CN201424414Y

CN201424414Y - 一种自循环式厌氧反应器及使用该反应器的污水处理装置

Info

Publication number: CN201424414Y
Application number: CN2009200538822U
Authority: CN
Inventors: 孙连鹏; 欧俊文; 杨颖�; 欧阳雄; 唐悦恒; 金辉
Original assignee: Sun Yat Sen University
Current assignee: Sun Yat Sen University
Priority date: 2009-04-02
Filing date: 2009-04-02
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2019-04-02

Abstract

本实用新型公开了一种自循环式厌氧反应器及使用该反应器的污水处理装置，该自循环式厌氧反应器内部从下而上依次设置一级三相分离器和二级三相分离器，将其内部从下至上分隔成第一反应室、第二反应室和沉淀区三部分，在其顶部设有其内部通过主进泥管与所述第一反应室内腔相通的脉冲布泥罐，在脉冲布泥罐内的主进泥管的端头呈倒U形，其端口上部设有虹吸管，该处理装置包括曝气池和沉淀池，其中曝气池通过污泥回流管连通该自循环式厌氧反应器的沉淀区，沉淀池通过污泥进水管连通该自循环式厌氧反应器的脉冲布泥罐。本实用新型的优点是：可以用于污泥厌氧处理，提高污泥处理效率，减少水力停留时间，建设成本不高，运行费用降低，污泥的减量化效果显著。

Description

一种自循环式厌氧反应器及使用该反应器的污水处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种污水处理设备和装置，尤其是涉及自循环式厌氧反应器及污水处理装置。

背景技术

剩余污泥处理和处置所需的投资和运行费用可占整个污水处理厂投资和运行费用的25％-65％，已成为废水生物处理技术面临的一大难题。高泥龄的处理流程经常被用于减少污泥的生长，但该处理流程可导致污泥沉降性能恶化，并增加曝气成本。在污泥回流段中如果加入化学(臭氧、酸或碱)或物理(热处理、超声破碎或机械处理)处理单元，剩余污泥可减少60％以上，甚至可以完全去除，但化学或物理处理的成本高昂，同时会增加曝气池有机负荷和曝气能耗，影响工艺的实用性。另有一种方法是加入解偶联剂，控制微生物新陈代谢，从而达到剩余污泥减量的目的，减量率在50％-80％，且能耗水平低，但该方法所投加的解偶联剂可能会对微生物造成过度的毒害作用，影响工艺本身的污染物处理性能，另外解偶联剂需大量购买，增加了运行成本。因此开发不降低(影响)污水处理效果，实现剩余污泥量最小化的废水生物处理工艺，是解决污水生化处理工艺中污泥问题较理想的途径。

目前出现了一种好氧-沉淀-厌氧(OSA)工艺的污水处理装置，其OSA装置实质是由传统活性污泥工艺中的曝气池和沉淀池以及在两者之间插入的一个污泥厌氧池组成，沉淀池底部的污泥抽出进入厌氧池内，在厌氧条件下反应一段时间，然后将厌氧池内的泥水混合液补入曝气池内，实现好氧-沉淀-厌氧的循环。这种方式，即不需要通过物理或化学手段进行预处理，也不需要添加任何化学药剂，能在不影响出水水质的前提下，可以减少剩余污泥产量的20％-60％，同时改善了污泥沉降性能，即可对传统的活性污泥工艺进行改造，使得基建和运行成本较低。对于日后解决我国日后大幅增长的污泥量有着重要意义。

由于OSA工艺污泥厌氧好氧耦合，好氧池中原生动物和后生动物非常少见，因此生物捕食对污泥减量的影响非常少。目前主要存在2种OSA污泥减量理论：一种理论认为OSA工艺通过能量解偶联理论实现污泥减量。OSA工艺中交替厌氧——好氧环境，使微生物在好氧阶段通过氧化外源有机底物合成的ATP，不能用于合成新细胞，而是在厌氧段作为维持细胞生命活动的能量被消耗。当微生物回到食物充足的好氧反应器时，重新进行能量储备，用于维持厌氧段细胞的基本代谢。这种交替好氧——厌氧循环，刺激微生物分解代谢与合成代谢相分离，从而达到污泥减量的效果；另一种污泥衰减理论认为，OSA工艺中厌氧污泥浓缩池污泥浓度高，停留时间长，厌氧污泥浓缩池中发生污泥衰减、污泥水解或消散是OSA工艺污泥减量的主要原因。曝气池污泥进入厌氧环境，底物消耗殆尽，好氧微生物则因为缺氧而死亡，厌氧和兼氧微生物处于饥饿状态，开始内源代呼吸。微生物将污泥絮体甚至自身一部分细胞物质氧化分解，内源呼吸代谢产生的能量用来维持各项生命功能。长期的内源呼吸会导致细胞死亡，导致微生物生长率的降低甚至生物固体量的减少，从而达到了污泥减量的效果。

