)底部设有排泥管(3)，在反应室(2)下部设有进水管(1)，在反应室(2)中间等距离设有两个十字形气涌消除器(4)；集气室(8)下沿与反应器本体渐扩管之间设有污泥回流缝(10)，集气室(8)上端为渐缩管，集气室(8)渐缩管上端设有集气管(11)，集气室(8)渐缩管上端设有斜隔板(15)，斜隔板(15)将反应器本体上端分隔成气液分离室(12)与集气室(8)、污泥沉淀室(9)；气液分离室(12)底部设有回流管(6)，回流管(6)下端与反应室(2)下部相接；在反应器本体及回流管上设有多个取样口(5)，污泥沉淀室(9)上部设有出水管(7)，气液分离室(12)下部设有排泥管(3)，反应器本体顶部设有应急处置口(13)、出气管(14)。
2.根据权利要求1所述的一种气升式自循环厌氧生物反应器，其特征在于所述的反应器本体呈圆筒状，由内径不同的两个圆筒通过渐扩管连接而成，其内径之比为1∶2～4，渐扩管与基准水平面的夹角δ成50°～70°。
3.根据权利要求1所述的一种气升式自循环厌氧生物反应器，其特征在于所述的反应器本体的高度与反应室(2)的直径之比为13～8∶1；反应室(2)的横截面积S1与污泥沉淀室(9)最大横截面积S2之比为1∶2～4，反应室(2)的横截面积S1与集气管(11)的横截面积S3之比为27～30∶1，反应室(2)的横截面积S1与回流管(6)横截面积S4之比为2～4∶1。
4.根据权利要求1所述的一种气升式自循环厌氧生物反应器，其特征在于所述的集气室(8)的渐缩管与基准水平面间的夹角ε为50°～70°，集气室(8)下沿至出水管(7)中心的距离a与出水管(7)中心至集气管(11)顶端的距离b之比为18～22∶1。
5.根据权利要求1所述的一种气升式自循环厌氧生物反应器，其特征在于所述的污泥沉淀室(9)体积与反应器本体体积之比为1∶3～4。
6.根据权利要求1所述的一种气升式自循环厌氧生物反应器，其特征在于所述的污泥回流缝(10)的宽度为1～2cm。
7.根据权利要求1所述的一种气升式自循环厌氧生物反应器，其特征在于所述的十字形气涌消除器(4)采用不锈钢或塑料薄片，两薄片相互垂直，两薄片与水平面呈40°～50°倾斜。
8.根据权利要求1所述的一种气升式自循环厌氧生物反应器，其特征在于所述的分隔板(15)与基准水平面间的夹角β为25°～35°。
9.根据权利要求1所述的一种气升式自循环厌氧生物反应器，其特征在于所述的回流管(6)上端与基准水平面间的夹角β为25°～35°，回流管(6)下端与基准水平面间的夹角γ为40°～50°。
全文摘要
本发明公开了一种气升式自循环厌氧生物反应器。它具有反应器本体，反应器本体内从下到上分成反应室、集气室、气液分离室，集气室外设有污泥沉淀室；在反应室中间等距离设有两个十字形气涌消除器；集气室下沿与反应器本体渐扩管之间设有污泥回流缝，集气室渐缩管上端设有斜隔板，斜隔板将反应器本体上端分隔成气液分离室与集气室、污泥沉淀室；气液分离室底部设有回流管，回流管下端与反应室下部相接。本发明通过外设回流管，使混合液产生自循环，提高了抗冲击负荷能力和酸碱平衡能力；同时强化了传质过程。通过设置两个十字形气涌消除器，减轻了气涌引起的短流。在沉淀室中，污泥沉淀过程不受沼气的直接干扰，有效地减少了污泥流失。
文档编号C02F3/28GK101041513SQ200710066798
公开日2007年9月26日 申请日期2007年1月22日 优先权日2007年1月22日
发明者郑平, 屠展 申请人:浙江大学