申请日2016.10.21
公开(公告)日2017.01.04
IPC分类号C02F3/28
摘要
本发明是一种导流波轮升流式厌氧污泥床反应器，其涉及一种厌氧污泥床反应器。导流波轮升流式厌氧污泥床反应器包括罐体、上盖、浮渣分离器、旋液三相分离器、进水布水部件。进水布水部件包括进水布水管、波轮导流板。导流波轮升流式厌氧污泥床反应器采用导流波轮引导废水形成污泥反应循环，充分利用废水水力冲击搅动污泥层，并引导污泥废水混合液在旋液三相分离器内无干扰的分区流动和泥水分离，克服了现有三相分离器存在向上流动的废水升流与向下流动的污泥回流相互干扰的缺点，并克服现有UASB反应器耐冲击力差的缺点。
摘要附图
权利要求书
1.一种导流波轮升流式厌氧污泥床反应器，其特征在于导流波轮升流式厌氧污泥床反应器包括罐体、上盖、浮渣分离器、旋液三相分离器、进水布水部件;进水布水部件包括进水布水管(2)、波轮导流板(4);进水布水部件安装在罐体径向内侧的底部，旋液三相分离器安装在罐体径向内侧的中部，浮渣分离器安装在罐体径向内侧的顶部，上盖安装在罐体上端;
罐体从下至上依次由排泥管(30)、锥形底板(1)、罐体筒体(6)、罐体法兰(38)焊接在一起;罐体筒体(6)呈圆筒形;排泥管(30)的一端与锥形底板(1)焊接在一起，排泥管(30)的另一端有排泥管法兰，排泥管法兰的外侧是排泥口(31);锥形底板(1)上表面均布若干个波轮导流板(4)，波轮导流板(4)径向截面呈圆滑的凸形曲面;相邻两个波轮导流板(4)之间有进水布水管(2)，每一个进水布水管(2)的中间部位焊接在罐体筒体(6)下部径向侧表面，每一个进水布水管(2)在罐体筒体(6)径向外侧的一端有进水管法兰，进水管法兰的外侧是进水口(3)，进水布水管(2)在罐体筒体(6)径向内侧的一端封闭，进水布水管(2)在罐体筒体(6)径向内侧的水平方向外表面有若干个喷嘴(5)，所有进水布水管(2)的全部喷嘴(5)轴线方向沿着顺时针方向或者逆时针方向呈旋转排列，该旋转方向是废水旋转方向(43);
罐体筒体(6)上部径向内侧焊接有出水堰(22)，与出水堰(22)下部相对应的罐体筒体(6)径向外侧焊接有出水管(23)，出水管(23)外侧有出水管法兰，出水管法兰的外侧是出水口(24);
浮渣分离器的中间是呈圆筒形的浮渣筒(13)，浮渣筒(13)的下端呈喇叭形;浮渣筒(13)的径向外侧有浮渣筒支架(14)，通过浮渣筒支架(14)把浮渣分离器焊接在罐体筒体(6)上部径向内表面，浮渣筒(13)的径向外侧有排渣管(15)，排渣管(15)的中间部位焊接在罐体筒体(6)上部径向侧表面，排渣管(15)在罐体筒体(6)径向外侧的一端有排渣管法兰，排渣管法兰的外侧是排渣口(16)，排渣管(15)的轴线与出水堰(22)的上端面在同一水平面;
旋液三相分离器的中间是呈圆筒形的分离器筒体(9)，分离器筒体(9)的上端焊接有环形的汇流气室(10)，汇流气室(10)径向截面呈宽度相等的L形，汇流气室(10)的下端形成三角形的汇流气室内腔，汇流气室(10)上表面焊接有沼气管(12)，沼气管(12)的中间部位焊接在罐体筒体(6)中部径向侧表面，沼气管(12)在罐体筒体(6)径向外侧的一端有沼气管法兰，沼气管法兰的外侧是沼气出口(11);
分离器筒体(9)的径向外侧焊接有若干个污水导流板(8)，污水导流板(8)的截面呈宽度不相等的L形，每一个污水导流板(8)长板面的一端位于相邻污水导流板(8)短板面的下端，在相邻两个污水导流板(8)之间形成废水导流缝隙(39)，每一个污水导流板(8)的下端形成三角形的拦截气室三(42)，每一个污水导流板(8)与分离器筒体(9)径向外侧焊接处的上端有外环排气口(29)，外环排气口(29)把拦截气室三(42)与汇流气室内腔联通在一起;沿着污水导流板(8)长板面下端向长板面上端的旋转方向是污水导流旋转方向，污水导流旋转方向与废水旋转方向(43)相同;
