专利名称：一种pta污水厌氧反应器及其使用方法
技术领域：
本发明属于污水处理领域，具体地说涉及污水处理行业PTA污水处理专业中的PTA污水厌氧反应器及其使用方法。
背景技术：
目前国内的PTA污水处理大都采用厌氧+两级好氧的污水处理工艺，厌氧系统基本采用UASB或改进型的UASB系统。PTA污水含有对苯二甲酸、苯甲酸、醋酸、对羧基苯甲醛、对甲基苯甲酸等污染物质，COD 一般为6000-8000mg/l，其中对苯二甲酸不易被厌氧微生物降解，对羧基苯甲醛、对甲基苯甲酸对厌氧微生物生长有抑制作用，由此造成UASB系统的初次启动周期长，二次启动后污泥流失严重。PTA污水处理装置在开车后，由于厌氧系统运行的不稳定，造成好氧系统进水COD负荷高，处理效果降低，排水经常超标。应用于PTA污水处理的传统UASB或改进型UASB系统，一般由进水布水系统，三相分离器，回流系统组成，其污水在反应器中的上流速度一般0.3-0.6m/h, COD负荷大都在
2.5-4.0 kgCOD/m3.d。由于PTA污水的独特性，造成UASB系统经常波动，为防止污泥流失，反应器内的上流速度一般控制在较低范围，反应器内污泥大都以絮状污泥形态存在，这样更增加了污泥流失的可能。国内采用传统或改进型UASB系统的PTA污水处理装置，厌氧系统大都出现过系统崩溃的情况。为减少UASB系统运行不稳定造成出水不达标，装置设计中好氧系统往往要考虑可承担70%C0D的能力，实际运行中由于厌氧系统不稳定，负荷大部分需好氧承担，使之污水处理成本居高不下，PTA污水的吨水综合处理成本都在8元人民币左右。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的针对PTA污水厌氧生物处理的、可克服现有PTA污水厌氧反应器污泥易流失，系统运行不稳定等缺点的PTA污水厌氧反应器及其使用方法。为达到上述目的，本发明解决方案是:
一种PTA污水厌氧反应器，设有反应器壳体，其中反应器壳体内由上至下分别为沼气收集区、三相分离区和厌氧反应区，并设有与沼气收集区相连通的固定在反应器壳体顶部的沼气收集管，与厌氧反应区相连通的固定在反应器壳体底部的进水管，与三相分离区相连通的固定在反应器壳体上部的出水管，其特征在于还设有一端与位于三相分离区内的循环布水器相连通、另一端与进水管相连接的循环总管，其中所述进水管以及所述循环总管上分别设有进水泵和循环水泵，所述三相分离区内设有三相分离模块以及固定在三相分离模块下方的污泥斗，污泥斗底部与污泥收集管的上端口相连接，污泥收集管的下端口与循环总管相连接。本发明中所述三相分离模块和污泥斗经横梁架设在反应器壳体内，所述三相分离模块包括支架、与支架相连接的由两片以上平行设置的斜板组成的斜板沉淀区、与支架相连接的由两个以上挡板错落排列的用于分离沼气的迷宫气液分离区，以及架设在斜板沉淀区和迷宫气液分离区上的集水堰，其中集水堰上开设两个以上集水口，集水堰前端设有出水槽，出水槽的出水口与出水管相连接，在安装时，三相分尚模块中的斜板沉淀区与下方的污泥斗的上端口相对，使被携带的少量污泥经过斜板沉降后流入污泥斗。本发明中所述三相分离模块内包括一组迷宫气液分离区，然后在迷宫气液分离区两侧分别设有一组斜板沉淀区，所述迷宫气液分离区内设有两排以上纵向排列的挡板队列，每列纵向排列的挡板队列内设有三个以上彼此平行排列的挡板，在挡板队列内或挡板队列之间设有水平放置的挡板，构成迷宫气液分离区。本发明中三相分离模块内斜板沉淀区内的两组以上平行设置的斜板两两间距范围为80-120mm，斜板的倾斜角度为50° -60°。本发明中可以根据污水处理速度和处理量的不同，设有两个以上三相分离模块。