专利名称：双通道自循环厌氧生物反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种双通道自循环厌氧生物反应器。
背景技术：
厌氧生物处理技术是在厌氧条件下，利用微生物的代谢作用，把有机污染 物转化成沼气，从而使污水达到净化的过程。与好氧生物处理相比，厌氧生物 处理具有能源消耗小、污泥产量低、且能回收清洁能源(沼气)等特点，是节 约能源和保护环境的有效手段，应用前景非常广阔。
厌氧生物反应器的研究己有了一百多年的历史，随着人们对厌氧生物过程 认识的深入以及对厌氧生物处理技术应用的普及，厌氧生物反应器也得到了较 好的开发。迄今，厌氧生物反应器已发展至第三代。高效厌氧生物处理系统一
般需要满足两个条件1)能够持留大量厌氧活性污泥；2)能够保证泥水充分 接触。以升流式厌氧污泥床(UASB)反应器为代表的第二代厌氧生物反应器满 足了上述两个条件，取得了高效稳定的性能。由于在高负荷下，UASB反应器容 易出现短流，经过人们改进，开发了以厌氧颗粒污泥床(EGSB)和厌氧内循环 反应器(IC)为代表的第三代厌氧生物反应器。但第三代厌氧生物反应器也有 其固有的缺陷。例如，EGSB反应器需要液体回流，不仅增加了动力能耗，而且 使反应器呈全混合，处理效能及出水水质难以进一步提高。IC反应器在实现内 循环前，易出现短流，运行控制比较困难；加上水力停留时间相对较短和高径 比较大，出水中含细小颗粒污泥(形成大颗粒污泥的前体)较多，使后续沉淀 单元成为必要设备。
针对第三代厌氧生物反应器的上述缺陷，本实用新型试图通过设置挡板将 反应区和沉淀区隔开，限制其相互影响，强化反应器的处理效能和沉降性能； 同时通过循环管的作用，使污泥回流，回收一部分碱度和营养物质，补充厌氧 发酵产酸段产生的碱度和消耗的营养物质，调节碱度平衡和营养平衡。试验证 明，据此开发的双通道厌氧生物反应器具有很好的厌氧处理效能，并具有很高 的运行稳定性。 发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种双通道自循环厌氧生 物反应器。
双通道自循环厌氧生物反应器具有反应器本体、支架，反应器本体由挡板分隔成反应系统和污泥沉淀系统左右两个腔室，左右两腔室由循环管连通，在 反应系统内下部为升流式反应室、上部为污泥沉淀区，升流式反应室自下而上 的侧壁上设有进水管和多个取样口，污泥沉淀区自下而上的侧壁上设有设有排 泥管和取样口，污泥沉淀系统内自上而下设有沉淀室、循环管、回流室，循环 管上端与污泥沉淀区相连，循环管下端与回流室顶部相连，回流室下端经回流 渐縮管与升流式反应室相连，沉淀室上部内侧壁上设有溢流堰，出水管与溢流 堰相连。
所述的升流式反应室横截面积S,与回流室横截面积S2之比为2 4:1，回流 渐縮管与基准铅垂面的夹角P成55°~65°，回流渐縮管最窄处为20~30mm。污泥 沉淀区横截面积S3与沉淀区横截面积S4之比为2~4:1，污泥沉淀区与循环管横 截面积之比为3~7:1，沉淀区与循环管横截面积之比为2 4:1。沉淀室与升流式 反应室体积之比为1~3:1;污泥沉淀区与回流室体积之比为1~2:1。外圆渐扩管 与基准水平面的夹角a成50°~70°，污泥沉淀回流缝为10~20mm。
