申请日2016.01.08
公开(公告)日2016.04.27
IPC分类号C02F3/28
摘要
本发明涉及一种污水厌氧生物处理系统，尤其是一种MASB多级厌氧污泥床反应器，包括串联连接的多个厌氧污泥床反应罐，还包括污水泵一、固液分离器、进水管、排水管、排气管、排泥管、连接管。本发明公开的技术方案与现有的污水厌氧生物处理技术尤其是与现有的厌氧污泥床反应器技术相比，具有项目投资成本和运营成本低、处理效果好、处理时间短、无死角、无堵塞、实现了系统的模块化、易于维修维护、处理规模和效果可控可调的显著优势。
权利要求书
1.MASB多级厌氧污泥床反应器，其特征是：包括串联连接的多个厌氧污泥床反应罐，还包括污水泵一、固液分离器、进水管、排水管、排气管、排泥管、连接管;污水泵一通过进水管与第一个厌氧污泥床反应罐的底部或下部相通连;排水管与最后一个厌氧污泥床反应罐的顶部或上部相通连;前一个厌氧污泥床反应罐的顶部或上部与后一个厌氧污泥床反应罐的底部或下部通过连接管相通连;固液分离器设于若干个厌氧污泥床反应罐的内部的下部，固液分离器为大口端朝上小口端朝下的喇叭形管或直立的圆形管，固液分离器下部的端口在厌氧污泥床反应罐的内部与通连该厌氧污泥床反应罐的底部或下部的进水管或连接管相通连;排气管与若干个厌氧污泥床反应罐的顶部相通连;排泥管与若干个厌氧污泥床反应罐的底部相通连，排泥管上设有堵头或控制阀一。
2.如权利要求1所述的MASB多级厌氧污泥床反应器，其特征是：厌氧污泥床反应罐包括罐壁、罐顶、罐底;罐壁为圆形管，罐顶和/或罐底为平截空心半球体形或平截空心圆锥体形。
3.如权利要求2所述的MASB多级厌氧污泥床反应器，其特征是：厌氧污泥床反应罐的圆形管罐壁的直径为200～2000mm，高度为1000～20000mm，高度和直径的比例为5～10。
4.如权利要求1所述的MASB多级厌氧污泥床反应器，其特征是：还包括集气管和集气室;排气管通过集气管与集气室相通连;集气管上设有控制阀二。
5.如权利要求1所述的MASB多级厌氧污泥床反应器，其特征是：还包括回气管;集气管或集气室通过回气管与进水管和/或若干个连接管相通连;回气管上设有气体输送泵。
6.如权利要求1所述的MASB多级厌氧污泥床反应器，其特征是：还包括回水管;排水管通过回水管与进水管和/或若干个连接管通连;回水管上设有污水泵二。
7.如权利要求1所述的MASB多级厌氧污泥床反应器，其特征是：在若干个连接管上还设有增压泵。
8.如权利要求1所述的MASB多级厌氧污泥床反应器，其特征是：串联连接的厌氧污泥床反应罐的数量为四个以上。
说明书
MASB多级厌氧污泥床反应器
技术领域
本发明涉及一种污水厌氧生物处理系统，尤其是一种MASB多级厌氧污泥床反应器。
背景技术
在现有的污水厌氧生物处理系统中，厌氧污泥床反应器因其能耗少、有机负荷高、占地面积小、污泥产量低、运行费用低等优点在全世界范围内得到了广泛的应用。
现有的厌氧污泥床反应器，包括第二代厌氧污泥床反应器即上流式厌氧污泥床反应器(Up-flowAnaerobicSludgeBed,简称UASB)等，以及第三代厌氧污泥床反应器即厌氧颗粒污泥膨胀床反应器(ExpandedGranularSludgeBed,简称EGSB)、厌氧内循环反应器(InsideCycling,简称IC)等，厌氧生物反应都是在同一个主反应器内完成。
