用于畜禽养殖污水或高浓度有机废水处理的厌氧反应系统的制作方法

本发明属于污水处理及利用技术领域，具体涉及一种用于畜禽养殖污水或高浓度有机废水处理的厌氧反应系统。

背景技术：

目前厌氧反应器主要分为推流式和完全混合式两种，这两种方式中有机物的降解均服从一级反应，推流式与完全混合式在相同的污泥浓度下，所需反应器的容积比为：其中η为有机物的去除率，因此当η相同时,推流式比完全混合式所需的反应体积小，推流式的处理效果比完全混合式好。

目前厌氧反应器主要有cstr完全混合式厌氧反应器、uasb升流式厌氧污泥床、egsb厌氧颗粒污泥膨胀床、ic内循环厌氧反应器以及abr厌氧折流反应器。

cstr完全混合式厌氧反应器属于第一代完全混合式厌氧反应器，而uasb升流式厌氧污泥床、egsb厌氧颗粒污泥膨胀床以及abr厌氧折流反应器属于后续发展的部分推流式和部分混合式厌氧反应器；后续发展厌氧反应器处理效率优于第一代厌氧反应器处理效率。但是uasb升流式厌氧污泥床、egsb厌氧颗粒污泥膨胀床以及ic内循环厌氧反应器对于进水悬浮物有一定的浓度要求uasb升流式厌氧污泥床要求进水悬浮物浓度小于1500mg/l，egsb厌氧颗粒污泥膨胀床以及ic内循环厌氧反应器要求进水悬浮物浓度小于2000mg/l，否则易堵塞厌氧反应器进水孔；然而畜禽污水是一种高cod、高悬浮物、高氨氮的三高有机污水，由于畜禽养殖过程中生产用水的不定时性，导致这类污水具有悬浮物浓度高、间歇性大以及污染物浓度不均匀等特点。

因此相对而言对于高浓度高悬物的有机废水，采用cstr完全混合式厌氧反应器处理效率相对较低，占地面积大，而采用uasb升流式厌氧污泥床、egsb厌氧颗粒污泥膨胀床以及ic内循环厌氧反应器虽然具有占地面积小，处理效率高的优点，但是对于进水悬浮浓度有很高的要求，需要经过预处理降低水中的悬浮物物浓度才能处理，对于高浓度悬浮物的畜禽养殖污水来说并不完全合适。

abr厌氧折流反应器是由多个隔室组成的高效厌氧反应器，是一种兼有混合流和上升推流特点的厌氧反应器。通过在反应器中加装竖向挡板，将反应器分成几个串联的反应格室，使反应器在整体上为推流式，局部区域内为完全混合式。通过废水的上下折流的水流冲击以及降解过程中的产气作用，使得基质与污泥的接触机会及接触时间增多，提高了反应器的处理效率。

当进水流速缓慢时，由于折流板的阻挡和污泥自身的沉降性，污泥沿着反应器水平方向的移动速度很慢，加之各上下向格室的宽度不等，故进水中的大量悬浮物被截留。当进水流速较快时，对abr厌氧折流反应器的上升流室底部的污泥形成水流冲使厌氧活性污泥悬浮，提高厌氧反应效率。

理论上当abr厌氧折流反应器上升流室断面流速小于0.3mm/s时，易于截留固体悬浮颗粒，当上升流室断面流速大于0.3mm/s时，沉积的污泥可被水流冲击悬浮，但是当沉积的污泥转化为颗粒污泥时则需要远大于0.3mm/s的流速，因此为了保证厌氧折流反应器的污泥有效悬浮需要适时调整污水经过厌氧折流反应器的流速。但是对于畜禽养殖污水来说其具有间歇排放，瞬时流量大的特点，采用传统的abr厌氧折流反应器，调整上升流室和下降流室的长宽比等设计参数，易单独实现固体截留或污泥悬浮的功能，由于abr厌氧折流反应器相当于多个串联的反应器，很难满足精确调整上升流室断面流速，因此需要对传统abr厌氧折流反应器进一步改进，既可以完成前期高浓度悬浮物去除，又可以将污水中的有机物厌氧转化为沼气，降低出水cod浓度。