分离器筒体(9)的径向内侧焊接有若干个反射板一(27)和一个反射板二(28);反射板一(27)的截面呈宽度不相等的L形，每一个反射板一(27)长板面的一端位于相邻反射板一(27)短板面的下端，在相邻两个反射板一(27)之间形成污泥回流缝隙(40)，每一个反射板一(27)的下端形成三角形的拦截气室一(32)，每一个反射板一(27)与分离器筒体(9)径向内侧焊接处的上端有内环排气口一(26)，内环排气口一(26)把拦截气室一(32)与汇流气室内腔联通在一起;沿着反射板一(27)长板面上端向长板面下端的方向是污泥回流方向;沿着反射板一(27)长板面下端向长板面上端的方向是虚拟水流上升方向;
反射板二(28)的截面呈宽度相等的L形，反射板二(28)位于若干个反射板一(27)水平方向排列的最外侧，反射板二(28)的一端位于相邻反射板一(27)长板面的上端，反射板二(28)与相邻反射板一(27)之间形成污泥回流缝隙(40)，反射板二(28)的下端形成三角形的拦截气室二(41);反射板二(28)与分离器筒体(9)径向内侧焊接处的上端有内环排气口二，内环排气口二把拦截气室二(41)与汇流气室内腔联通在一起;
上盖的中间是圆形的上盖板(18)，上盖板(18)的上表面焊接有排气管(21)和横梁(19)，排气管(21)的上端有排气管法兰，排气管法兰的上端是排气口(20);上盖板(18)的下表面焊接有呈圆筒形的集气筒(17);上盖板(18)与罐体法兰(38)用螺栓连接在一起，把上盖固定在罐体上端。
2.根据权利要求1所述的一种导流波轮升流式厌氧污泥床反应器，其特征在于导流波轮升流式厌氧污泥床反应器的工作过程是：废水从进水口(3)进入所述的厌氧污泥床反应器，或者来自贮气罐的沼气与废水混合后，从进水口(3)进入所述的厌氧污泥床反应器;废水从进水布水管(2)的喷嘴(5)喷射出来，在污泥反应区(7)中诱导更多的废水沿着喷嘴(5)的轴线流动，在波轮导流板(4)的作用下，废水水流沿着废水旋转方向(43)流动的同时，废水水流在离心力的作用下流向罐体筒体(6)径向内表面，并沿着螺旋路径向上流动，废水水流到达旋液三相分离器的下端后，废水水流向罐体筒体(6)中心流动，并沿着罐体筒体(6)轴线向下流动至锥形底板(1)上表面;锥形底板(1)上表面的污泥层中的污泥在废水水流的冲击搅动下，一部分污泥与废水充分混合形成污泥废水混合液;污泥废水混合液再次沿着废水旋转方向(43)以及污泥和废水循环路径(36)流动，形成污泥反应循环;在污泥反应循环过程中，污泥中的微生物分解废水中的有机物，把有机物转化为沼气;
污泥废水混合液到达旋液三相分离器的下端后，一部分污泥废水混合液继续参与污泥反应循环;另一部分污泥废水混合液向上穿过旋液三相分离器的废水导流缝隙(39)进入废水沉淀区(25);由于污水导流旋转方向与废水旋转方向(43)相同，污泥废水混合液向上穿过相邻两个污水导流板(8)之间的废水导流缝隙(39)时的阻力很小;在污泥反应循环过程中，污泥废水混合液到达反射板一(27)和反射板二(28)的下端时，此时的污泥和废水循环方向(37)与虚拟水流上升方向不相同，污泥废水混合液若向上穿过相邻两个反射板一(27)之间的污泥回流缝隙(40)时的阻力很大，因此污泥反应区(7)中的污泥废水混合液不会向上穿过污泥回流缝隙(40)进入废水沉淀区(25)，污泥反应区(7)中的污泥废水混合液只能向上穿过废水导流缝隙(39)进入废水沉淀区(25);
