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三段式沼氣反應器.pdf

摘要
申請專利號:

CN201610124131.X

申請日:

2016.03.04

公開號:

CN105540837A

公開日:

2016.05.04

當前法律狀態:

駁回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的駁回IPC(主分類):C02F 3/28申請公布日:20160504|||實質審查的生效IPC(主分類):C02F 3/28申請日:20160304|||公開
IPC分類號: C02F3/28 主分類號: C02F3/28
申請人: 蘇州蘇沃特環境科技有限公司
發明人: 徐富
地址: 215000 江蘇省蘇州市高新技術產業開發區鹿山路369號
優先權:
專利代理機構: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246 代理人: 連平
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201610124131.X

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.11.23|||2016.06.01|||2016.05.04

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的駁回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了三段式沼氣反應器,包括預厭氧區、主厭氧區和甲烷菌分離區;主厭氧區和甲烷菌分離區之間設有三相分離器,甲烷菌分離區經通氣管路與預厭氧區連通,預厭氧區經通水管路與主厭氧區連通。廢水在預厭氧區中預處理后進入主厭氧區,與厭氧污泥中的厭氧微生物混合發生有機物生物降解反應產生沼氣,沼氣和污泥在三相分離器處分離,沼氣上升至甲烷菌分離區,并進入預厭氧區,與廢水混合,沼氣中的細碎產甲烷菌吸附和降解廢水,使沼氣與產甲烷菌分離,沼氣排出或繼續下一步利用。本發明不僅能全部回收沼氣能源、提高甲烷菌群顆粒化率,而且,三段式沼氣反應器具有結構簡單、占地面積小、投入成本低、維修率低、動力消耗低、運行成本低、操作管理簡單等優點。

權利要求書

1.三段式沼氣反應器,包括第一腔室(10)和第二腔室(20),所述
第一腔室內設預厭氧區(11),所述第二腔室內設主厭氧區(21)和甲烷菌
分離區(22),所述主厭氧區內設有污泥,甲烷菌分離區位于主厭氧區的上
方;其特征在于:
所述主厭氧區和甲烷菌分離區之間設有三相分離器(23),所述甲烷菌
分離區經通氣管路(30)與預厭氧區連通,所述預厭氧區經通水管路(40)
與主厭氧區連通;所述第一腔室開設與預厭氧區連通的進水口(12)和分
離后沼氣出口(13),所述第二腔室開設與甲烷菌分離區連通的出水口(24)。
2.如權利要求1所述的三段式沼氣反應器,其特征在于:所述通氣管
路(30)包括分離前沼氣管(31)、安裝在分離前沼氣管上的沼氣增壓泵(32),
將沼氣泵入預厭氧區(11)。
3.如權利要求2所述的三段式沼氣反應器,其特征在于:所述通氣管
路(30)還包括與分離前沼氣管(31)連通的沼氣分布器(33),所述沼氣
分布器位于預厭氧區(11)的底部;所述沼氣分布器包括與分離前沼氣管
連通的沼氣進口和與預厭氧區連通的多個沼氣出口。
4.如權利要求1所述的三段式沼氣反應器,其特征在于:所述通水管
路(40)包括廢水管(41)、安裝在廢水管上的提升泵(42)。
5.如權利要求4所述的三段式沼氣反應器,其特征在于:所述通水管
路(40)還包括與廢水管(41)連通的布水器(43),所述布水器位于主厭
氧區(21)的底部;所述布水器包括與廢水管連通的廢水進口和與主厭氧
區連通的多個廢水出口。

說明書

三段式沼氣反應器

技術領域

本發明涉及環保技術領域中的廢水處理設備,具體而言,涉及一種三
段式沼氣反應器。

背景技術

廢水的生物處理方法可以分為好氧生物處理方法和厭氧生物處理方法
兩大類,其中好氧方法可以處理有機物含量較低,如生活廢水和易好氧生
物降解廢水等;厭氧處理主要處理難降解廢水,但是單純的厭氧處理很難
達到排放標準,一般后面要接好氧處理。除了生物法處理外,廢水處理還
有物化法、膜法、電化學法等等。

廢水厭氧生物處理是指在無分子氧的條件下通過厭氧微生物(包括兼
氧微生物)的作用,將廢水中各種復雜有機物分解轉化成甲烷和二氧化碳
等物質的過程。在厭氧生物處理的過程中,復雜的有機化合物被分解,轉
化為簡單、穩定的化合物,同時釋放能量。其中,大部分的能量以甲烷的
形式出現,這是一種可燃氣體,可回收利用。同時僅少量有機物被轉化而
合成為新的細胞組成部分,故相對好氧法來講,厭氧法污泥增長率小得多。