厌氧反应池是OSA工艺污泥减量的关键环节。与生物脱氮除磷功能的厌氧区相比，OSA工艺厌氧段主要特点是污泥浓度高，可溶解性有机物浓度低。经过沉淀池浓缩后的污泥进入厌氧池，污泥浓度是传统厌氧区污泥浓度的2倍以上；易好氧降解的有机物经过曝气池和沉淀池已基本被降解，使得随污泥进入厌氧段的可溶解性有机物浓度相当低，因此存在显著的污泥衰减现象。

常见的在污水处理技术中的自循环式厌氧反应器(Self-Circulation，简称SC)是荷兰PAQUES公司在第二代厌氧反应器(UASB)的基础上于20世纪80年代中期开发成功的第三代高效厌氧反应器。经过十几年的发展，SC反应器已成功应用于多种工业的生产规模废水处理，尤其是啤酒生产、造纸、食品加工、柠檬酸等行业的高浓度有机废水的处理。其特征是在反应器中装有两级三相分离器，将其内部从下至上分隔成第一反应室、第二反应室和沉淀区三部分，其内部还设有由气体提升管和污泥回流管组成的自循环系统，反应器顶部设有气液分离器，整个系统类似于将两个UASB反应器串联运行，反应器的下半部分可在极高的负荷条件下运行。整个反应器的有机负荷和水力负荷也较高，并可实现液体内部的无动力循环，从而克服了UASB反应器在较高的上升流速度下颗粒污泥易流失的不足。且水力停留时间短，反应器容积小。SC反应器最大容积负荷可达20～40kgCOD/(m³·d)。其中进水70％～80％的有机物在I室得到降解，产生的大量沼气被一级三相分离器收集后排出反应器，不会在II室中产生很高的气体上升流速，对颗粒污泥的流失影响较小。第一反应室产生的大量沼气在上升的同时携带部分第一反应室的混合液提升至SC反应器顶部的气液分离器，沼气在该处与泥水分离并被导出处理系统，泥水混合物则沿回流管返回反应器底部，并与进水充分混合后进入第一反应室，形成内循环，大大提高SC反应器处理能力。第第一反应室出水进入到第二反应室(精处理区)中，第二反应室的液相上升流速仅为2-10m/h，保证了对剩余COD的进一步降解。SC反应器总的有机物去除率可以达到85％-95％。与其他厌氧反应器相比，SC反应器具有容积负荷率高、抗冲击负荷强、节省占地、运行稳定等优点，非常适合于处理含有高浓度、难降解有机物的有毒废水。但至今仍没有发现将SC反应器用于污泥处理的相关研究应用报道。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可以处理污泥的自循环式厌氧反应器，其处理效果高，建设成本低，运行费用低。

本实用新型的另一目的是提供一种使用自循环式厌氧反应器的污水处理装置，该装置的污泥减量化效果显著，方便管理，运行费用低。

本实用新型的技术解决方案是：一种自循环式厌氧反应器，包括内部从下而上依次设置的一级三相分离器和二级三相分离器，将其内部从下至上分隔成第一反应室、第二反应室和沉淀区三部分，沉淀区设有污泥回流管，在该反应器顶部设有其内部通过主进泥管与所述第一反应室内腔相通的脉冲布泥罐，其上设有污泥进水管，在脉冲布泥罐内的主进泥管的端头呈倒U形，其端口上部设有虹吸管。

由于污泥的比重大于污水，也较污水更为粘稠，因此单靠现有自循环式厌氧反应器内部的布水设施无法保证充分混合污泥，因此在反应器顶部设置一个脉冲布泥罐，在积蓄一定量的污泥后，通过主进泥管一次性的进入反应器的第一反应室，通过污泥的搅动冲刷，实现污泥在反应室内的混合。主进泥管的端头呈倒U形，其上设有虹吸管，当罐内污泥积蓄到一定高度时，通过虹吸管中快速流动的污泥将主进泥管内的空气带走，在其内部形成负压，布泥罐内的泥在大气压力的作用下进入主进泥管内，快速进入第一反应室内，形成一次快速的布泥操作，当布泥罐内污泥高度降低到低于主进泥管入口位置时，布泥结束。这样布泥时的污泥流速高，能充分搅起反应室内的颗粒污泥，使得沉淀污泥和颗粒污泥充分混合接触，提高反应效率。整个布泥操作无需动力机构，结构简单，成本较低，整体的运行费用较少。

