一种复合式厌氧消化反应器的制作方法

本实用新型涉及工业废水处理领域，特别是涉及一种复合式厌氧消化反应器。

背景技术：

加拿大学者S.R.Guiot于1984年研究开发的升流式厌氧污泥床-滤层厌氧消化反应器(UBF)综合了UASB和AF的优点，比如UBF上部的填料层替代了UASB上部的三项分离器，整个反应器构造更为简单；UBF 上下两部都可保持很高的生物量浓度，提高了整个反应器的总的生物量，进而提高处理能力和抗冲击负荷的能力。但是由于UBF取消了三相分离器，出水SS浓度增加，从而影响了出水水质。河北轻化工学院开发了一种带三相分离器的UBF反应器：纤维填料上流式厌氧污泥床--过滤层反应器。该反应器上部设置了三相分离器，气液固分离效果良好，减少了出水SS，有效提高了出水水质。具有三相分离器的UBF反应器的SS去除率高于UASB反应器，出现颗粒污泥时间也比UASB反应器短，反应器能够较快的累积起足够的生物量，有利于反应器负荷率的快速提高，缩短启动过程。

然而，UBF不适用于处理SS含量较多的有机废水，因为SS含量较多容易造成塞填料层堵塞。另外，反应器运行初期填料层具有很大的截留泥的能力，当填料层的生物膜达到足够多(或饱和)时，填料层中空隙的空间被微生物膜填满，刚性随机堆放的填料堵塞的可能性是存在的，更易发生局部堵塞。若采用软性纤维填料虽不易堵塞但容易结球，从而大大降低填料的比表面积，处理能力随之降低。

因此，如何解决现有UBF反应器出水SS浓度高、处理负荷低且易堵塞的问题，是本领域技术目前需要解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是现有UBF反应器存在出水SS浓度高、处理负荷低、易堵塞以及耐冲击负荷和稳定性差。为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：一种复合式厌氧消化反应器，包括回流罐、反应罐、进水管及回流管，所述回流罐的底部通过所述进水管与所述反应罐的底部相连通；所述反应罐的罐体内从下至上依次设置有排泥区、射流式布水器、颗粒污泥床、生物填料区、三相分离器及出水口，所述回流管的一端与所述出水口相连通，另一端与所述回流罐的顶部相连通；所述回流罐的底部设有进水口。

优选地，所述反应罐为圆柱形密封罐体，罐体的高径比为4～6。

优选地，所述反应罐内的液体表面上升流速大于4m/h。

优选地，所述射流式布水器与所述颗粒污泥床相连通；所述射流式布水器的出水口与水平方向成45°夹角；其中，所述射流式布水器采用射流方式在所述反应罐内形成旋动水流，使颗粒污泥在上升过程中不停改变其水平空间位置，从而增加所述颗粒污泥床与污水中污染物的接触时间。

优选地，所述生物填料区位于所述反应罐罐体高度的2/3处，所述生物填料区的厚度为所述反应罐罐体高度的1/5。

优选地，所述生物填料区选用比表面积大、密度与水接近、不易堵塞的生物填料填充，所述生物填料的放置方式与水平方向成45～60°的夹角。

优选地，所述反应罐的顶部设有反应罐排气口，所述回流罐的顶部设有回流罐排气口。

优选地，所述复合式厌氧消化反应器进一步设有在线pH控制装置，所述在线pH控制装置与加药泵连接，通过控制所述加药泵投加碱度。

优选地，所述在线pH控制装置控制所述反应罐的pH范围为7～7.3。

优选地，所述回流管上设置有流量调节装置，用于调节污水经三相分离器分离后进入回流管的流量。

本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型的复合式厌氧消化反应器对传统UBF反应器的内部主体结构进行了改进优化：

增加了三相分离器，不仅提高出水水质，同时可以有效截留浮泥，保持反应器内污泥量和延长污泥停留时间(SRT)。

增加了由回流管及回流罐组成的回流系统，回流系统降低了进水污染物浓度，起到调节污水内SS含量的作用，提高了系统处理SS污水复合以及抗污染物负荷冲击能力，保持系统稳定；回流的上清液重新进入处理系统，去除剩余污染物，有助于提高出水水质。另外，回流系统提高反应器内液体表面的上升流速，从而增加水力剪切力，更加有利于颗粒污泥的形成，不易造成生物填料区堵塞。且生物填料区的填料采用比表面积大、密度与水相似、不宜堵塞的生物填料。较高的上升流速和特殊的生物填料布置解决了，可以有效的解决生物填料区易堵塞的问题。

增加了在线pH控制装置，有效地防止厌氧消化系统酸化现象的产生，有利于提高厌氧消化系统产气率。

增加了射流式布水器的，使颗粒污泥在上升过程中不停改变其在水平空间的位置，在较高流速的情况下有效延长了颗粒污泥在反应器内的运动路线，大大增加颗粒污泥与污染物的接触时间。