本发明中所述进水管的出水口上设有进水布水器，进水布水器各布水管均采用穿孔管形式(即管体上设有若干布水孔)，布水管的一端设有与进水及循环总管相连的进水阀门，用于控制单根布水管进水流量，另一端设有和外界消防水管相连的冲洗阀门，供布水器堵塞时冲洗使用，冲洗阀门伸出反应器壳体，位于反应器壳体的一侧。本发明中为了提高接种污泥装填效率，可以在反应器壳体的下部设置接种污泥装填口。本发明中所述循环总管位于反应器壳体内的端口上设有循环布水器，循环布水器也采用穿孔管实现，包括主管和与主管相连接的若干支管，循环布水器安装于三相分离模块出水口下500mm。本发明中所述反应器壳体为圆筒形或立方体或长方体形式，分上下两部分，下部分为进水布水和反应区，上 部分三相分离区和沼气收集区。本发明还提出一种如上所述PTA污水厌氧反应器的使用方法，其特征在于包括以下步骤:
步骤1:通过接种污泥装填口向反应器壳体内装填厌氧接种污泥，初始装填量约为厌氧反应区的1/2，
步骤2:启动循环泵，通过变频器控制循环泵流量，将厌氧反应器内上流速度调整至3m/h,
步骤3:启动进水泵，PTA污水通过进水泵经进水管和进水布水器进入厌氧反应区，PTA污水中的有机物与在厌氧反应区悬浮的颗粒污泥接触并被颗粒污泥吸附后，被厌氧菌群降解为水、沼气、二氧化碳和一氧化碳，
步骤4:降解生成的沼气在反应器液面释放进入沼气收集区，通过沼气收集管引出反应器壳体进入后续处理利用设施，随出水部分携带的厌氧污泥进入三相分离模块，厌氧污泥在斜板沉淀区通过斜板沉降流入污泥斗，污水则进入迷宫气液分离区，在迷宫气液分离区污水中夹带的沼气被进一步分离进入沼气收集区，污水则通过集水堰流入集水槽，最后通过出水管流出反应器，
步骤5:污泥斗内污泥经污泥收集管进入循环总管，循环总管将污泥以及循环水通过循环泵返回进水口，与PTA污水一起进入反应区。本发明中应控制循环泵和进水泵的工作状态，控制反应区混合液上流速度3_5m/h，以获得最佳的反应区混合效果。由于采取了上述技术方案，本发明具有如下优点:(1)进水与循环水及沉淀污泥一道通过反应器底部布水器进入厌氧反应器，反应器混合污水的上流速度可达3-5m/h，加大了反应器内的传质速率，提高了污水中污染质与厌氧微生物的接触概率，从而提高了处理效果；(2)上流速度的提高有利于污泥颗粒化的形成，厌氧反应器内污泥大都以颗粒污泥形态存在，从而增加了反应器的抗冲击能力；(3)循环布水器的设置有效防止了反应器混合液偏流的形成，保证了反应器传质的稳定；(4)进入三相分离模块的混合液流量为进水流量(即反应器出水量)加上携带的少量厌氧污泥，混合液在三相分离模块的斜板沉淀区流速低于1.8m/h，这样携带的厌氧污泥大部分通过斜板沉淀区沉淀下来进入污泥斗，最后经收集管同进水和循环水返回到厌氧反应器厌氧反应区，厌氧污泥随出水流失量很小；
(5)闭式内循环回流系统，降低了循环泵动力消耗；(6)夹带进入三相分离模块的沼气通过迷宫分离区分离出的沼气直接进入沼气收集区，反应器内产生的沼气大部分不通过三相分离模块直接进入沼气收集区。反应器整个上部为密闭的沼气收集区，系统沼气缓冲能力较大，后续处理可不设沼气缓冲罐及汽水分离器，进一步降低了后续设施的投资；(7)三相分离模块的数量可根据PTA污水水量及COD进行增减，实现工厂制造、现场安装；(8)对于PTA污水的处理COD负荷可达6.0kgCOD/m3.d，高于其它PTA污水厌氧反应器的COD负荷。
附图1是本发明中PTA污水厌氧反应器的一种结构应用实施例示意图。附图2是图1所示实施例的三相分离模块正视示意图。附图3是图1所示实施例的三相分离模块侧视示意图。附图4是图1所示实施例的三相分离模块俯视图。附图5为图1所示实施例的三相分离模块迷宫气液分离区侧剖示意图 附图6为污泥斗侧视示意 图。附图7为循环布水器示意图。附图8为进水布水器示意图。附图标记:进水泵1、进水管2、循环泵3、进水阀门4、循环总管5、污泥收集管6、污泥斗7、循环布水器8、三相分离模块9、三相分离模块进水区10、沼气收集区11、沼气收集管12、出水管13、厌氧反应区14、进水布水器15、接种污泥装填口 16、进水布水器冲洗阀门17、出水口 18、集水槽19、集水堰20、斜板沉淀区21、出水槽22、迷宫气液分离区23。