在所述第一反应室内的所述主进泥管端口连接若干布泥弯管，在每个布泥弯管的出口下方分别设有水平的布水圆盘。主进泥管内的污泥通过布泥弯管向下流出后，打在下方的布水圆盘上，由于脉冲方式使得流出的污泥速度很快，经过圆盘反射溅溢可以充分提高布泥的均匀性。

本发明的另一个技术解决方案是：一种污水处理装置，包括曝气池和沉淀池，以及其内部从下而上依次设置一级三相分离器和二级三相分离器，将其内部从下至上分隔成第一反应室、第二反应室和沉淀区三部分的自循环式厌氧反应器，在所述自循环式厌氧反应器顶部设有通过主进泥管与所述第一反应室内腔相通的脉冲布泥罐，该脉冲布泥罐上设有与所述沉淀池连通的污泥进水管，在脉冲布泥罐内的主进泥管的端头呈倒U形，其端口上部设有虹吸管，所述沉淀区设有与所述曝气池连通的污泥回流管。

沉淀池内的部分污泥通过污泥进口管排入脉冲布泥罐内，积蓄一定高度后进入反应器内反应，经过处理后的泥水混合液从沉淀区抽出回流至曝气池内，充分利用自循环式厌氧反应器能够大幅度的降解污泥中的有机物的特性，提高污泥处理速度，整个装置无需更多的动力设备，污泥处理需要的水力停留时间较短，安装和运行费用较低。

在所述沉淀池与自循环式厌氧反应器之间设有储泥罐和污泥提升泵，所述虹吸管连通该储泥罐，污泥提升泵的进口连通储泥罐，出口连通所述污泥进水管。通过储泥罐存放沉淀池排出的污泥，使用污泥提升泵控制进入脉冲布泥罐内的污泥量，方便根据不同污水处理工艺运行的实际情况，灵活调节。

在所述污泥提升泵的入口处设有滤网，可以有效去除较大的颗粒和无机物质，避免自循环式厌氧反应器内部无机杂质积累影响处理效果。

本实用新型的优点是：可以用于污泥的厌氧处理，提高污泥处理效率，减少水力停留时间，建设成本不高，运行费用降低，整个污水处理装置的污泥减量化效果显著。

附图说明

附图1为本实用新型实施例中污泥减量化处理装置的结构示意图；

附图2为本实用新型实施例中反应器内布水结构俯视图；

1、曝气池，2、沉淀池，3、自循环式厌氧反应器，4、脉冲布泥罐，5、主进泥管，6、布泥弯管，7、布水圆盘，8、气体提升管，9、气体提升管，10、回流管，11、气液分离器，12、一级三相分离器，13、二级三相分离器，14、沉淀区，15、第一反应室，16、第二反应室，17、集气管，18、滤网，19、污泥回流管，20、污泥进水管，21、储泥罐，22、污泥提升泵，23、虹吸管，24、污水，25、出水，26、曝气头。

具体实施方式

实施例：

参阅图1，为一种带自循环式厌氧反应器的污水处理装置的结构示意图，包括曝气池1和沉淀池2，以及其内部从下而上依次设置一级三相分离器12和二级三相分离器13，将其内部从下至上分隔成第一反应室15、第二反应室16和沉淀区14三部分的自循环式厌氧反应器3，在该反应器顶部设有其内部通过主进泥管5与所述第一反应室15内腔相通的脉冲布泥罐4，其上设有污泥进水管20，在脉冲布泥罐4内的主进泥管5的端头呈倒U形，其端口上部设有虹吸管23，所述沉淀区14上设有与所述曝气池1连通的污泥回流管19。曝气池1内设有曝气头26，污水25进入曝气池1后，经过曝气进入沉淀池2沉淀，沉淀池2的上清液从出水25排出处理装置，沉淀池2底部的污泥通过管道进入储泥罐21内，污泥提升泵22的入口连通储泥罐21，出口连通脉冲布泥罐4的污泥进水管20，虹吸管23连通储泥罐21内。污泥提升泵22的入口处设有滤网18。