污泥废水混合液进入废水沉淀区(25)后发生絮凝形成污泥颗粒，污泥颗粒逐渐增大，在重力作用下污泥颗粒向下穿过旋液三相分离器的污泥回流缝隙(40)回到污泥反应区(7)，形成污泥回流循环;分离出污泥的废水在废水沉淀区(25)内进一步澄淸，澄淸后的废水沿着废水流动路径(34)进入出水堰(22)，澄淸后的废水再穿过出水管(23)从出水口(24)排出所述的厌氧污泥床反应器;
污泥反应循环过程中产生沼气，一部分沼气进入污水导流板(8)的拦截气室三(42)内，这部分沼气穿过外环排气口(29)进入汇流气室(10)下端的汇流气室内腔;另一部分沼气进入反射板一(27)的拦截气室一(32)内，或者进入反射板二(28)的拦截气室二(41)内，进入拦截气室一(32)的沼气穿过内环排气口一(26)进入汇流气室(10)下端的汇流气室内腔;进入拦截气室二(41)的沼气穿过内环排气口二进入汇流气室(10)下端的汇流气室内腔;进入汇流气室内腔的沼气穿过沼气管(12)从沼气出口(11)排出所述的厌氧污泥床反应器;
污泥废水混合液进入废水沉淀区(25)后，污泥废水混合液在絮凝、澄淸过程中，会产生少量的沼气和浮渣;这部分沼气上升至上盖的集气筒(17)的顶部，这部分沼气穿过排气管(21)从排气口(20)排出所述的厌氧污泥床反应器;所述的厌氧污泥床反应器在运行时，罐体筒体(6)内的废水液面略高于出水堰(22)的上端面;浮渣向上漂浮至浮渣分离器中间的浮渣筒(13)径向内侧的废水液面，浮渣和一部分澄淸后的废水穿过排渣管(15)从排渣口(16)排出所述的厌氧污泥床反应器;
所述的厌氧污泥床反应器运行一段时间后，剩余污泥和一部分废水穿过排泥管(30)从排泥口(31)排出所述的厌氧污泥床反应器。
说明书
导流波轮升流式厌氧污泥床反应器
技术领域
本发明是一种导流波轮升流式厌氧污泥床反应器，其涉及一种厌氧污泥床反应器，特别是涉及一种采用导流波轮引导废水循环和引导废水在旋液三相分离器中进行泥水分离的升流式厌氧污泥床反应器。
背景技术
升流式厌氧污泥床反应器(简称UASB反应器)由底部的布水区、中部的污泥反应区、顶部的气液固三相分离区(包括沉淀区)三个功能区组成。UASB反应器的工作过程是：废水从厌氧污泥床底部流入，废水与污泥层中的污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解废水中的有机物，把有机物转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中不断合并，逐渐形成较大的气泡，在这种气泡的碰撞、结合、上升的搅动作用下，使得污泥床以上的污泥呈松散状态，污泥与废水充分混合形成污泥废水混合液。废水中的大部分有机物在污泥反应区内被分解转化。在UASB反应器的上部设有气液固三相分离器，含有大量气泡的污泥废水混合液不断上升，到达三相分离器下部，首先把沼气分离出来，被分离出来的沼气进入气室，并排出UASB反应器。污泥废水混合液向上穿过三相分离器到达三相分离器上部的沉淀区，失去搅动作用的污泥发生絮凝形成污泥颗粒，污泥颗粒逐渐增大，在重力作用下污泥颗粒向下穿过三相分离器沉降至三相分离器下部的污泥反应区，从而使UASB反应器内保持足够的生物量。分离出污泥的废水在沉淀区内进一步澄淸，澄淸后的废水从出水堰排出UASB反应器。
UASB反应器的核心部件是三相分离器和进水布水部件。现有三相分离器存在向上流动的废水升流与向下流动的污泥回流相互干扰的缺点。现有UASB反应器仅仅依靠在污泥层中产生的沼气对污泥层进行搅动，当废水水质和负荷突然发生变化时，污泥层中产生的沼气量减少，会降低沼气对污泥层的搅动强度，使现有UASB反应器的耐冲击力变差。上述缺点降低了现有UASB反应器的处理效率。
