专利名称：沼气自循环复合床反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高浓度污水处理装置。
背景技术：
对于高浓度污水处理系统，若单纯采用好氧处理方法由于消耗能量较
大(例如COD浓度5000mg/L,水量1000mVd的废水，若单纯用好氧处理工 艺，吨水耗电在2. 5KW.h以上)，处理效果也不够理想，所以一般都采用 厌氧+好氧处理方法。厌氧处理不仅消耗能量少(仅污水提升费用)，而且 还能产生沼气新能源(如同样是上面的废水，可转化成近35001113的沼气， 相当于3. 5吨标准煤的热值)，可以创造效益。
厌氧处理工艺早期采用沼气池和接触厌氧池，但早期的厌氧处理方法 低效而且不能连续运行，原因主要是由于池(罐)内厌氧微生物量小及污 水和厌氧污泥(厌氧微生物以污泥为载体生长，然后吸附和分解水中的有 机污染物质)传质效果差，处理效率低下设计负荷仅1 ~ 2kgC0D/m3 . d，人 工操作工作量大。经过几个世纪的改进和完善，目前广泛应用的升流式污 泥床反应器(简称UASB)，该处理装置底部有较多的厌氧污泥，进水与厌氧 污泥接触，通过厌氧^t生物的作用分解产生沼气，装置上部(工作水面以 下)设置三相分离器将沼气所裹挟的厌氧污泥、沼气及水分离，使沼气去 燃烧利用装置，污水通过三相分离器后出水，污泥返回到装置底部重新参 与生物反应。虽然该装置生物量有所提高，但由于传质效果(即污水与厌 氧微生物污泥之间的接触)仍未得到彻底改善，这又在一定程度上限制了 反应器内生物量的提高，所以处理负荷仍不能够大幅度提高， 一般设计负 荷在6 kgCOD/m3 d以下，停留时间在24小时以上。为防止进水浓度过高 造成反应器内厌氧污泥酸化，通常进水COD浓度应控制在6000mg/L以下， 浓度超过此范围的废水应适当稀释后再进处理装置，这样增加了处理系统 的负担而且需浪费大量稀释水。传统的厌氧复合床反应器(UBF)，由于在升流式污泥床反应器的上部 安装了填料，增加了填料也即增加了微生物量，所以负荷有所提高(目前 设计负荷通常在10 kgC0D/m3 .d以下)。但由于没有很好的解决好传质问题， 也限制了该技术的发展。所以迫切需要解决限制该技术发展的关键性难题。
发明内容
为了解决上述现有污水处理装置存在的问题，通过对现有厌氧复合床 反应器(UBF)的改进，本实用新型提供一种沼气自循环复合床反应器。
具体的改进技术方案如下 沼气自循环复合床反应器，包括反应器罐体，反应器罐体中部和上部分别 设有第一层三相分离器和第二层三相分离器，第一层三相分离器下部反应 器罐体一侧设有进水管，第二层三相分离器上部的反应器罐体一侧设有出 水管；反应器罐体顶部设有汽水分离器罐，汽水分离器罐底部连通着汽水 回流管，汽水回流管由反应器罐体顶部伸入至底部，且连通着旋流布水器 12,汽水分离器罐上部一侧设有连通第二层三相分离器上部的沼气管，汽 水分离器罐下部一侧设有连通第一层三相分离器上部的汽水管，汽水分离 器罐顶部一侧设有沼气管，其特征在于
所述第一层三相分离器和第二层三相分离器之间的反应器罐体内填充 着组合填料。
所述第 一层三相分离器与罐顶部的汽水分离器9之间形成了沼气提升， 提升所携带的水和厌氧生物污泥通过内循环回流管4回到旋流布水器"中 部，促使了系统内部的水力混合和循环。
所述的进水方式为旋流布水，通过旋流布水器12促使所进之污水与罐 底部的厌氧生物污泥充分接触混合。
