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厭氧反應器和污水處理工藝.pdf

摘要
申請專利號:

CN201610073706.X

申請日:

2016.02.02

公開號:

CN105540836A

公開日:

2016.05.04

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):C02F 3/28申請日:20160202|||公開
IPC分類號: C02F3/28 主分類號: C02F3/28
申請人: 水木湛清(北京)環保科技有限公司
發明人: 計燚淼; 白皓; 馬曉波; 張聰慧
地址: 100097 北京市海淀區云會里金雅園過街樓3層3033室
優先權:
專利代理機構: 北京睿邦知識產權代理事務所(普通合伙) 11481 代理人: 張麗新
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201610073706.X

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2019.03.26|||2016.06.01|||2016.05.04

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

提供了厭氧反應器和污水處理工藝。厭氧反應器包括:反應器罐體;位于反應器罐體外的布水混合系統;位于反應器罐體內的布水裝置;外循環系統,位于反應器罐體外,與反應器罐體和布水混合系統連接,使反應器罐體的水循環回流至布水混合系統;其中布水混合系統連接進水管、外循環系統和布水裝置,用于接收來自進水管的廢水和來自外循環系統的回流水,進行混合,并將混合水分配到布水裝置。利用根據本發明實施例的厭氧反應器和污水處理工藝,布水混合系統被布置在反應器罐體外,且能夠切斷布水混合系統與布水裝置之間的水流,使得能夠在不中斷污水處理過程的情況下,進行布水裝置的維修和更換。

權利要求書

1.一種厭氧反應器,包括:
反應器罐體;
位于反應器罐體外的布水混合系統;
位于反應器罐體內的布水裝置;
外循環系統,位于反應器罐體外,與反應器罐體和布水混合系統連接,
使反應器罐體的水循環回流至布水混合系統;
其中布水混合系統連接進水管、外循環系統和布水裝置,用于接收來自
進水管的廢水和來自外循環系統的回流水,進行混合,并將混合水分配到布
水裝置。
2.根據權利要求1的厭氧反應器,所述布水混合系統與布水裝置之間的
水路連通能夠關斷,當關斷時,能夠將布水裝置從罐體中取出而無需打開罐
體和無需中斷污水處理過程。
3.根據權利要求1的厭氧反應器,還包括單個匯總管路,進水管、外循
環系統均連通到單個匯總管路,來自進水管的廢水和來自外循環系統的回流
水進入單個匯總管路,然后從該單個匯總管路通入布水混合系統。
4.根據權利要求1的厭氧反應器,還包括與布水混合系統連接的加堿液
管。
5.根據權利要求1或2的厭氧反應器,其中所述布水裝置為多個布水管,
所述布水混合系統具有多個分配管,與所述多個布水管一一連接,以及在分
配管的管道上具有開關閥門,能夠控制從分配管到布水管的水流的通斷。
6.根據權利要求5的厭氧反應器,布水管從反應器罐體頂部向下延伸,
并位于底部的污泥床層的上方。
7.根據權利要求6的厭氧反應器,還包括位于反應器罐體底部的、與布
水管相對布置的錐形散水器。
8.根據權利要求1或2的厭氧反應器,還包括一個或多個排泥管,被布
置于各個污泥聚集區域。
9.根據權利要求1或2的厭氧反應器,還包括:
上下雙層填料層,其中上層填料層的填充率大于下層填料層的填充率。
10.一種利用權利要求1的厭氧反應器進行的污水處理工藝,包括:
利用所述位于反應器罐體外的布水混合系統接收來自進水管的廢水和來
自外循環系統的回流水,進行混合;
將混合水分配到布水裝置;
混合水經布水裝置進入厭氧反應器底部后,向上流動,經過填料層,其
中經過污泥中菌種凈化后的凈水排出罐外,部分循環水經外循環系統回流到
布水混合系統。