目前改进的abr厌氧折流反应器有：发明专利公开号cn102001749a公开了在厌氧折流反应器末端设置一个集水池，收集厌氧折流反应器出水，并通过提升泵集水池中的污水再次按照进水比例的30％～100％回流至厌氧折流反应器前端，在进水流速低时，调节厌氧折流反应器的流速，促进厌氧污泥悬浮，提高厌氧折流反应器效果，是一种外部循环的方式，虽然提高了厌氧折流反应器的效率，但是增加了反应器的容积和投资成本。

发明专利公开号cn202594860公开了一种厌氧折流内循环反应器，将内循环系统与折流板相结合的方式，将厌氧分为两个隔室，第一隔室利用了三效分离器与固液分离隔室形成污水汽提内循环起到水解酸化的反应，二级隔室的污泥出水顶端类似uasb上升流的厌氧方式对第一隔室的污水产生的有机酸进行产甲烷反应；但是这种利用汽提内循环的方式由于是无动力式随着污水酸化导致第一隔室当ph<6时产甲烷菌被抑制，导致产气受的波动，因此这种内循环时不稳定。

技术实现要素：

为了解决上述现有的abr厌氧折流反应器存在的问题，本发明提供了一种用于畜禽养殖污水及高浓度有机废水处理的厌氧反应系统，采用内循环方式节约了反应器的体积和投资成本，采用第一污水泵和第二污水泵进行污泥的回流，使得回流的污泥量稳定，故而使得内循环稳定。

本发明所采用的技术方案为：一种用于畜禽养殖污水或高浓度有机废水处理的厌氧反应系统，包括依次连通的悬浮物去除折流反应装置、内回流厌氧折流反应装置、厌氧污泥收集装置以及污泥浓缩池；

所述内回流厌氧折流反应装置包括结构均相同且依次连通的第一级反应隔结构、第二级反应隔结构、第三级反应隔结构、第四级反应隔结构、第五级反应隔结构以及第六级反应隔结构；

第一级反应隔结构包括一级反应隔室，一级反应隔室内其纵向方向设置有第二折流板，第二折流板的顶部与一级反应隔室的顶部固定连接，第二折流板将一级反应隔室划分为下部相互连通的第二下降流室和第二上升流室；一级反应隔室上开设有入水口，入水口上设置有电子流量计；

第三级反应隔结构的下降流室底部设置有第一污水泵，第一污水泵的出口与第二下降流室连通；

第六级反应隔结构的上升流室底部设置有第二污水泵，第二污水泵的出口与第四级反应隔结构的下降流室连通。

进一步限定，所述悬浮物去除折流反应装置包括悬浮物去除折流反应室，悬浮物去除折流反应室内沿其纵向方向设置有第一折流板，第一折流板的顶部与悬浮物去除折流反应室的顶部固定连接，第一折流板将所述悬浮物去除折流反应室划分为下部相互连通的第一下降流室和第一上升流室；

悬浮物去除折流反应室底部设置有第一集泥管，第一集泥管上开设有若干第一吸泥孔，第一集泥管的一端为封闭结构且其另一端为开口结构，第一集泥管开口的一端连通有第一集泥桶，第一集泥桶内设置有第一污泥泵，第一污泥泵的出口与污泥浓缩池连通。

进一步限定，所述厌氧污泥收集装置包括厌氧污泥收集室，厌氧污泥收集室内沿其纵向方向设置有第三折流板，第三折流板的顶部与厌氧污泥收集室的顶部固定连接，第三折流板将厌氧污泥收集室划分成底部相互连通的第三下降流室和第三上升流室；

第三下降流室内沿其纵向方向设置有第二集泥桶，第三上升流室底部设置有第二集泥管，第二集泥管上开设有若干第二吸泥孔，第二集泥管的一端为封闭结构且其另一端为开口结构，第二集泥管开口的一端与第二集泥桶连通，第二集泥桶内设置有第二污泥泵，第二污泥泵的出口分别与第二下降流室、第四级反应隔结构的下降流室以及污泥浓缩池连通且连通管路上均设置有电动阀；第三上升流室内的上部设置有三效分离器和污泥浓度计。