在同一个主反应器内完成厌氧生物反应的现有的厌氧污泥床反应器存在技术缺陷：由于水流冲击、气体提升或内部搅拌装置的搅拌作用，厌氧生物处理的酸化阶段的酸化菌、产氢产乙酸阶段的产氢产乙酸菌、产甲烷阶段的产甲烷菌难以在特定空间内各自形成优势菌群，从而降低了厌氧生物处理效果;而为了提高厌氧生物处理效果，需要大幅增加厌氧污泥床反应器的容积，从而提高了对反应器本体的结构强度要求，增加了项目的投资成本。
为了克服以上缺陷，需要研发多级厌氧污泥床反应器(MultilevelAnaerobicSludgeBed，简称MASB)的污水处理技术。
发明名称为“一种柱式厌氧反应器”的中国专利(专利号ZL2006101187059)，采用三级串联，其中第一级为污泥床加滤床，第二极为污泥床加滤床加电极，第三级为滤床。
发明名称为“一种三阶段三循环厌氧反应器”的中国专利(专利号ZL2010105174425)，采用三级串联，第一级、第二级、第三级的底部均设有进水分配器，顶部均设有三相分离器。
发明名称为“一种多级厌氧反应装置及其制备甲烷的方法”的中国专利(专利号ZL2012100152861)，采用三级串联，第一级为搅拌罐，第二级为搅拌罐和/或填料罐，第三级为填料罐。
发明名称为“一种多循环多级厌氧消化系统及其应用”的中国专利申请(专利申请号2012100733126)，采用三级串联，三级反应器均为下流式，且在第一级厌氧消化反应器和第二级厌氧消化反应器之间设有第一循环系统，在第二级厌氧消化反应器和第三级厌氧消化反应器之间设有第二循环系统。
发明人认为，采用多级厌氧污泥床反应器进行污水处理，可以有效克服第二代和第三代厌氧污泥床反应器存在的上述技术缺陷，但是上述中国专利和专利申请仍然存在一些不足之处。
发明名称为“一种柱式厌氧反应器”的中国专利(专利号ZL2006101187059)，由于在多级反应器内设置滤床和电极，降低了厌氧反应器的有机负荷，且容易在反应器内形成堵塞。
发明名称为“一种三阶段三循环厌氧反应器”的中国专利(专利号ZL2010105174425)，只是将三个UASB上流式厌氧污泥床反应器进行简单叠加，其在每一级反应器内均设置的进水分配器和三相分离器在多级反应器内作用不明显，且增加了项目投资成本。
发明名称为“一种多级厌氧反应装置及其制备甲烷的方法”的中国专利(专利号ZL2012100152861)，其在第一级、第二级反应器内设置的搅拌装置作用不明显，增强了项目投资成本;且在第二级、第三级反应器内设置填料床，降低了厌氧反应器的有机负荷，同时也容易在反应器内形成堵塞。
发明名称为“一种多循环多级厌氧消化系统及其应用”的中国专利申请(专利申请号2012100733126)，其三级反应器均采用下流式，不能象上流式厌氧污泥床反应器那样利用水力的搅拌作用;且其设置的第一循环系统和第二循环系统作用并不明显，同时也增加了项目运营成本。
发明人在总结第二代和第三代厌氧污泥床反应器技术的基础上，根据厌氧污泥床反应器的技术特点，结合污水厌氧生物处理技术的市场需求，为了实现有机负荷和处理效率更高、项目成本更低的目的，研发出MASB多级厌氧污泥床反应器。
发明内容
本发明公开的技术方案如下。
