专利名称：一种生物膜型内循环厌氧反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生物膜型内循环厌氧生物反应器，属于废水厌氧生物处理技术领域。
背景技术：
内循环厌氧反应器是在升流式厌氧污泥层(UASB)反应器基础上发展起来的一种高效 厌氧反应器(如图l所示)。该反应器的反应区分为第一反应区2和第二反应区6。废水由反 应器底部进水管1进入第一反应区2，大部分有机物在第一反应区2去除，第二反应区6是 精处理段，两个反应区串联增强了反应器运行稳定性。废水通过两级处理后，经沉淀区8沉 淀后排放。内循环系统，包括升流管4和降流管7，利用沼气将第一反应区的部分流体提升 到气液分离器5中，沼气逸出后，流体在重力作用下经降流管7回到反应器底部，形成反应 器内流体循环。反应器中的第一三相分离器3a和第二三相分离器3b主要起固、气、液相分 离和沼气收集的作用。内循环的主要作用是①提高了第一反应区的液相上升流速，增加该 区的混合强度，强化有机物和颗粒污泥间的传质。②稀释进水，提高反应器抗冲击负荷的能 力。③回流碱度，减少进水的加碱量，降低运行成本。
上述内循环厌氧反应器具有如下优点①由于内循环厌氧反应器中有机物和颗粒污泥间 的传质得到了强化，使得在处理同类废水时该反应器的有机负荷为UASB反应器的4倍左右， 所需的有效容积仅为UASB反应器的1/4左右，故基建投资省。该种反应器多采用痩高型的 塔式反应器，高径比为4 8，所以占地面积少，特别适合用地紧张的企业。②抗冲击负荷 能力更强。③内循环不需要外加动力。
该反应器的高效率依赖于大量的活性高、沉降性能好的颗粒污泥，而用絮状污泥培养颗 粒污泥需要3-6个月，启动期较长，往往在系统达标排放的时限内不能完成。为此， 一些内 循环厌氧反应器的启动直接采用颗粒污泥，颗粒污泥的价格在500-1000元/吨，加上运费后， 通常一个生产性反应器启动的种泥费就要耗去数十万元至上百万元。另一方面，有些废水不 能形成颗粒污泥，限制了内循环厌氧反应器的应用。
发明内容
本发明提出一种适用范围广、启动迅速的生物膜型内循环厌氧反应器，使该反应器既能 保留内循环厌氧反应器效率高、占地少的优点，同时采用絮状污泥启动的时间显著縮短、不 再依赖颗粒污泥，系统运行更稳定。
本发明是通过如下技术方案实现的 一种生物膜型内循环厌氧反应器，由反应器主体， 进水管，出水管以及设置在反应器顶部的气液分离器和沼气管组成，所述反应器主体内部含 有第一反应区、第二反应区、沉淀区、升流管、降流管以及位于反应器主体上部的气液分离 器，在第一反应区上部设第一三相分离器，第二反应区上部设第二三相分离器，第一三相分 离器的上部与升流管连接，其特征在于第一反应区的上2/3部分作为第一填料区，下1/3 部分为布水区；第一反应区的第一三相分离器的上部至第二反应区的第二三相分离器下部作 为第二填料区；在第一填料区和第二填料区中加入复合填料。复合填料由固定绳及其上等距 分布的圆盘形填料组成，圆盘形填料上固定有丝状纤维，是一种挂膜快、价格适中的填料。