发明内容
本发明的目的是克服现有三相分离器存在废水升流与污泥回流相互干扰的缺点，以及克服现有UASB反应器耐冲击力差的缺点，提供一种采用导流波轮引导废水循环和引导废水在旋液三相分离器中进行泥水分离的升流式厌氧污泥床反应器。本发明的实施方案如下：
导流波轮升流式厌氧污泥床反应器包括罐体、上盖、浮渣分离器、旋液三相分离器、进水布水部件。进水布水部件包括进水布水管、波轮导流板。进水布水部件安装在罐体径向内侧的底部，旋液三相分离器安装在罐体径向内侧的中部，浮渣分离器安装在罐体径向内侧的顶部，上盖安装在罐体上端。
罐体从下至上依次由排泥管、锥形底板、罐体筒体、罐体法兰焊接在一起。罐体筒体呈圆筒形。排泥管的一端与锥形底板焊接在一起，排泥管的另一端有排泥管法兰，排泥管法兰的外侧是排泥口。锥形底板上表面均布若干个波轮导流板，波轮导流板径向截面呈圆滑的凸形曲面。相邻两个波轮导流板之间有进水布水管，每一个进水布水管的中间部位焊接在罐体筒体下部径向侧表面，每一个进水布水管在罐体筒体径向外侧的一端有进水管法兰，进水管法兰的外侧是进水口，进水布水管在罐体筒体径向内侧的一端封闭，进水布水管在罐体筒体径向内侧的水平方向外表面有若干个喷嘴，所有进水布水管的全部喷嘴轴线方向沿着顺时针方向或者逆时针方向呈旋转排列，该旋转方向是废水旋转方向。
罐体筒体上部径向内侧焊接有出水堰，与出水堰下部相对应的罐体筒体径向外侧焊接有出水管，出水管外侧有出水管法兰，出水管法兰的外侧是出水口。
浮渣分离器的中间是呈圆筒形的浮渣筒，浮渣筒的下端呈喇叭形。浮渣筒的径向外侧有浮渣筒支架，通过浮渣筒支架把浮渣分离器焊接在罐体筒体上部径向内表面，浮渣筒的径向外侧有排渣管，排渣管的中间部位焊接在罐体筒体上部径向侧表面，排渣管在罐体筒体径向外侧的一端有排渣管法兰，排渣管法兰的外侧是排渣口，排渣管的轴线与出水堰的上端面在同一水平面。
旋液三相分离器的中间是呈圆筒形的分离器筒体，分离器筒体的上端焊接有环形的汇流气室，汇流气室径向截面呈宽度相等的L形，汇流气室的下端形成三角形的汇流气室内腔，汇流气室上表面焊接有沼气管，沼气管的中间部位焊接在罐体筒体中部径向侧表面，沼气管在罐体筒体径向外侧的一端有沼气管法兰，沼气管法兰的外侧是沼气出口。
分离器筒体的径向外侧焊接有若干个污水导流板，污水导流板的截面呈宽度不相等的L形，每一个污水导流板长板面的一端位于相邻污水导流板短板面的下端，在相邻两个污水导流板之间形成废水导流缝隙，每一个污水导流板的下端形成三角形的拦截气室三，每一个污水导流板与分离器筒体径向外侧焊接处的上端有外环排气口，外环排气口把拦截气室三与汇流气室内腔联通在一起。沿着污水导流板长板面下端向长板面上端的旋转方向是污水导流旋转方向，污水导流旋转方向与废水旋转方向相同。
分离器筒体的径向内侧焊接有若干个反射板一和一个反射板二。反射板一的截面呈宽度不相等的L形，每一个反射板一长板面的一端位于相邻反射板一短板面的下端，在相邻两个反射板一之间形成污泥回流缝隙，每一个反射板一的下端形成三角形的拦截气室一，每一个反射板一与分离器筒体径向内侧焊接处的上端有内环排气口一，内环排气口一把拦截气室一与汇流气室内腔联通在一起。沿着反射板一长板面上端向长板面下端的方向是污泥回流方向。沿着反射板一长板面下端向长板面上端的方向是虚拟水流上升方向。
反射板二的截面呈宽度相等的L形，反射板二位于若干个反射板一水平方向排列的最外侧，反射板二的一端位于相邻反射板一长板面的上端，反射板二与相邻反射板一之间形成污泥回流缝隙，反射板二的下端形成三角形的拦截气室二。反射板二与分离器筒体径向内侧焊接处的上端有内环排气口二，内环排气口二把拦截气室二与汇流气室内腔联通在一起。
