公布日：2023.01.24
申請日：2022.10.09
分類號：C02F3/28(2006.01)I
摘要
本發明公開了一種強化循環的高效厭氧生物反應器其特征在于：包括殼體，所述殼體內從下到上依次設有一級回流布水混合區、顆粒污泥膨脹區、一級三相分離器、二級回流布水混合區、精處理區、二級三相分離器和出水區，所述的顆粒污泥膨脹區和精處理區的高度比為二比一，且內部接種厭氧顆粒污泥，所述的一級、二級布水混合區內均設有布水器，布水混合區底部連接回流進水管，一級、二級回流進水均為多點進水方式，所述一級三相分離器和二級三相分離器分別設于顆粒污泥膨脹區和精處理區的頂部，所述一級三相分離器和二級三相分離器均包括3～5層集氣支槽和集氣總槽，所述集氣總槽根據反應器罐體直徑設置，所述一級三相分離器和二級三相分離器分別通過一級上升管和二級上升管與集氣總槽的底部連通，該種裝置可以全面對廢水進行處理，從而減少廢水的污染。
權利要求書
1.所述的強化循環高效厭氧生物反應器，其特征在于：包括殼體(1)，所述殼體(1)內從下到上依次設有一級回流布水混合區(3)、顆粒污泥膨脹區(5)、一級三相分離器(6)、二級回流布水混合區(7)、精處理區(9)、二級三相分離器(10)和出水區，所述的顆粒污泥膨脹區(5)和精處理區(9)的高度比為2～3:1，且內部接種厭氧顆粒污泥，所述一級三相分離器(6)和二級三相分離器(10)分別設于顆粒污泥膨脹區(5)和精處理區(9)的頂部，所述一級三相分離器(6)和二級三相分離器(10)均包括3～5層集氣支槽和集氣總槽，所述集氣總槽根據反應器罐體直徑設置，所述一級三相分離器(6)和二級三相分離器(10)分別通過一級上升管(11)和二級上升管(12)與集氣總槽的底部連通。
2.根據權利要求1所述的適用于染整廢水處理的強化循環高效厭氧生物反應器，其特征在于：所述出水區的上部連接出水管(15)，且出水區下部連接二級外循環回流管(16)的上端，所述二級外循環回流管(16)的下端連接二級回流布水混合區(7)底部，所述二級回流布水混合區(7)底部連接一級外循環回流管(17)的上端，所述一級外循環回流管(17)的下端連接進水管(2)，所述進水管(2)連接布水混合區的底部，所述一級回流布水混合區內設有布水器(4)，所述一級回流布水器(4)為多片螺旋扇葉形結構和多支不同角度噴嘴，所述二級回流布水混合區內設有二級回流布水器(8)，所述的二級回流布水器(8)為多支不同角度噴嘴，所述二級外循環回流管(16)與一級外循環回流管(17)上設有循環泵和計量控制裝置。所述一級回流布水混合區(3)底部與一級回流進水管相連，二級回流布水混合區(7)底部與二級回流進水管相連，回流進水管的進水方式采用多點進水。
3.根據權利要求1所述的適用于染整廢水處理的強化循環高效厭氧生物反應器，其特征在于：所述一級三相分離器(6)和二級三相分離器(10)的頂端分別連接一級上升管(11)和二級上升管(12)，所述一級上升管(11)和二級上升管(12)的上端口設于氣液分離器(集氣區)(14)的內部，且出口高于氣液分離器(集氣區)(14)的底部，所述氣液分離器(集氣區)(14)位于殼體(1)的頂部，其內部設有氣液分離裝置，所述氣液分離器(集氣區)(14)的下端連接內循環下降管(13)，所述內循環下降管(13)通至顆粒污泥膨脹區(5)的底部，所述內循環下降管(13)的出水口位于布水器(3)上方的中間位置，所述的內循環下降管(13)的出水端內側布置螺旋狀葉片，內循環下降管(13)出水端內側布置的螺旋狀葉片方向與布水器(4)葉片的出水方向相同。
4.根據權利要求1所述的適用于染整廢水處理的強化循環高效厭氧生物反應器，其特征在于：所述的顆粒污泥膨脹區(5)外壁設有多個取樣口，所述精處理區(9)外壁設有多個取樣口，所述的沼氣收集管(18)連至地面供取樣。
發明內容
本發明的目的在于提供一種適用于廢水和污水處理的強化循環高效厭氧生物反應器，通過設置多級外循環，實現對不同厭氧段上升流速的精準控制，從而解決上述背景技術中提到的問題。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
