專利名稱：一種兩相一體式厭氧消化反應器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及消化反應器，尤其涉及一種兩相一體式厭氧消化反應器。
背景技術：
隨著工業生產的迅猛發展，有機廢水的排放量急劇增加，有機廢水處理技術引起 人們廣泛關注。有機廢水生物處理有厭氧和好氧法兩大類。厭氧生物法具有污泥產率低、 能耗少和可回收能源等優點而備受人們青睞。 有機物厭氧消化是一個復雜而有序的生物反應過程，它涉及四大類群微生物的協 同代謝。這些微生物無論在生理特性(如對營養物質的要求和對環境條件的敏感性)上， 還是在生長動力學特性(如最大比生長速率和飽和常數)上，均有很大差異。其中，發酵 菌、產氫產乙酸菌和同型產乙酸菌的共同特點是產生揮發性脂肪酸(VFA)，產甲烷的共同特 點是消耗VFA，產生甲烷，因此可將厭氧消化過程分為產酸階段和產甲烷階段。目前，常用 的有機廢水處理裝置，如上流式厭氧污泥床(UASB)反應器、膨脹顆粒污泥床(EGSB)反應器 等，均采用單相厭氧消化工藝。整個厭氧消化過程被放置在一個容器內并被控制在同一條 件下運行，各種厭氧消化菌互相干擾，反應器效能及其穩定性受到限制。 針對單相厭氧消化技術的缺陷，采用相分離技術和流態化技術，把產酸和產甲烷 作用分置于直筒體和錐體中進行，并把錐體置于直筒體上部，將其耦合為一體式兩相厭氧 消化器。獲得了物理分離、各自優化、效率提高、性能改善的綜合效果，具有結構緊湊，拆卸 方便，容積負荷高，處理效率高，耐負荷沖擊能力強等優點。
發明內容本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種兩相一體式厭氧消化反應 器。 兩相一體式厭氧消化反應器中的反應器本體由下至上包括布水區1、產酸區II、 產甲烷區III和三相分離區IV ;布水區I設有清空口、進料管、升流柱盤式布水器、倒錐體 下短圓筒、回流管和底板，下短圓筒從下到上設有清空口 、回流管、進料管、升流柱盤式布水 器，下短圓筒下端設有底板，進料管末端設有倒錐體，產酸區II包括直筒體、產酸反應室、 第一集氣室、第一排氣管和回流管，直筒體內下部設有產酸反應室，上部設有第一集氣室， 在第一集氣室的直筒體上設有第一排氣管，在產酸反應室的直筒體上設有若干回流管，產 甲烷區III包括旋流消能裝置、旋流進液窗、錐形筒體、產甲烷反應室和回流管，錐形筒體 下部伸入直筒體，與直筒體上端連接，錐形筒體內設有產甲烷反應室，錐形筒體下端依次設 有旋流進液窗和旋流消能裝置，錐形筒體設有若干回流管，三相分離區IV包括沉淀區、雙 倒喇叭口三相分離器、蓋板、第二排氣管、第二集氣室、上短圓筒、鋸齒型溢流堰、排水管以 及回流管，雙倒喇叭口三相分離器上部為直管，直管下端設有雙倒喇叭口 ，直管上設有氣壓 平衡孔，上短圓筒內由下至上設有沉淀區、第二集氣室，沉淀區與第二集氣室之間設有鋸齒 型溢流堰，排水管與鋸齒型溢流堰連接，回流管與沉淀區連接。[0007] 所述的升流柱盤式布水器設置在布水區和產酸區之間，由穿孔板和分布柱組成，
分布柱上穿有小孔。所述的第一集氣室與產酸反應室的體積比為i : 5 10。所述的直筒
體高徑比4 10 : 1。所述的錐形筒體9錐角|3為15° 30° 。所述的雙倒喇叭口 11 間隙h > 20mm，且h與倒喇叭口底端直徑大小d之比為1 : 2. 5 6。所述的雙倒喇叭口 11底端直徑大小d與上短圓筒直徑大小D之比為0. 65 0. 75。 本實用新型的有益效果是1)反應器采用兩相消化技術，厭氧消化菌在兩個獨立 的空間內進行各自的反應，相互干擾小。2)反應器結構緊湊，各區之間采用法蘭連接，便于 安裝維護；3)布水區設置升流柱盤式分布器，既能使氣液分布均勻，有效避免流體短流，又 能起到支撐反應器載體的作用；4)產酸區和產甲烷區分別設置第一集氣室和第二集氣室， 使反應器各段產氣分別收集，可有效降低氫分壓對菌種的影響；5)產甲烷區底部設置旋流 消能器和旋流進液窗，有效避免了兩區間的菌體交流，并使產酸區降解后的基質和產氣旋 流進入產甲烷區，消弱對產甲烷菌的沖擊力；6)采用雙喇叭口三相分離器，可使顆粒污泥 沉降方向與水流方向相同，促進顆粒污泥沉降回流，強化泥水分離效果；7)分離區設置鋸 齒形溢流堰可整流沉淀區流態，增強沉淀效果；8)反應器設置回流管，可根據實際需要進 行回流，回收堿度。9)反應器耐沖擊負荷能力強、容積有機負荷高和容積產氣率大(本實用 新型反應器經運試，其容積負荷能高達90g *COD/m3 *d以上，容積轉化率能高達96%以上， 容積產氣率能高達50mVm3 d以上)。