說明書

厭氧反應器和污水處理工藝

技術領域

本發明總體地涉及環境保護的高濃廢水處理技術,更具體地涉及厭氧反
應器和污水處理工藝。

背景技術

一般來說廢水中CODcr(化學需氧量)大于1000mg/L的廢水為高濃度有
機廢水,主要來源于石油化工、冶煉、制藥、及垃圾處理等行業,這些廢水
的特點是1、成分復雜,往往含有一些難降解有機物;2、CODcr、BOD5(生
化需氧量)及懸浮物含量高,有些廢水的COD值高達十幾萬;3、通常還含
有一些易結垢的二價鹽,如Ca2+、Mg2+離子等。

對于高濃度有機廢水常用的處理方法有生物處理法、化學處理法和物化
處理法。生物處理法因其處理成本低、工藝簡單、無二次污染等特點,在工
程領域應用較多。生物法一般分為好氧生物處理和厭氧生物處理,目前工程
領域應用較多的方法是將厭氧處理工藝與好氧處理工藝相串聯使用。

厭氧法具有操作簡單、能耗低和投資費用低等優勢。厭氧反應器一般包
括進水管、污水和凈水混合系統、凈水循環系統、泥水分離系統等。

發明內容

目前的厭氧反應器應用通常存在如下問題中的一項或多項:1、目前大部
分厭氧反應器的布水器、循環管路等設備均設置在罐內,但一些廢水中含有
大量Ca2+、Mg2+離子,廢水的結垢傾向比較嚴重,反應器內的管路等容易
結垢堵塞,為使系統正常運行,需要定期開罐除垢維護,但是厭氧啟動周期
相對較長,影響了正常生產;2、厭氧反應器內布水不均勻,在廢水上升過程
中容易形成短流,導致厭氧反應器處理效果較差,極大影響處理廢水的處理
效果;3、排泥系統設計不合理,底部污泥床層長期不排泥在底部產生結垢問
題,使布水器損壞;4、泥水分離系統設計考慮不全,一般厭氧反應器多考慮
使用三項相分離器進行泥水分離,但是由于廢水類型復雜,一些厭氧反應器
中顆粒污泥很難培養,多為絮狀污泥,絮狀污泥容易上浮帶走,致使厭氧反
應器中極容易跑泥;5為保留污泥,較常用的辦法是降低反應器內廢水的設
計上升流速,但上升流速的降低大大影響了厭氧反應器效率,增加了反應器
體積和占地面積。

針對上述問題中的至少一項,提出了本發明,需要說明的是,本發明的
技術方案并不意味著解決上述全部問題,而只需能對至少一個問題提供解決
方案即可。

根據本發明的一個方面,提供了一種厭氧反應器,包括:反應器罐體;
位于反應器罐體外的布水混合系統;位于反應器罐體內的布水裝置;外循環
系統,位于反應器罐體外,與反應器罐體和布水混合系統連接,使反應器罐
體的水循環回流至布水混合系統;其中布水混合系統連接進水管、外循環系
統和布水裝置,用于接收來自進水管的廢水和來自外循環系統的回流水,進
行混合,并將混合水分配到布水裝置。

根據本發明實施例的厭氧反應器,所述布水混合系統與布水裝置之間的
水路連通能夠關斷,當關斷時,能夠將布水裝置從罐體中取出而無需打開罐
體和無需中斷污水處理過程。

根據本發明實施例的厭氧反應器,還可以包括單個匯總管路,進水管、外
循環系統均連通到單個匯總管路,來自進水管的廢水和來自外循環系統的回
流水進入單個匯總管路,然后從該單個匯總管路通入布水混合系統。

根據本發明實施例的厭氧反應器,還可以包括與布水混合系統連接的加
堿液管。

根據本發明實施例的厭氧反應器,其中所述布水裝置為多個布水管,所
述布水混合系統可以具有多個分配管,與所述多個布水管一一連接,以及在
分配管的管道上具有開關閥門,能夠控制從分配管到布水管的水流的通斷。