本实用新型与现有技术相具有的有益效果1)反应室与沉淀室分隔，反应 室的流态对沉淀室的工况影响较小。污水旁流至沉淀区，不受升流式反应室上 逸沼气的直接干扰，沉淀区处于相对静止状态，可实现泥、水的有效分离；回 流室则继续强化污泥沉淀；2)反应室和沉淀室以循环管沟通，使得泥、水、气 在左右两腔室的沉淀室经过两级分离，充分实现污泥循环，并强化基质传递；3) 回流室和升流式反应室通过回流渐缩管连通，通过循环管的泥水返回到反应室， 实现了碱度和营养物质自平衡；4)构造简单，两主要内构件挡板和循环管除了 起到分隔和连通的作用外，还达到了良好的泥、水、气三相分离效果；5)采用 较大的反应器高径比，使其流态趋向平推流；6)该反应器具有很好的厌氧生物 处理性能，能承受高进水有机物浓度，具有高容积转化效率和高容积产气效率。
图1是一种双通道自循环厌氧生物反应器结构示意图，图中进水管1、升
流式反应室2、挡板3、取样口4、排泥管5、污泥沉淀区6、外圆渐扩管7、循
环管8、溢流堰9、出水管IO、沉淀室ll、回流室12、沉淀室污泥回流缝13、
回流渐縮管14、沼气收集管15、支架16;
图2是提升进水基质浓度期间反应器的容积负荷率、容积去除率示意图； 图3是缩短水力停留时间期间反应器的容积负荷率、容积去除率示意图。
具体实施方式
如图1所示，双通道自循环厌氧生物反应器具有反应器本体、支架16，反应器本体由挡板3分隔成反应系统和污泥沉淀系统左右两个腔室，左右两腔室 由循环管8连通，在反应系统内下部为升流式反应室2、上部为污泥沉淀区6， 升流式反应室2自下而上的侧壁上设有进水管1和多个取样口 4，污泥沉淀区6 自下而上的侧壁上设有设有排泥管5和取样口 4，污泥沉淀系统内自上而下设有 沉淀室11、循环管8、回流室12，循环管8上端与污泥沉淀区6相连，循环管 8下端与回流室12顶部相连，回流室12下端经回流渐縮管14与升流式反应室 2相连，沉淀室11上部内侧壁上设有溢流堰9,出水管10与溢流堰9相连。
所述的升流式反应室2横截面积S,与回流室12横截面积S2之比为2~4:1， 回流渐縮管14与基准铅垂面的夹角P成55°~65°，回流渐縮管14最窄处为 20 30mm。污泥沉淀区6横截面积Ss与沉淀区11横截面积S4之比为2~4:1，污 泥沉淀区6与循环管8横截面积之比为3~7:1，沉淀区11与循环管8横截面积 之比为2~4:1。沉淀室11与升流式反应室2体积之比为1~3:1;所述的污泥沉淀 区6与回流室12体积之比为1 2:1。外圆渐扩管7与基准水平面的夹角a成 50°~70°，污泥沉淀回流缝13为10~20mm。
双通道自循环厌氧生物反应器可有机玻璃和钢板构建。废水呈全混流态由 底部进水管进入升流式反应室，在升流式反应室内发生反应，产生沼气。被沼 气携带至上部的泥水混合物，由集气室收集，实现泥、水、气三相的第一级分 离，部分污泥依靠重力作用返回升流式反应室，部分泥水混合物经循环管到达 沉淀室，实现泥、水、气三相的第二级分离。分离后的泥水混合物通过回流室 返回到升流式反应室中，实现污泥循环，保持高污泥浓度，并实现碱度和营养 物质自平衡，从而保证反应器的稳定高效运行。污水在升流式反应室内处理后， 经过循环管流至沉淀区，通过折流挡板的阻挡作用，减少污泥随出水流失。出 水从折流挡板围成的圆筒内由出水管引出。反应器产生的剩余活性污泥由排泥 管排出，以保持污泥量稳定。
根据本实用新型设计的反应器具体运行情况如下
