专利名称：一种厌氧污泥多级循环反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种污水处理设备，尤其是一种厌氧污泥多级循环反应器，主要用于 高浓度有机废水的处理和生物能源的回收。
背景技术：
随着环保要求的提高和资源回收利用的需要，厌氧发酵法在处理高浓度有机废 水，并产生新能源一沼气方面发挥着重要作用，以厌氧发酵法制取沼气为核心的生态工程 模式已成为高浓度有机废水处理与资源综合利用的发展方向，也对厌氧技术的进一步发展 提出了要求。在厌氧处理工艺发展过程中，反应器是发展最快的领域之一。目前，由于EGSB、IC 等反应器高效的处理技术，已经得到了广泛的应用，但是仍然存在循环回流液与进水及反 应器底部污泥不能有效混合、污泥随出水流失等缺陷。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种高效厌氧污泥多级循环反应器，采用本发明使 得布水均勻、搅拌强度逐级递减、出水不流失污泥，有效地克服了现有技术的缺陷。本发明采用的技术方案是包括反应器、进水管I、进水管II、出水管和气液分离 罐，进水管I设于反应器外部下端，进水管II通过反应器外部的水泵与进水管I相连，出水 管设于反应器外部上端，气液分离罐设于反应器外部顶端，其特征在于反应器内部通过自 上而下依次设置的上层三相分离器、中层三相分离器和下层集气器将整个反应器分为沉淀 区、上层反应区、中层反应区和下层反应区；气液分离罐底部连接有延伸至反应器内部底端 的内回流循环管；反应器内部底端设有与内回流循环管出口相对应的内回流液导流器和出 水方向与内回流液导流器相切的布水管，布水管与进水管II连接；上层反应区和中层反应 区下部分别设有外接管；反应器外部设有分别与出水管、进水管I和外接管连接的外回流 循环管。所述的反应器横截面为圆形或者矩形。所述的下层集气器为单层集气罩，与上层三相分离器和中层三相分离器相比，结 构比较简单，其主要功能是收集下层反应区产生的沼气，并通过气升管提升混合液至气液 分离罐，其集气收集面积占反应器平面横截面积的70%左右，增强了沼气收集能力。所述的与下层集气器相连的气升管上设有阀门，用于用来调节提升混合液量；外 接管和外回流循环管上均设有阀门，可以用于控制水流方向，使得污水进行部分或者全部 回流，进一步增强污水处理效果。所述的布水管至少设有四根，增加布水面积。所述的内回流循环管出口为喇叭口，内回流液导流器为锥形体，可以有效地增大 回流的泥水混合液与布水管中喷出废水的接触面积，使得混合更加均勻。所述的布水管的出水方向同为顺时针或者逆时针。
具体工作时，高浓度有机废水通过进水管I，在水泵的作用下进入到进水管II中， 然后在多个布水管的喷射作用下高速喷出，在反应器底部形成水平方向的旋转循环流动， 在上升水流与沼气的搅拌带动下，反应器中的污泥呈膨胀或悬浮浮动状态，废液中的有机 物与污泥中的厌氧微生物充分接触反应，有机物得到有效去除，产生大量沼气，沼气经下层 集气器收集后对混合液产生提升作用，由该层的气升管提升至气液分离罐中，分离的沼气 经气液分离罐顶部的排出管排出，剩余沼气可直接从非集气区上升到中层反应区。泥水混 合液经内回流循环管回流至反应器底部，经过内回流液导流器分布，与布水管中喷出的废 水混合。混合液继续上升进入中层反应区后，与该区的污泥混合反应，在本区产生的沼气 与从下层反应区上升的沼气经中层三相分离器收集后进入本层气升管中，将混合液提升至 气液分离罐中，沼气经气液分离罐顶部排出管排出，泥水混合液经内回流循环管回流至反 应器底部，经过内回流液导流器分布，与布水管中喷出的废水混合。混合液进入上层反应区，与该区的污泥混合反应，在本区产生的沼气与从中层反 应区上升的沼气经上层三相分离器收集后进入本层气升管中，对混合液产生提升作用，经 气液分离罐进行气液分离，泥水混合液回流至反应器底部，再次与底部废水混合。