申请日2019.09.11
公开(公告)日2019.12.06
IPC分类号C02F3/28; C02F11/04
摘要
本发明提供一种污水污泥厌氧水解反应器，包括有池体，池体内沿污水进水方向依次设有进水区、填料区、泥水分离区，进水区设有进水口及污泥进口，填料区内设有多个填料层且填料层与污水进水方向垂直的截面呈连续褶皱形，泥水分离区内设有泥水分离器、集泥段、出水段，泥水分离器分别与集泥段、出水段相通，出水段还设有出水口，集泥段还设有污泥出口，污泥出口经管路与污泥进口相连通。本发明提供的一种污水污泥厌氧水解反应器，不仅可以用于生活及工业污水的厌氧水解发酵，提高污水的生物可降解性，还可以用于流动性较好的生化污泥的厌氧水解发酵，提高污泥的减量率，或者对污水和污泥协同厌氧水解发酵。
权利要求书
1.一种污水污泥厌氧水解反应器，其特征在于，包括有池体(1)，所述池体(1)内沿污水进水方向依次设有进水区(2)、填料区(3)、泥水分离区(4)，所述进水区(2)设有进水口(21)及污泥进口(22)，所述填料区(3)内设有多个填料层(31)且所述填料层(31)与污水进水方向垂直的截面呈连续褶皱形，所述泥水分离区(4)内设有泥水分离器(41)、集泥段(42)、出水段(43)，所述泥水分离器(41)分别与集泥段(42)、出水段(43)相通，所述出水段(43)还设有出水口(431)，所述集泥段(42)还设有污泥出口(421)，所述污泥出口(421)经管路与污泥进口(22)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种污水污泥厌氧水解反应器，其特征在于，所述进水区(2)内设有至少一根进水支管(23)，所述进水支管(23)分别与进水口(21)、污泥进口(22)相连通，所述进水支管(23)上设有至少一根分配管(24)，用于分别将污水通过进水口(21)、污泥通过污泥进口(22)由进水支管(23)混合后输入进水区(2)内，并经分配管(24)输入填料区(3)。
3.根据权利要求1所述的一种污水污泥厌氧水解反应器，其特征在于，所述填料层(31)之间平行且相邻所述填料层(31)之间设有间隙;所述填料层(31)的表面设有生物膜。
4.根据权利要求1所述的一种污水污泥厌氧水解反应器，其特征在于，所述连续褶皱形包括以下条件中的任一项或多项：
A1)所述连续褶皱形中单一褶皱形选自波形、槽形或锯齿形中的一种;
A2)所述连续褶皱形中单一褶皱形的高度(H)为1～10mm;
A3)所述连续褶皱形中相邻褶皱形顶点之间的直线距离(L)为2～20mm。
5.根据权利要求1所述的一种污水污泥厌氧水解反应器，其特征在于，所述泥水分离器(41)包括多个倾斜的泥水分离层(411)，所述泥水分离层(411)之间平行且相邻所述泥水分离层(411)之间设有间隙。
6.根据权利要求5所述的一种污水污泥厌氧水解反应器，其特征在于，所述泥水分离层(411)的水平倾角为40～70°，且自近出水口(431)侧向近污泥出口(421)侧下倾;相邻所述泥水分离层(411)之间的垂直距离(E)为20～100mm。
7.根据权利要求1所述的一种污水污泥厌氧水解反应器，其特征在于，还包括以下条件中的任一项或多项：
B1)所述泥水分离器(41)的顶端高于所述泥水分离区(4)进水口的底端，且所述泥水分离器(41)的顶端高于所述出水口(431);
B2)所述集泥段(42)底部设有污泥排放口(422);
B3)所述污泥出口(421)与污泥进口(22)之间的管路上还设有污泥回流泵(5);
B4)所述出水段(43)的底部倾斜且与所述泥水分离器(41)的底部位于同一倾斜面上，所述出水段(43)的底部高于泥水分离器(41)的底部，所述泥水分离器(41)的底部高于集泥段(42)的底部。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种污水污泥厌氧水解反应器的使用方法，包括以下步骤：
1)分别将污水由进水口、污泥由污泥进口经进水支管混合后流入池体的进水区，再经分配管流入填料区内多个填料层中对污水中的污染物进行处理;
2)处理后的水与污泥的混合物流入泥水分离区进行分离，所述水经出水口排出，所述污泥在集泥段中经沉淀落入集泥段底部和/或在出水段中经沉淀通过泥水分离器内多个泥水分离层后落入集泥段底部，再由污泥出口经污泥进口回流进水区。
9.根据权利要求8所述的一种污水污泥厌氧水解反应器的使用方法，其特征在于，步骤1)包括以下条件中的任一项或多项：
C1)所述进水口的管径为50-1000mm，所述进水口的水流速度为1-3m/s;
