專利名稱：一種雙通道自循環厭氧生物反應器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種雙通道自循環厭氧生物反應器。
背景技術：
厭氧生物處理技術是在厭氧條件下，利用微生物的代謝作用，把有機污染 物轉化成沼氣，從而使污水達到凈化的過程。與好氧生物處理相比，厭氧生物 處理具有能源消耗小、污泥產量低、且能回收清潔能源(沼氣)等特點，是節 約能源和保護環境的有效手段，應用前景非常廣闊。
厭氧生物反應器的研究已有了一百多年的歷史，隨著人們對厭氧生物過程 認識的深入以及對厭氧生物處理技術應用的普及，厭氧生物反應器也得到了較 好的開發。迄今，厭氧生物反應器已發展至第三代。高效厭氧生物處理系統一 般需要滿足兩個條件1)能夠持留大量厭氧活性污泥；2)能夠保證泥水充分 接觸。以升流式厭氧污泥床(UASB)反應器為代表的第二代厭氧生物反應器滿 足了上述兩個條件，取得了高效穩定的性能。由于在高負荷下，UASB反應器容 易出現短流，經過人們改進，開發了以厭氧顆粒污泥床(EGSB)和厭氧內循環 反應器(IC)為代表的第三代厭氧生物反應器。但第三代厭氧生物反應器也有 其固有的缺陷。例如，EGSB反應器需要液體回流，不僅增加了動力能耗，而且 使反應器呈全混合，處理效能及出水水質難以進一步提高。IC反應器在實現內 循環前，易出現短流，運行控制比較困難；加上水力停留時間相對較短和高徑 比較大，出水中含細小顆粒污泥(形成大顆粒污泥的前體)較多，使后續沉淀 單元成為必要設備。
針對第三代厭氧生物反應器的上述缺陷，本發明試圖通過設置擋板將反應 區和沉淀區隔開，限制其相互影響，強化反應器的處理效能和沉降性能；同時 通過循環管的作用，使污泥回流，回收一部分堿度和營養物質，補充厭氧發酵 產酸段產生的堿度和消耗的營養物質，調節堿度平衡和營養平衡。試驗證明， 據此開發的雙通道厭氧生物反應器具有很好的厭氧處理效能，并具有很高的運 行穩定性。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種雙通道自循環厭氧生物反 應器。
雙通道自循環厭氧生物反應器具有反應器本體、支架，反應器本體由擋板分隔成反應系統和污泥沉淀系統左右兩個腔室，左右兩腔室由循環管連通，在 反應系統內下部為升流式反應室、上部為污泥沉淀區，升流式反應室自下而上 的側壁上設有進水管和多個取樣口 ，污泥沉淀區自下而上的側壁上設有設有排 泥管和取樣口，污泥沉淀系統內自上而下設有沉淀室、循環管、回流室，循環 管上端與污泥沉淀區相連，循環管下端與回流室頂部相連，回流室下端經回流 漸縮管與升流式反應室相連，沉淀室上部內側壁上設有溢流堰，出水管與溢流 堰相連。
所述的升流式反應室橫截面積Si與回流室橫截面積S2之比為2~4:1，回流 漸縮管與基準鉛垂面的夾角P成55° 65°，回流漸縮管最窄處為20 30mm。污泥 沉淀區橫截面積S3與沉淀區橫截面積S4之比為2~4:1，污泥沉淀區與循環管橫 截面積之比為3 7:1，沉淀區與循環管橫截面積之比為2~4:1。沉淀室與升流式 反應室體積之比為1~3:1;污泥沉淀區與回流室體積之比為1~2"。外圓漸擴管 與基準水平面的夾角a成50°~70°，污泥沉淀回流縫為10~20mm。