在所述第一反应室15内的所述主进泥管5的端口水平延伸，其上连接六个布泥弯管6，如图2所示，在每个布泥弯管6的出口下方分别设有水平的布水圆盘7。布泥弯管6以主进泥管5为圆形，径向均匀分布，污泥经过布泥弯管6分别被均匀分配成六股，分别冲击布水圆盘7，形成反射溅溢，实现在第一反应室15内的均匀分布。

沉淀池2中排出的污泥，首先进入一个储泥槽21，然后经泵提升到脉冲布泥罐4中，由主进泥管5打入到自循环式厌氧反应器3内，再经自循环式厌氧反应器底部布水圆盘实现均匀布泥，并与来自回流管10的内循环泥水混合液在混合区充分混合后进入颗粒污泥膨胀床(第一反应室15)进行COD的生化降解，此处的COD容积负荷很高，70％-80％的COD在此处被降解，并产生大量沼气。一级三相分离器12实现部分的固液气分离，沼气由一级三相分离器12收集，并沿着气体提升管8上升，密度较大活性较高的颗粒污泥则被截留，回到第一反应室15中。沼气上升的同时携带部分第一反应室的混合液提升至自循环式厌氧反应器3顶部的气液分离器11内，沼气在该处与泥水分离从集气管17导出处理系统。泥水混合物则沿回流管10返回反应器底部，并与进水充分混合后进入第一反应室15，形成内循环。内循环使第一反应室内不仅有很高的生物量，很长的污泥龄，并具有很大的升流速度，一般为10-20m/h，使该室的颗粒污泥完全达到流化状态，从而大大提高第一反应室15的去处有机物的能力。经过第一反应室15处理过的混合液，会自动进入到第二反应室16继续处理。第二反应室16的液体上升流速小于第一反应室15内液体上升流速，一般为2-10m/h。混合液中的剩余有机物可被第二反应室15的厌氧颗粒污泥进一步降解，加强污泥减量化效果。该室除了继续进行生化反应降解有机物外，由于此区污泥浓度低，有机负荷亦较低，水力停留时间较长，且内循环流未经过这个区域，气流的搅动小，出现了微生物停留和层流环境，因此还充当第一反应室15和沉淀区14之间的缓冲段，对防止污泥流失及确保沉淀后的出水水质起着重要作用。第二反应室16产生的沼气由二级三相分离器13收集，通过气体提升管9进入气液分离器11。第二反应室16的混合液在沉淀区14进行固液分离，沉淀的高活性的颗粒污泥回到第二反应室16。

上列详细说明是针对本实用新型之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims

1、一种自循环式厌氧反应器，包括内部从下而上依次设置的一级三相分离器和二级三相分离器，将其内部从下至上分隔成第一反应室、第二反应室和沉淀区三部分，沉淀区设有污泥回流管，其特征在于：在该反应器顶部设有通过主进泥管与所述第一反应室内腔相通的脉冲布泥罐，其上设有污泥进水管，在脉冲布泥罐内的主进泥管的端头呈倒U形，其端口上部设有虹吸管。

2、根据权利要求1所述的一种自循环式厌氧反应器，其特征在于：在所述第一反应室内的所述主进泥管端口连接若干布泥弯管，在每个布泥弯管的出口下方分别设有水平的布水圆盘。

3、一种使用权利要求1所述的自循环式厌氧反应器的污水处理装置，包括曝气池和沉淀池，以及其内部从下而上依次设置一级三相分离器和二级三相分离器，将其内部从下至上分隔成第一反应室、第二反应室和沉淀区三部分的自循环式厌氧反应器，其特征在于：在所述自循环式厌氧反应器顶部设有通过主进泥管与所述第一反应室内腔相通的脉冲布泥罐，该脉冲布泥罐上设有与所述沉淀池连通的污泥进水管，在脉冲布泥罐内的主进泥管的端头呈倒U形，其端口上部设有虹吸管，所述沉淀区设有与所述曝气池连通的污泥回流管。

4、根据权利要求3所述的一种污水处理装置，其特征在于：在所述沉淀池与自循环式厌氧反应器之间设有储泥罐和污泥提升泵，所述虹吸管连通该储泥罐，污泥提升泵的进口连通储泥罐，出口连通所述污泥进水管。

5、根据权利要求4所述的一种污水处理装置，其特征在于：在所述污泥提升泵的入口处设有滤网。