申请日2015.12.21
公开(公告)日2016.05.11
IPC分类号C02F3/28
摘要
污泥循环型高效水解反应装置，它涉及污泥循环型高效水解反应装置，包括反应区、泥水提升区、导流区、污泥回流区和沉淀区，所述反应区顶部为伞形，伞形内壁设导流挡板;所述反应区设有长方形搅拌桨，泥水提升区设螺旋桨，二者固定于同轴搅拌联杆;污水在所述装置内呈内循环流态;本发明可实现污泥内循环，无需沉淀池，高效利用了装置内部空间，具有传质能力强，生物量高，水解效率高，且成本低，占地小等优点。
摘要附图
权利要求书
1.污泥循环型高效水解反应装置，其特征在于它包括池体(1)、排水堰(2)、进水口(3)、出水口(4)、排泥管(5)、pH与ORP探头(6)、排气管(7)、水封瓶(8)、湿式气体流量计(9)、气体在线监测装置(10)、搅拌电机(11)、气体密封管(12)、气体密封挡板(13)、螺旋桨(14)、搅拌桨(15)、螺旋杆(16)、法兰(17)、顶板(18)、集水槽(19)、排水管(20)、导流挡板(21)、伞形支架(22)和垂直挡板(23);
所述的池体(1)顶部设置有顶板(18)，气体密封管(12)贯穿于顶板(18)，螺旋杆(16)下端位于池体(1)底部并与搅拌桨(15)连接，螺旋杆(16)上端穿过气体密封管(12)固定于搅拌电机(11)上，螺旋桨(14)与气体密封挡板(13)均设置于螺旋杆(16)上，且位于气体密封管(12)下方，并且螺旋桨(14)位于气体密封挡板(13)下方;导流挡板(21)与伞形支架(22)的斜支架(22-1)固定连接，伞形支架(22)是由斜支架(22-1)与竖直支架(22-2)构成;伞形支架(22)的竖直支架(22-2)与垂直挡板(23)固定连接，垂直挡板(23)一端与顶板(18)垂直连接，另一端置于池体(1)内;
顶板(18)右侧设置有两个排气管(7)，两个排气管(7)的出气口均与水封瓶(8)的进气口连通，水封瓶(8)的出气口与湿式气体流量计(9)的气体接入口连通，湿式气体流量计(9)的气体输出口与气体在线监测装置(10)的气体接入口连通;
集水槽(19)位于池体(1)上端侧面，集水槽(19)由排水堰(2)与池体(1)侧壁共同形成上端开口的环形槽;排水管(20)为“U”形管，“U”形管的一端设置于集水槽(19)下端，并与集水槽(19)连通，另一端与大气连通，排水管(20)的出水口(4)设置于“U”形管的右侧管处;
所述的池体(1)底部中间位置设置排泥管(5)，进水口(3)的出水口与搅拌桨(15)位于同一水平面，且位于搅拌桨(15)边缘外侧线速度最高处，pH与ORP探头(6)设置于池体(1)底部侧面。
2.根据权利要求1所述的污泥循环型高效水解反应装置，其特征在于所述的导流挡板(21)共6个，并垂直固定连接在斜支架(22-1)上。
3.根据权利要求2所述的污泥循环型高效水解反应装置，其特征在于所述的斜支架(22-1)与水平面的夹角为25°。
4.根据权利要求1所述的污泥循环型高效水解反应装置，其特征在于池体(1)底端为倒“梯形”形状，其与水平面夹角为10°。
5.根据权利要求1所述的污泥循环型高效水解反应装置，其特征在于螺旋杆(16)为同轴联杆，为内外套筒式结构，内外套筒之间采用轴承连接，螺旋桨(14)固定于外层套筒，搅拌桨(15)固定于内层套筒。
6.根据权利要求1所述的污泥循环型高效水解反应装置，其特征在于搅拌桨(15)的转速为15～30rpm。
7.根据权利要求6所述的污泥循环型高效水解反应装置，其特征在于搅拌桨(15)的转速为20～30rpm。
8.根据权利要求1所述的污泥循环型高效水解反应装置，其特征在于螺旋桨(14)的转速为80～100rpm。
9.根据权利要求8所述的污泥循环型高效水解反应装置，其特征在于螺旋桨(14)的转速为90～100rpm。
10.根据权利要求1所述的污泥循环型高效水解反应装置，其特征在于所述的两个排气管(7)分别设置在气体密封管(12)与垂直挡板(23)之间的顶板(18)上，以及垂直挡板(23)与池体壁之间的的顶板(18)上。
说明书
污泥循环型高效水解反应装置
技术领域
本发明属于废水处理领域，主要涉及一种新型可工业化应用，且高效、稳定预处理高浓度有机废水的污泥循环型高效水解反应装置。
背景技术
水解酸化过程主要是利用水解和产酸发酵微生物将水中的固体、大分子和不易生物转化的有机物分解为易于生物降解的小分子有机物，废水的可生化性可以得到较大改善，使后续的好氧或厌氧生物处理单元以较少的能耗和较短的停留时间得到处理。目前，水解酸化反应器大多作为高浓度有机废水的预处理设备，以提高废水的可生化性，并可代替初沉池，从而降低工程投资。