所述组合填料为半软性填料和/或纤维软性填料，综合了半软性填料的 布水布气均匀和软性填料比表面积大，处理污水的微生物在填料表面生长 好的优点。其中半软性填料由高分子聚合物模压成型，材料具有较好的耐 腐蚀和耐温性能。软性填料采用塑料圆型小压扣压制生产工艺，使每束纤 维分布均匀，在水中易舒展，分布均匀。
4本实用新型可提高污水处理系统的处理效率和处理程度，负荷可达到
30 50kgCOD/ (m3 'd)，其负荷是传统的厌氧复合床反应器的3~5倍以上， 是升流式污泥床反应器负荷的5~10倍。
由于负荷高，所以可节省大量建设费用和占地面积，建设费用仅为UASB 工艺的1/4-1/3。由于实现了沼气内循环，操作管理工作量大大减小，系 统一旦启动成功，当进水水质稳定时，由于系统的自身平衡调节作用，可 不需要进行#:作管理。停留时间由过去UASB反应器的需24小时以上停留 时间，缩短为现在的4~6小时停留时间。由于沼气自循环的自身稀释作用， 对进水COD浓度没有限制条件，用于处理高浓度废水时可节省了大量的稀 释用水。
当进水浓度高时，由于厌氧污泥量大，微生物数量也大，微生物分解 所产生的沼气量也大。所形成的气力提升(即气提)所裹挟的厌氧污泥及 水量也大，内循环量也随之加大，内循环所产生的稀释量也随之加大。形 成了动态的自身调节系统。
对前所述及的C0D浓度为5000mg/L，水量为1000m3/d的发酵行业废水， 若采用传统厌氧复合床(UBF)反应器，若取10kgCOD/m3 . d,则装置池容 为500m3，出水浓度根据经验可达到500 ~ 750mg/L;若采用沼气内循环反应 器，同等容积下，出水浓度可达到250 ~ 500mg/L。且为了充分反应器的高 效性，若达到500 ~ 750mg/L的排放浓度，装置容积只需167m3 (设计负荷 取30 kgCOD/m3 . d)即可满足，从而大大节省了建设成本。
该反应器可应用于各类发酵工业中，如柠檬酸、淀粉、酒精、啤酒、 白酒等，也可用于其它高浓度废水处理。
图1为本实用新型结构示意图， 图2为图1的A-A剖视图， 图3为图l的B-B剖视图。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地说明。实施例
参见图1和图2，沼气自循环复合床反应器包括反应器罐体2，反应器 罐体2中部和上部分别设有第一层三相分离器3和第二层三相分离器，第 一层三相分离器3下部反应器罐体2 —侧安装有进水管1,第二层三相分离 器6上部的反应器罐体2 —侧安装有出水管7;反应器罐体2顶部安装有汽 水分离器罐9，汽水分离器罐9底部连通着内循环回流管4,内循环回流管 4由反应器罐体顶部伸入至底部，且连通着旋流布水器12，汽水分离器罐9 上部一侧安装有连通第二层三相分离器6上部的沼气管8，汽水分离器罐9 下部一侧安装有连通第一层三相分离器3上部的汽水管11,汽水分离器罐 9顶部一侧安装有沼气管10。
第一层三相分离器3的中部设三相分离器集气室13，见图3。
在第一层三相分离器3和第二层三相分离器6之间的反应器罐体2内 填充着组合填料5，组合填料为半软性填料和软性填料的组合。
综合了半软性填料的布水布气均匀和软性填料比表面积大，处理污水 的微生物在填料表面生长好的优点。其中半软性填料由高分子聚合物模压 成型，材料具有较好的耐腐蚀和耐温性能。软性填料采用塑料圆型小压扣 压制生产工艺，使每束纤维分布均匀，在水中易舒展，分布均匀。
工作原理
