专利名称：一种将厌氧生物反应器内部颗粒分割在不同空间的方法
技术领域：
本发明涉及一种污水处理技术，是通过厌氧生物反应器流体通道横截面积的局部变化，将污水内部颗粒分割在不同空间的方法。
背景技术：
厌氧生物处理是一种广泛应用的废水处理技术。主流的工业型厌氧生物反应器有上流式厌氧污泥床反应器(简称UASB)、厌氧污泥膨胀床(简称EGSB)等。一般说来，污水自下而上通过厌氧生物反应器，反应器底部有一个高浓度、高活性的污泥床，污水中的大部分有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳，俗称沼气。反应器上部有设有三相分离器，用以分离沼气、水和具有生物活性的颗粒。沼气自反应器顶部导出，脱落了沼气气泡的颗粒沉降至反应器底部的污泥床，水从澄清区出去。厌氧反应器功能的实现主要依赖于生长其内部的具有生物活性的颗粒。在一些场合，人们希望将这些颗粒分割在反应器内部的不同空间内。由于不同空间内的环境因素各不相同，使得生长在其间的颗粒上附着的生物种类/数量等有所变化，其生物活性也有所不同。这样同一个厌氧生物反应器就可以实现多种功能。综合起来，当前工业型厌氧生物反应器有如下几个特点(1)水流的方向是由下而上的，即所谓的上升流。( 不同颗粒因大小/密度等物理性质的变化，具有不同的重力沉降速率。( 颗粒具有周期性运动特征具有生物活性的颗粒能够产生沼气气泡(通过有机物厌氧发酵降解产生)；当气泡足够大时，颗粒在沼气气泡浮力驱使下上浮，到达顶端气液交界面；然后失去沼气气泡，在重力作用下而下沉，如此反复。
发明内容
本发明的目的是提供一种将厌氧生物反应器内部颗粒分割在不同空间的方法，针对厌氧生物反应器内部具有生物活性的颗粒的周期性运动特征，通过厌氧生物反应器流体通道横截面积的局部变化，利用不同颗粒之间的重力沉降速率差异，将颗粒分割在不同空间。本发明技术方案一种将厌氧生物反应器内部颗粒分割在不同空间的方法，使厌氧生物反应器流体通道的横截面积发生变化，横截面积变化处的流体流速随即发生变化， 且流体流速变化与变化的横截面积成反比；当流体中颗粒重力沉降速度小于横截面积变化处的流体流速时，则停留在横截面积变化处的上方，反之，停留在横截面积变化处的下方， 从而把颗粒分割在厌氧生物反应器的不同空间位置。在厌氧生物反应器流体通道中设置开孔的隔板，使流体通道的横截面积发生变化，这样由下而上的流体穿越隔板孔后流速加大，重力沉降速度低于隔板孔处的流速的颗粒，则停留在隔板的上方，反之，会穿越隔板孔，停留在隔板孔下方，实现颗粒分割在厌氧生物反应器的不同空间位置。厌氧生物反应器流体通道采用变径的方式，即流体通道由直径不同的柱状桶连接而形成，在直径不同的流体通道上均设置有开孔的隔板。所述的隔板孔可以是任意形状。本发明有益效果(1)在流体通道横截面积发生变化的区域，流体流速发生相应的变化；( 当某个颗粒的重力沉降速率小于流体通道的流体流速时，就会滞留在其上方区域，反之，则穿越该通道，抵达其下方区域。(3)不同颗粒因自身重力沉降速率不同而停留在反应器内不同空间位置，从而提高厌氧生物反应器效率。
具体实施例方式S为厌氧生物反应器流体通道的横截面积，υ为空塔流速；Sl为隔板的总面积，S2 为同一水平面隔板之间的流体通道总面积，Φ为隔板的开孔率，ul为隔板孔处的水流流速。开孔率是指原有通道的横截面积减去隔板总面积的值与原有通道的横截面积的比值。实施例1厌氧生物反应器流体通道的横截面积S为lm2，水自下而上流动，流量lm3/h，空塔流速u为lm3/h+lm2 = lm/h。在反应器1/3高处水平面放置16 20块隔板，隔板的总面积Sl为0. 9m2，隔板之间的流体通道总面积S2 = (S-Sl)为0. lm2，此时隔板的开孔率Φ =S2 + S = 0. lm2 + lm2 = 10%，隔板孔处的水流流速 u 1 就是 lm3/h + 0. Im2 = 10m/h。重力沉降速度低于10m/h的颗粒，则停留在隔板的上方，反之，会穿越隔板孔，停留在厌氧生物反应器的底部，实现颗粒分割在厌氧生物反应器的不同空间位置。实施例2厌氧生物反应器流体通道的横截面积S为lm2，水自下而上流动，流量lm3/h，空塔流速 u 为 lm3/h+lm2 = lm/h。在反应器3/4、1/2、1/4高处水平位置分别放置隔板.3/4高处水平面放置隔板A，隔板的总面积SIa为0. 9m2，隔板之间的流体通道总面积S、为0. Im2,隔板A的开孔率ΦΑ = 10%，隔板孔处的水流流速U 1A = lm3/h + 0. Im2 = 10m/h ；1/2高处水平面放置隔板B，隔板的总面积SIb为0. 