申请日2010.01.26
公开(公告)日2010.07.07
IPC分类号C02F3/28; C10L3/08; C12M1/107
摘要
本发明公开了一种利用有机废水大规模工业化制取生化天然气的装置及工艺，主要由上端敞口且内部具有空腔的反应罐体(1)组成，其特征在于：在该反应罐体(1)的底部设有与空腔相连通的进水区(2)，在反应罐体(1)的敞口端内侧设有集气罩(5)，且在反应罐体(1)的侧壁上还设有开口向上并经反应罐体(1)的敞口端与所述空腔相连通的排水管(6)，在反应罐体(1)的内部从上自下还依次设有反应区(4)和活性污泥床(3)。本发明不仅整体结构非常简单，而且本发明采用集气罩来收集反应所产生的甲烷气体，从而能有效的避免传统反应器的挡板、回流缝的角度以及开口宽度等受废水浓度、废水种类影响，很难设计出理想的结构尺寸的缺陷。
翻译权利要求书
1.利用有机废水大规模工业化制取生化天然气的装置，主要由上端敞口且内部具有空腔的反应罐体(1)组成，其特征在于：在该反应罐体(1)的底部设有与空腔相连通的进水区(2)，在反应罐体(1)的敞口端内侧设有集气罩(5)，且在反应罐体(1)的侧壁上还设有开口向上并经反应罐体(1)的敞口端与所述空腔相连通的排水管(6)，在反应罐体(1)的内部从上自下还依次设有反应区(4)和活性污泥床(3)。
2.根据权利要求1所述的利用有机废水大规模工业化制取生化天然气的装置，其特征在于：所述集气罩(5)与反应罐体(1)的敞口端的内壁之间留有间隙，所述排水管(6)的开口端经该间隙与反应罐体(1)内部的空腔相连通。
3.根据权利要求2所述的利用有机废水大规模工业化制取生化天然气的装置，其特征在于：所述的间隙采用水封来进行密封。
4.根据权利要求1所述的利用有机废水大规模工业化制取生化天然气的装置，其特征在于：该集气罩(5)呈漏斗状，且其尾部伸于反应罐体(1)的外部。
5.根据权利要求1所述的利用有机废水大规模工业化制取生化天然气的装置，其特征在于：所述的活性污泥床(3)由絮状颗粒污泥组成。
6.根据权利要求5所述的利用有机废水大规模工业化制取生化天然气的装置，其特征在于：所述的絮状颗粒污泥由微生物、悬浮物质及胶体物质混合而成。
7.根据权利要求1所述的利用有机废水大规模工业化制取生化天然气的装置，其特征在于：所述的反应区(4)由大分子的有机物、微生物分泌的胞外酶、单糖或双糖、肽和氨基酸、甘油和脂肪酸、甲烷菌、二氧化碳及氢组成。
8.由有机废水大规模工业化制取生化天然气的装置来制取生化天然气的工艺，主要包括以下步骤：
(a)将工业废水从进水区注入到反应罐体内部，并与活性污泥床的絮状颗粒污泥充分混合;
(b)工业废水随着絮状颗粒污泥一起上升至反应区进行甲烷反应，生成甲烷气体和消化液，其中甲烷气体从集气罩分离出去，而消化液则在集气罩与反应罐体的间隙处形成水封，多余的消化液则从排水管排出;
(c)反应后的絮状颗粒污泥在反应区沉淀，并继续参与甲烷反应。
说明书
利用有机废水大规模工业化制取生化天然气的装置及工艺
技术领域
本发明涉及一种制取天然气(甲烷)的装置，具体是指一种利用有机废水大规模工业化制取生化天然气的装置及工艺。
背景技术
工业各行各业生产过程中所排出的废水统称为工业废水，这些工业废水中含有大量诸如无机固体悬浮物、重金属粒子、酸碱热病原体、植物营养物等有机需氧物质和化学毒物，而这些物质均可对环境造成极大的污染。