进一步限定，所述第一下降流室和第一上升流室的溶剂比为1：(8～10)，悬浮物去除折流反应室的深度为6～8米。

进一步限定，所述第一集泥管和第二集泥管均呈田字形分布，第一吸泥孔呈两排分布且两排关于第一集泥管的轴线对称设置，第二吸泥孔呈两排分布且两排关于第二集泥管的轴线对称设置。

进一步限定，第一吸泥孔和第二吸泥孔的孔径均为15mm～30mm；第一集泥桶和第二集泥桶的外径均为400mm。

进一步限定，第一集泥管和第二集泥的外径均为63mm～90mm。

进一步限定，该厌氧反应系统还包括固液分离装置，固液分离装置的出水端与第一下降流室顶部连通。

进一步限定，第一级反应隔结构和第四级反应隔结构上均设置有在线ph计，第一级反应隔结构上设置的在线ph计与第一污水泵通讯连接；第四级反应隔结构上设置的在线ph计与第二污水泵通讯连接。

进一步限定，第二污泥泵与污泥浓度计通讯连接，污泥浓度计与第二污泥泵和污泥浓缩池连通管路上的电动阀通讯连接。

本发明中，1.采用固液分离装置，将畜禽养殖污水或高浓度有机废水中的粗颗粒有机渣和液相进行分离，去除大部分粗颗粒有机渣，固液分离后污水进入悬浮物去除折流反应装置，分离出的粪便含水率70～80％，作为堆肥原料。

2.通过降低悬浮物去除折流反应室的上升流速可有效截留固液分离机无法分离细小悬浮物，使其聚集沉淀在悬浮物去除折流反应室底部，再通过底部带有第一吸泥孔的第一集泥管、第一集泥桶和放置在第一集泥桶中的第一污泥泵定期抽走第一集泥管内截留的固体物和液体上部的悬浮物抽至污泥浓缩池，上部的液相进入内回流厌氧折流反应装置。

3.第一级反应隔结构、第二级反应隔结构以及第三级反应隔结构构成水解酸化反应装置；第四级反应隔结构、第五级反应隔结构以及第六级反应隔结构共同组成产沼气反应装置；一级反应隔室上开设有入水口，入水口上设置有电子流量计，用于显示液相的流速，用于判定是否需要启动第一污水泵抽取第三级反应隔结构的上升流室的出水回流至第二下降流室中形成内循环，使第二下降流室中的上升流室断面始终流速大于0.3mm/s；采用的是液相的内循环，不需要额外的增加液相收集池，节约了反应器的体积和投资成本；

4.利用第二污水泵将第六级反应隔结构的上升流室的出水回流至第四下降流室中形成内循环，采用的是液相的内循环，不需要额外的增加液相收集池，节约了反应器的体积和投资成本。

5.采用第一污水泵和第二污水泵，确保进入第一级反应隔结构和第四级反应隔结构的液相流量稳定，从而确保内循环过程的稳定。

6.三效分离器用于将细小的厌氧污泥和液相分开，厌氧污泥截留在第三上升流室底部并通过第二吸泥孔进入第二集泥管内，最后通过第二污泥泵抽至回流至第一级反应隔结构或第四级反应隔结构补充流失的厌氧污泥。根据在第一级反应隔结构或第四级反应隔结构上的在线ph计，控制第一污水泵和第二污水泵的启停以及第二污泥泵的污泥回流管路电动阀控制污泥回流量。

7.根据污泥浓度计的测量结果，固定第二污泥泵的开启或停止，当污泥浓度计测量结果高时，启动第二污泥泵和打开去往污泥浓缩池管线上的电动阀，使厌氧污泥流入污泥浓缩池，快速排掉多余的厌氧污泥，避免厌氧污泥收集室内厌氧污泥积累过多导致厌氧污泥收集室有效容积减少。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)利用厌氧折流的特点，设计不同的上升流室流速，在悬浮物去除折流反应室内通过较慢的流速实现固液分离后，在内回流厌氧折流反应装置内通过第一污水泵和第二污水泵提高上升流室流速保证污泥有效悬浮，提高厌氧处理效果。