1、MASB多级厌氧污泥床反应器，其特征是：包括串联连接的多个厌氧污泥床反应罐，还包括污水泵一、固液分离器、进水管、排水管、排气管、排泥管、连接管;污水泵一通过进水管与第一个厌氧污泥床反应罐的底部或下部相通连;排水管与最后一个厌氧污泥床反应罐的顶部或上部相通连;前一个厌氧污泥床反应罐的顶部或上部与后一个厌氧污泥床反应罐的底部或下部通过连接管相通连;固液分离器设于若干个厌氧污泥床反应罐的内部的下部，固液分离器为大口端朝上小口端朝下的喇叭形管或直立的圆形管，固液分离器下部的端口在厌氧污泥床反应罐的内部与通连该厌氧污泥床反应罐的底部或下部的进水管或连接管相通连;排气管与若干个厌氧污泥床反应罐的顶部相通连;排泥管与若干个厌氧污泥床反应罐的底部相通连，排泥管上设有堵头或控制阀一。
2、优选地，MASB多级厌氧污泥床反应器的厌氧污泥床反应罐包括罐壁、罐顶、罐底;罐壁为圆形管，罐顶和/或罐底为平截空心半球体形或平截空心圆锥体形。
3、优选地，厌氧污泥床反应罐的圆形管罐壁的直径为200～2000mm，高度为1000～20000mm，高度和直径的比例为5～10。
4、优选地，MASB多级厌氧污泥床反应器还包括集气管和集气室;排气管通过集气管与集气室相通连;集气管上设有控制阀二。
5、优选地，MASB多级厌氧污泥床反应器还包括回气管;集气管或集气室通过回气管与进水管和/或若干个连接管相通连;回气管上设有气体输送泵。
6、优选地，MASB多级厌氧污泥床反应器还包括回水管;排水管通过回水管与进水管和/或若干个连接管通连;回水管上设有污水泵二。
7、优选地，在MASB多级厌氧污泥床反应器的若干个连接管上还设有增压泵。
8、优选地，MASB多级厌氧污泥床反应器的串联连接的厌氧污泥床反应罐的数量为四个以上。
本发明公开的技术方案具有以下有益作用。
1、污水厌氧生物反应在多个厌氧污泥床反应罐内进行，减少了单个厌氧污泥床反应罐的水平向截面积和高度，从而降低了厌氧污泥床反应罐的结构强度要求和项目投资成本。
2、减少了单个厌氧污泥床反应罐的水平向截面积，污水在反应器内的水力和流速得以增加，污水与反应器内悬浮污泥和污泥颗粒的传质更充分，反应器内无堵塞、无死角，从而提高了污水厌氧生物处理效果，缩短了处理时间。
3、大大增加了污水在反应器内的流程，使污水在反应器内的停留时间更均衡，从而提高了污水厌氧生物处理效果。
4、酸化菌、产氢产乙酸菌、产甲烷菌能够在多级厌氧污泥床反应器的串联连接的厌氧污泥床反应罐内依次形成自己的优势空间，同样提高了污水厌氧生物处理效果，缩短了处理时间。
5、MASB多级厌氧污泥床反应器的串联连接的厌氧污泥床反应罐可实现可拆装、可移动，具备模块化特点，尤其是当某个反应罐需要维护或出现设备故障时，可以通过改变管路连接的方式在不影响系统整体运行的情况下完成。
6、MASB多级厌氧污泥床反应器的厌氧污泥床反应罐内设有固液分离器，使经厌氧消化后趋于稳定状态的污泥能够沿固液分离器与反应罐本体的罐壁之间的间隙沉淀于厌氧污泥床反应罐的底部，定期通过排泥口外排。
7、MASB多级厌氧污泥床反应器的厌氧反应罐为封闭式结构，没有排气管的厌氧污泥床反应罐内的气体随污水通过连接管直接进入下一个厌氧污泥床反应罐的底部或下部，从而起到气提的作用。
8、当建设项目需要增加或减少污水处理量或污水的污染物浓度显著增加或减少时，可以通过增加或减少多级厌氧污泥床反应器的串联连接的厌氧污泥床反应罐的数量并相应提高或降低污水水力的流速来解决。多级厌氧污泥床反应器真正实现了污水处理的规模和效果的可控可调。
本发明公开的技术方案与现有的污水厌氧生物处理技术尤其是与现有的厌氧污泥床反应器技术相比，具有项目投资成本和运营成本低、处理效果好、处理时间短、无死角、无堵塞、易于维修维护、处理规模和效果可控可调的显著优势。