根據本發明實施例的厭氧反應器,布水管可以從反應器罐體頂部向下延
伸,并位于底部的污泥床層的上方。

根據本發明實施例的厭氧反應器,還可以包括位于反應器罐體底部的、
與布水管相對布置的錐形散水器。

根據本發明實施例的厭氧反應器,還可以包括一個或多個排泥管,被布
置于各個污泥聚集區域。

根據本發明實施例的厭氧反應器,還可以包括:上下雙層填料層,其中
上層填料層的填充率大于下層填料層的填充率。

根據本發明實施例的厭氧反應器,其中,上層填料層和下層填料層的填
料分布方向不同。

根據本發明實施例的厭氧反應器,兩層填料高度之和與反應器罐體總高
度比在30%~75%之間,上層填料層和下層填料層比例按照1:1~1:2分配。
下層填料層的填充率在20%~60%之間,上層填料層的填充率在30%~70%
之間。

根據本發明實施例的厭氧反應器,還可以包括位于反應器罐體外部的加
熱系統。

根據本發明的另一方面,提供了一種利用上述厭氧反應器進行的污水處
理工藝,包括:利用所述位于反應器罐體外的布水混合系統接收來自進水管
的廢水和來自外循環系統的回流水,進行混合;將混合水分配到布水裝置;
混合水經布水裝置進入厭氧反應器底部后,向上流動,經過填料層,其中經
過污泥中菌種凈化后的凈水排出罐外,部分循環水經外循環系統回流到布水
混合系統。

根據本發明實施例的污水處理工藝,還可以包括:在發現布水裝置出現
故障的情況下,在不中斷污水處理工藝的狀態下,關斷布水混合系統和出現
故障的布水裝置之間的水流通路,然后將該布水裝置取出。

根據本發明實施例的污水處理工藝,還可以包括:在不中斷污水處理工
藝的狀態下,安裝上維修好的布水裝置或者備用的布水裝置。

利用根據本發明實施例的厭氧反應器和污水處理工藝,布水混合系統被
布置在反應器罐體外,且能夠切斷布水混合系統與布水裝置之間的水流,使
得能夠在不中斷污水處理過程的情況下,進行布水裝置的維修和更換。

附圖說明

從下面結合附圖對本發明實施例的詳細描述中,本發明的這些和/或其它
方面和優點將變得更加清楚并更容易理解,其中:

圖1示出了根據本發明實施例的厭氧反應器的結構示意圖。

圖2示出了根據本發明另一實施例的厭氧反應器的結構示意圖。

圖3示出了根據本發明實施例的底部錐形散水器和排泥管的位置示意圖。

標號說明:

1-布水混合系統;2-布水管;3-出水管;4-上層填料;5-底部填料;6-
錐形散水器;7-進水管;8-加堿液管;9-沼氣出口;10-外循環管路;11-排
泥管;12-外循環泵;13-進水泵;14-加堿液泵;15-底部膨脹床;16-氣液分
離層;17-罐體;18-匯總管路。

具體實施方式

為了使本領域技術人員更好地理解本發明,下面結合附圖和具體實施方
式對本發明作進一步詳細說明。

下面結合附圖描述根據本發明的優選實施例。

根據本發明一個實施例,提供了一種厭氧反應器,可以包括:反應器罐
體;位于反應器罐體外的布水混合系統;位于反應器罐體內的布水裝置;外
循環系統,位于反應器罐體外,與反應器罐體和布水混合系統連接,使反應
器罐體的水循環回流至布水混合系統;其中布水混合系統連接進水管、外循
環系統和布水裝置,用于接收來自進水管的廢水和來自外循環系統的回流水,
進行混合,并將混合水分配到布水裝置。