具体实施例方式下面结合附图和实施流程，对本发明进一步描述。本发明提出一种PTA污水厌氧反应器，如附图1所示包括厌氧反应器池体或壳体，进水布水器15，循环布水器8，三相分离模块9，污泥斗7等，其中反应器壳体可设计为圆筒形(碳钢防腐或不锈钢结构)、立方体或长方体形式(钢筋混凝土结构加防腐)，分上下两部分，下部分为进水布水器15和厌氧反应区14，上部分为三相分离模块9、循环布水器8、出水管13、沼气收集区11和沼气收集管12。三相分离模块9安装在反应器上部，采用钢结构或预埋件与三相分离模块固定，三相分离模块的数量及安装方位根据水量及进水COD确定，一般每40-50m3/h左右的进水(C0D6000-9000mg/l)设置一组三相分离模块。三相分离模块采用斜板加迷宫组合，两方向进水方式，斜板沉淀区21主要为截留出水中夹带的厌氧污泥，斜板倾斜角度50-60。，斜板间距80-120mm，进水流速小于1.Sm/h，迷宫气液分离区23主要分离出水中夹带的沼气，迷宫出水经集水堰20流入集水槽19中，然后流入出水槽22，最后经出水口 18及出水管13流出反应器。三相分离模块下设污泥收集斗7，污泥斗内污泥通过循环泵3返回到厌氧反应区14。进水布水器15与进水泵 I及循环泵3相连，进水布水器15采用穿孔管布水形式，两端分别设置进水阀门和冲洗阀门。循环布水器8经循环总管5与循环泵3相连，循环布水器也采用穿孔管形式，循环布水器安装于三相分离模块出水口下500mm，循环布水器由一根主管及若干支管组成，支管的数量根据反应器的面积及循环量确定。PTA污水进水通过进水泵I提升后与循环水、污泥斗沉降污泥混合后，通过进水布水器15进入PTA污水厌氧反应器厌氧反应区14，在厌氧反应区悬浮的颗粒污泥与PTA污水中的有机物接触并被颗粒污泥吸附，最后被厌氧菌群降解为水、沼气、二氧化碳和一氧化碳。沼气在反应器液面释放进入沼气收集区11，最后通过沼气收集管12引出反应器进入后续处理利用设施。出水随部分携带的厌氧污泥进入三相分离模块，在三相分离模块的斜板沉淀区21厌氧污泥通过斜板沉降流入污泥斗7，污水则进入迷宫气液分离区23，在气液迷宫分离区污水中夹带的沼气被分离进入沼气收集区11，污水则通过集水堰17流入集水槽19，最后通过出水管流出反应器。循环泵3采用变频控制其循环水量，使反应器内混合液的上流速度控制在3_5m/h，以保证反应区颗粒污泥呈悬浮状态。上述实施例的三相分离模块采用PP板加工制造，污泥斗采用镀锌钢板制造，污泥斗框架由型钢加工；进水布水器和循环布水器采用高密度聚乙烯管材制造。
权利要求
1.一种PTA污水厌氧反应器，设有反应器壳体，其中反应器壳体内由上至下分别为沼气收集区、三相分离区和厌氧反应区，并设有与沼气收集区相连通的固定在反应器壳体顶部的沼气收集管，与厌氧反应模块相连通的固定在反应器壳体底部的进水管，与三相分离区相连通的固定在反应器壳体上部的出水管，其特征在于还设有一端与循环布水器相连通、另一端与进水管相连接的循环总管，其中所述进水管以及所述循环总管上分别设有进水泵和循环水泵，所述三相分离区内设有三相分离模块以及固定在三相分离模块下方的污泥斗，污泥斗底部与污泥收集管的上端口相连接，污泥收集管的下端口与循环总管相连接。
2.根据权利要求1所述的一种PTA污水厌氧反应器，其特征在于所述三相分离模块和污泥斗经横梁架设在反应器壳体内，污泥斗位于三相分离模块的下方，所述三相分离模块包括支架、与支架相连接的由两片以上彼此平行的挡板倾斜排列而成的斜板沉淀区、与支架相连接的由两片以上的挡板错落排列的用于分离液体的迷宫气液分离区，以及架设在斜板沉淀区和迷宫气液分离区上的集水堰，其中集水堰上开设两个以上集水口，集水堰前端设有出水槽，出水槽的出水口与出水管相连接。
