一种无内构件的升流式厌氧反应器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及有机污水和废水处理的装置设备领域。
【背景技术】
[0002]升流式厌氧污泥床反应器(Upflow Anaerobic Sludge Bed，简称UASB)自上世纪70年代由荷兰Wageningen农业大学的Lettinga等人成功研制开发以来，已在有机污水和废水领域得到了广泛的应用。UASB反应器结构主要包括污泥床、悬浮污泥床和三相分离器等。该反应器通常具有很大的负荷能力，适合于处理高浓度有机废水的处理。为了进一步改进UASB反应器性能，很多方法和技术被提出，并形成了专利。例如针对UASB反应器内难于得到比较均匀的混合效果，中国专利CN1986453A提出用UASB系统自身产生的生物气进行循环搅拌其颗粒污泥层；CN2652923Y提出在下部反应区内放置搅拌机来实现机械搅拌；CN2654597Y提出在下部反应区内设置射流循环系统和导流区来实现水力循环搅拌。针对UASB反应器污泥易被携带出装置的缺点，CN201433134Y提出在污泥床区和悬浮区设置折流挡板来除去细小的污泥；CN103708611A提出在反应器中部设置填料层截留活性污泥；CN203307118U提出在悬浮区加入生物填料来提高微生物的停留时间。虽然UASB经过了众多的改造，但其主要的缺陷是:现有UASB技术反应器内部结构比较复杂，造价高，内构件如三相分离器检修和维护不方便；填料层容易堵塞；需要形成颗粒污泥来保持微生物停留在反应器中，因而启动周期长；另外，UASB反应器对水质和负荷突然变化较敏感，耐冲击能力稍差。
【发明内容】
[0003]针对现有现有UASB反应器技术存在的不足，本发明提供一种无内构件的升流式厌氧反应器。该反应器结构简单，易于操作，水力调节方便，传质效果好，污泥能够有效地保留在反应器之中，生物活性尚，耐受有机负荷变化冲击能力尚。
[0004]本发明是通过以下技术方案来实现的:
[0005]一种无内构件的升流式厌氧反应器主要由提升管区、污泥沉降区和下降管区组成，包括设置在反应器外部的截止阀、隔膜泵和调节流量的旁通管线。有机污水由所述提升管区底部的进水管进入，所述截止阀和所述隔膜泵经所述进水管与所述提升管区底部相连通。所述隔膜泵可以是电动隔膜泵，也可以是气动隔膜泵。如果采用的是电动隔膜泵，由于泵本身无法调节流量，所述截止阀和污水量调节旁路可以来对污水流量进行调节，减小提升管区的上升流速，从而使活性污泥不被携带走，只有失活或活性较小的污泥会浮到反应器液面。如果采用的是气动隔膜泵，由于泵本身可以调节流量，无需所述截止阀和污水量调节旁路来调节污水流量。所述提升管区底部设有进气管，所述进气管的主要作用不是对所述提升管区进行混合搅拌，其主要作用是将含甲烷量较低(< 50% )的沼气送入所述提升管区中进一步反应，得到高含量的甲烷。在所述提升管区和所述污泥沉降区之间的上部连接有挡板，所述挡板的作用是用于气液分离。所述污泥沉降区顶部设有出气口，侧面设有出水口，所述出水口管线通入所述污泥沉降区内部，然后向下开口，这样设计是为了不让浮在液面的污泥排出装置。所述污泥沉降区底部侧面设有排浮泥口，若液面浮泥增多，可以从所述排浮泥口排除，由于浮泥是失活或活性较小的污泥，排出后会有利于活性高的污泥停留在反应器内，并形成颗粒污泥。所述污泥沉降区底部与所述下降管区相连通，所述下降管区底部与所述提升管区侧面相连通。活性污泥被携带到所述提升管区上部与所述污泥沉降区连通处，由于流体流向改变和截面积增大，活性污泥携带速度减小，会在所述污泥沉降区发生沉降，沉降的活性污泥通过所述下降管区回到所述提升管区，从而使活性污泥停留在反应器中。
[0006]进一步，所述升流式厌氧反应器可以是圆柱体，也可以是方柱体。
[0007]与现有UASB反应器技术相比，本发明的技术优势体现在:
[0008]1、反应器结构简单，没有内构件和填料，因而容易检修和维护，不容易堵塞，减少反应器的成本和造价。
[0009]2、本技术操作弹性大，污泥无需形成颗粒，即能很好地停留在反应器中。形成颗粒后，可以进一步提高上升流速，从而提高反应器的处理量。
[0010]3、正常运行期间无需从底部卸载污泥，可以从反应器上部浮泥排出口除去多余污泥，由于失活和活性较低的污泥会悬浮到反应器的上部，这样可以除去活性较低的污泥，使高活性的污泥停留在反应器中。
【附图说明】
[0011 ] 图1是升流式厌氧反应器结构示意图。
[0012]附图中各编号说明如下:1液体进料导管；2气体进口导管；3排泥导管；4气体出口导管；5污水出口导管；6排浮泥导管；7污水出口伸入反应器的导管；8气液分离挡板；9截止阀；10隔膜泵；11提升管区；12污泥沉降区；13下降管区。
【具体实施方式】
[0013]为了便于本领域技术人员的理解，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