適用于染整廢水處理的強化循環高效厭氧生物反應器其特征在于：包括結構殼體，所述殼體從下到上依次設有一級回流布水混合區、顆粒污泥膨脹區、一級三相分離器、二級回流布水混合區、精處理區、二級三相分離器和出水區，所述的顆粒污泥膨脹區和精處理區的高度比為2～3:1。反應器接種厭氧顆粒污泥，所述一級三相分離器和二級三相分離器分別設于顆粒污泥膨脹區和精處理區的頂部，所述一級三相分離器和二級三相分離器均包括3～5層集氣支槽和集氣總槽，所述集氣總槽根據反應器罐體直徑設置，所述一級三相分離器和二級三相分離器分別通過一級上升管和二級上升管與集氣總槽的底部連通。
作為本發明的一種優選實施方式，所述出水區的上部連接出水管，且出水區下部連接二級外循環回流管的上端，所述二級外循環回流管的下端連接精處理區底部，所述精處理區底部連接一級外循環回流管的上端，所述一級外循環回流管的下端連接進水管，所述進水管連接布水混合區的底部，所述一級回流布水混合區內設有布水器，所述布水器包括多片螺旋扇葉形結構和多支不同角度噴嘴，所述二級回流布水混合區內設有多支不同角度噴嘴，所述一級外循環回流系統和二級外循環系統設有循環泵和計量控制裝置。所述的一級回流布水混合區底部與一級回流進水管相連，二級回流布水混合區底部與二級回流進水管相連，回流進水管的進水方式采用多點進水。
作為本發明的一種優選實施方式，所述一級三相分離器和二級三相分離器的頂端分別連接一級上升管和二級上升管，所述一級上升管和二級上升管的上端口設于氣液分離器(集氣區)的內部，且出口高于氣液分離器(集氣區)的底部，所述氣液分離器(集氣區)位于殼體的頂部，其內部設有氣液分離裝置，所述氣液分離器(集氣區)的下端連接內循環下降管，所述內循環下降管通至顆粒污泥膨脹區的底部，所述內循環下降管的出水口位于布水器上方的中間位置，所述的內循環下降管的出水端內側布置螺旋狀葉片，內循環下降管出水端內側布置的螺旋狀葉片方向與布水器葉片的出水方向相同。
作為本發明的一種優選實施方式，所述的顆粒污泥膨脹區外壁設有多個取樣口，所述精處理區外壁設有多個取樣口，所述的沼氣收集管連至地面供取樣。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
在本發明的強化循環高效厭氧生物反應器中，顆粒污泥膨脹區和精處理區將不同代謝類型微生物群落進行了空間優化，前者以乙酸型發酵產甲烷菌為優勢，后者以嗜氫型產甲烷菌為優勢，保證了二者對污染物的高效去除和轉化；廢水或污水中的有機物經厭氧處理產生沼氣，通過一級上升管和二級上升管上升至氣液分離器，通過控制上升管上端口的標高，根據需要控制內循環的產生與否；顆粒污泥膨脹區和精處理區分別設置回流系統，既可以根據兩段反應器的不同性質精準控制回流量，也減少了一級回流造成微生物種群之間的擾動。
多級外循環的設置方式，解決了低產氣量廢水和污水不足以發生內循環的缺陷，維持了反應器的高效運行。通過設置二級循環，強化對反應器內污水上升流速的控制，穩定了微生物群落在厭氧反應器內的空間分布，增強了顆粒污泥膨脹區和精處理區的處理效果。
通過反應器內循環(有或無)和多級外循環技術的聯合應用，達到了強化反應器循環的作用，在盡可能維持微生物群落空間分布穩定的條件下有效控制了反應器內混合液的上升速度，改善了廢水與微生物之間的接觸，強化了傳質效果，增強了反應器的抗沖擊負荷。
多級外循環也可以促使厭氧反應器高效快速啟動，在厭氧反應器啟動階段或沖擊負荷較高時，多級外循環都有著至關重要的作用。
使用上述的強化循環高效厭氧生物反應器處理某印染企業生產的高濃度廢水(含退漿廢水，印花和染色濃水，混合廢水COD濃度4000～6000mg/L)，反應器有效容積27m3，反應器內接種厭氧顆粒污泥10m3，約占反應器有效容積的37％，厭氧顆粒污泥粒徑約為3.0mm。在成功啟動反應器的基礎上，采用高濃度染整廢水作為進水，控制水力停留時間(HRT)為24小時，一周后去除效率穩定。反應器穩定時，在HRT＝12h條件下，對廢水COD的去除效率穩定在60～70％。
使用上述的強化循環高效厭氧生物反應器處理城市生活污水，在成功啟動反應器的基礎上，控制水力停留時間為12小時，一周后去除效率穩定。反應器穩定時，在HRT＝5～6h條件下，對生活污水COD的去除效率穩定在80～90％。
（發明人：孫志國;甘樹應;湯宏博）
