升流式厭氧污泥床反應(yīng)器和操作方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及升流式厭氧污泥床反應(yīng)器和操作方法，具體地說是一種含有內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)、內(nèi)加熱、外換熱和破殼功能的升流式厭氧污泥床反應(yīng)器及其操作方法，包括反應(yīng)器的罐體、導(dǎo)流加熱裝置、沼氣循環(huán)系統(tǒng)、污水循環(huán)系統(tǒng)，罐體內(nèi)分為污泥床區(qū)、懸浮區(qū)和沉降區(qū)，懸浮區(qū)內(nèi)設(shè)有若干個由導(dǎo)流筒和加熱蛇管組成的導(dǎo)流加熱裝置，沼氣與污水分別設(shè)有外接管路與反應(yīng)器的罐體構(gòu)成循環(huán)通路，可進(jìn)行厭氧處理、導(dǎo)流循環(huán)混合、加熱、反沖及外循環(huán)、排泥、破殼等操作，本發(fā)明專利技術(shù)具有污水與活性污泥接觸時間長、厭氧消化反應(yīng)溫度均勻、有機(jī)負(fù)荷率高、產(chǎn)氣量大、不易結(jié)殼、結(jié)殼后易破殼、比膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器節(jié)能等優(yōu)點，適于處理高含固量有機(jī)污水。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及，具體地說是一種含有內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)、內(nèi)加熱、外換熱和破殼功能的升流式厭氧污泥床反應(yīng)器及其操作方法。沼氣工程技術(shù)是治理有機(jī)廢棄物污染、轉(zhuǎn)化有機(jī)廢棄物為沼氣等可利用物質(zhì)的十分有效的技術(shù)，其原理是利用厭氧細(xì)菌的分解作用，將有機(jī)物(碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪)經(jīng)過厭氧消化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為沼氣。目前，處理高含固量污水(固體含量> 5%)所用的厭氧消化設(shè)備主要有地埋式厭氧消化池、完全混合式反應(yīng)器(CSTR)、升流式固體反應(yīng)器(USR)。(I)地埋式厭氧消化池在消化池內(nèi)呈自然沉淀狀態(tài)，厭氧消化活動旺盛場所只限于活性層內(nèi)，因而地埋式厭氧消化池處理效率較低。·(2)完全混合式反應(yīng)器體積較大、易啟動，但其污泥停留時間等于水力停留時間，不能在反應(yīng)器內(nèi)積累起足夠濃度的污泥，并且由于全混導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物濃度較低，處理效率不高。( 3 )升流式固體反應(yīng)器升流式固體反應(yīng)器是一種專用于處理固體物含量較大的厭氧消化反應(yīng)器，其構(gòu)造特點是反應(yīng)器內(nèi)不設(shè)三相分離器和其它構(gòu)件。有機(jī)物固體含量高的污水由反應(yīng)器底部配水系統(tǒng)進(jìn)入，在底部均勻分散后上升流動，通過含有高濃度厭氧微生物的污泥床，使污水中的有機(jī)固體與厭氧微生物充分接觸反應(yīng)，有機(jī)固體被液化和厭氧分解成沼氣。產(chǎn)生的沼氣隨水流上升具有攪拌混合作用，促進(jìn)了固體與微生物的接觸。比重較大的固體物(包括微生物、未降解的有機(jī)固體和無機(jī)固體等)依靠重力沉降作用被累積在反應(yīng)器下部，使反應(yīng)器內(nèi)保持較高的固體量和生物量，可使反應(yīng)器有較長的微生物和固體停留時間。在出水溢流渠前設(shè)置擋渣板，可減少反應(yīng)器內(nèi)懸浮固體的流失，通過污泥床的水流從池頂?shù)某鏊缌髦脸赝狻Ｉ?span style='display:none'>流式固體反應(yīng)器液面會形成浮渣層，在長期穩(wěn)定運(yùn)行過程中，浮渣層達(dá)到一定厚度后趨于動態(tài)平衡。反應(yīng)器集氣室中的沼氣經(jīng)排氣管引出后進(jìn)入沼氣儲氣柜，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)排泥管可將多余的污泥和下沉在底部的惰性物質(zhì)定期排除。厭氧反應(yīng)器液面的浮渣通常會產(chǎn)生結(jié)殼，國內(nèi)專利申請CN102191172A中公開了一種免結(jié)殼的沼氣池結(jié)構(gòu)，在沼氣池體內(nèi)設(shè)置突出物，利用產(chǎn)氣和用氣時發(fā)酵室液面的升降，突出物劃破發(fā)酵室料液上面的浮渣，達(dá)到破殼的效果，這種破殼方法其破殼力度和范圍太小，無法用于反應(yīng)器中。