附圖是本實用新型一體式兩相厭氧消化反應器結構示意圖； 圖中清空口 1、進料管2、升流柱盤式布水器3、直筒體4、產酸反應室5、旋流消能 裝置6，旋流進液窗7、第一集氣室8、錐形筒體9、產甲烷反應室10、雙倒喇叭口 11、沉淀區 12、雙倒喇叭口三相分離器13、直管14、氣壓平衡孔15、蓋板16、第二排氣管17、第二集氣室
18、 上短圓筒19、鋸齒型溢流堰20、排水管21、回流管22、回流管23、第一排氣管24、回流管 25、倒錐體26、下短圓筒27、回流管28、底板29。
具體實施方式如圖1所示，兩相一體式厭氧消化反應器中的反應器本體由下至上包括布水區I、 產酸區n、產甲烷區III和三相分離區iv ;布水區i設有清空口 1、進料管2、升流柱盤式布 水器3、倒錐體26、下短圓筒27、回流管28和底板29，下短圓筒27從下到上設有清空口 1、 回流管28、進料管2、升流柱盤式布水器3，下短圓筒27下端設有底板29，進料管2末端設 有倒錐體26，產酸區II包括直筒體4、產酸反應室5、第一集氣室8、第一排氣管24和回流 管25，直筒體4內下部設有產酸反應室5，上部設有第一集氣室8，在第一集氣室8的直筒體 4上設有第一排氣管24，在產酸反應室5的直筒體4上設有若干回流管25，產甲烷區III包 括旋流消能裝置6、旋流進液窗7、錐形筒體9、產甲烷反應室10和回流管23，錐形筒體9下 部伸入直筒體4，與直筒體4上端連接，錐形筒體9內設有產甲烷反應室10，錐形筒體9下端 依次設有旋流進液窗7和旋流消能裝置6，錐形筒體9設有若干回流管23，三相分離區IV包 括沉淀區12、雙倒喇叭口三相分離器13、蓋板16、第二排氣管17、第二集氣室18、上短圓筒
19、 鋸齒型溢流堰20、排水管21以及回流管22，雙倒喇叭口三相分離器13上部為直管14，直管下端設有雙倒喇叭口 ll，直管上設有氣壓平衡孔15，上短圓筒內由下至上設有沉淀區 12、第二集氣室18，沉淀區12與第二集氣室18之間設有鋸齒型溢流堰20，排水管21與鋸 齒型溢流堰20連接，回流管22與沉淀區12連接。 所述的升流柱盤式布水器3設置在布水區和產酸區之間，由穿孔板和分布柱組 成，分布柱上穿有小孔。所述的第一集氣室8與產酸反應室5的體積比為1 : 5 10。所 述的直筒體4高徑比4 10 : 1。所述的錐形筒體9錐角13為15° 30° 。所述的雙倒 喇叭口 11間隙h > 20mm，且h與倒喇叭口底端直徑大小d之比為1 : 2. 5 6。所述的雙 倒喇叭口 11底端直徑大小d與上短圓筒直徑大小D之比為0. 65 0. 75。 本實用新型所述的反應器本體由下至上包括布水區，產酸區，產甲烷區和三相分 離區。各區之間采用法蘭連接，方便安裝和檢修。產酸區與產甲烷區的體積比根據兩相消 化理論確定。水解酸化區為直筒體結構，容積有機負荷和容積產氣率越大，其流態越接近全 混流；產甲烷區采用錐形筒體結構，容積有機負荷和容積產氣率到達一定值時，可呈現噴動 功能，形成全混流流態。在設計上，把錐體置于直筒體之上，整個反應器結構成為一個有機 整體，使反應器整體流態為"局部全混流，整體平推流"。 本實用新型反應器運行方式是 有機廢水經進料管2進入反應器，通過升流柱盤式分布整流后，均勻進入產酸反 應室5，產生的沼氣進入第一集氣室8，通過第一排氣管24排出或收集。降解后的酸化基質 經回流堿度中和，產氣所致的攪動經旋轉消能器6消能，再經旋轉進液窗7進入產甲烷反應 室10，使C0D進一步降解。沼氣由第二集氣室18收集，經第二排氣管17排出。沼液經雙倒 喇叭口三相分離器13分離后，污泥回流至產甲烷反應室IO，清液進入沉降區12，分離污泥 后由鋸齒形溢流堰20經排水管21排出。