按現有技術,廢水厭氧生物處理的前面單元中,采用空氣曝氣攪拌或
調節,調節水質和水量,預酸化廢水,但是經過空氣調節后廢水中微量的
溶解氧進入厭氧反應器,對厭氧反應器需要絕對厭氧環境的產甲烷菌產生
一定的沖擊,影響厭氧反應的氧化還原電位,也對厭氧反應器設備產生一
定的有氧腐蝕,容易出現污泥松散、有機負荷低、處理效果差等問題。

發明內容

本發明所解決的技術問題:廢水厭氧生物處理的預處理過程中,采用
空氣曝氣攪拌或調節水質和水量,預酸化廢水,致使廢水中微量的溶解氧
進入厭氧反應器,沖擊產甲烷菌的產生,影響厭氧反應的氧化還原電位,
腐蝕厭氧反應器設備,導致污泥松散、有機負荷低、處理效果差。

為解決上述技術問題,本發明提供如下技術方案:

三段式沼氣反應器,包括第一腔室和第二腔室,所述第一腔室內設預
厭氧區,所述第二腔室內設主厭氧區和甲烷菌分離區,所述主厭氧區內設
有污泥,甲烷菌分離區位于主厭氧區的上方;所述主厭氧區和甲烷菌分離
區之間設有三相分離器,所述甲烷菌分離區經通氣管路與預厭氧區連通,
所述預厭氧區經通水管路與主厭氧區連通;所述第一腔室開設與預厭氧區
連通的進水口和分離后沼氣出口,所述第二腔室開設與甲烷菌分離區連通
的出水口。

按上述技術方案,本發明所述三段式沼氣反應器的工作原理如下:廢
水經進水口進入第一腔室的預厭氧區中,在預厭氧區中預處理后的廢水經
通水管路進入第二腔室的主厭氧區;廢水在主厭氧區中與污泥充分混合反
應,產生沼氣,污泥膨脹,沼氣攪拌污泥,強化傳質效果;沼氣和污泥在
三相分離器處進行分離,污泥截留在主厭氧區內,而經過三相分離器分離
后的廢水則由出水口流入后續處理單元;沼氣由于密度小,繼續上升至甲
烷菌分離區,并通過通氣管路進入第一腔室的預厭氧區;在預厭氧區,沼
氣與廢水充分混合,沼氣中夾帶的細碎產甲烷菌快速吸附和降解廢水,使
沼氣與產甲烷菌分離,分離后的沼氣由分離后沼氣出口排出或繼續下一步
利用。

通過上述技術方案,本發明采用第二腔室中主厭氧區產生的沼氣,經
過通氣管路至預厭氧區,經過預厭氧區后的廢水經通水管路進入主厭氧區,
發生甲烷菌生物反應,甲烷菌在甲烷菌分離區分離,凈化后的廢水進入后
續處理單元;從而實現預厭氧區、主厭氧區和甲烷菌分離區的功能分離,
發揮各個功能區的優勢效率,并將反應器集成為一體。本發明所述三段式
沼氣反應器不僅能全部回收沼氣能源、提高甲烷菌群顆粒化率,而且,三
段式沼氣反應器具有結構簡單、占地面積小、投入成本低、維修率低、動
力消耗低、運行成本低、操作管理簡單等優點;具體而言,本發明所述三
段式沼氣反應器對有機物的降解率達到90%以上,甲烷菌群顆粒化率提高
了80%以上,設備投資減少50%。

本發明有效地解決了現有技術中因使用空氣攪拌而產生的微量的溶解
氧進入厭氧反應器而影響厭氧反應的氧化還原電位及對厭氧反應器設備產
生一定腐蝕的技術問題。

作為本發明對預厭氧區的一種說明,在預厭氧區中,沼氣中夾帶的細
碎產甲烷菌快速吸附和降解廢水,同時,沼氣中的絕大部分二氧化碳溶解
于水,提高了廢水的碳酸氫鹽和碳酸鹽堿度,避免揮發性脂肪酸在主厭氧
區的積累。

作為本發明對產甲烷菌、甲烷菌的一種說明,所述產甲烷菌屬于原核
生物中的古細菌,可以生成甲烷的微生物稱作產甲烷菌;所述甲烷菌屬于
原核生物,是專性嚴格厭氧菌、生長繁殖特別緩慢、培養分離比較困難;
產甲烷菌不能在有氧氣處生存,因此它們只能在完全缺乏氧氣的環境中被
發現,只有產甲烷和發酵作用能夠在只有含碳化合物作為電子受體的情況
下發生。通過產甲烷作用,有機廢物可以轉化成有用的甲烷,即沼氣;其
中,產甲烷作用,又稱甲烷生成,指微生物合成甲烷的代謝途徑,在很多
環境中,這是有機物降解的最終步驟。