(2)厌氧污泥收集室内的第三上升流室的三效分离器可以有效截留厌氧污泥，避免厌氧污泥流失，并且通过污泥浓度计控制自动排泥，减少人工管理难度。

(3)第一集泥管和第二集泥管均呈田字形分布，可以均匀抽取积累的厌氧污泥或细小悬浮颗粒，可适应大面积无泥斗型的池子，适应性广。

附图说明

图1是用于畜禽养殖污水或高浓度有机废水处理的厌氧反应系统的布置图；

图2是悬浮物去除折流反应装置的俯视图；

其中：1-悬浮物去除折流反应装置；101-第一下降流室；102-第一折流板；103-第一上升流室；104-第一集泥管；105-第一集泥桶；106-第一污泥泵；2-内回流厌氧折流反应装置；201-第一级反应隔结构；2011-第二下降流室；2012-第二上升流室；2013-入水口；202-第二级反应隔结构；203-第三级反应隔结构；2031-第一污水泵；204-第四级反应隔结构；205-第五级反应隔结构；206-第六级反应隔结构；2061-第二污水泵；3-厌氧污泥收集装置；301-第二集泥桶；302-第二污泥泵；303-第二集泥管；304-第三折流板；305-三效分离器；4-污泥浓缩池。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

实施例1

如图1和图2所示，一种用于畜禽养殖污水或高浓度有机废水处理的厌氧反应系统，包括依次连通的悬浮物去除折流反应装置1、内回流厌氧折流反应装置2、厌氧污泥收集装置3以及污泥浓缩池4；

在悬浮物去除折流反应装置1之前设置有固液分离装置，本实施例中的固液分离装置为水力筛网式固液分离机，水力筛网式固液分离机的液相出口与悬浮物去除折流反应装置1连通；

悬浮物去除折流反应装置1包括悬浮物去除折流反应室，悬浮物去除折流反应室内沿其纵向方向设置有第一折流板102，第一折流板102的顶部与悬浮物去除折流反应室的顶部固定连接，第一折流板102将悬浮物去除折流反应室划分为下部相互连通的第一下降流室101和第一上升流室103；悬浮物去除折流反应室的深度为6-8m，第一上升流室103和第二下降流室2011的容积比为(8～10):1，悬浮物去除折流反应室底部设置有第一集泥管104，第一集泥管104呈田字形分布，第一集泥管104上开设有若干第一吸泥孔，若干第一吸泥孔呈两排分布且两排第一吸泥孔关于第一集泥管104的轴线对称开设，

第一集泥管104的一端为封闭结构且其另一端为开口结构，第一集泥管104开口的一端连通有第一集泥桶105，第一集泥桶105内设置有第一污泥泵106，第一污泥泵106的出口与污泥浓缩池4连通；

内回流厌氧折流反应装置2包括结构均相同且依次连通的第一级反应隔结构201、第二级反应隔结构202、第三级反应隔结构203、第四级反应隔结构204、第五级反应隔结构205以及第六级反应隔结构206；

第一级反应隔结构201包括一级反应隔室，一级反应隔室内其纵向方向设置有第二折流板，第二折流板的顶部与一级反应隔室的顶部固定连接，第二折流板将一级反应隔室划分为下部相互连通的第二下降流室2011和第二上升流室2012；一级反应隔室上开设有入水口2013，入水口2013上设置有电子流量计，具体地，入水口2013开设于第二下降流室2011的上部；

第三级反应隔结构203的下降流室底部设置有第一污水泵2031，第一污水泵2031的出口与第二下降流室2011连通；

第六级反应隔结构206的上升流室底部设置有第二污水泵2061，第二污水泵2061的出口与第四级反应隔结构204的下降流室连通；

第二上升流室2012和第四级反应隔结构204的上升流室内均设置有在线ph值计，第三级反应隔结构203的下降流室内和第六级反应隔结构206的下降流室内均设置有污泥浓度计，从而保证厌氧污泥既可以在第一级反应隔结构201和第二级反应隔结构202形成有效冲击，又可以保证水解酸化反应装置和产沼气反应装置的厌氧污泥不大量流失，形成固定厌氧阶段污泥菌群，从而保证水解酸化反应在第一级反应隔结构201、第二级反应隔结构202以及第三级反应隔结构203进行，第四级反应隔结构204、第五级反应隔结构205以及第六级反应隔结构206进行厌氧产气反应。使厌氧水解酸化阶段和产气阶段分别在不同反应隔室进行，有利于提高厌氧折流反应器的效率。

