气升式膨胀床厌氧生物反应器

摘要

本发明公开了一种气升式膨胀床厌氧生物反应器。它包括厌氧生物反应器本体、颗粒污泥团分散器、下气体分流室、上气体分流室、三相分离器、固液分离室、集气装置等；厌氧生物反应器本体侧壁从下至上依次设有回流管、气体外排管、上排泥管和出水管，三相分离器中部设有回流管并穿过厌氧生物反应器本体侧壁，三相分离器外设有固液分离室，固液分离室外壁与反应器本体内壁间构成出水环腔，固液分离室顶部与集气装置相连通，集气装置设有气体收集管、沼气排出管。本发明通过气体分段收集及增大高径比，短流现象得到遏制，污泥持留得到改善，菌群生态得到优化，气涌问题得到消除，污染物得到充分降解，厌氧生物反应器容积效率高，抗冲击能力强。

说明书

技术领域

本发明涉及厌氧生物反应器，尤其涉及一种气升式膨胀床厌氧生物反应器。

背景技术

厌氧生物处理无需供氧、污泥产量低并能回收沼气，受到环境工程界青睐。厌氧生物反应器是厌氧生物处理工艺的核心载体，厌氧生物反应器的效能反映了厌氧生物处理工程的现有水平。研发高效厌氧生物反应器，对于推动厌氧生物处理工艺的应用，完成国家下达的节能减排任务具有重要的现实意义。

对于厌氧生物反应器的研究，迄今已有一百多年的历史，期间开发了三代厌氧生物反应器。目前广泛使用的厌氧生物反应器主要是第二代气升式污泥床(UASB)厌氧反应器以及第三代膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器和内循环(IC)反应器。在高效厌氧生物反应器中，由于进水流速快，沼气产量大，造成的生物体流失和反应器短流现象严重，制约了反应器效能的进一步提高。如何在高负荷下实现对生物体的有效持留和对短流的有效遏制，已成为高效厌氧生物反应器研发的突破口。

在高效厌氧生物反应器中，相对于进水上升流速，沼气浮升流速更快，对反应效能所致的影响也更大。本发明既充分利用反应器所产沼气对发酵液的搅动混合作用，同时通过分段收集外排沼气，限制它对污泥沉降产生的干扰，并通过主反应区高度与三相分离器内筒高度的匹配，减少短流对基质降解带来的负面影响。试验证明，据此开发的气升式膨胀床厌氧生物反应器具有良好的处理效能，且运行稳定。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种气升式膨胀床厌氧生物反应器。

气升式膨胀床厌氧生物反应器包括厌氧生物反应器本体、下排泥管、旋转布水器、回流管、颗粒污泥团分散器、下气体分流室、气体外排管、上气体分流室、上排泥管、三相分离器、固液分离室、出水管、气体收集管、集气装置、沼气排出管；厌氧生物反应器本体内从下至上依次设有下排泥口、旋转布水器、颗粒污泥团分散器、下气体分流室、上气体分流室和三相分离器，厌氧生物反应器本体侧壁从下至上依次设有回流管、气体外排管、上排泥管和出水管，三相分离器中部设有回流管并穿过厌氧生物反应器本体侧壁，三相分离器外设有固液分离室，固液分离室外壁与反应器本体内壁间构成出水环腔，固液分离室顶部与集气装置相连通，集气装置设有气体收集管、沼气排出管，气体外排管与气体收集管相连接。

所述的厌氧生物反应器本体主反应区I高径比为10～20。所述的下气体分流室和上气体分流室均由半椭圆形分流斜板、垂直挡板和气体外排管组成，分流斜板与反应器本体内壁相连接，与垂直方向夹角为45°，垂直挡板位于反应器本体中心线，方向垂直向下，与分流斜板相连接且夹角为45°。所述的三相分离器高径比为5～7。

