公布日：2023.01.24
申请日：2022.10.09
分类号：C02F3/28(2006.01)I
摘要
本发明公开了一种强化循环的高效厌氧生物反应器其特征在于：包括壳体，所述壳体内从下到上依次设有一级回流布水混合区、颗粒污泥膨胀区、一级三相分离器、二级回流布水混合区、精处理区、二级三相分离器和出水区，所述的颗粒污泥膨胀区和精处理区的高度比为二比一，且内部接种厌氧颗粒污泥，所述的一级、二级布水混合区内均设有布水器，布水混合区底部连接回流进水管，一级、二级回流进水均为多点进水方式，所述一级三相分离器和二级三相分离器分别设于颗粒污泥膨胀区和精处理区的顶部，所述一级三相分离器和二级三相分离器均包括3～5层集气支槽和集气总槽，所述集气总槽根据反应器罐体直径设置，所述一级三相分离器和二级三相分离器分别通过一级上升管和二级上升管与集气总槽的底部连通，该种装置可以全面对废水进行处理，从而减少废水的污染。
权利要求书
1.所述的强化循环高效厌氧生物反应器，其特征在于：包括壳体(1)，所述壳体(1)内从下到上依次设有一级回流布水混合区(3)、颗粒污泥膨胀区(5)、一级三相分离器(6)、二级回流布水混合区(7)、精处理区(9)、二级三相分离器(10)和出水区，所述的颗粒污泥膨胀区(5)和精处理区(9)的高度比为2～3:1，且内部接种厌氧颗粒污泥，所述一级三相分离器(6)和二级三相分离器(10)分别设于颗粒污泥膨胀区(5)和精处理区(9)的顶部，所述一级三相分离器(6)和二级三相分离器(10)均包括3～5层集气支槽和集气总槽，所述集气总槽根据反应器罐体直径设置，所述一级三相分离器(6)和二级三相分离器(10)分别通过一级上升管(11)和二级上升管(12)与集气总槽的底部连通。
2.根据权利要求1所述的适用于染整废水处理的强化循环高效厌氧生物反应器，其特征在于：所述出水区的上部连接出水管(15)，且出水区下部连接二级外循环回流管(16)的上端，所述二级外循环回流管(16)的下端连接二级回流布水混合区(7)底部，所述二级回流布水混合区(7)底部连接一级外循环回流管(17)的上端，所述一级外循环回流管(17)的下端连接进水管(2)，所述进水管(2)连接布水混合区的底部，所述一级回流布水混合区内设有布水器(4)，所述一级回流布水器(4)为多片螺旋扇叶形结构和多支不同角度喷嘴，所述二级回流布水混合区内设有二级回流布水器(8)，所述的二级回流布水器(8)为多支不同角度喷嘴，所述二级外循环回流管(16)与一级外循环回流管(17)上设有循环泵和计量控制装置。所述一级回流布水混合区(3)底部与一级回流进水管相连，二级回流布水混合区(7)底部与二级回流进水管相连，回流进水管的进水方式采用多点进水。
3.根据权利要求1所述的适用于染整废水处理的强化循环高效厌氧生物反应器，其特征在于：所述一级三相分离器(6)和二级三相分离器(10)的顶端分别连接一级上升管(11)和二级上升管(12)，所述一级上升管(11)和二级上升管(12)的上端口设于气液分离器(集气区)(14)的内部，且出口高于气液分离器(集气区)(14)的底部，所述气液分离器(集气区)(14)位于壳体(1)的顶部，其内部设有气液分离装置，所述气液分离器(集气区)(14)的下端连接内循环下降管(13)，所述内循环下降管(13)通至颗粒污泥膨胀区(5)的底部，所述内循环下降管(13)的出水口位于布水器(3)上方的中间位置，所述的内循环下降管(13)的出水端内侧布置螺旋状叶片，内循环下降管(13)出水端内侧布置的螺旋状叶片方向与布水器(4)叶片的出水方向相同。
4.根据权利要求1所述的适用于染整废水处理的强化循环高效厌氧生物反应器，其特征在于：所述的颗粒污泥膨胀区(5)外壁设有多个取样口，所述精处理区(9)外壁设有多个取样口，所述的沼气收集管(18)连至地面供取样。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于废水和污水处理的强化循环高效厌氧生物反应器，通过设置多级外循环，实现对不同厌氧段上升流速的精准控制，从而解决上述背景技术中提到的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