厌氧污泥收集装置3包括厌氧污泥收集室，厌氧污泥收集室内沿其纵向方向设置有第三折流板304，第三折流板304的顶部与厌氧污泥收集室的顶部固定连接，第三折流板304将厌氧污泥收集室划分成底部相互连通的第三下降流室和第三上升流室，第三上升流室的顶部设置有污泥浓度计；

第三下降流室内沿其纵向方向设置有第二集泥桶301，第三上升流室底部设置有第二集泥管303，第二集泥管303的分布情况与第一集泥管104的分布情况相同，此处不再重复描述；第二集泥管303上开设有若干第二吸泥孔，第二吸泥孔与第一吸泥孔的分布情况相同，此处不再重复描述；

第二集泥管303的一端为封闭结构且其另一端为开口结构，第二集泥管303开口的一端与第二集泥桶301连通，第二集泥桶301内设置有第二污泥泵302，第二污泥泵302的出口分别与第二下降流室2011、第四级反应隔结构204的下降流室以及污泥浓缩池4连通且连通管路上均设置有电动阀；第三上升流室内的上部设置有三效分离器305和污泥浓度计；具体地：第二污泥泵302的出口与污泥浓缩池4连通的管路上设置的电动阀、第二污泥泵302以及污泥浓度计通过plc控制，即当污泥浓度计的值超过一定值时，第二污泥泵302启动且同时第二污泥泵302的出口与污泥浓缩池4连通的管路上设置的电动阀打开，将多余的厌氧污泥排除，反之，当污泥浓度计的值低于一定值时，第二污泥泵302的出口与污泥浓缩池4连通的管路上设置的电动阀关闭。

其中：第一折流板102、第二折流板、第三级反应隔室内的折流板、第四级反应隔室内的折流板、第五级反应隔室内的折流板以及第六级反应隔室内的折流板结构均相同，均包括竖直部分和倾斜部分，其中倾斜部分与竖直部分一体成型，倾斜部分与竖直部分之间的夹角为125°；

第三折流板304为一竖直板且其下端与厌氧污泥收集室的底部之间存在有0.5m间距；

内回流厌氧折流反应装置2的顶部和厌氧污泥收集装置3的顶部均采用封闭形式，并在顶端设置集气罩，收集并利用沼气；

第一收集管和第二收集管采用pvc材质的圆管，管径通常为63mm～90mm，第一吸泥孔和第二吸泥孔的孔径均为15mm～30mm；

第一集泥桶105和第二集泥桶301均采用ф400mmpvc圆管，第一集泥桶105和第二集泥桶301高度均超过最高液位，避免液相直接流入集泥桶被抽出。

本发明的工作原理为：畜禽养殖污水或高浓度有机废水首先经过水力筛网式固液分离机进行固液分离，分离得到的粗颗粒有机渣作为肥料，剩余的液相进入悬浮物去除折流反应室，污泥进入下部的第一集泥管104且通过第一污泥泵106抽出后进入污泥浓缩池4，悬浮物去除折流反应室上部的悬浮物通过第一集泥桶105被第一污泥泵106抽出后进入污泥浓缩池4，剩余的液相依次流经第一级反应隔结构201、第二级反应隔结构202、第三级反应隔结构203、第四级反应隔结构204、第五级反应隔结构205、第六级反应隔结构206以及厌氧污泥收集室，其中液相在第一级反应隔结构201、第二级反应隔结构202以及第三级反应隔结构203内发生酸化反应，在第四级反应隔结构204、第五级反应隔结构205以及第六级反应隔结构206内发生沼气的产生反应；第三级反应隔结构203的上升流室内的厌氧污泥抽入第一级反应隔结构201的下降流室内，使得污水得到循环使用，第六级反应隔结构206上升流室内的污水抽入第四级反应隔结构204的下降流室内，使得进入各级的液相流量稳定便于沼气的稳定产出；厌氧污泥收集室用于将来自第六级反应隔结构206的液相中厌氧污泥进行截留，避免厌氧污泥的流失。

内回流厌氧折流反应装置2采用的是内循环，不需要额外设置污水收集池，故而减小了处理过程中反应体积的需求和减少投资成本；采用第一污水泵2031和第二污水泵2061，使得回流液相和进入液相的总和维持在一定的范围内，使得处理过程稳定进行。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。