本發明與現有技術相具有的有益效果1)反應室與沉淀室分隔，反應室的 流態對沉淀室的工況影響較小。污水旁流至沉淀區，不受升流式反應室上逸沼 氣的直接干擾，沉淀區處于相對靜止狀態，可實現泥、水的有效分離；回流室 則繼續強化污泥沉淀；2)反應室和沉淀室以循環管溝通，使得泥、水、氣在左 右兩腔室的沉淀室經過兩級分離，充分實現污泥循環，并強化基質傳遞；3)回 流室和升流式反應室通過回流漸縮管連通，通過循環管的泥水返回到反應室， 實現了堿度和營養物質自平衡；4)構造簡單，兩主要內構件擋板和循環管除了 起到分隔和連通的作用外，還達到了良好的泥、水、氣三相分離效果；5)采用 較大的反應器高徑比，使其流態趨向平推流；6)該反應器具有很好的厭氧生物 處理性能，能承受高進水有機物濃度，具有高容積轉化效率和高容積產氣效率。
圖l是一種雙通道自循環厭氧生物反應器結構示意圖，圖中進水管l、升
流式反應室2、擋板3、取樣口4、排泥管5、污泥沉淀區6、外圓漸擴管7、循
環管8、溢流堰9、出水管IO、沉淀室ll、回流室12、沉淀室污泥回流縫13、
回流漸縮管14、沼氣收集管15、支架16;
圖2是提升進水基質濃度期間反應器的容積負荷率、容積去除率示意圖； 圖3是縮短水力停留時間期間反應器的容積負荷率、容積去除率示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，雙通道自循環厭氧生物反應器具有反應器本體、支架16，反應器本體由擋板3分隔成反應系統和污泥沉淀系統左右兩個腔室，左右兩腔室 由循環管8連通，在反應系統內下部為升流式反應室2、上部為污泥沉淀區6， 升流式反應室2自下而上的側壁上設有進水管1和多個取樣口 4，污泥沉淀區6 自下而上的側壁上設有設有排泥管5和取樣口 4，污泥沉淀系統內自上而下設有 沉淀室ll、循環管8、回流室12，循環管8上端與污泥沉淀區6相連，循環管 8下端與回流室12頂部相連，回流室12下端經回流漸縮管14與升流式反應室 2相連，沉淀室11上部內側壁上設有溢流堰9，出水管10與溢流堰9相連。
所述的升流式反應室2橫截面積S,與回流室12橫截面積S2之比為2~4:1， 回流漸縮管14與基準鉛垂面的夾角P成55°~65°，回流漸縮管14最窄處為 20 30mm。污泥沉淀區6橫截面積Ss與沉淀區11橫截面積S4之比為2~4:1，污 泥沉淀區6與循環管8橫截面積之比為3~7:1，沉淀區11與循環管8橫截面積 之比為2 4:1。沉淀室11與升流式反應室2體積之比為1 3:1;所述的污泥沉淀 區6與回流室12體積之比為1~2:1。外圓漸擴管7與基準水平面的夾角a成 50°~70°，污泥沉淀回流縫13為10~20mm。
雙通道自循環厭氧生物反應器可有機玻璃和鋼板構建。廢水呈全混流態由 底部進水管進入升流式反應室，在升流式反應室內發生反應，產生沼氣。被沼 氣攜帶至上部的泥水混合物，由集氣室收集，實現泥、水、氣三相的第一級分 離，部分污泥依靠重力作用返回升流式反應室，部分泥水混合物經循環管到達 沉淀室，實現泥、水、氣三相的第二級分離。分離后的泥水混合物通過回流室 返回到升流式反應室中，實現污泥循環，保持高污泥濃度，并實現堿度和營養 物質自平衡，從而保證反應器的穩定高效運行。污水在升流式反應室內處理后， 經過循環管流至沉淀區，通過折流擋板的阻擋作用，減少污泥隨出水流失。出 水從折流擋板圍成的圓筒內由出水管引出。反應器產生的剩余活性污泥由排泥 管排出，以保持污泥量穩定。
根據本發明設計的反應器具體運行情況如下