适用于染整废水处理的强化循环高效厌氧生物反应器其特征在于：包括结构壳体，所述壳体从下到上依次设有一级回流布水混合区、颗粒污泥膨胀区、一级三相分离器、二级回流布水混合区、精处理区、二级三相分离器和出水区，所述的颗粒污泥膨胀区和精处理区的高度比为2～3:1。反应器接种厌氧颗粒污泥，所述一级三相分离器和二级三相分离器分别设于颗粒污泥膨胀区和精处理区的顶部，所述一级三相分离器和二级三相分离器均包括3～5层集气支槽和集气总槽，所述集气总槽根据反应器罐体直径设置，所述一级三相分离器和二级三相分离器分别通过一级上升管和二级上升管与集气总槽的底部连通。
作为本发明的一种优选实施方式，所述出水区的上部连接出水管，且出水区下部连接二级外循环回流管的上端，所述二级外循环回流管的下端连接精处理区底部，所述精处理区底部连接一级外循环回流管的上端，所述一级外循环回流管的下端连接进水管，所述进水管连接布水混合区的底部，所述一级回流布水混合区内设有布水器，所述布水器包括多片螺旋扇叶形结构和多支不同角度喷嘴，所述二级回流布水混合区内设有多支不同角度喷嘴，所述一级外循环回流系统和二级外循环系统设有循环泵和计量控制装置。所述的一级回流布水混合区底部与一级回流进水管相连，二级回流布水混合区底部与二级回流进水管相连，回流进水管的进水方式采用多点进水。
作为本发明的一种优选实施方式，所述一级三相分离器和二级三相分离器的顶端分别连接一级上升管和二级上升管，所述一级上升管和二级上升管的上端口设于气液分离器(集气区)的内部，且出口高于气液分离器(集气区)的底部，所述气液分离器(集气区)位于壳体的顶部，其内部设有气液分离装置，所述气液分离器(集气区)的下端连接内循环下降管，所述内循环下降管通至颗粒污泥膨胀区的底部，所述内循环下降管的出水口位于布水器上方的中间位置，所述的内循环下降管的出水端内侧布置螺旋状叶片，内循环下降管出水端内侧布置的螺旋状叶片方向与布水器叶片的出水方向相同。
作为本发明的一种优选实施方式，所述的颗粒污泥膨胀区外壁设有多个取样口，所述精处理区外壁设有多个取样口，所述的沼气收集管连至地面供取样。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
在本发明的强化循环高效厌氧生物反应器中，颗粒污泥膨胀区和精处理区将不同代谢类型微生物群落进行了空间优化，前者以乙酸型发酵产甲烷菌为优势，后者以嗜氢型产甲烷菌为优势，保证了二者对污染物的高效去除和转化；废水或污水中的有机物经厌氧处理产生沼气，通过一级上升管和二级上升管上升至气液分离器，通过控制上升管上端口的标高，根据需要控制内循环的产生与否；颗粒污泥膨胀区和精处理区分别设置回流系统，既可以根据两段反应器的不同性质精准控制回流量，也减少了一级回流造成微生物种群之间的扰动。
多级外循环的设置方式，解决了低产气量废水和污水不足以发生内循环的缺陷，维持了反应器的高效运行。通过设置二级循环，强化对反应器内污水上升流速的控制，稳定了微生物群落在厌氧反应器内的空间分布，增强了颗粒污泥膨胀区和精处理区的处理效果。
通过反应器内循环(有或无)和多级外循环技术的联合应用，达到了强化反应器循环的作用，在尽可能维持微生物群落空间分布稳定的条件下有效控制了反应器内混合液的上升速度，改善了废水与微生物之间的接触，强化了传质效果，增强了反应器的抗冲击负荷。
多级外循环也可以促使厌氧反应器高效快速启动，在厌氧反应器启动阶段或冲击负荷较高时，多级外循环都有着至关重要的作用。
使用上述的强化循环高效厌氧生物反应器处理某印染企业生产的高浓度废水(含退浆废水，印花和染色浓水，混合废水COD浓度4000～6000mg/L)，反应器有效容积27m3，反应器内接种厌氧颗粒污泥10m3，约占反应器有效容积的37％，厌氧颗粒污泥粒径约为3.0mm。在成功启动反应器的基础上，采用高浓度染整废水作为进水，控制水力停留时间(HRT)为24小时，一周后去除效率稳定。反应器稳定时，在HRT＝12h条件下，对废水COD的去除效率稳定在60～70％。
使用上述的强化循环高效厌氧生物反应器处理城市生活污水，在成功启动反应器的基础上，控制水力停留时间为12小时，一周后去除效率稳定。反应器稳定时，在HRT＝5～6h条件下，对生活污水COD的去除效率稳定在80～90％。
（发明人：孙志国;甘树应;汤宏博）