[0014]如附图所示，一种无内构件的升流式厌氧反应器，包括主要由提升管区(11)、污泥沉降区(12)和下降管区(13)组成，包括设置在反应器外部的截止阀、隔膜泵和调节流量的旁通管线。反应器结构为圆柱体。有机污水由电动隔膜泵(10)经进水管(I)送入提升管区底部，截止阀(9)和污水量调节旁路用于控制污水流量，使反应器内上升流速不超过活性污泥的携带流速。随着活性污泥的颗粒化，污水流量和反应器内上升流速可以相应增加。甲烷含量较低(< 50% )的沼气靠自压经进气管(2)进入提升管区底部，由于目的不是为了搅拌，沼气无需压缩机送入，气体压力小，在提升管区停留时间也会较长，反应更加完全，从而得到纯度更高的甲烷。液体和气体以及携带的污泥在提升管区(11)内向上运动，直达液面处。气体在液面处释放到提升管区(11)上部空间，液体以及携带的污泥转向流到污泥沉降区(12)。在提升管区(11)和污泥沉降区(12)之间的上部连接有挡板(8)，气体携带的部分液体遇挡板会与气体分离，回到液体中。污泥沉降区(12)顶部设有出气口(4)，沼气由出气口出反应器。污泥沉降区(12)侧面设有出水口(5)，出水口管线通入所述污泥沉降区内部，然后向下开口，这样浮泥无法从这个出口排出，处理过的污水循环或出装置。污泥沉降区(12)底部侧面设有排浮泥口 ￠)，失活或活性较小的的污泥会浮到液面附近，通过排浮泥口除去这些污泥，留下高活性的污泥。高活性的污泥会沉降到污泥沉降区(12)底部，通过下降管区(13)，回落到提升管区(11)。
[0015]通过利用上述发明技术方案，与现有的UASB技术相比，反应器内无需形成颗粒污泥，即能达到很好的污泥沉降效果，污泥体积指数(SVI)可以保持在30-40;反应器的容积负荷高，操作灵活，由于增加内循环，强化底物与微生物接触，水力停留时间缩短，活性高的污泥可沉降下来回到提升管区，从而提高了反应能力和容积负荷，容积负荷一般可达到10-30kgC0D/m3.d。
[0016]实例1:一种无内构件的升流式厌氧反应器反应器体积0.87m3，高度3.3m，提升管直径0.52m，沉降区直径0.52m，下降管直径0.12m ;温度是34.6°C;进料量0.18m3/day，pH值是6.03，固含率(TS)是3.9%，化学需氧量(0?)是13674??111;反应器？!1值是6.81，固含率是1.6%，化学需氧量(COD)是7310ppm ;污泥体积指数(SVI)是31.7，产沼气量是6.58m3/day,甲烷含量56%，甲烷产率是0.54m3CH4/kg VS，沼气产率是0.96m3/kg VS。
【主权项】
1.一种无内构件升流式厌氧反应器，主要由提升管区(11)、污泥沉降区(12)和下降管区(13)组成，包括设置在反应器外部的截止阀(9)、隔膜泵(10)和调节流量的旁通管线，其特征在于:提升管区底部设有进水管(1)，截止阀(9)和隔膜泵(10)经进水管(I)与提升管区底部相连；提升管区底部设有进气管(2);在提升管区(11)和污泥沉降区(12)之间的上部连接有挡板(8);污泥沉降区(12)顶部设有出气口(4)，侧面设有出水口(5)，底部侧面设有排浮泥口(6);污泥沉降区(12)底部与下降管区(12)相连通，下降管区(12)底部与提升管区(11)侧面相连通。
2.根据权利要求1所述的一种无内构件升流式厌氧反应器，其特征在于:所述反应器可以是圆柱体，也可以是方柱体。
3.根据权利要求1所述的一种无内构件升流式厌氧反应器，其特征在于:所述隔膜泵(10)可以是电动隔膜泵，也可以是气动隔膜泵。
4.根据权利要求1所述的一种无内构件升流式厌氧反应器，其特征在于:所述提升管区底部进气管(2)中的气体为甲烷含量低于50%的沼气，其主要目的是为了提高沼气中的甲烷含量，而不是为了搅拌。
5.根据权利要求1所述的一种无内构件升流式厌氧反应器，其特征在于:所述挡板(8)作用是气液分离。
6.根据权利要求1所述的一种无内构件升流式厌氧反应器，其特征在于:所述出水口(5)管线通入污泥沉降区(12)内部，然后向下开口。
【专利摘要】本发明涉及一种无内构件的升流式厌氧反应器，包括主要由提升管区污泥沉降区和下降管区组成，包括设置在反应器外部的截止阀、隔膜泵和调节流量的旁通管线。本发明与现有UASB技术相比主要区别在于没有设置三相分离器等内构件，反应器结构相对简单，易于检修和维护。无需颗粒污泥形成即能正常稳定生产，活性污泥可以保留在反应器中，因而系统启动周期缩短。反应器负荷高，操作灵活，水力停留时间可以根据具体情况进行调整，抗进料负荷波动冲击能力强。
【IPC分类】C02F3-28
【公开号】CN104556367
【申请号】CN201410465959
【发明人】郁亮, 汤若昊, 李德茂, 马晶伟, 陈树林
【申请人】中国科学院天津工业生物技术研究所
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年9月12日