同时，本实用新型的复合式厌氧消化反应器将生物填料区和三相分离器有效结合，使得厌氧消化反应系统驯化时间大为缩短，有利于快速启动厌氧消化系统且有利于厌氧消化系统持留足够的生物质，从而使得系统污泥持留能力增加，污泥浓度高则有利于提高产气率、处理效率以及抗有机负荷冲击能力。同时厌氧生物膜的生成有利于有机物的进一步降解，从而减轻了后续三相分离器压力。本实用新型的复合式厌氧消化反应器提高了传统厌氧消化反应器耐冲击负荷和稳定性，适用于不同污水的处理需求，特别针对高浓度有机废水的处理，具有操作简单、安全可靠、处理效率高特点。

附图说明

图1为本发明复合式厌氧消化发生器的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，本实用新型提供一种复合式厌氧消化反应器，包括回 流罐1、反应罐2、进水管3及回流管4，回流罐1的底部通过进水管3 与反应罐2的底部相连通；反应罐2的罐体内从下至上依次设置有排泥 区201、射流式布水器202、颗粒污泥床203、生物填料区204、三相分 离器205及出水口206，回流管4的一端与出水口206相连通，另一端 与回流罐1的顶部相连通；回流管4上设置有流量调节装置5，用于调 节污水经三相分离器205分离后进入回流管4的流量。回流罐1的底部 设有进水口101。

如图1所示，在本实用新型中，反应罐2为圆柱形密封罐体，罐体 的高径比为4～6。反应罐2的罐体的底部为排泥区201，方便操作人员 操作反应器定期将反应器中的死泥排出系统。排泥区201的上方设置有 射流式布水器202，射流式布水器202与颗粒污泥床203相连通，颗粒 污泥床203与进水管3相连通。射流式布水器202的出水口与水平方向 成45°夹角；其中，射流式布水器202采用射流方式在反应罐2内形成旋动水流，使颗粒污泥床203上的污泥颗粒在上升过程中不停改变其水平空间位置，从而增加颗粒污泥床203与污水中污染物的接触时间。其中，反应罐2内的液体表面上升流速大于4m/h，较高的液体上升流速增加了水力剪切力，有利于颗粒污泥的形成。

如图1所示，在本实用新型中，生物填料区204位于反应罐2罐体高度的2/3处，生物填料区204的厚度为反应罐2罐体高度的1/5。生物填料区204选用比表面积大、密度与水接近、不易堵塞的生物填料填充，生物填料的放置方式与水平方向成45～60°的夹角。

如图1所示，在本实用新型中，反应罐2的顶部设有反应罐排气口 207，回流罐1的顶部设有回流罐排气口102，用于排出收集反应罐2及回流罐1内降解过程中产生的生物气体。

在本实用新型中，复合式厌氧消化反应器还设有在线pH控制装置 (图中未示)，在线pH控制装置与加药泵连接，通过控制所述加药泵投加碱度。在线pH控制装置控制反应罐2的pH范围为7～7.3。

如图1所示，本实用新型的复合式厌氧消化反应器处理污水的流程如下：

污水从进水口101进入回流罐1与回流液充分混合，经进水管3进入反应罐2中，并经射流式布水器202均匀流入颗粒污泥床203，接触厌氧消化颗粒污泥进行厌氧消化作用，污水中的颗粒物质和胶体物质迅速被吸附截留，截留下来的物质随后被厌氧微生物水解成为溶解性有机物，同时在产酸菌的协同作用下大分子物质和难以生物降解的有机物被转化成易于生物降解的小分子有机物，并重新释放到液体中；小分子有机物在产甲烷菌的作用下，通过甲烷菌的发酵过程将这些小分子有机物转化为甲烷。厌氧消化所产生的甲烷气体由反应罐2底部的颗粒污泥床 203向顶端移动，加上连续进水的推动下，上升气流带动混合液升流经过生物填料区204，填料表面逐渐形成生物膜，污水中的有机物被生物膜上的微生物进一步降解。生物填料区204进一步阻挡颗粒污泥上浮，颗粒污泥在碰触到生物填料后反弹回颗粒污泥床203，极少部分颗粒污泥被上升流带入三相分离器205，这样就减轻了系统对三相分离器205 的压力，避免污泥随出水流失的危险，保证了颗粒污泥床203内较高的生物浓度；污水经过生物填料区204后进入三相分离器205进行固、液、气分离，部分上清液经出水口206排放，另一部分经回流管4进入回流罐1，再与进水口101的进水混合再次进入反应罐2的颗粒污泥床203 进行厌氧消化反应；反应罐2降解过程中产生的气体经反应罐排气口207 排出并收集利用，回流罐1中产生的气体经回流管排气口102排出并收集利用。

本实用新型的复合式厌氧消化反应器对传统UBF反应器的内部主体结构进行了改进优化，增加了三相分离器、由回流管及回流罐组成的回流系统、在线pH控制装置及射流式布水器。同时，本实用新型的复合式厌氧消化反应器将生物填料区和三相分离器有效结合，使得厌氧消化反应系统驯化时间大为缩短，有利于快速启动厌氧消化系统且有利于厌氧消化系统持留足够的生物质，从而使得系统污泥持留能力增加，污泥浓度高则有利于提高产气率、处理效率以及抗有机负荷冲击能力，提高了传统厌氧消化反应器耐冲击负荷和稳定性，适用于不同污水的处理需求，特别针对高浓度有机废水的处理，具有工艺简单、成本低廉、处理效果显著等优点。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。