上盖的中间是圆形的上盖板，上盖板的上表面焊接有排气管和横梁，排气管的上端有排气管法兰，排气管法兰的上端是排气口。上盖板的下表面焊接有呈圆筒形的集气筒。上盖板与罐体法兰用螺栓连接在一起，把上盖固定在罐体上端。
导流波轮升流式厌氧污泥床反应器的工作过程是：
废水从进水口进入所述的厌氧污泥床反应器，或者来自贮气罐的沼气与废水混合后，从进水口进入所述的厌氧污泥床反应器。废水从进水布水管的喷嘴喷射出来，在污泥反应区中诱导更多的废水沿着喷嘴的轴线流动，在波轮导流板的作用下，废水水流沿着废水旋转方向流动的同时，废水水流在离心力的作用下流向罐体筒体径向内表面，并沿着螺旋路径向上流动，废水水流到达旋液三相分离器的下端后，废水水流向罐体筒体中心流动，并沿着罐体筒体轴线向下流动至锥形底板上表面。锥形底板上表面的污泥层中的污泥在废水水流的冲击搅动下，一部分污泥与废水充分混合形成污泥废水混合液。污泥废水混合液再次沿着废水旋转方向以及污泥和废水循环路径流动，形成污泥反应循环。在污泥反应循环过程中，污泥中的微生物分解废水中的有机物，把有机物转化为沼气。
污泥废水混合液到达旋液三相分离器的下端后，一部分污泥废水混合液继续参与污泥反应循环。另一部分污泥废水混合液向上穿过旋液三相分离器的废水导流缝隙进入废水沉淀区。由于污水导流旋转方向与废水旋转方向相同，污泥废水混合液向上穿过相邻两个污水导流板之间的废水导流缝隙时的阻力很小。在污泥反应循环过程中，污泥废水混合液到达反射板一和反射板二的下端时，此时的污泥和废水循环方向与虚拟水流上升方向不相同，污泥废水混合液若向上穿过相邻两个反射板一之间的污泥回流缝隙时的阻力很大，因此污泥反应区中的污泥废水混合液不会向上穿过污泥回流缝隙进入废水沉淀区，污泥反应区中的污泥废水混合液只能向上穿过废水导流缝隙进入废水沉淀区。
污泥废水混合液进入废水沉淀区后发生絮凝形成污泥颗粒，污泥颗粒逐渐增大，在重力作用下污泥颗粒向下穿过旋液三相分离器的污泥回流缝隙回到污泥反应区，形成污泥回流循环。分离出污泥的废水在废水沉淀区内进一步澄淸，澄淸后的废水沿着废水流动路径进入出水堰，澄淸后的废水再穿过出水管从出水口排出所述的厌氧污泥床反应器。
污泥反应循环过程中产生沼气，一部分沼气进入污水导流板的拦截气室三内，这部分沼气穿过外环排气口进入汇流气室下端的汇流气室内腔。另一部分沼气进入反射板一的拦截气室一内，或者进入反射板二的拦截气室二内，进入拦截气室一的沼气穿过内环排气口一进入汇流气室下端的汇流气室内腔。进入拦截气室二的沼气穿过内环排气口二进入汇流气室下端的汇流气室内腔。进入汇流气室内腔的沼气穿过沼气管从沼气出口排出所述的厌氧污泥床反应器。
污泥废水混合液进入废水沉淀区后，污泥废水混合液在絮凝、澄淸过程中，会产生少量的沼气和浮渣。这部分沼气上升至上盖的集气筒的顶部，这部分沼气穿过排气管从排气口排出所述的厌氧污泥床反应器。所述的厌氧污泥床反应器在运行时，罐体筒体内的废水液面略高于出水堰的上端面。浮渣向上漂浮至浮渣分离器中间的浮渣筒径向内侧的废水液面，浮渣和一部分澄淸后的废水穿过排渣管从排渣口排出所述的厌氧污泥床反应器。
所述的厌氧污泥床反应器运行一段时间后，剩余污泥和一部分废水穿过排泥管从排泥口排出所述的厌氧污泥床反应器。
导流波轮升流式厌氧污泥床反应器采用导流波轮引导废水形成污泥反应循环，充分利用废水水力冲击搅动污泥层，并引导污泥废水混合液在旋液三相分离器内无干扰的分区流动和泥水分离，克服了现有三相分离器存在向上流动的废水升流与向下流动的污泥回流相互干扰的缺点，并克服现有UASB反应器耐冲击力差的缺点。