升流式固體反應(yīng)器通常通過增加內(nèi)循環(huán)來增加反應(yīng)接觸的時間，國內(nèi)專利CN101891302A公開了一種內(nèi)循環(huán)式升流式厭氧污泥床反應(yīng)器，該技術(shù)方案的反應(yīng)器兩端設(shè)有溢流出水堰，中間設(shè)有三相分離器，其在三相分離器的兩端的反應(yīng)器罐體上設(shè)有擋板，配合三相分離器上的凸起堰，增加內(nèi)循環(huán)，但是這種內(nèi)循環(huán)方式的循環(huán)出口是細(xì)長的管道，容易導(dǎo)致堵塞，其循環(huán)出口對準(zhǔn)了污泥床層，容易沖開污泥，導(dǎo)致濃度下降，反應(yīng)效率降低。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的破殼、內(nèi)循環(huán)的上述技術(shù)缺陷，本專利技術(shù)提供一種兼具破殼、內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)、內(nèi)加熱和外換熱功能的。為實現(xiàn)上述目的，設(shè)計一種升流式厭氧污泥床反應(yīng)器，包括反應(yīng)器的罐體、導(dǎo)流加熱裝置、沼氣循環(huán)系統(tǒng)、污水循環(huán)系統(tǒng)，罐體內(nèi)自下而上分為污泥床區(qū)、懸浮區(qū)和沉降區(qū)，罐體懸浮區(qū)連接排水管，罐頂連接排氣管，罐體沉降區(qū)的內(nèi)壁上設(shè)有出水溢流渠，罐體對應(yīng)出水溢流渠的位置連接出水管，其特征在于所述懸浮區(qū)內(nèi)設(shè)有若干個導(dǎo)流加熱裝置，所述的罐體連接排水管的位置低于導(dǎo)流加熱裝置的頂端位置。所述的導(dǎo)流加熱裝置由導(dǎo)流筒和加熱蛇管組成，導(dǎo)流筒外盤有加熱蛇管。所述的沼氣循環(huán)系統(tǒng)由排氣管、氣體加壓裝置、排氣支管、曝氣管和曝氣頭組成，所述的排氣管出口與氣體加壓裝置進(jìn)口連接，氣體加壓裝置出口連接凈化管和排氣支管， 與曝氣管出口相連的曝氣頭位于導(dǎo)流筒下方，排氣支管出口與曝氣管進(jìn)口相連，所述的氣體加壓裝置包括風(fēng)機(jī)或者壓縮機(jī)。所述的污水循環(huán)系統(tǒng)由排水管、排水支管、吸泥泵、反沖管和排泥管組成，所述罐體的污泥床區(qū)內(nèi)連接排泥管，所述的排泥管和排水支管與吸泥泵進(jìn)口連接，吸泥泵出口連接污泥出口管和反沖管，反沖管另一端與排泥管連接。本專利技術(shù)還具有如下優(yōu)化方案溢流渠外設(shè)有擋渣板，擋渣板由上部豎直的第一擋板和下部的與罐體內(nèi)壁形成銳角的第二擋板連接構(gòu)成，第一擋板的頂端位置高于溢流渠頂端，出水溢流渠、擋渣板和罐體間存在的空間構(gòu)成沉降通道。所述的凈化管和排氣支管上均設(shè)有閥門。所述罐體的污泥床區(qū)內(nèi)連接進(jìn)水管，進(jìn)水管上水平方向設(shè)有若干布水支管，支管底部設(shè)有若干的排水孔。所述的排泥管、排水管、排水支管、污泥出口管和反沖管上均設(shè)有閥門。所述的進(jìn)水管在進(jìn)入所述反應(yīng)器前，先與出水管通過換熱器換熱。本專利技術(shù)還包括上述升流式厭氧污泥床反應(yīng)器的厭氧處理方法，污水從反應(yīng)器底部進(jìn)入后上升流動，經(jīng)過污泥床區(qū)與污泥反應(yīng)產(chǎn)生沼氣，升流污水及沼氣帶動污泥上升至懸浮區(qū)和沉降區(qū)，并繼續(xù)進(jìn)行厭氧消化反應(yīng)；在間歇性的導(dǎo)流循環(huán)混合期間，排氣管中的部分沼氣通過排氣支管、曝氣管、曝氣頭循環(huán)進(jìn)入反應(yīng)器中，所述的污泥在懸浮區(qū)內(nèi)受到從曝氣頭中逸出沼氣的浮力，經(jīng)過導(dǎo)流筒導(dǎo)流向上流動，流動至導(dǎo)流筒頂端后自然向下沉淀，形成內(nèi)循環(huán)；同時，污水和污泥受到加熱蛇管的加熱，使反應(yīng)器內(nèi)溫度均勻地控制在中溫消化溫度(35 °C )或高溫消化溫度(55 °C )附近。本專利技術(shù)還包括上述升流式厭氧污泥床反應(yīng)器的破殼方法，升流式厭氧污泥床反應(yīng)器在液面會形成浮渣的結(jié)殼，通過排水管排水降低反應(yīng)器中液位的高度，液位在降至導(dǎo)流加熱裝置頂部時，通過導(dǎo)流加熱裝置的頂部破開所述的結(jié)殼；反應(yīng)器停止排水，其液位升高到正常液位后，進(jìn)行導(dǎo)流加熱裝置的導(dǎo)流循環(huán)混合操作，進(jìn)一步粉碎已破開的浮渣。