3.根据权利要求2所述的一种PTA污水厌氧反应器，其特征在于三相分离模块内斜板沉淀区内的斜板两两间距范围为80-120mm，斜板的倾斜角度范围为50° -60°。
4.根据权利要求2所述的一种PTA污水厌氧反应器，其特征在于所述三相分离模块内设有一组迷宫气液分离区，并在迷宫气液分离区两侧分别设有斜板沉淀区，所述迷宫气液分离区包括两排以上挡板队列，每个挡板队列内设有三个以上彼此平行的纵向排列的挡板，在挡板队列内或挡板队列之间插入水平放置的挡板以构成迷宫气液分离区。
5.根据权利要求2所述的一种PTA污水厌氧反应器，其特征在于根据污水处理速度和处理量的不同设有两组个以上三相分离模块，每增40-50m3/h的进水量增设一组三相分离模块。
6.根据权利要求2所述的一种PTA污水厌氧反应器，其特征在于所述进水管的出水口上设有进水布水器，进水布水器采用穿孔管形式，穿孔管的一端设有与进水及循环总管总管相连的进水阀门，另一端设有和外界消防水管相连的冲洗阀门，冲洗阀门伸出反应器壳体，位于反应器壳体的一侧，反应器壳体下方还设有用于提高填料装填效率的装填口。
7.根据权利要求2所述的一种PTA污水厌氧反应器，其特征在于所述循环总管位于反应器壳体内的端口上设有循环布水器，循环布水器也采用穿孔管形式，包括主管和与主管相连接的若干支管，循环布水器安装于三相分离模块的出水口下500mm。
8.—种如权利要求1-7中 任意一项所述PTA污水厌氧反应器的使用方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤1:通过接种污泥装填口向反应器壳体内装填厌氧接种污泥，初始装填量约为厌氧反应区的1/2， 步骤2:启动循环泵，通过变频器控制循环泵流量，将厌氧反应器内上流速度调整至3m/h, 步骤3:启动进水泵，PTA污水通过进水泵经进水管和进水布水器进入厌氧反应区，PTA污水中的有机物与在厌氧反应区悬浮的颗粒污泥接触并被颗粒污泥吸附后，被厌氧菌群降解为水、沼气、二氧化碳和一氧化碳， 步骤4:降解生成的沼气在反应器液面释放进入沼气收集区，通过沼气收集管引出反应器壳体进入后续处理利用设施，随出水部分携带的厌氧污泥进入三相分离模块，厌氧污泥在斜板沉淀区通过斜板沉降流入污泥斗，污水则进入迷宫气液分离区，在迷宫气液分离区污水中夹带的沼气被进一步分离进入沼气收集区，污水则通过集水堰流入集水槽，最后通过出水管流出反应器， 步骤5:污泥斗内污泥经污泥收集管进入循环总管，循环总管将污泥以及循环水通过循环泵返回进水口，与PTA污水一起进入反应区。
9.根据权利要求8所述的一种PTA污水厌氧反应器的使用方法，其特征在于在工作过程中，应控制进 水泵与循环泵使反应区混合液上流速度3-5m/h，以获得最佳的反应区混合效果。
全文摘要
本发明属于污水处理领域，具体地说涉及污水处理行业PTA污水处理专业中的PTA污水厌氧反应器及其使用方法，其特征在于还设有一端与三相分离区相连通、另一端与进水管相连接的循环总管，其中所述进水管以及所述循环总管上分别设有进水泵和循环水泵，所述三相分离区内设有三相分离模块以及固定在三相分离模块下方的污泥斗，污泥斗底部与污泥收集管的上端口相连接，污泥收集管的下端口与循环总管相连接。本发明与现有技术相比，具有运行稳定，厌氧污泥不易流失等优点。
文档编号C02F3/28GK103145241SQ20131011202
公开日2013年6月12日 申请日期2013年4月2日 优先权日2013年4月2日
发明者赵曦波, 白岩君, 王德喜 申请人:威海百克环保工程有限公司