一种升流式厌氧反应器的制作方法

1.本发明涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种升流式厌氧反应器。


背景技术：

2.随着全球性节能降耗的步伐不断加紧，针对污水处理厂及其设备的低能耗发明技术逐渐成为污水处理领域开发的新中心。相较于以好氧技术为主的传统污水处理技术，厌氧污水处理技术有着低能耗、低产泥量、较高的有机物处理负荷等优势，逐步从侧流处理工艺走向主流工艺。
3.现有技术的污水处理技术，在集中式市政污水厂、综合污水处理厂以及集散式污水处理厂等低有机物浓度污水处理场景下厌氧工艺应用存在瓶颈。传统厌氧反应器侧重于对高浓度有机物的去除，无法对来水中的大颗粒及胶状等悬浮有机物进行拦截，无法断链成短链有机物并同步完成有机氮有机磷的矿化(无机化)，整体污水厂的污染物去除效率低下，污水厂的整体占地大及污水停留时间长，因曝气而产生的电耗及好氧污泥的产量高，综合能耗水平及运行成本较难适应时代发展。


技术实现要素：

4.基于此，本发明的目的在于，提供一种升流式厌氧反应器。
5.本发明的升流式厌氧反应器，包括：
6.反应器本体，所述反应器本体的内腔储存有水力搅拌所形成的厌氧污泥膨胀床；
7.中心竖井，所述中心竖井竖直设置于所述反应器本体的内部；
8.进水系统，所述进水系统设置于所述反应器本体上，其出水端与所述中心竖井下部连通，其进水端与原水管路相连；
9.布水系统，所述布水系统设置于所述中心竖井的底部，用于将所述中心竖井内的污水引入所述反应器本体内腔底部并进行等间距分布；
10.出水系统，所述出水系统设置于所述反应器本体内腔的顶部；
11.三相分离器，所述三相分离器设置于所述反应器本体内腔的上部。
12.本发明的升流式厌氧反应器通过在反应器本体设置中心竖井、进水系统、布水系统、出水系统及三相分离器，形成厌氧颗粒污泥膨胀床，在低浓度有机物进水浓度的情况下可有效地在厌氧条件下对来水中有机物进行甲烷化去除，同时对大颗粒有机物进行断链发酵成易生化的有机物，有机氮、有机磷矿化，极大节约后续处理的成本及压力。同时，通过设置三相分离器，可以降低出水的悬浮物浓度，防止反应器内厌氧污泥流失，而其分离出的甲烷等气体可经过净化处理得以利用进一步降低污水厂处理过程的碳排放。
13.上述技术方案在一种实施方式中，所述进水系统包括设置于所述反应器本体顶部的配水渠以及与所述配水渠出水口连通的进水管，所述进水管远离所述配水渠的一端伸入所述反应器本体的内部并与所述中心竖井下部连通。
14.上述技术方案在一种实施方式中，所述布水系统包括多个等距布置的涡流布水
器。
15.上述技术方案在一种实施方式中，所述涡流布水器，包括：
16.布水器本体，所述布水器本体包括依次连接的进水段、混合段和扩散段；
17.反射体，所述反射体设置于所述布水器本体的下侧，且所述反射体具有反射面，所述反射面朝向所述扩散段的出口。
18.上述技术方案在一种实施方式中，所述进水段远离所述混合段的一端开设有污水进口；
19.所述涡流布水器还包括喷嘴，所述喷嘴设置于所述进水段内，且所述喷嘴的入口与所述污水进口连接，所述喷嘴的出口朝向所述混合段。
20.上述技术方案在一种实施方式中，所述进水段的周侧开设有回流孔。
21.上述技术方案在一种实施方式中，所述升流式厌氧反应器还包括回流系统，所述回流系统包括：
22.混合液回流泵，所述混合液回流泵设置于所述反应器本体的顶端；
23.可调式配水器，所述可调式配水器设置于所述反应器本体的顶部，其出水端通过管路与所述中心竖井连通；
24.回流管，所述回流管的一端伸入所述反应器本体内部，另一端连通所述混合液回流泵与所述可调式配水器。
25.上述技术方案在一种实施方式中，所述回流管的进水高度等于所述反应器本体高度的中上部。
