内循环式生物滤池厌氧反应器的制作方法

本实用新型涉及有机废水处理技术领域，具体涉及内循环式生物滤池厌氧反应器。

背景技术：

在有机废水处理过程中，一般首先要经过厌氧处理，然后在进行其它后续环节的处理，如曝气、沉淀及过滤等。因此，厌氧过程对有机物的去除效率直接关乎到下游水处理过程的难易程度和成本。除了温度、pH等关键影响因素外，反应器的类型与构造对厌氧过程中有机物的去除效率也有着极为重要的影响。

在有机污水处理中，目前应用较为普遍的反应器有上流式厌氧污泥床反应器（UASB）、内循环式反应器（IC）以及升流式厌氧滤器（AF）等。其中UASB反应器具有结构简单、维护方便等优点，目前应用最为广泛。UASB的三相分离器可以很好地截留污泥颗粒，是反应器内部维持较高的污泥浓度。然而，UASB反应器也具有一定的缺点，如进水中的悬浮物要适当控制，不宜过高，一般要控制在100mg/L以下；污泥床内有短流现象，影响处理能力；对水质和负荷变化较敏感，耐冲击能力稍差等。基于UASB反应器的优缺点，在其基础上又逐渐开发了诸多反应器，如IC和AF等。IC反应器内部增加了内循环装置，可以在不加外力的情况下实现反应器内部物料混合。通过内循环作用来自动稀释进水，使反应器内微生物与底物更好地传质接触。一般情况下，IC反应器的进水有机负荷可以超过普通UASB反应器3倍以上。因此，同等条件下，IC反应器的设计罐体积仅为UASB的1/4-1/3，从而能有效节约建造成本和占地面积。此外，IC反应器的抗冲击负荷强，处理低浓度废水（COD=2000—3000mg/L）时，反应器内循环流量可达进水量的2-3 倍；处理高浓度废水（COD=10000—15000mg/L）时，内循环流量可达进水量的10-20倍。大量的循环水和进水充分混合，使原水中的有害物质得到充分稀释，大大降低了毒物对厌氧消化过程的影响。然而，IC反应器内部结构较为复杂，制造、维修及维护成本相对较高；此外，受污水中悬浮物浓度的影响，物料内循环的上升及下降管道常易发生堵塞现象。不同于前两种反应器，AF是升流式厌氧生物滤池的简称，是在传统的厌氧活性污泥法的基础上发展而来的，其与UASB反应器的主要差别是在内部加装了一定量的固体填料。AF反应器在运行时，厌氧污泥的保留在于两种方式完成，一是细菌在固定的填料表面形成生物膜；二是在反应器的空间内形成细菌聚集体。这使得反应器具有诸多优点，如生物固体浓度高，因此可获得较高的有机负荷；微生物固体停留时间长，可缩短水力停留时间，耐冲击负荷能力也较高；启动时间短，停止运行后再启动也较容易。基于上述优势，目前AF反应器在城市生活污水处理中极具竞争力。影响AF反应器效率的关键问题之一就是固体填料的安装，为了防止水流在上升过程中发生堵塞现象，填料加装密度不能过高。因此，在AF反应器的内部仍然存在短流现象，常需要加装循环泵来提高其传质作用。

综上所述，无论是UASB反应器、IC反应器还是AF反应器，均已被证明可以从不同方面提高反应器的处理能力和效率。也就是说，截留反应器内污泥颗粒、增加反应器内部物料的循环传质和增大反应器内生物膜面积，对提高反应器的消化能力都是有利的。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术缺陷，提供内循环式生物滤池厌氧反应器。解决了传统厌氧生物滤池反应器（AF）内部物料无法自循环且容易形成短流的问题，以及传统内循环反应器（IC）因其内部结构复杂难以加装填料来进一步增强生物量的问题。

本实用新型通过以下技术方案实现：

内循环式生物滤池厌氧反应器，包括反应壳体，反应壳体内的底部设置有第一反应室，反应壳体内的中部设置有第二反应室，第二反应室内设置有固体填料床，第一反应室内设置有布水系统，第一反应室和第二反应室之间设置有气体收集挡板，第二反应室的外壁与反应壳体的内壁之间构成气体上升通道，反应壳体内位于气体上升通道上方设置有三相分离器挡板，反应壳体内位于三相分离器挡板的上方构成三相分离器沉淀室，反应壳体的顶部设置有气室，气室上设置有排气口，三相分离器沉淀室与出水口连接，第一反应室与排泥口连接。

如上所述的三相分离器挡板包括上斜挡板和下斜挡板，上斜挡板的上斜侧与下斜挡板的下斜侧连接，下斜挡板的下斜侧延伸至第二反应室上方。

本实用新型较现有技术相比，具有以下优点：

第二反应室内设置有固体填料床，可以按需加装一定种类和密度的填料，在填料表面形成的生物膜可以进一步增强第二反应室的处理能力；第二反应室、第一反应室和气体上升通道形成内循环通道，在不加外力的情形下，利用第一反应室自身产生的气体可对固体填料床内的反应液形成内循环作用，从而增加传质传热作用和降低短流效应。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的内循环通道的横切面图；

图中：1-布水系统；2-气体收集挡板；3-气体上升通道；4-固体填料床；5-三相分离器挡板；6-三相分离器沉淀室；7-气室；8-排气口；9-出水口；10-排泥口；11-反应壳体；12-第一反应室；13-第二反应室。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明。