圖1示出了根據本發明一個實施例的厭氧反應器100的結構示意圖。

如圖所示,根據本實施例的厭氧反應器100包括:布水混合系統1、布
水管2、出水管3、上層填料4、底部填料5、錐形散水器6、進水管7、加堿
液管8、沼氣出口9、外循環管路10、排泥管11、外循環泵12、進水泵13、
加堿液泵14、底部膨脹床15、氣液分離層16、罐體17。

布水混合系統1在反應器外部。在本示例中,布水混合系統1放置于罐
外頂部,布水混合系統1連接有進水管7、反應器外循環管路10、加堿液管
8和布水管2。加堿液管8是可選的配置,在不需要進行加堿的情況(例如,
反應器內液體酸堿度始終為中性或堿性的)下,可以不設置加堿液管。布水
混合系統1接收來自進水管7的廢水、來自外循環管路10的回流水和來自加
堿液管8的堿液(可選),進行混合,并將混合水分配到布水管2。

布水混合系統1中可以包括混合室(未示出),混合室內可以包括旋流布
水器(圖中未示出),可形成強烈旋流,增強混合室的混合均勻性和攪拌強度,
使得布水均勻和充分混合。

在圖1所示的示例中,厭氧反應器100包括單個匯總管路18,進水管7、
反應器外循環管路10、加堿液管8均連通到單個匯總管路18,單個匯總管路
18通入布水混合系統1,這樣將多條管路結合節省了管材用量。

所述布水混合系統的器壁材質可以為PE或不銹鋼,能夠抗酸、堿腐蝕。

在圖1所示示例中,布水混合系統1放置于罐體17的上部,此為優選示
例,替代地,根據需要,布水混合系統1也可放置于罐體的側面或者下部。

所述布水混合系統1與布水管連接,以便將混合水分配到布水管。

在圖1所示的示例中,布水管從反應器罐體頂部插入反應器,并優選停
留在污泥膨脹床層的上面,例如,在一個示例中,布水管下部開口距離反應
器底部大于1米,以便為污泥床預留出反應空間,從而廢水和污泥更好地混
合并發生反應。替代地,在布水混合系統放置于罐體的外面下部的情況下,
可以將布水管從反應器罐體下部插入罐體內,布水管的上方出口停留在例如
污泥膨脹床層中或者污泥膨脹床層下。

在一個示例中,所述布水混合系統1與布水裝置2之間的水路連通能夠
關斷,當關斷時,能夠將布水裝置2從罐體中取出而無需打開罐體和中斷污
水處理過程。具體地,例如,所述布水混合系統具有多個分配管,與所述多
個布水管一一連接,以及在分配管的管道上具有開關閥門,能夠控制從分配
管到布水管的水流的通斷。圖2示出根據本發明實施例的厭氧反應器的結構
示意圖,其中示出了布水混合系統通過分配管和閥門來可控地將水分配到各
個布水管。

由此,在發現布水管2出現故障的情況下,例如在發生結垢堵塞的情況
下,可以關斷布水混合系統和出現故障的布水管之間的水流通路,然后將該
布水管2拔出,此時在手邊有備用的布水管的情況下,可以直接將備用的布
水管插入,并與布水混合系統1連接,連接好后,將水流通路打開,該布水
管路徑就可以繼續工作了;或者也可以將出現故障的布水管迅速修好,例如
進行去垢處理,在修好后再插入反應器和連通布水混合系統,接通水流通路。
這樣就實現了厭氧反應器不停止運行情況下的布水管更換,保障了正常的生
產。

此示例中,反應器外循環管路10和外循環泵12組成外循環系統。外循
環管路將填料層4處的水引出,經外循環泵12泵入布水混合系統1,在布水
混合系統1內與經進水管7由進水泵13泵入布水混合系統1的廢水混合,然
后經布水管被通入反應器下部的污泥膨脹區。外循環系統可有效降低進水毒
性,同時提升反應器內廢水上升流速。在一個示例中,反應器上升流速設計
為0.5m/h~9m/h,優選1m/h-7m/h。在一個示例中,外循環泵12的水量可調
節,可以視需要控制水量和流速。