C2)所述进水支管的管径为50-300mm，所述进水支管的数量为1-20根，所述进水支管的水流速度为1-3m/s;
C3)所述分配管的管径为20-100mm，所述分配管的数量为4-100根，所述分配管的水流速度为1-3m/s;
C4)所述池体的表面流速为1～5m/h。
10.根据权利要求8所述的一种污水污泥厌氧水解反应器的使用方法，其特征在于，步骤2)包括以下条件中的任一项或多项：
D1)所述泥水分离器的表面流速为1～10m/h;
D2)所述出水口的管径为50-1000mm，所述出水口的水流速度为0.5-2.5m/s;
D3)所述污泥通过污泥回流泵的驱动由污泥出口经污泥进口回流进水区;所述污泥回流泵的流量为10～1000m3/h。
说明书
一种污水污泥厌氧水解反应器
技术领域
本发明属于环保污水处理技术领域，涉及一种污水污泥厌氧水解反应器。
背景技术
在生活污水和工业废水处理过程中，一般离不开生化处理，有两大类生化处理的方式，一种是好氧生化处理，另外一种是厌氧生化处理，好氧生化处理是在好氧生化反应器内培养好氧微生物，好氧微生物利用小分子易降解的污染物分子生长，从而将污染物降解，但对大分子不易生化降解的污染物分子，好氧生化的作用较差，而厌氧生化处理是在厌氧反应器内生长厌氧微生物，厌氧微生物在利用小分子物质生长的同时由于微生物胞外酶的作用将大分子物质催化水解成小分子物质，例如淀粉酶可催化水解淀粉物质，蛋白酶可催化水解蛋白物质，纤维素酶可催化水解纤维素，经水解后大分子物质转化成小分子物质，从而可被进一步厌氧降解或好氧降解，所以厌氧水解反应器除了可自身降解污染物之外，还可提高难降解物质的生化降解性，将难降解物质转化成易降解物质。
常用的厌氧水解反应器有三类。第一类是机械混合型，在反应器内设搅拌器，这种反应器的厌氧微生物不易富集，易被出水带走，水解作用效果不好，往往需在反应器之后设沉淀池，将沉淀的污泥回流，但传统的平流沉淀池或辐流沉淀池分离效率低面积较大，斜板或斜管沉淀池虽然分离效率高但集泥区位于斜板或斜管下方，很难对底部集泥进行清理;第二类是上流式厌氧污泥床(UASB)，由反应器底部进水，在上向水流的作用下厌氧微生物形成污泥层，在反应器上部设水、气、固三相分离器，通过三相分离器后污泥返回反应器内，从而使微生物富集，微生物的量大，厌氧作用效果好，但如果只将厌氧反应停留在水解酸化阶段，不到产甲烷产气阶段，则UASB的污泥悬浮作用较差;第三类是厌氧填料反应器，即在厌氧反应器内增加填料，微生物在填料表面生长富集，不会随出水被带出，也不会因不产气而悬浮不起来，但这种反应器的填料选择很关键，既要能有较强的微生物富集作用，又要防止填料被生物膜堵塞，一旦堵塞则在堵塞部位不能透水影响生化效果，维修起来非常麻烦。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种污水污泥厌氧水解反应器，具体来说是一种厌氧填料水解反应器结合新型斜板或斜管沉淀泥水分离器，采用一种新型的具有连续褶皱形截面的填料层，既有较大的比表面积对微生物有较强的富集作用，又可有效防止生物膜的堵塞，新型斜板或斜管泥水分离器的集泥区位于斜板或斜管的侧面，便于排泥或清理。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种污水污泥厌氧水解反应器，包括有池体，所述池体内沿污水进水方向依次设有进水区、填料区、泥水分离区，所述进水区设有进水口及污泥进口，所述填料区内设有多个填料层且所述填料层与污水进水方向垂直的截面呈连续褶皱形，所述泥水分离区内设有泥水分离器、集泥段、出水段，所述泥水分离器分别与集泥段、出水段相通，所述出水段还设有出水口，所述集泥段还设有污泥出口，所述污泥出口经管路与污泥进口相连通。
优选地，所述进水区、填料区沿污水进水方向由下至上依次设置。
优选地，所述进水区内设有至少一根进水支管，所述进水支管分别与进水口、污泥进口相连通，所述进水支管上设有至少一根分配管，用于分别将污水通过进水口、污泥通过污泥进口由进水支管混合后输入进水区内，并经分配管输入填料区。
更优选地，多根所述进水支管之间平行，相邻所述进水支管之间的距离相等。
更优选地，同一所述进水支管上的分配管之间平行，同一所述进水支管上的相邻分配管之间的距离相等。
优选地，所述填料层之间平行且相邻所述填料层之间设有间隙。
优选地，多个所述填料层两端对齐。
优选地，所述填料层中填料材质选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯共聚物、玻璃钢、不锈钢中的一种或多种组合。