如图1～2所示，内循环式生物滤池厌氧反应器，包括反应壳体11，反应壳体11内的底部设置有第一反应室12，反应壳体11内的中部设置有第二反应室13，第二反应室13内设置有固体填料床4，第一反应室12内设置有布水系统1，第一反应室12和第二反应室13之间设置有气体收集挡板2，第二反应室13的外壁与反应壳体11的内壁之间构成气体上升通道3，反应壳体11内位于气体上升通道3上方设置有三相分离器挡板5，反应壳体11内位于三相分离器挡板5的上方构成三相分离器沉淀室6，反应壳体11的顶部设置有气室7，气室7上设置有排气口，三相分离器沉淀室6与出水口9连接，第一反应室12与排泥口10连接。三相分离器挡板5包括上斜挡板和下斜挡板，上斜挡板的上斜侧与下斜挡板的下斜侧连接，下斜挡板的下斜侧延伸至第二反应室13上方。

第一反应室12：第一反应室12位于反应壳体11底部，内部具有较高的污泥浓度；污水首先从反应壳体11的底部进入第一反应室12，经布水系统1与第一反应室12内活性污泥充分混合。第一反应室12和第二反应室13之间设置有气体收集挡板2，用来收集第一反应室12产生的气体。根据进水特性，第一反应室12需按一定周期进行排泥处理，以防污泥浓度过高影响传质和堵塞反应室底部的布水系统。

第二反应室13：第二反应室13位于第一反应室12的上方，第一反应室12和第二反应室13之间通过气体收集挡板2隔开。第二反应室13内设有固体填料床4，可根据实际需要来选择合适种类的填料进行填装。当第二反应室13运行一段时间后，在填料表面会形成一层生物膜，从而增大第二反应室13内的有效生物量。第二反应室13能够对第一反应室12内未能有效去除的有机物做进一步处理。

内循环通道：内循环通道主要针对第二反应室13设计，第一反应室12、第二反应室13和气体上升通道形成内循环通道，第二反应室13的下端与气体收集挡板2相连。气体收集挡板2可将第一反应室12产生的气体收集到气体上升通道3内，使气体上升通道3内的物料密度降低。在密度差的作用下，气体上升通道3的底部与第二反应室13底部会产生一个压强差。在压强差的作用下，第二反应室13的物料会向下移动，同时气体上升通道3内的物料则会向上移动，从而形成一个内循环效果。该内循环通道的设置，不仅可以改善第二反应室13的传质传热作用，而且还可以有效削减短流效应。

三相分离器：三相分离器位于气体上升通道的上方，主要起到分离固液气三相成分的作用。三相分离器包括：三相分离器挡板5、三相分离器沉淀室6和气室7。三相分离器挡板5包括上斜挡板和下斜挡板，上斜挡板一侧与反应壳体11连接，另一侧为上斜侧；下斜挡板一侧与反应壳体11连接，另一侧为下斜侧，上斜挡板的上斜侧与下斜挡板的下斜侧连接，下斜挡板的下斜侧延伸至第二反应室13上方。当气体上升通道3上升的气液固混合物遇到三相分离器挡板5的上斜挡板后，气体首先被三相分离器挡板5的上斜挡板分离并收集到反应壳体11顶部的气室7中，随后固液混合物进入三相分离器沉淀室6内进行固液分离，能够沉淀下来的污泥颗粒和细菌团体经三相分离器挡板5的下斜挡板返回到第二反应室13中，其余悬浮固体则随液体一同从出水口9排出。在实际生产中，三相分离器可根据需要进行选择性加装，也可以在第二反应室13外部单独设置一个沉淀池或者容器来替代三相分离的作用，将沉淀后的污泥颗粒按需打回第二反应室13里面。

在使用过程中，废水首先从布水系统1进入第一反应室12，废水中高浓度的污染物与第一反应室12内的厌氧污泥床混合，发生生化反应。第一反应室12厌氧生化过程产生的沼气上升过程中遇到气体收集挡板2的上斜挡板，被汇集进入气体上升通道3内。当气体上升通道3内的物料融入一定量的气体后，其整体密度会下降。当气体上升通道3内物料密度低于第二反应室13内的物料密度时，在密度差的作用下，气体上升通道3与第二反应室13底部会产生一个压强差，从而带动第二反应室13内物料按图1中箭头所示方向进行内循环运动。三相分离器的作用是，在第一反应室12正常运行时，部分颗粒污泥会粘附一定量的气泡，随气泡一同上升，当遇到三相分离器挡板5时，气体上升通道3中的气泡将被收集进入气室7内，后经排气口8排出，脱离气泡的污泥颗粒与水共同进入三相分离器沉淀室6内，经沉淀分离后，可沉淀污泥颗粒返回第二反应室13内，不可沉降的悬浮物则随水流一同经出水口9排出。当第一反应室12运行一段时间后，根据第一反应室12的污泥浓度变化，定期从排泥口10进行排泥，以稳定第一反应室12内部的污泥浓度。

在具体的工程应用中，要根据具体情况来确定各部分结构装置的设计参数。这些设计参数包括：反应壳体11横截面面积、反应壳体11高径比、第一反应室容积、第二反应室容积、填料种类和填装密度等。

以总容积为1000立方米的反应器为例，本实用新型的反应壳体11的高径比可设计在3-8之间，较高的高径比可以减少占地面积和防止短流效应；第一反应室12与第二反应室13的容积比在1-1/4之间，第一反应室12的容积应在每日进水总体积的三倍以上，以保证第一反应室12有足够的污泥量来快速降解进水中的高浓度有机物；第二反应室13的填料可以采用线型立体弹性填料加装，填装密度在25-50米/立方米之间；如处理COD_Cr>1000mg/L的高浓度废水，第一反应室12中水流的最大上升速度不宜超过3米/h；如处理COD_Cr<1000mg/L的低浓度废水，可以适当增大第一反应室12内水流上升速度。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。