95m2，隔板之间的流体通道总面积SA为0. 05m2,隔板B的开孔率ΦΒ = 5%，隔板孔处的水流流速u 1B = lm3/h + 0. 05m2 =20m/h ；1/4高处水平面放置隔板C，隔板的总面积Sle为0. 98m2，隔板之间的流体通道总面积为0. 02m2,隔板C的开孔率Φc = 2%，隔板孔处的水流流速Ulc= lm3/h + 0. 02m2 =50m/h。重力沉降速度低于10m/h的颗粒，则停留在隔板A的上方；重力沉降速度大于 10m/h并低于20m/h的颗粒，则停留在隔板A与B之间的空间；重力沉降速度大于20m/h并低于50m/h的颗粒，则停留在隔板B与C之间的空间；重力沉降速率大于50m/h的颗粒，停留在厌氧生物反应器的底部。隔板A、B或者C可以用一块板，中间挖20 50条缝，如同格栅状；也可挖孔100 300个，如多孔板状。
实施例3将厌氧生物反应器分为上、下两截圆筒状，水自下而上流动，流量是5m3/h。上半截圆筒的直径扩大至ail，横截面积S上为3. 14m2，上半截圆筒的空塔流速U上为5m3/h + 3. 14m2 =1. 59m/h ；下半截圆筒的直径仍保持是lm，横截面积0. 79m2，下半截圆筒的空塔流速 υ 下为 5m3/h + 0. 79m2 = 6. 37m/h。上半截圆筒中间同一水平面放置隔板A，隔板A的总面积SIa为2. 83m2，隔板之间的流体通道总面积S、= 3. 14m2-2. 83m2 = 0. 31m2，隔板A的开孔率ΦΑ = 9. 9%，隔板孔的水流流速 u 1A = 5m3/h + 0. 31m2 = 16. 13m/h。下半截圆筒中间同一水平面放置隔板B，隔板B的总面积SIb为0. 71m2，隔板之间的流体通道总面积SA = 0. 79m2-0. 71m2 = 0. 08m2，隔板B的开孔率ΦΒ = 10. 1%，隔板孔处的水流流速 u 1B = 5m3/h + 0. 08m2 = 62. 5m/h。重力沉降速度低于16. 13m/h的颗粒，则停留在隔板A的上方；重力沉降速度大于16. 13m/h并低于62. 5m/h的颗粒，则停留在隔板A与B之间的空间；重力沉降速率大于 62. 5m/h的颗粒，停留在厌氧生物反应器的底部。由于上半截圆筒横截面积较大，隔板A可以由45 60块三角截面隔板；下半截圆筒的隔板B由12 16块组成。
权利要求
1.一种将厌氧生物反应器内部颗粒分割在不同空间的方法，其特征是使厌氧生物反应器流体通道的横截面积发生变化，横截面积变化处的流体流速随即发生变化，且流体流速变化与变化的横截面积成反比；当流体中颗粒重力沉降速度小于横截面积变化处的流体流速时，则停留在横截面积变化处的上方，反之，停留在横截面积变化处的下方，从而把颗粒分割在厌氧生物反应器的不同空间位置。
2.根据权利要求1所述的一种将厌氧生物反应器内部颗粒分割在不同空间的方法，其特征是在厌氧生物反应器流体通道中设置开孔的隔板，使流体通道的横截面积发生变化， 这样由下而上的流体穿越隔板孔后流速加大，重力沉降速度低于隔板孔处的流速的颗粒， 则停留在隔板的上方，反之，会穿越隔板孔，停留在隔板孔下方，实现颗粒分割在厌氧生物反应器的不同空间位置。
3.根据权利要求1所述的一种将厌氧生物反应器内部颗粒分割在不同空间的方法，其特征是厌氧生物反应器流体通道采用变径的方式，即流体通道由直径不同的柱状桶连接而形成，在直径不同的流体通道上均设置有开孔的隔板。
4.根据权利要求2或3所述的一种将厌氧生物反应器内部颗粒分割在不同空间的方法，其特征是所述的隔板孔可以是任意形状。
全文摘要
本发明涉及一种污水处理技术，是通过厌氧生物反应器流体通道横截面积的局部变化，将污水内部颗粒分割在不同空间的方法。本发明使厌氧生物反应器流体通道的横截面积发生变化，横截面积变化处的流体流速随即发生变化，且流体流速变化与变化的横截面积成反比；当流体中颗粒重力沉降速度小于横截面积变化处的流体流速时，则停留在横截面积变化处的上方，反之，停留在横截面积变化处的下方，从而把颗粒分割在厌氧生物反应器的不同空间位置，提高了厌氧生物反应器工作效率。
文档编号C02F3/28GK102531166SQ20121001341
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月17日 优先权日2012年1月17日
发明者李敏, 肖隆文, 陈火平 申请人:江西理工大学