厌氧水解酸化装置的合理设计对于一个运转良好的水解处理单元是至关重要的。水解酸化反应器普遍采用传统推流式设计，对配水系统要求较高，易出现局部酸化，导致污泥上浮，污水处理所需停留时间较长，设备积体庞大，同时还存在沟流、短流现象及表面易结渣等问题，严重影响污水处理效率和出水水质。此外，上流式厌氧污泥床、厌氧滤池等工艺形式也被用作水解酸化反应器，但这些工艺形式对污水水质要求较高，需配套初沉池，对配水系统及工艺操作条件要求较高。近年来，搅拌槽式反应器(CSTR)用作厌氧水解酸化处理，因其具有良好原料适应性、高效、传质均匀的优势，有效避免浮渣、结壳等优点得到了一定应用，但存在着反应器内生物量较低，需要污泥回流设施，抗冲击负荷能力不强的问题。
综上所述，传统厌氧水解酸化装置存在的弊端包括：(1)推流或上升流工艺形式存在传质效果不佳、局部酸化、对进水水质及配水系统要求高等问题;(2)完全混合工艺形式存在生物量低、需污泥回流、抗冲击负荷能力弱等问题。
发明内容
为了克服现有水解酸化反应器的不足，本发明的目的是开发一种具有较强传质能力、较高生物保有能力、水解效率高、无需污泥回流设施并且成本低、占地小的新型高效水解反应装置。
污泥循环型高效水解反应装置，它包括池体、排水堰、进水口、出水口、排泥管、pH与ORP探头、排气管、水封瓶、湿式气体流量计、气体在线监测装置、搅拌电机、气体 密封管、气体密封挡板、螺旋桨、搅拌桨、螺旋杆、法兰、顶板、集水槽、排水管、导流挡板、伞形支架和垂直挡板;
所述的池体顶部设置有顶板，气体密封管贯穿于顶板，螺旋杆下端位于池体底部并与搅拌桨连接，螺旋杆上端穿过气体密封管固定于搅拌电机上，螺旋桨与气体密封挡板均设置于螺旋杆上，且位于气体密封管下方，并且螺旋桨位于气体密封挡板下方;导流挡板与伞形支架的斜支架固定连接，伞形支架是由斜支架与竖直支架构成;伞形支架的竖直支架与垂直挡板固定连接，垂直挡板一端与顶板垂直连接，另一端置于池体内;
顶板右侧设置有两个排气管，两个排气管的出气口均与水封瓶的进气口连通，水封瓶的出气口与湿式气体流量计的气体接入口连通，湿式气体流量计的气体输出口与气体在线监测装置的气体接入口连通;
集水槽位于池体上端侧面，集水槽由排水堰与池体侧壁共同形成上端开口的环形槽;排水管为“U”形管，“U”形管的一端设置于集水槽下端，并与集水槽连通，另一端与大气连通，排水管的出水口设置于“U”形管的右侧管处;
所述的池体底部中间位置设置排泥管，进水口的出水口与搅拌桨位于同一水平面，且位于搅拌桨边缘外侧线速度最高处，pH与ORP探头设置于池体底部侧面。
本发明的技术方案是：污泥循环型高效水解反应装置包括反应区、泥水提升区、导流区、污泥回流区、沉淀区和排水区，顶盖与池体通过法兰连接。所述反应区设有进水口、搅拌装置及pH、ORP、温度控制装置，顶部伞形内壁设垂直排列的导流挡板，进水口设置于池体侧壁搅拌桨线速度最高处;泥水提升区设有螺旋搅拌桨、气体密封管及气体密封挡板，气体密封挡板固定于同轴套筒式螺旋杆上;泥水下降区呈环形，外壁与反应区顶部挡板保持一定高度;污泥回流区由池体外壁与反应区顶部挡板之间区域形成;沉淀区由池体外壁与泥水下降区外壁之间区域形成;排水区由排水堰、集水槽和排水管组成，排水堰为三角堰，集水槽为环形，排水管为U型管，顶部与大气连通。
在本发明的实施方式中，所述反应区螺旋杆与泥水提升区螺旋杆为同轴，顶部固定于搅拌电机;泥水提升区顶部与沉淀区顶部各设排气孔一个，并与水封瓶连通，水封瓶气体出口接湿式气体流量计，之后接气体在线监测装置;反应区底部设排泥管，底坡设一定倾角。
本发明的优势如下：
(1)本发明的污泥循环型高效水解反应装置继承了传统搅拌槽式反应器(CSTR)的优势，微生物和污水在反应区呈全混反应，传质效率高，反应区搅拌桨使得泥水在反应区 内水平方向上均匀混合。同时，设置泥水提升区使得泥水在垂直方向上流动，双搅拌的作用带来了反应器最大程度的泥水混合，停留时间缩短，工程造价降低。双搅拌可实现污泥混合反应与内循环双重功能，并可根据转速调整污泥内回流的循环比，延长SRT，传质速率、污泥活性和浓度都大大提高，提高了水解反应速率。
(2)本发明的污泥循环型高效水解反应装置将反应区、泥水提升区、泥水下降区、导流区、沉淀区设在一个反应装置内，反应区顶部伞形挡板可起到气液固三相分离的作用，可同步实现高效水解酸化和泥水分离，节省了污泥沉淀装置并且污泥保有量高，占地面积小，动力消耗低。本发明的污泥循环型高效水解反应装置对水质要求较低，集初沉池、水解酸化池、污泥沉淀池和回流设施为一体，缩短了污水处理工艺流程，节约了工程造价。
(3)本发明的污泥循环型高效水解反应装置中，反应区顶部内壁设垂直排列的导流挡板使反应区避免由于搅拌造成混合液的旋流，进水口设置于搅拌桨边缘线速度最高处，可使来水迅速扩散，避免了常规反应器中布水不均问题，反应器的抗冲击负荷能力强。
(4)本发明的污泥循环型高效水解反应装置中，泥水提升区中螺旋桨提供较高的水流垂直流速，使泥水提升区和导流区顶部水面处于紊动状态，避免了传统反应器中顶部水面易结渣的弊端。此外，该区中气体密封管和气体密封挡板的设置简单有效的解决了实际生产中由于螺旋杆密封不佳带来的漏气问题。