本專利技術(shù)還包括上述升流式厭氧污泥床反應(yīng)器的反沖及外循環(huán)方法，懸浮區(qū)中的懸浮液經(jīng)排水管、排水支管由吸泥泵送至所述的反沖管中，然后反沖管中的懸浮液將排泥管中的污泥反沖入污泥床區(qū)底部，其后懸浮區(qū)中的懸浮液繼續(xù)通過吸泥泵抽出，經(jīng)反沖管、排泥管循環(huán)進(jìn)入污泥床區(qū)，攪動沉積在反應(yīng)器下部的污泥，使污泥床向上膨脹，污水外循環(huán)持續(xù)一段時間，從而增大主要發(fā)生厭氧消化反應(yīng)的污泥床空間區(qū)域。本專利技術(shù)與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點I.本專利技術(shù)所述的升流式厭氧污泥床反應(yīng)器在垂直方向上具有推流式反應(yīng)器的特點，同時反應(yīng)器上部每隔一段時間進(jìn)行一次導(dǎo)流循環(huán)混合，并且反應(yīng)器排渣前的反沖及外循環(huán)操作使污泥床向上膨脹，提高了反應(yīng)器上部活性污泥的濃度，強(qiáng)化了該區(qū)域厭氧消化反應(yīng)，從而兼顧了完全混合式反應(yīng)器(CSTR)、升流式固體反應(yīng)器(USR)的優(yōu)點，適于處理高含固量有機(jī)污水，具有有機(jī)負(fù)荷率高、產(chǎn)氣量大、運(yùn)行穩(wěn)定、抗沖擊能力強(qiáng)、比膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器(EGSB)節(jié)能等優(yōu)點。2.在反應(yīng)器的截面中均勻布置了多個導(dǎo)流加熱裝置對污水進(jìn)行加熱與內(nèi)循環(huán)流動，顯著提高了傳熱效率，并能實現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)溫度分布的均勻性，使厭氧菌都處于適宜的消化溫度，避免了常規(guī)的反應(yīng)器外壁夾套加熱導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)部的溫度梯度分布現(xiàn)象； 3.反應(yīng)器上部設(shè)有間歇性的導(dǎo)流循環(huán)混合操作，使反應(yīng)器液面不易結(jié)殼；即使出現(xiàn)了浮渣結(jié)殼現(xiàn)象，采用本專利技術(shù)所述的方法能夠進(jìn)行破殼操作，從而解決了地埋式厭氧消化池與升流式固體反應(yīng)器最致命的結(jié)殼問題，也避免了完全混合式反應(yīng)器采用攪拌裝置帶來的因攪拌軸動密封失效導(dǎo)致沼氣泄露的風(fēng)險；4.反應(yīng)器排渣采用動力排渣，解決了傳統(tǒng)沼氣池存在的沼渣沉積問題。圖I為升流式厭氧污泥床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為升流式厭氧污泥床反應(yīng)器的A-A剖面圖；圖3為升流式厭氧污泥床反應(yīng)器本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種升流式厭氧污泥床反應(yīng)器，包括反應(yīng)器的罐體、導(dǎo)流加熱裝置、沼氣循環(huán)系統(tǒng)、污水循環(huán)系統(tǒng)，罐體內(nèi)自下而上分為污泥床區(qū)、懸浮區(qū)和沉降區(qū)，罐體懸浮區(qū)連接排水管，罐頂連接排氣管，罐體沉降區(qū)的內(nèi)壁上設(shè)有出水溢流渠，罐體對應(yīng)出水溢流渠的位置連接出水管，其特征在于所述懸浮區(qū)內(nèi)設(shè)有若干個導(dǎo)流加熱裝置，所述的罐體連接排水管的位置低于導(dǎo)流加熱裝置的頂端位置，所述的導(dǎo)流加熱裝置由導(dǎo)流筒和加熱蛇管組成，導(dǎo)流筒外盤有加熱蛇管，所述的沼氣循環(huán)系統(tǒng)由排氣管、氣體加壓裝置、排氣支管、曝氣管和曝氣頭組成，所述的排氣管出口與氣體加壓裝置進(jìn)口連接，氣體加壓裝置出口連接凈化管和排氣支管，與曝氣管出口相連的曝氣頭位于導(dǎo)流筒下方，排氣支管出口與曝氣管進(jìn)口相連，所述的氣體加壓裝置包括風(fēng)機(jī)或者壓縮機(jī)，所述的污水循環(huán)系統(tǒng)由排水管、排水支管、吸泥泵、反沖管和排泥管組成，所述罐體的污泥床區(qū)內(nèi)連接排泥管，所述的排泥管和排水支管與吸泥泵進(jìn)口連接，吸泥泵出口連接污泥出口管和反沖管，反沖管另一端與排泥管連接。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔡志武，
申請(專利權(quán))人：蔡志武，
類型：發(fā)明
國別省市：