经过三级反应区之后，经分离出沼气的混合液进入沉淀区沉淀，上清液由出水管 排出。进一步的，使用者可以根据废水的处理情况，将出水管和外回流循环管上的相应 阀门部分打开或者全部打开，使得相应的出水经外回流循环管和水泵加压后由布水管均勻 进入反应器底部，与进水以及反应器中的内回流液进行进一步的处理。采用本发明，反应器中各层气升管提升到分离罐中的混合液全部通过内回流管回 流到反应器底部，因此，下层反应区中的混合液上升流速最大，中层反应区中的上升流速次 之，上层反应区内的水流上升流速最小，这样，既保证了下层、中层反应区的高效反应，又保 证上层三相分离器的气、水和污泥的分离效果，污泥不流失，使反应器稳定运行。通过内循环回流导流以及外循环回流喷射，在反应器底部形成水平方向的旋转循 环流动，保证进水与内回流液、污泥充分混合，防止内回流液、进水的短流，防止底部产生局 部死区，使进料与反应器污泥中厌氧微生物得到较充分混合接触。在运行初期，以外回流循 环为主，以保证反应器内形成足够的上升流速和快速启动，运行正常后，由于内回流量可以 保证反应器内的上升流速，外回流的作用主要是在反应器底部形成旋转循环流动，外回流 量可以大大降低，也可以采用间歇运行方式，定时进行外回流。由于采用了以上技术方案，本发明具有以下优点(1)反应器三级反应区串联、多 级循环耦合，混合搅拌强度逐渐较低，使各反应区以最佳的混合方式运行，既保证了下层反 应区的反应效率，又保障了上层三相分离器的分离效果，使反应器高效稳定运行，污泥不随 出水流失；( 底部采用了内回流液导流器布水与进水及外循环流的喷射相耦合的旋转流 动布水方式，既保证了进水与回流液、污泥的有效混合，又防止底部产生局部的死区，保证 了高负荷运行效率。
图1为本发明的结构剖面主视图2为图1中A部分放大图；图3为图1中A部分俯视结构示意图；图中1、反应器，2、下层集气器，3、气升管，4、内回流循环管，5、内回流液导流器， 6、出水管，7、气液分离罐，8、排出管，9、水泵，10、进水管11，11、进水管1，12、外回流循环 管，13、中层三相分离器，14、布水管，15、下层反应区，16、中层反应区，17、上层反应区，18、 沉淀区，19、上层三相分离器，20、外接管。
具体实施例方式实施例1一种厌氧污泥多级循环反应器，包括反应器1、进水管111、进水管1110、出水管6 和气液分离罐7，进水管111设于反应器1外部下端，进水管IIlO通过反应器1外部的水 泵9与进水管111相连，出水管6设于反应器1外部上端，气液分离罐7设于反应器1外部 顶端，反应器1横截面呈圆形，反应器1内部通过自上而下依次设置的上层三相分离器19、 中层三相分离器13和下层集气器2将整个反应器分为沉淀区18、上层反应区17、中层反应 区16和下层反应区15 ；下层集气器2为单层集气罩；气液分离罐7底部连接有延伸至反应 器1内部底端的内回流循环管4;反应器1内部底端设有与内回流循环管出口相对应的内 回流液导流器5和出水方向与内回流液导流器5相切的四根布水管14，内回流循环管4出 口为喇叭口，内回流液导流器5为锥形体；布水管14与进水管IIlO连接，出水方向为逆时 针；上层反应区17和中层反应区16下部分别设有外接管20 ；反应器1外部设有分别与出 水管6、进水管111和外接管20连接的外回流循环管12 ；与下层集气器2相连的气升管3 上设有阀门；外接管20和出水管6上均设有阀门。