作為本發明對三相分離器的一種說明,所述三相分離器多用于生物污
水處理中的上流式厭氧污泥床反應器(UASB),用以分離消化氣、消化液和
污泥顆粒。消化氣自反應器頂部導出;污泥顆粒自動滑落沉降至反應器底
部的污泥床;消化液從澄清區出水。

作為本發明對通氣管路的一種說明,所述通氣管路包括分離前沼氣管、
安裝在分離前沼氣管上的沼氣增壓泵、與分離前沼氣管連通的沼氣分布器;
所述沼氣分布器位于預厭氧區的底部;所述沼氣分布器包括與分離前沼氣
管連通的沼氣進口和與預厭氧區連通的多個沼氣出口。其中,沼氣分布器
相當于一個分配中介,其設有一個沼氣進口,沼氣出口的數量根據預厭氧
區面積大小而定,多個沼氣出口均勻分布。按上述說明,沼氣通過分離前
沼氣管,由沼氣增壓泵經沼氣分布器泵入預厭氧區。

作為本發明對通水管路的一種說明,所述通水管路包括廢水管、安裝
在廢水管上的提升泵、與廢水管連通的布水器;所述布水器位于主厭氧區
的底部;所述布水器包括與廢水管連通的廢水進口和與主厭氧區連通的多
個廢水出口。其中,布水器相當于一個分配中介,其設有一個廢水進口,
廢水出口的數量根據主厭氧區面積大小而定,多個廢水出口均勻分布。按
上述說明,在預厭氧區中預處理后的廢水經提升泵后由廢水管及布水器進
入主厭氧區。

附圖說明

下面結合附圖對本發明做進一步的說明:

圖1為本發明所述三段式沼氣反應器的結構示意圖;

圖2為圖1中從下方觀察所述三段式沼氣反應器所得的平面結構示意
圖。

圖中符號說明:

10、第一腔室;11、預厭氧區;12、進水口;13、分離后沼氣出口;

20、第二腔室;21、主厭氧區;22、甲烷菌分離區;23、三相分離器;
24、出水口;

30、通氣管路;31、分離前沼氣管;32、沼氣增壓泵;33、沼氣分布
器;

40、通水管路;41、廢水管;42、提升泵;43、布水器。

具體實施方式

結合圖1、圖2,一種三段式沼氣反應器,包括第一腔室10和第二腔
室20,所述第一腔室內設預厭氧區11,所述第二腔室內設主厭氧區21和
甲烷菌分離區22,所述主厭氧區內設有污泥,甲烷菌分離區位于主厭氧區
的上方。

所述主厭氧區和甲烷菌分離區之間設有三相分離器23,所述甲烷菌分
離區經通氣管路30與預厭氧區連通,所述預厭氧區經通水管路40與主厭
氧區連通;所述第一腔室開設與預厭氧區連通的進水口12和分離后沼氣出
口13,所述第二腔室開設與甲烷菌分離區連通的出水口24。

其中,所述通氣管路30包括分離前沼氣管31、安裝在分離前沼氣管
上的沼氣增壓泵32、與分離前沼氣管31連通的沼氣分布器33,所述沼氣
分布器位于預厭氧區11的底部;所述沼氣分布器包括與分離前沼氣管連通
的沼氣進口和與預厭氧區連通的多個沼氣出口。

其中,所述通水管路40包括廢水管41、安裝在廢水管上的提升泵42、
與廢水管41連通的布水器43,所述布水器位于主厭氧區21的底部;所述
布水器包括與廢水管連通的廢水進口和與主厭氧區連通的多個廢水出口。

實際操作中,參考圖1,本發明所述三段式沼氣反應器的工作流程如
下:

第一,廢水經進水口12進入第一腔室10的預厭氧區11中,在預厭氧
區11中預處理后的廢水經通水管路40進入第二腔室20的主厭氧區21。

第二,廢水在主厭氧區21中與污泥充分混合反應,產生沼氣,污泥膨
脹,沼氣攪拌污泥,強化傳質效果。

第三,沼氣和污泥在三相分離器23處進行分離,污泥截留在主厭氧區
21內,而經過三相分離器23分離后的廢水則由出水口24流入后續處理單
元;沼氣由于密度小,繼續上升至甲烷菌分離區22,并通過通氣管路30
進入第一腔室10的預厭氧區11。

第四,在預厭氧區11,沼氣與廢水充分混合,沼氣中夾帶的細碎產甲
烷菌快速吸附和降解廢水,使沼氣與產甲烷菌分離,分離后的沼氣由分離
后沼氣出口13排出或繼續下一步利用。

以上內容僅為本發明的較佳實施方式,對于本領域的普通技術人員,
依據本發明的思想,在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處,本說
明書內容不應理解為對本發明的限制。

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