本发明的有益效果：

1)污泥持留效果好。沼气分段收集外排后，反应区所产沼气对上部污泥沉淀的干扰作用得到有效遏制。反应区携带至三相分离器的污泥量减少，固液分离室中的泥水得到有效分离。

2)容积有机负荷高。由于反应器内污泥持有量大，沿程污泥位置相对固定，厌氧微生物生态得到优化，有助于反应器潜能的充分发挥而取得高容积负荷。

3)污染物去除率高。由于分段收集外排沼气，遏制了沼气上逸所致的短流，通过主反应区高度与三相分离器内筒高度的匹配，使短流基质得到降解，提高了污染物去除效率。

4)气涌问题得到消除。由于污泥浓度高、沼气产量大，反应器内易出现气涌问题，本发明采用颗粒污泥团分散器，有效消除了气涌现象，有助于反应器高效稳定运行。

附图说明

附图是气升式膨胀床厌氧生物反应器结构示意图；

图中：厌氧生物反应器本体1、下排泥管2、旋转布水器3、回流管4、颗粒污泥团分散器5、下气体分流室6、气体外排管7、上气体分流室8、上排泥管9、三相分离器10、固液分离室11、回流管12、出水管13、气体收集管14、集气装置15、沼气排出管16。

具体实施方式

如图所示，气升式膨胀床厌氧生物反应器包括厌氧生物反应器本体1、下排泥管2、旋转布水器3、回流管4、颗粒污泥团分散器5、下气体分流室6、气体外排管7、上气体分流室8、上排泥管9、三相分离器10、固液分离室11、回流管12、出水管13、气体收集管14、集气装置15、沼气排出管16；厌氧生物反应器本体1内从下至上依次设有下排泥口2、旋转布水器3、颗粒污泥团分散器5、下气体分流室6、上气体分流室8和三相分离器10，厌氧生物反应器本体1侧壁从下至上依次设有回流管4、气体外排管7、上排泥管9和出水管13，三相分离器10中部设有回流管12并穿过厌氧生物反应器本体1侧壁，三相分离器10外设有固液分离室11，固液分离室11外壁与反应器本体1内壁间构成出水环腔，固液分离室11顶部与集气装置15相连通，集气装置15设有气体收集管14、沼气排出管16，气体外排管7与气体收集管14相连接，回流管12与回流管4相连接。

所述的厌氧生物反应器本体主反应区I高径比为10～20。所述的下气体分流室6和上气体分流室8均由半椭圆形分流斜板、垂直挡板和气体外排管7组成，分流斜板与反应器本体1内壁相连接，与垂直方向夹角为45°，垂直挡板位于反应器本体中心线，方向垂直向下，与分流斜板相连接且夹角为45°。所述的三相分离器10高径比为5～7。

本发明工作过程如下：高浓度有机污染物通过旋转布水器3进入气升式膨胀床厌氧生物反应器本体1，在高活性厌氧颗粒污泥作用下产生沼气，上逸气泡携带颗粒污泥成团上浮，通过颗粒污泥团分散器5的作用，成团污泥碎散，气泡继续上逸；由于所受静水压渐减，气泡变大，浮升速度加快，对颗粒污泥产生剧烈搅动，随气泡上浮的颗粒污泥不易沉降；在下气体分流室6，快速浮升的沼气、发酵液、颗粒污泥与半椭圆形分流斜板碰撞，沼气与颗粒污泥分离，沼气通过气体外排管7进入集气装置15，颗粒污泥返回下反应区；发酵液向上流动，在上反应区继续产生沼气，对颗粒污泥产生搅动；在上气体分流室8，浮升的沼气、发酵液、颗粒污泥与半椭圆形分流斜板碰撞，沼气与颗粒污泥分离，沼气通过气体外排管7进入集气装置15，颗粒污泥返回上反应区；通过上、下气体分流室的作用，沼气对反应器上部的搅动得到缓解，短流得到遏制。剩余沼气、发酵液、颗粒污泥低速进入三相分离器10，因三相分离器10横断面积增大，剩余沼气、发酵液、颗粒污泥的上浮速度进一步降低，颗粒污泥返回反应区，沼气进入集气装置15。出水从三相分离器10底部进入沉淀区，被短流带至反应器上部的基质在三相分离器10的倒喇叭圆筒内继续分解，从而减少短流给基质降解带来的不利影响。在三相分离器10的沉淀室内，由于沼气已被多级有效分离，颗粒污泥可在相对静止的条件实现泥水分离水并在自身重力作用下返回上反应区。

本发明解决高效厌氧生物反应器因进水流速快、沼气产量大而造成的气涌、短流和生物体流失问题。通过颗粒污泥团分散器破散颗粒污泥团，消除气涌现象；通过上、下气体分流室外排沼气，实现分流室上部颗粒污泥的有效沉降并促使菌体垂直分布的相对稳定；通过主反应区高度与三相分离器内筒高度的合理匹配，减少短流对基质降解带来的负面影响。