26.上述技术方案在一种实施方式中，所述回流系统的回流比为0.6-1.2。
27.上述技术方案在一种实施方式中，所述升流式厌氧反应器还包括排泥管，所述排泥管的一端设置于所述反应器本体的内部，另一端伸出至所述反应器本体的外部。
28.相对于现有技术，本发明的升流式厌氧反应器的有益效果：
29.(1)可以对低浓度来水中的部分有机物进行甲烷化处理，降低有机物浓度。同时对来水中的大颗粒及胶状等悬浮有机物进行拦截，断链成短链有机物并同步完成有机氮有机磷的矿化(无机化)，提高溶解性有机物(scod)在总有机物(tcod)中的占比，将低污水的处理难度，提高全系统的处理效率。
30.(2)三相分离器及布水系统的应用可以在厌氧反应内形成小粒径的厌氧颗粒污泥，使厌氧反应的效率进一步提高。
31.(3)在低温环境及低进水温度情况下，可以保持相对较好的去除效率。
32.(4)提高如挥发性有机酸等易被微生物利用的有机物积累量，进而提高bod的含量。
33.(5)增加微生物系统活性，促进生物酶等胞外聚合物的增长。
34.(6)增加反应器本体内微生物种群的多样性。
35.(7)提高对于来水负荷及水量冲击的稳定性。
36.为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
37.图1是本发明的升流式厌氧反应器的结构示意图。
38.图2是涡流布水器结构示意图。
39.图3是涡流布水器局部剖视图。
具体实施方式
40.在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于其构造进行定义的，它们是相对的概念。因此，有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
41.以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与本公开的一些方面相一致的实施方式的例子。
42.在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
43.请参阅图1，本发明的升流式厌氧反应器，包括：
44.反应器本体1，所述反应器本体1的内腔储存有水力搅拌所形成的厌氧污泥膨胀床；
45.中心竖井2，所述中心竖井2竖直设置于所述反应器本体1的内部；
46.进水系统3，所述进水系统3设置于所述反应器本体1上，其出水端与所述中心竖井2下部连通，其进水端与原水管路相连；
47.布水系统4，所述布水系统4设置于所述中心竖井2的底部，用于将所述中心竖井2内的污水引入所述反应器本体1内腔底部并进行等间距分布；
48.出水系统5，所述出水系统5设置于所述反应器本体1内腔的顶部；
49.三相分离器6，所述三相分离器6设置于所述反应器本体1内腔的上部。
50.本发明的升流式厌氧反应器通过在反应器本体1设置中心竖井2、进水系统3、布水系统4、出水系统5及三相分离器6，形成厌氧颗粒污泥膨胀床，在低浓度有机物进水浓度的情况下可有效地在厌氧条件下对来水中有机物进行甲烷化去除，同时对大颗粒有机物进行断链发酵成易生化的有机物，有机氮有机磷矿化，极大节约后续处理的成本及压力。同时，通过设置三相分离器6，可以降低出水的悬浮物浓度，防止反应器内厌氧污泥流失，而其分离出的甲烷等气体可经过净化处理得以利用进一步降低污水厂处理过程的碳排放。
51.在本实施例中，设置中心竖井2可以对原水中的大量气泡进行消除，避免大量气泡进入反应器本体1内部。
52.优选地，所述进水系统3包括设置于所述反应器本体1顶部的配水渠31以及与所述配水渠31出水口连通的进水管32，所述进水管32远离所述配水渠31的一端伸入所述反应器本体1的内部并与所述中心竖井2下部连通。