优选地，所述填料层的单位体积表面积(比表面积)为50～200m2/m3。
优选地，所述填料层的表面设有生物膜。
更优选地，所述生物膜为厌氧生物膜。
优选地，所述连续褶皱形中单一褶皱形选自波形、槽形或锯齿形中的一种。
更优选地，所述连续褶皱形中单一褶皱形的高度为1～10mm。
进一步优选地，当所述连续褶皱形中单一褶皱形分别为波形、槽形或锯齿形时，所述波形的波高、槽形的槽高、锯齿形的齿高均为1～10mm。
更优选地，所述连续褶皱形中相邻褶皱形顶点之间的直线距离为2～20mm。
进一步优选地，当所述连续褶皱形中单一褶皱形分别为波形、槽形或锯齿形时，相邻波形之间的波距、相邻槽形之间的槽距、相邻锯齿形之间的齿距均为2～20mm。
优选地，相邻所述填料层之间的直线距离为20～200mm。
更优选地，当所述填料层的连续褶皱形截面中，褶皱形分别为波形、槽形或锯齿形时，相邻所述填料层中对应波纹、槽形或锯齿形之间的直线距离均为20～200mm。
优选地，所述泥水分离器包括多个倾斜的泥水分离层，所述泥水分离层之间平行且相邻所述泥水分离层之间设有间隙。
更优选地，多个所述泥水分离层两端对齐。
更优选地，所述泥水分离层为斜板或斜管。
进一步优选地，所述斜管的垂直截面形状为四边形或六边形。
更优选地，所述泥水分离层的材质选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯共聚物、玻璃钢、不锈钢中的一种或多种组合。
更优选地，所述泥水分离层的水平倾角为40～70°，且自近出水口侧向近污泥出口侧下倾。
更优选地，相邻所述泥水分离层的垂直距离为20～100mm。
优选地，所述泥水分离器的顶端高于所述泥水分离区进水口的底端，且所述泥水分离器的顶端高于所述出水口。
更优选地，所述泥水分离器的顶端比所述泥水分离区进水口的底端高300-500mm。
优选地，所述集泥段设于所述泥水分离器的一侧。
优选地，所述集泥段底部设有污泥排放口。
优选地，所述污泥出口与污泥进口之间的管路上还设有污泥回流泵。
优选地，所述出水段的底部倾斜且与所述泥水分离器的底部位于同一倾斜面上，所述出水段的底部高于泥水分离器的底部，所述泥水分离器的底部高于集泥段的底部。
本发明进一步提供一种污水污泥厌氧水解反应器的使用方法，包括以下步骤：
1)分别将污水由进水口、污泥由污泥进口经进水支管混合后流入池体的进水区，再经分配管流入填料区内多个填料层中对污水中的污染物进行处理;
2)处理后的水与污泥的混合物流入泥水分离区进行分离，所述水经出水口排出，所述污泥在集泥段中经沉淀落入集泥段底部和/或在出水段中经沉淀通过泥水分离器内多个泥水分离层后落入集泥段底部，再由污泥出口经污泥进口回流进水区。
优选地，步骤1)中，所述进水口的管径为50-1000mm，所述进水口的水流速度为1-3m/s。
更优选地，所述进水口的管径为200-500mm，所述进水口的水流速度为1.5～3m/s。
优选地，步骤1)中，所述进水支管的管径为50-300mm，所述进水支管的数量为1-20根，所述进水支管的水流速度为1-3m/s。
更优选地，所述进水支管的管径为50-200mm，所述进水支管的数量为2-10根，所述进水支管的水流速度为2～3m/s。
优选地，步骤1)中，所述分配管的管径为20-100mm，所述分配管的数量为4-100根，所述分配管的水流速度为1-3m/s。
更优选地，所述分配管的管径为20-50mm，所述分配管的数量为4-50根，所述分配管的水流速度为2～3m/s。
优选地，步骤1)中，所述池体的表面流速为1～5m/h。
优选地，步骤2)中，所述泥水分离器的表面流速为1～10m/h。
优选地，步骤2)中，所述出水口的管径为50-1000mm，所述出水口的水流速度为0.5-2.5m/s。
更优选地，所述出水口的管径为50-500mm，所述出水口的水流速度为0.5～1.5m/s。
优选地，步骤2)中，所述污泥通过污泥回流泵的驱动由污泥出口经污泥进口回流进水区。
更优选地，所述污泥回流泵的流量为10～1000m3/h。
如上所述，本发明提供的一种污水污泥厌氧水解反应器，不仅可以用于生活及工业污水的厌氧水解发酵，提高污水的生物可降解性，还可以用于流动性较好的生化污泥的厌氧水解发酵，提高污泥的减量率，或者对污水和污泥协同厌氧水解发酵，其采用一种新型的皱状填料层，具有较大的比表面积对微生物有较强的富集作用，其采用一种新型泥水分离器除了采用高效的斜板或斜管沉淀方式之外，集泥区设于斜板或斜管一侧而不是设于下方便于污泥的排出和污泥清理，加速污泥的沉淀分离。（发明人李建;陈文;李振芳）