權利要求一種兩相一體式厭氧消化反應器，其特征在于反應器本體由下至上包括布水區I、產酸區II、產甲烷區III和三相分離區IV；布水區I設有清空口(1)、進料管(2)、升流柱盤式布水器(3)、倒錐體(26)、下短圓筒(27)、回流管(28)和底板(29)，下短圓筒(27)從下到上設有清空口(1)、回流管(28)、進料管(2)、升流柱盤式布水器(3)，下短圓筒(27)下端設有底板(29)，進料管(2)末端設有倒錐體(26)，產酸區II包括直筒體(4)、產酸反應室(5)、第一集氣室(8)、第一排氣管(24)和回流管(25)，直筒體(4)內下部設有產酸反應室(5)，上部設有第一集氣室(8)，在第一集氣室(8)的直筒體(4)上設有第一排氣管(24)，在產酸反應室(5)的直筒體(4)上設有若干回流管(25)，產甲烷區III包括旋流消能裝置(6)、旋流進液窗(7)、錐形筒體(9)、產甲烷反應室(10)和回流管(23)，錐形筒體(9)下部伸入直筒體(4)，與直筒體(4)上端連接，錐形筒體(9)內設有產甲烷反應室(10)，錐形筒體(9)下端依次設有旋流進液窗(7)和旋流消能裝置(6)，錐形筒體(9)設有若干回流管(23)，三相分離區IV包括沉淀區(12)、雙倒喇叭口三相分離器(13)、蓋板(16)、第二排氣管(17)、第二集氣室(18)、上短圓筒(19)、鋸齒型溢流堰(20)、排水管(21)以及回流管(22)，雙倒喇叭口三相分離器(13)上部為直管(14)，直管下端設有雙倒喇叭口(11)，直管上設有氣壓平衡孔(15)，上短圓筒內由下至上設有沉淀區(12)、第二集氣室(18)，沉淀區(12)與第二集氣室(18)之間設有鋸齒型溢流堰(20)，排水管(21)與鋸齒型溢流堰(20)連接，回流管(22)與沉淀區(12)連接。
2. 根據權利要求1所述的一種兩相一體式厭氧消化反應器，其特征在于所述的升流 柱盤式布水器(3)設置在布水區和產酸區之間，由穿孔板和分布柱組成，分布柱上穿有小 孔。
3. 根據權利要求1所述的一種兩相一體式厭氧消化反應器，其特征在于所述的第一集氣室(8)與產酸反應室(5)的體積比為1 : 5 10。
4. 根據權利要求1所述的一種兩相 體(4)高徑比4 10 : 1。
5. 根據權利要求1所述的一種兩相 筒體(9)錐角13為15° 30° 。
6. 根據權利要求1所述的一種兩相 喇叭口 (11)間隙h > 20mm，且h與倒喇叭口底端直徑大小d之比為1 : 2. 5 6。
7. 根據權利要求1所述的一種兩相一體式厭氧消化反應器，其特征在于所述的雙倒 喇叭口 11底端直徑大小d與上短圓筒直徑大小D之比為0. 65 0. 75。體式厭氧消化反應器，其特征在于所述的直筒體式厭氧消化反應器，其特征在于所述的錐形 體式厭氧消化反應器，其特征在于所述的雙倒
專利摘要本實用新型公開了一種兩相一體式厭氧消化反應器。反應器本體由下至上包括布水區I、產酸區II、產甲烷區III和三相分離區IV；產甲烷區III中錐形筒體下部伸入直筒體，與直筒體上端連接，錐形筒體內設有產甲烷反應室，錐形筒體下端依次設有旋流進液窗和旋流消能裝置，錐形筒體設有若干回流管，三相分離區IV中雙倒喇叭口三相分離器上部為直管，直管下端設有雙倒喇叭口，直管上設有氣壓平衡孔，上短圓筒內由下至上設有沉淀區、第二集氣室，沉淀區與第二集氣室之間設有鋸齒型溢流堰，排水管與鋸齒型溢流堰連接，回流管與沉淀區連接。本實用新型結構緊湊，拆卸方便；反應器整體流態好，死區小；容積負荷高，處理效率高，耐負荷沖擊能力強。
文檔編號C02F3/28GK201485330SQ200920191919
公開日2010年5月26日 申請日期2009年8月13日 優先權日2009年8月13日
發明者余燚, 唐崇儉, 汪彩華, 鄭平, 陳小光, 陳建偉 申請人:浙江大學