雙通道自循環(Iwo gassway Automatic Circulation, TPAC)厭氧生物反應 器總體積2.3L，有效體積1.8L。 TPAC反應器由有機玻璃組成，以模擬廢水為 進水，在恒溫30'C條件下運行。進水成分包括蔗糖、碳酸氫鈉、營養濃酸液、 微量元素液，均按需成比例添加。TPAC反應器運行分為啟動期和提負荷期，其 中提負荷期分為提升進水基質濃度階段和縮短水力停留時間(Hydraulic Retention Time, HRT)階段。在提升進水基質濃度階段，保持HRT不變，進水 COD濃度由7000 mg/L逐步提升進水COD濃度至15000mg/L,反應器OLR由14 gCOD/(L'd)提高到30 gCOD/(L'd)， COD去除率均在90°/。以上，容積COD去 除率由12.8 gCOD/(Ld)提高到27.2 gCOD/(L*d)。在縮短HRT階段，保持進水 COD濃度為10000mg/L，將HRT從12h逐漸縮短至2h。隨著HRT縮短，反應 器OLR從20 gCOD/(L'd)提高到120 gCOD/ (L*d)，反應器出水COD濃度也隨 容積負荷的提高而從704 mg/L增加到2200 mg/L， COD去除率從93.1%下降至 78.0%，平均為84.6%。容積COD去除率由22.3 gCOD/(L'd)提高到93.6 gCOD/(L*d)。(提升進水基質濃度階段和縮短水力停留時間階段示意圖分別見圖 2和圖3)
權利要求
1. 一種雙通道自循環厭氧生物反應器，其特征在于它具有反應器本體、支架(16)，反應器本體由擋板(3)分隔成反應系統和污泥沉淀系統左右兩個腔室，左右兩腔室由循環管(8)連通，在反應系統內下部為升流式反應室(2)、上部為污泥沉淀區(6)，升流式反應室(2)自下而上的側壁上設有進水管(1)和多個取樣口(4)，污泥沉淀區(6)自下而上的側壁上設有設有排泥管(5)和取樣口(4)，污泥沉淀系統內自上而下設有沉淀室(11)、循環管(8)、回流室(12)，循環管(8)上端與污泥沉淀區(6)相連，循環管(8)下端與回流室(12)頂部相連，回流室(12)下端經回流漸縮管(14)與升流式反應室(2)相連，沉淀室(11)上部內側壁上設有溢流堰(9)，出水管(10)與溢流堰(9)相連。
2. 根據權利要求1所述的一種雙通道自循環厭氧生物反應器，其特征在于 所述的升流式反應室(2)橫截面積St與回流室(12)橫截面積S2之比為2~4:1，回 流漸縮管(14)與基準鉛垂面的夾角|3成55°~65°，回流漸縮管(14)最窄處為 20 30mm。
3. 根據權利要求1所述的一種雙通道自循環厭氧生物反應器，其特征在于所述的污泥沉淀區(6)橫截面積S3與沉淀區(ll)橫截面積S4之比為2~4:1，污泥 沉淀區(6)與循環管(8)橫截面積之比為3~7:1，沉淀區(11)與循環管(8)橫截面積之 比為2~4:1。
4. 根據權利要求1所述的一種雙通道自循環厭氧生物反應器，其特征在于 所述的沉淀室(11)與升流式反應室(2)體積之比為1~3:1;所述的污泥沉淀區(6)與 回流室(12)體積之比為1~2:1。外圓漸擴管(7)與基準水平面的夾角a成50。 70。， 污泥沉淀回流縫(13)為10~20mm。
全文摘要
本發明公開了一種雙通道自循環厭氧生物反應器。它具有反應器本體、支架。反應器本體由左右兩個腔室構成，右腔室為反應系統，在反應系統中自下而上設有升流式反應室、進水管、取樣口、排泥管、污泥沉淀區；左腔室為污泥沉淀系統，污泥沉淀系統自上而下設有溢流堰、沉淀室、循環管、回流室。左右兩腔室由循環管連通，循環管上端與右腔室污泥沉淀區相連，下端通至左腔室回流室頂部。本發明的優點1)反應室與沉淀室分隔，反應室的流態對沉淀室的工況影響較小；2)反應室和沉淀室以循環管溝通，強化基質傳遞，實現堿度和營養自平衡；3)該反應器能承受高進水有機物濃度，具有強抗沖擊負荷能力。
文檔編號C02F3/28GK101423293SQ20081016206
公開日2009年5月6日 申請日期2008年11月7日 優先權日2008年11月7日
發明者燚 余, 汪彩華, 胡寶蘭, 平 鄭 申請人:浙江大學