水泵将污水通过进水管1打入到反应器罐体2底部的旋流布水器12, 在反应器罐体2底部污水和循环回流的厌氧污泥(分解污水中有机污染物 质的厌氧微生物都包含在污泥中，以污泥为载体，分解吸收水中有机污染 物质)及水充分混合，由于流速大，污泥在反应器罐体2底部呈流化膨胀 状态，传质效果得到了最大程度的发挥。由于传质效果非常好，沼气产量 大而且密集，第一层三相分离器3的工作液面呈沸腾状态，沼气上升过程 中形成了气提，将厌氧污泥与水裹挟至罐顶的气水分离器罐9中，在气水 分离器罐9中沼气被分离出去通过沼气管IO进入沼气利用系统中，污泥和 水从内循环回流管4下降到罐底旋流布水器12中，起增加厌氧污泥和进水 之间的传质作用和稀释降低进水浓度作用(但由于是自身内部循环，不需
6外加稀释水)。
由于第一层三相分离器3的固液分离作用，进入接触厌氧区的污泥量 很少，接触厌氧区的存在将大大提高了该区的微生物量，也即提高了该区 的处理效率。由于反应器的高效性及为了提高传质效果的需要，罐体往往 做成细长形的，所以罐体的设计表面负荷较大，但由于填料的阻隔作用， 厌氧污泥基本都被保留在处理系统中，这更加大了系统的处理效率。厌氧 处理系统污水中的污染物质大部分都被转化为沼气，少量的剩余污泥可从 罐底部排出，作为同类型工厂厌氧系统启动用。如果需进行污泥处理，因 剩余污泥产生量仅为同等浓度好氧处理工艺的1/10-1/50，所以能大大节 省污泥处理设施的投资。
权利要求1、沼气自循环复合床反应器，包括反应器罐体，反应器罐体中部和上部分别设有第一层三相分离器和第二层三相分离器，第一层三相分离器下部反应器罐体一侧设有进水管，第二层三相分离器上部的反应器罐体一侧设有出水管；反应器罐体顶部设有汽水分离器罐，汽水分离器罐底部连通着汽水回流管，汽水回流管由反应器罐体顶部伸入至底部，且连通着旋流布水器(12)，汽水分离器罐上部一侧设有连通第二层三相分离器上部的沼气管，汽水分离器罐下部一侧设有连通第一层三相分离器上部的汽水管，汽水分离器罐顶部一侧设有沼气管，其特征在于所述第一层三相分离器和第二层三相分离器之间的反应器罐体内填充着组合填料；所述第一层三相分离器与罐顶部的汽水分离器(9)之间形成了沼气提升；所述的进水机构为旋流布水器(12)。
2、 根据权利要求l所述的沼气自循环复合床反应器，其特征在于所 述组合填料为半软性填料和/或纤维软性填料。
专利摘要本实用新型涉及沼气自循环复合床反应器，解决了现有装置污水处理效果不理想的问题。本实用新型通过对现有厌氧复合床反应器(UBF)的改进，在第一层三相分离器和第二层三相分离器之间的反应器罐体内填充满组合填料。可提高污水处理系统的处理效率和处理程度，负荷可达到30～50kgCOD/(m<sup>3</sup>·d)，其负荷是传统的厌氧复合床反应器的3～5倍以上，是升流式污泥床反应器负荷的5～10倍。由于负荷高，所以可节省大量建设费用和占地面积，建设费用仅为UASB工艺的1/4～1/3。由于沼气自循环的自身稀释作用，对进水COD浓度没有限制条件，用于处理高浓度废水时可节省了大量的稀释用水。剩余污泥产生量仅为同等浓度好氧处理工艺的1/10～1/50，能大大节省污泥处理设施的投资。
文档编号C02F3/28GK201284270SQ20082018549
公开日2009年8月5日 申请日期2008年9月8日 优先权日2008年9月8日
发明者何晓锋, 俊 刘, 孟庆凡, 杨兴华 申请人:安徽亚泰环境工程技术有限公司