该反应器的工作过程如下高浓度有机废水通过进水管111，在水泵9的作用下进 入到进水管IIlO中，然后在四个布水管14的喷射作用下高速喷出，在反应器1底部形成水 平方向的逆时针旋转循环流动，在上升水流与沼气的搅拌带动下，反应器中的污泥呈膨胀 或悬浮浮动状态，废液中的有机物与污泥中厌氧微生物充分接触反应，有机物得到有效去 除，产生大量沼气，沼气经下层集气器2收集后对混合液产生提升作用，由气升管3提升至 气液分离罐7中，分离的沼气经气液分离罐7顶部的排出管8排出，泥水混合液经内回流循 环管4回流至反应器1底部，经过内回流液导流器5分布，与布水管14中喷出的废水混合， 由于内回流量较大，下层反应区15的混合状态接近于完全混合式。在该反应区内，内回流 循环管4的出口为喇叭口，内回流液导流器5为锥形体，可以有效地增大回流的泥水混合液 与布水管14中喷出废水的接触面积，使得混合更加均勻。由于此反应区混合状态接近于完 全混合式，与该层相连的气升管3上可以设置阀门，用来调节提升混合液量。此反应区下层 集气器2为单层集气罩，与上层三相分离器19和中层三相分离器13相比，结构比较简单， 其主要功能是收集下层反应区产生的沼气，并通过气升管3提升混合液至气液分离罐7，其 集气收集面积占反应器平面横截面积的70%左右，剩余沼气可直接从非集气区上升到中层 反应区16。混合液继续上升进入中层反应区16后，与该区的污泥混合反应，在本区产生的沼 气与从下层反应区15上升的沼气经中层三相分离器13收集后进入本层气升管3中，将混 合液提升至气液分离罐7中，沼气经气液分离罐7顶部排出管8排出，泥水混合液经内回流
5循环管4回流至反应器1底部，经过内回流液导流器5分布，与布水管14中喷出的废水混合。混合液进入上层反应区17，与该区的污泥混合反应，在本区产生的沼气与从中层 反应区16上升的沼气经上层三相分离器19收集后进入本层气升管3中，对混合液产生提 升作用，经气液分离罐7进行气液分离，泥水混合液回流至反应器1底部，再次与底部废水
混合ο经过三级反应区之后，经分离出沼气的混合液进入沉淀区18沉淀，上清液由出水 管6排出。采用本实施例的技术后，与现有的反应器相比，可有效去除废水中的有机物，运行 高效稳定，污泥不随出水流失，又防止底部产生局部的死区，保证了高负荷运行效率。实施例2一种厌氧污泥多级循环反应器，包括反应器、进水管I、进水管II、出水管6和气液 分离罐，进水管I设于反应器外部下端，进水管II通过反应器外部的水泵与进水管I相连， 出水管设于反应器外部上端，气液分离罐设于反应器外部顶端，反应器的横截面呈矩形，反 应器内部通过自上而下依次设置的上层三相分离器、中层三相分离器和下层集气器将整个 反应器分为沉淀区、上层反应区、中层反应区和下层反应区；下层集气器为单层集气罩；气 液分离罐底部连接有延伸至反应器内部底端的内回流循环管；反应器内部底端设有与内回 流循环管出口相对应的内回流液导流器和出水方向与内回流液导流器相切的六根布水管， 内回流循环管出口为喇叭口，内回流液导流器为锥形体；布水管与进水管II连接，出水方 向为顺时针；上层反应区和中层反应区下部分别设有外接管；反应器外部设有分别与出水 管、进水管I和外接管连接的外回流循环管；与下层集气器相连的气升管上设有阀门；外接 管和出水管上均设有阀门。污水在该反应器三级反应区的处理过程与实施例1中的过程相同，污水经三级反 应区处理之后，经分离出沼气的混合液进入沉淀区，部分上清液由出水管通过阀门控制，经 外回流循环管进入进水管I中，与高浓度有机废水一起经过水泵的加压作用，进入到进水 管II中，然后在六根布水管的喷射作用下高速喷出，在反应器底部与回流液充分混合，重 复上述三级反应区的处理。实施例3一种厌氧污泥多级循环反应器，包括反应器、进水管I、进水管II、出水管和气液 分离罐，进水管I设于反应器外部下端，进水管II通过反应器外部的水泵与进水管I相连， 出水管设于反应器外部上端，气液分离罐设于反应器外部顶端，反应器的横截面呈矩形，反 应器内部通过自上而下依次设置的上层三相分离器、中层三相分离器和下层集气器将整个 反应器分为沉淀区、上层反应区、中层反应区和下层反应区；下层集气器为单层集气罩；气 液分离罐底部连接有延伸至反应器内部底端的内回流循环管；反应器内部底端设有与内回 流循环管出口相对应的内回流液导流器和出水方向与内回流液导流器相切的三十二根布 水管，内回流循环管出口为喇叭口，内回流液导流器为锥形体；布水管与进水管II连接，出 水方向为顺时针；上层反应区和中层反应区下部分别设有外接管；反应器外部设有分别与 出水管、进水管I和外接管连接的外回流循环管；与下层集气器相连的气升管上设有阀门； 外接管和出水管上均设有阀门。