本发明是为克服内循环厌氧反应器以絮状污泥启动时间长以及不能处理不能形成颗粒污 泥的废水等问题而提出的改进型反应器。改进后，第一反应区的上2/3部分作为第一填料区， 第一反应区的第一三相分离器的上部至第二反应区的第二三相分离器下部作为第二填料区， 分别安装复合填料，生物膜型内循环厌氧反应器仍然可以形成自动内循环，不须另耗能。改 进后，反应器以絮状污泥启动时大大縮短了启动时间，在1周左右能挂膜成功，对于设计负 荷为20kgCOD/(mM)的反应器可以在1月左右完成启动，达到满负荷运行。该反应器反应效 率高，其容积负荷是UASB反应器处理同类废水的2-3倍左右，如处理酒精废水等高浓度有 机废水时，容积负荷可达15kgCOD/(m^d)左右；啤酒废水等中等浓度有机废水时，容积负荷 可达10kgCOD/(n^d)左右。除启动快、启动成本低外，该反应器污泥流失的问题明显缓解， 尤其适合处理那些难以形成颗粒污泥的废水以及高悬浮物含量的废水。处理酒精等高浓度有 机废水时，可采用两反应区的生物膜型内循环厌氧反应器，处理啤酒等中等浓度有机废水时， 更适合采用单反应区的生物膜型内循环厌氧反应器。
图1为现有技术中内循环厌氧反应器结构示意图。
图2为生物膜型内循环厌氧反应器结构示意图---(1)两反应区的生物膜型内循环厌氧反 应器，(2)单反应区的生物膜型内循环厌氧反应器
图中1—进水管；2 —第一反应区；3a—第一三相分离器；3b —第二三相分离器；4一升 流管；5 —气液分离器；6 —第二反应区；7—降流管；8 —沉淀区；9一出水管；IO—沼气管； lla—第一填料区；llb —第二填料区；12-布水区。
具体实施例方式
本发明所提供的两反应区的生物膜型内循环厌氧反应器的结构如图2 (1)所示。含有反 应器主体，进水管l，出水管9以及设置在反应器顶部的沼气管10 ，所述反应器主体内部 含有第一反应区2，第二反应区6，升流管4，降流管7以及位于反应器上部连接升流管4顶 端的气液分离器5;在第一反应区2上部设有第一三相分离器3a，第一三相分离器3a的上部 与所述的升流管4连接，第二反应区6上部设有第二三相分离器3b，第二三相分离器3b上 设沉淀区8，降流管7连接气液分离器5和第一反应区2底部；出水管9设置在沉淀区8的 上部；第一反应区2的上2/3部分作为第一填料区lla，下1/3部分为布水区12;第一反应区 2的第一三相分离器3a的上部至第二反应区6的第二三相分离器3b下部作为第二填料区llb; 在第一填料区lla和第二填料区llb内加有复合填料。改进后，反应器启动快、大大降低了 启动成本。此外反应器污泥流失的问题明显缓解，尤其适合处理那些难以形成颗粒污泥的废 水。
对于处理中等浓度有机废水，反应器可以取消第二反应区6，成为单反应区的生物膜型
内循环厌氧反应器，结构更简单，维护更简便，如图2 (2)所示。该种单反应区的反应器 含有反应器主体，进水管l，出水管9，设置在反应器顶部的沼气管10以及反应器底部的 排泥管，所述反应器主体内部含有第一反应区2，升流管4，降流管7以及位于反应器上部 连接升流管4顶端的气液分离器5，在所述第一反应区2上部设有三相分离器3a， 二相分离 器3a的上部与所述的升流管4连接，降流管7连接气液分离器5和第一反应区2底部；所 述的出水管9设置在沉淀区8的上部；第一反应区2上2/3部分作为第一填料区lla，下1/3 部分为布水区12，在第一填料区lla内加有复合填料。复合填料可以采用由固定绳及其上等 距分布的圆盘形填料组成，圆盘形填料上固定有丝状纤维，是一种挂膜快。也可以采用其它 类似的复合填料。
由于本反应器采用了生物膜替代颗粒污泥，因此相对于传统内循环厌氧反应器有质的改 变。反应器启动后接入絮状污泥，1周左右挂膜成功。