双通道自循环(工wo gassway Automatic Circulation, TPAC)厌氧生物反应 器总体积2.3L，有效体积1.8L。 TPAC反应器由有机玻璃组成，以模拟废水为 进水，在恒温3(TC条件下运行。进水成分包括蔗糖、碳酸氢钠、营养浓酸液、 微量元素液，均按需成比例添加。TPAC反应器运行分为启动期和提负荷期，其 中提负荷期分为提升进水基质浓度阶段和縮短水力停留时间(Hydraulic Retention Time, HRT)阶段。在提升进水基质浓度阶段，保持HRT不变，进水 COD浓度由7000 mg/L逐步提升进水COD浓度至15000mg/L，反应器OLR由14gCOD/(L.d)提高到30gCOD/(L'd), COD去除率均在90°/。以上，容积COD去 除率由12.8 gCOD/(Ld)提高到27.2 gCOD/(Ld)。在縮短HRT阶段，保持进水 COD浓度为10000mg/L，将HRT从12h逐渐縮短至2h。随着HRT縮短，反应 器OLR从20 gCOD/(L-d)提高到120 gCOD/ (L'd)，反应器出水COD浓度也随 容积负荷的提高而从704 mg/L增加到2200 mg/L， COD去除率从93.1%下降至 78.0%，平均为84.6%。容积COD去除率由22.3 gCOD/(L'd)提高到93.6 gCOD/(L*d)。(提升进水基质浓度阶段和縮短水力停留时间阶段示意图分别见图 2和图3)
权利要求1. 一种双通道自循环厌氧生物反应器，其特征在于它具有反应器本体、支架(16)，反应器本体由挡板(3)分隔成反应系统和污泥沉淀系统左右两个腔室，左右两腔室由循环管(8)连通，在反应系统内下部为升流式反应室(2)、上部为污泥沉淀区(6)，升流式反应室(2)自下而上的侧壁上设有进水管(1)和多个取样口(4)，污泥沉淀区(6)自下而上的侧壁上设有设有排泥管(5)和取样口(4)，污泥沉淀系统内自上而下设有沉淀室(11)、循环管(8)、回流室(12)，循环管(8)上端与污泥沉淀区(6)相连，循环管(8)下端与回流室(12)顶部相连，回流室(12)下端经回流渐缩管(14)与升流式反应室(2)相连，沉淀室(11)上部内侧壁上设有溢流堰(9)，出水管(10)与溢流堰(9)相连。
2. 根据权利要求1所述的一种双通道自循环厌氧生物反应器，其特征在于 所述的升流式反应室(2)横截面积S,与回流室(12)横截面积S2之比为2~4:1，回 流渐縮管(14)与基准铅垂面的夹角P成55°~65°，回流渐縮管(14)最窄处为 20 30mm。
3. 根据权利要求1所述的一种双通道自循环厌氧生物反应器，其特征在于 所述的污泥沉淀区(6)横截面积S3与沉淀区(ll)横截面积S4之比为2 4:1，污泥 沉淀区(6)与循环管(8)横截面积之比为3~7丄沉淀区(11)与循环管(8)横截面积之 比为2~4:1。
4. 根据权利要求1所述的一种双通道自循环厌氧生物反应器，其特征在于 所述的沉淀室(11)与升流式反应室(2)体积之比为1~3:1;所述的污泥沉淀区(6)与 回流室(12)体积之比为1~2:1。外圆渐扩管(7)与基准水平面的夹角a成50。 70。， 污泥沉淀回流缝(13)为10 20mm。
专利摘要本实用新型公开了一种双通道自循环厌氧生物反应器。它具有反应器本体、支架。反应器本体由左右两个腔室构成，右腔室为反应系统，在反应系统中自下而上设有升流式反应室、进水管、取样口、排泥管、污泥沉淀区；左腔室为污泥沉淀系统，污泥沉淀系统自上而下设有溢流堰、沉淀室、循环管、回流室。左右两腔室由循环管连通，循环管上端与右腔室污泥沉淀区相连，下端通至左腔室回流室顶部。本实用新型的优点1)反应室与沉淀室分隔，反应室的流态对沉淀室的工况影响较小；2)反应室和沉淀室以循环管沟通，强化基质传递，实现碱度和营养自平衡；3)该反应器能承受高进水有机物浓度，具有强抗冲击负荷能力。
文档编号C02F3/28GK201305509SQ20082016762
公开日2009年9月9日 申请日期2008年11月7日 优先权日2008年11月7日
发明者燚 余, 汪彩华, 胡宝兰, 平 郑 申请人:浙江大学