水是地球上人类最宝贵的一种自然资源，我国人均水资源仅有2250立方米，每年排入水体的废水量高达500多亿立方米，其中包括屠宰、食品、啤酒、造纸、纺织、石化等企业在内的制作企业所排放的工业废水约占80%，然而我国的工业废水处理率还不到30%，因此解决我国污水治理的任务还相当艰巨。
为了解决污水治理问题，目前市面上出现了包括厌氧消化池、厌氧接触法、厌氧生物滤池、厌氧流化床、升流式厌氧污泥层、颗粒污泥膨胀床、内循环厌氧反应器、升流式厌氧污泥床-滤层反应器、厌氧折流板反应器在内的九种有机废水厌氧生物处理技术，其中以升流式厌氧污泥层技术为基础所形成的反应器的种类较多，但这些反应器的挡板、回流缝的角度，开口宽度等受废水浓度、废水种类影响很大，很难设计出理想的结构尺寸。
同时，这些反应器用于有机废水生物处理还可以适用，但想要大规模工业化制取甲烷还需作大量的改动。
发明内容
本发明的目的在于克服目前这些基于升流式厌氧污泥层的反应器不能很好的应用于大规模工业化制取生化天然气(甲烷)的缺陷，提供一种结构简单、能利用有机废水大规模工业化制取生化天然气的装置。
本发明的另一目的在于提供一种利用该有机废水大规模工业化制取生化天然气的装置来制取天然气的工艺。
本发明的目的通过下述技术方案实现：利用有机废水大规模工业化制取生化天然气的装置，主要由上端敞口且内部具有空腔的反应罐体组成，在该反应罐体的底部设有与空腔相连通的进水区，在反应罐体的敞口端内侧设有集气罩，且在反应罐体的侧壁上还设有开口向上并经反应罐体的敞口端与所述空腔相连通的排水管，在反应罐体的内部从上自下还依次设有反应区和活性污泥床。
进一步地，所述集气罩与反应罐体敞口端的内壁之间留有间隙，所述排水管的开口端经该间隙与反应罐体内部的空腔相连通。
为了更好的实现本发明，所述的间隙采用水封，且集气罩的整体形状呈漏斗状，其尾部伸于反应罐体的外部。
所述的活性污泥床由微生物、悬浮物质及胶体物质混合而成的絮状颗粒污泥组成。
所述的反应区由大分子的有机物、微生物分泌的胞外酶、单糖或双糖、肽和氨基酸、甘油和脂肪酸、甲烷菌、二氧化碳及氢组成。
由有机废水大规模工业化制取生化天然气的装置来制取生化天然气的工艺，主要包括以下步骤：
(a)将工业废水从进水区注入到反应罐体内部，并与活性污泥床的絮状颗粒污泥充分混合;
(b)工业废水随着絮状颗粒污泥一起上升至反应区进行甲烷反应，生成甲烷气体和消化液，其中甲烷气体从集气罩分离出去，而消化液则在集气罩与反应罐体的间隙处形成水封，多余的消化液则从排水管排出;
(c)反应后的絮状颗粒污泥在反应区沉淀，并继续参与甲烷反应。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
(1)本发明不仅整体结构非常简单，而且本发明采用集气罩来收集反应所产生的甲烷气体，从而能有效的避免传统反应器的挡板、回流缝的角度以及开口宽度等受废水浓度、废水种类影响，很难设计出理想的结构尺寸的缺陷。
(2)由于本发明采用了活性污泥床和布水器相结合的方式，因此在常温发酵时不需要加热，也不需要搅拌装置、填料加载体及脱气辅助等装置，因此本发明能大幅度的降低其制造成本和维修成本，其稳定性和处理效率较传统反应器相比有大幅度提高。
(3)本发明所处理后的污水能达到国家GB8978-1996一级排放标准，且每处理污水420万立方米便可同时制取天然气1000万立方米，其年产值可达2500多万元，因此其经济利益非常可观。
(4)本发明的有机负荷很高，进水容积符合率可达10kg-20kg/米3.d，进料浓度可达10000mgCOD/L，而且其抗冲击负荷性大，因此不存在安全性能的缺陷。