本反应器的丁作过程如下废水由反应器底部的进水管1进入第反应区2，与第一填 料区lla的填料上的厌氧生物膜充分接触反应，废水中的大部分有机物被转化为沼气，沼气 被第一三相分离器3a收集，由升流管4进入气液分离器5，沼气上升时将第一反应区2中的 部分废水带入气液分离器5中。当沼气由位于反应器顶部的沼气管IO逸出后，废水则由降流 管7回到布水区12，实现内循环。第一反应区2的一部分污水进入第二反应区6，和第二填 料区lib的填料上的厌氧生物膜继续反应，完成精处理。内循环使得第反应区2的液相h 升流速大大提高，加强了废水与污泥的传质，提高了反应器的处理效率。第二反应区6的出 水进入沉淀区8，经固液分离后，由出水管9排出。自此，废水处理的全过程完成。该反应 器的主要特点是仍然可以形成自动内循环；大大縮短了絮状污泥的启动时间，在1月左右 达到满负荷运行；运行稳定；该反应器的容积负荷是UASB反应器处理同类废水的2-3倍左 右；适用范围比传统内循环厌氧反应器广，尤其适合处理不能形成颗粒污泥的废水；占地面 积小，基建投资省。
内循环厌氧膨胀床/流化床反应器、复合内循环厌氧反应器等各种改进的内循环厌氧反应 器也可以在反应区安装填料后按本发明中的所述的方式运行。
权利要求
1.一种两反应区的生物膜型内循环厌氧反应器，含有反应器主体，进水管(1)，出水管(9)和设置在反应器顶部的沼气管(10)，所述反应器主体内部含有第一反应区(2)，第二反应区(6)，升流管(4)，降流管(7)以及位于反应器上部连接升流管(4)顶端的气液分离器(5)，在所述第一反应区(2)和第二反应区(6)上部分别设有第一三相分离器(3a)和第二三相分离器(3b)，第一三相分离器(3a)的上部与升流管(4)连接，降流管(7)连接气液分离器(5)和第一反应区(2)底部；所述的出水管(9)设置在沉淀区(8)的上部，其特征在于第一反应区(2)的上2/3部分作为第一填料区(11a)，下1/3部分作为布水区(12)；第一三相分离器(3a)的上部至第二三相分离器(3b)下部作为第二填料区(11b)，在第一填料区(11a)和第二填料区(11b)内加有复合填料。
2. —种单反应区的生物膜型内循环厌氧反应器，含有反应器主体，进水管(1)，出水 管(9)以及设置在反应器顶部的沼气管(10)，所述反应器主体内部含有第一反应区(2)， 升流管(4)，降流管(7)以及位于反应器上部连接升流管(4)顶端的气液分离器(5)，在 所述第一反应区(2)上部设有三相分离器Ga)，三相分离器(3a)的上部与所述的升流管(4)连接，降流管(7)连接气液分离器(5)和第一反应区(2)底部；所述的出水管(9) 设置在沉淀区(8)的h部，其特征在于第一反应区(2)上2/3部分作为第一填料区(lla)， 下1/3部分为布水区(12)，在第一填料区(lla)内加有复合填料。
全文摘要
一种生物膜型内循环厌氧反应器，涉及一种内循环厌氧生物反应器。该反应器含有第一反应区，第二反应区，升流管，降流管和气液分离器，在第一反应区和第二反应区上部分别设有三相分离器，其特征是在第一反应区的上2/3部分作为填料区，下1/3部分作为布水区，同时在第一反应区的三相分离器的上部至第二反应区的三相分离器下部也作为填料区；在填料区内加有复合填料。由于本反应器采用了生物膜替代颗粒污泥，因此相对于传统内循环厌氧反应器有质的改变。本发明大大缩短了絮状污泥的启动时间，在1月左右达到满负荷运行；特别适合处理不能形成颗粒污泥的废水；其容积负荷是UASB反应器处理同类废水的2-3倍左右，该反应器污泥流失的问题明显缓解。
文档编号C02F3/28GK101348302SQ20081011980
公开日2009年1月21日 申请日期2008年9月11日 优先权日2008年9月11日
发明者静 吴 申请人:清华大学