污水在该反应器三级反应区的处理过程与实施例1中的过程相同，污水经三级反 应区处理之后，部分水通过阀门控制从上层反应区和中层反应区的外接管流出，与从反应 器上端出水管流出的水经外回流循环管进入进水管I中，与高浓度有机废水一起经过水泵 的加压作用，进入到进水管II中，然后在三十二根布水管的喷射作用下高速喷出，在反应 器1底部与回流液充分混合，重复上述三级反应区的处理。
权利要求
1.一种厌氧污泥多级循环反应器，包括反应器(1)、进水管I (11)、进水管II (10)、出水 管(6)和气液分离罐(7)，进水管I(Il)设于反应器(1)外部下端，进水管II (10)通过反 应器(1)外部的水泵(9)与进水管I (11)相连，出水管(6)设于反应器(1)外部上端，气液 分离罐(7)设于反应器(1)外部顶端，其特征在于反应器(1)内部通过自上而下依次设 置的上层三相分离器(19)、中层三相分离器(1 和下层集气器( 将整个反应器分为沉 淀区(18)、上层反应区(17)、中层反应区(16)和下层反应区(15)；气液分离罐(7)底部连 接有延伸至反应器(1)内部底端的内回流循环管；反应器(1)内部底端设有与内回流 循环管出口相对应的内回流液导流器( 和出水方向与内回流液导流器( 相切的布水管 (14)，布水管(14)与进水管II (10)连接；上层反应区(17)和中层反应区(16)下部分别设 有外接管00)；反应器(1)外部设有分别与出水管(6)、进水管I(Il)和外接管00)连接 的外回流循环管(12)。
2.根据权利要求1所述的厌氧污泥多级反应器，其特征在于所述的反应器(1)横截 面为圆形或者矩形。
3.根据权利要求1所述的厌氧污泥多级循环反应器，其特征在于所述的下层集气器 (2)为单层集气罩。
4.根据权利要求1所述的厌氧污泥多级循环反应器，其特征在于所述的与下层集气 器( 相连的气升管C3)上设有阀门；外接管00)和外回流循环管(1 上均设有阀门。
5.根据权利要求1所述的厌氧污泥多级循环反应器，其特征在于所述的布水管(14) 至少设有四根。
6.根据权利要求1所述的厌氧污泥多级循环反应器，其特征在于所述的内回流循环 管出口为喇叭口，内回流液导流器(5)为锥形体。
7.根据权利要求1所述的厌氧污泥多级循环反应器，其特征在于所述的布水管(14) 的出水方向同为顺时针或者逆时针。
全文摘要
本发明涉及一种污水处理设备，尤其是一种厌氧污泥多级循环反应器，反应器内部通过自上而下依次设置的上层三相分离器、中层三相分离器和下层集气器将整个反应器分为沉淀区、上层反应区、中层反应区和下层反应区；气液分离罐底部连接有延伸至反应器内部底端的内回流循环管；反应器内部底端设有与内回流循环管出口相对应的内回流液导流器和出水方向与内回流液导流器相切的布水管，布水管与进水管II连接；上层反应区和中层反应区下部分别设有外接管；反应器外部设有分别与出水管、进水管I和外接管连接的外回流循环管。采用本发明可以有效地防止污泥外流，并且利用内外双重导流系统以及布水装置，使得污泥有效混合。
文档编号C02F3/28GK102139955SQ201110089818
公开日2011年8月3日 申请日期2011年4月12日 优先权日2011年4月12日
发明者刘建广, 张春阳 申请人:山东建筑大学