53.布水系统4将原水均匀分布到微生物厌氧膨胀床，布水系统4可在低浓度有机进水的情况下，通过水力剪切作用形使污泥成颗粒污泥膨胀床。污水中的大颗粒有机物截留并充分分解于颗粒污泥膨胀床中提高污水的可生化性，增加可溶解性有机物含量(scod)，降低水中总有机物(tcod)以及悬浮物(ss)的含量。
54.请进一步参阅图2和图3。具体地，所述布水系统4包括多个等距布置的涡流布水器，使厌氧污泥与污水充分接触，污染物在此可以充分反应。多个涡流布水器通过布水管40连接，布水管40伸入所述反应器本体1的内部。
55.优选地，涡流布水器包括包括布水器本体41和反射体42。
56.布水器本体41包括依次连接的进水段411、混合段412和扩散段413。
57.反射体42设置于布水器本体41的下侧，且反射体42具有反射面，反射面朝向扩散段413的出口。
58.通过设置布水器本体41和反射体42，利用布水器本体41的进水段411将污水引入，混合段412将污水充分混合，污水经扩散段413进一步的混合后，经反射体42的反射面改变流态，在一定范围内形成膨胀水力包，支撑污泥悬浮，从而形成高效的污泥膨胀床，泥水混合均匀，使污泥与污水充分接触反应，加强微生物与污水的充分接触。
59.具体地，进水段411远离混合段412的一端开设有污水进口4111。
60.涡流布水器还包括喷嘴43，喷嘴43设置于进水段411内，且喷嘴43的入口与污水进口4111连接，喷嘴43的出口朝向混合段412。
61.利用喷嘴43将从污水进口4111流入的污水引入，污水经喷嘴43喷射、散发，使布水均与，且能够提高水力搅拌效果。
62.优选地，进水段411的周侧开设有多个回流孔4112，多个回流孔4112沿进水段411的周侧均匀分布。回流孔4112可以接收池内泥水混合液，泥水混合液自回流孔4112流入后，可与污水进口4111流入的污水进行充分混合。
63.进一步，喷嘴3的出口与回流孔4112靠近混合段412的边缘齐平。如此设置，使得从喷嘴43的出口喷出的污水与泥水混合液分别进入混合段412后进行混合，利用污水经喷嘴43后自带的水力与泥水混合液在混合段412形成冲击，从而使二者进行充分的混合。
64.优选地，喷嘴43包括直筒段431和收窄段432。
65.直筒段431的一端开设有喷嘴43的入口。
66.收窄段432自其一端向其另一端收窄延展，收窄段432的一端与直筒段31的另一端连接，收窄段432的另一端开设有喷嘴43的出口。
67.喷嘴43的直筒段431可将污水引入，由于收窄段432收窄延展，污水进入收窄段432后，污水的水力得到进一步增强，从而使污水从喷嘴43的出口喷出后具备更强的水力，以增加在混合段412的混合效果。
68.进一步，扩散段413的内孔自其与混合段412的连接处向扩散段413的出口逐渐增大。另外，这种结构也使扩散段413的出口形成大口径，可有效防止堵塞。
69.应当理解，布水器本体41基于其基本功能，需要设置为筒状。优选地，本实施例的布水器本体41呈圆筒状。
70.优选地，反射体42的中部朝向扩散段413的出口凸起形成凸起部421，凸起部421的外表面形成反射面。利用凸起部421的外表面形成反射面，使从扩散段413流出的污水改变流态，在一定范围内形成膨胀水力包，支撑污泥悬浮，从而形成高效的污泥膨胀床。
71.进一步，凸起部421为一圆弧线段沿反射体42的中心与扩散段413的中心的连线为中心旋转一周所形成的几何体。该几何体的形状为类圆锥形，其朝向扩散段413的端部的横截面积最小，且越远离扩散段413，其横截面积越大。污水从扩散段413流出后，与反射面的
接触面积逐渐增大，从而逐渐改变流态，并在一定范围内形成膨胀水力包，支撑污泥悬浮，形成高效的污泥膨胀床。
72.优选地，涡流布水器还包括多根固定肋条44，多根固定肋条4连接于扩散段413与反射体42之间，且多根固定肋条44沿周向均匀分布。固定肋条44的结构简单，组装方便，且能将布水器本体41与反射体42固定牢固。