在圖1所示示例中,在反應器罐體17內的中部設置有2層填充率不同的
固著填料層。固著填料可由半軟性填料、組合填料、彈性立體材料中幾種或
一種組成。填料層固定于反應器中部。隨著水質不同,兩層填料高度之和與
反應器總高度比可以不同,例如在30%~75%之間,上層填料層和底部填料
層比例可按照1:1~1:2分配。

在一個示例中,上層填料層和底部填料層的布置形式不同,例如填料分
布方向不同,以避免形成短流,實現均勻布水。

在一個示例中,上下雙層填料層的填充率不同。優選地,相比較而言,
底層填充率低一些,即疏松一些;而上層填充率高一些,即緊密一些。這樣
的好處是:上層緊密一些,有助于泥水氣的三相分離和防止泡泥;下層疏松
一些,既放置污泥流失,又同時使得污泥能夠落到下面,便于排出,如果污
泥在上面容易堵塞,且起到均勻布水作用。優選地,底層填料的填充率在
20%~60%之間,上層填料的填充率在30%~70%之間。

如此在反應器內部設置有雙層填料區,使得在為微生物提供生長載體的
同時,也起到了阻止反應器污泥流失和均勻布水的作用。

在圖1所示的示例中,厭氧反應器罐體中,根據布水管2位置,在底部
設計有錐形散水器6,可以實現布水的充分混合,及厭氧污泥的導流。在一
個示例中,布水管水流出口與錐形散水器的頂部相對,以使得出水盡可能散
開和混合。

所述厭氧反應器底部根據錐形散水器位置和角度,設置有多條排泥管11,
有效防治污泥鈣化結垢。

在一個示例中,排泥管11分區域設置,設置在污泥比較多的區域,形成
區域排泥,利于污泥的均勻排出,防止鈣化。

圖3示意性地示出了根據本發明一個實施例的錐形散水器6、排泥管11
設置的俯視圖。

一般地,錐形散水器之間的區域是污泥聚集區,可以安排排泥管。

厭氧反應器罐體可采用鋼筋混凝土結構、搪瓷拼裝和碳鋼焊接等結構,
可為圓形或矩形。所述厭氧反應器罐體高徑比為1~8。

此外,厭氧反應器可根據廢水處理需要,設置外接加熱系統,實現常溫、
中溫厭氧處理效果。

根據本發明一個實施例,結合圖1所示的厭氧反應器,廢水處理工藝可
以如下進行:高濃度有機廢水利用進水泵13經進水管7、在反應器運行調試
或反應器內pH值低于6時堿液利用加堿泵14經加堿液管8、反應器循環廢
水利用外循環泵12經外循環管路10流入到匯總管路18,然后經匯總管路18
進入布水混合系統1中;在布水混合系統1充分混合后,混合水經布水管2
送至反應器底部;混合水然后從底部向上部流動,順次經過底部膨脹床層15、
底層填料層5、上層填料層4和氣液分離層16等幾個區域:反應器出水經出
水管3排出,產生的沼氣經過1氣液分離層6后,經沼氣出口9排出后被收
集;以及部分循環水經外循環系統回流到布水混合系統。

在發現布水裝置出現故障的情況下,在不中斷污水處理工藝的狀態下,
關斷布水混合系統和出現故障的布水裝置之間的水流通路,然后將該布水裝
置取出。還可以在不中斷污水處理工藝的狀態下,安裝上維修好的布水裝置
或者備用的布水裝置。

以上已經描述了本發明的各實施例,上述說明是示例性的,并非窮盡性
的,并且也不限于所披露的各實施例。在不偏離所說明的各實施例的范圍和
精神的情況下,對于本技術領域的普通技術人員來說許多修改和變更都是顯
而易見的。因此,本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。

關 鍵 詞:
反應器 污水處理 工藝
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