73.在一些实施方式中，涡流布水器优选地采用复合材料制作，能够提高耐腐蚀性，延长使用寿命。
74.涡流布水器的能耗低，效率高，利用布水时水力驱动，无需额外电力，且提高了对于来水水质负荷及水量冲击的稳定性。
75.通过控制涡流布水器的数量及频率来控制悬浮污泥膨胀发酵床的高度，来实现污水处理系统内微生物与污水充分接触反应，从而提高系统的反应效率，节约投资成本，并解决高能耗、高碳排放的问题。
76.三相分离器6可以充分分离厌氧颗粒污泥、厌氧反应器出水以及少量的厌氧反应所产生的的气体。三相分离器6分离的甲烷等气体可通过后续分离工艺得以回收利用。
77.进一步，所述升流式厌氧反应器还包括回流系统7，所述回流系统7包括混合液回流泵71、可调式配水器72和回流管73。
78.所述混合液回流泵71设置于所述反应器本体1的顶端。
79.所述可调式配水器72设置于所述反应器本体1的顶部，其出水端通过管路与所述中心竖井2连通。
80.所述回流管73的一端伸入所述反应器本体1内部，另一端连通所述混合液回流泵71与所述可调式配水器72。
81.优选地，所述回流管73的进水高度等于所述反应器本体1高度的中上部。可以选择性回流上清液或泥水混合液。
82.回流管73上、位于反应器本体1外部的部分设置有阀门，同时混合液回流泵配水变频器。通过变频器及阀门可以控制回流量的大小，便于对回流比的调节。
83.进一步，所述回流系统7的回流比为0.6-1.2，保证布水强度。
84.优选地，所述升流式厌氧反应器还包括排泥管8，所述排泥管8的一端设置于所述反应器本体1的内部，另一端伸出至所述反应器本体1的外部。
85.本发明采用涡流布水器形成厌氧颗粒污泥膨胀床、三相分离器以及升流式厌氧微生物技术，高效、节能地解决了集中式市政污水、综合园区废水及集散式污水处理厌氧应用的难题。采用本发明可以极大地降低出水有机物浓度、有机氮有机磷的比例以及ss浓度，且在实践过程中具有高可靠性、低操作难度以及较好的耐负荷、温度、水量冲击的特点。
86.本发明解决集中式市政污水厂、综合污水处理厂以及集散式污水处理厂等低有机物浓度污水处理场景下厌氧工艺应用的瓶颈。通过升流式厌氧污泥膨胀床的设置，在主生化段前提高溶解性碳源在总有机物中的比例并使有机氮有机磷矿化，降低有机氮有机磷对后续处理效率的影响。此外，应用独特的水力学布局在低浓度有机物浓度进水情况下，形成厌氧颗粒污泥，提高厌氧反应的效率及整套工艺流程的稳定性。
87.本发明可以应用于综合园区废水、市政污水及集散式污水处理处理领域，解决污(废)水有机物(cod)去除、有机氮有机磷矿化以及污水处理过程中的能耗问题。
88.相对于现有技术，本发明的升流式厌氧反应器的有益效果：
89.(1)可以对低浓度来水中的部分有机物进行甲烷化处理，降低有机物浓度。同时对来水中的大颗粒及胶状等悬浮有机物进行拦截，断链成短链有机物并同步完成有机氮有机磷的矿化(无机化)，提高溶解性有机物(scod)在总有机物(tcod)中的占比，将低污水的处理难度，提高全系统的处理效率。
90.(2)三相分离器6及布水系统4的应用可以在厌氧反应内形成小粒径的厌氧颗粒污泥，使厌氧反应的效率进一步提高。
91.(3)在低温环境及低进水温度情况下，可以保持相对较好的去除效率。
92.(4)提高如挥发性有机酸等易被微生物利用的有机物积累量，进而提高bod的含量。
93.(5)增加微生物系统活性，促进生物酶等胞外聚合物的增长。
94.(6)增加反应器本体1内微生物种群的多样性。
95.(7)提高对于来水负荷及水量冲击的稳定性。
96.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。