CN107720960A - 一种旋转布水式ic厌氧反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转布水式IC厌氧反应器，包括反应塔，其底部设有进水口，其上部设有排水口，反应塔内从下至上依次设有进水布水装置、回流布水装置、内回流管、第一三相分离器、第二三相分离器、气水分离器，内回流管的上端连通所述气水分离器且下端朝向所述反应塔的底部；第一三相分离器和第二三相分离器的上侧分别连接一个通向气水分离器的沼气收集管；所述进水口连接一个进水布水装置，其包含一个主连接管，所述主连接管的一端设有辐射状排布的两个或两个以上的支管，所述支管上设有进水孔，所述进水孔均朝向逆时针方向或均朝向顺时针方向。借此，使进水口注入的污水与塔内含有厌氧菌种的污泥均匀混合，改善废水与厌氧菌种传质效果。

Description

一种旋转布水式IC厌氧反应器

技术领域

本发明涉及一种IC厌氧反应器，特别涉及一种旋转布水式IC厌氧反应器。

背景技术

IC(internal circulation)反应器是新一代高效厌氧反应器，即内循环厌氧反应器，基本是由2层UASB反应器串联而成，用于有机高浓度废水，如，玉米淀粉废水、柠檬酸废水、啤酒废水、土豆加工废水、酒精废水。UASB是(Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket)的英文缩写，即一种上流式厌氧污泥床反应器，是一种处理污水的厌氧生物方法，又叫升流式厌氧污泥床。IC反应器由上下两个反应室组成。废水在反应器中自下而上流动，污染物被细菌吸附并降解，净化过的水从反应器上部流出。结合图1所示，包含进水口1、一级三相分离器2、沼气提升管3、气液分离器4、沼气排出管5、回流管6、二级三相分离器7、集气管8、沉淀区9、出水管10、气封11、反应塔12、C1第1反应区；C2第2反应区等，其工作原理如下：

按功能划分，反应器由下而上共分为5个区:混合区、第1反应区、第2反应区、沉淀区和气液分离区。

混合区:反应器底部进水(待处理的废水)、颗粒污泥和气液分离区从回流管6回流下来的泥水混合物在此区混合。

第1反应区:混合区形成的泥水混合物进入该区，在高浓度污泥作用下，大部分有机物转化为沼气。混合液上升流和沼气的剧烈扰动使该反应区内污泥呈膨胀和流化状态，加强了泥水表面接触，污泥由此而保持着高的活性。随着沼气产量的增多，一部分泥水混合物被沼气提升至顶部的气液分离区。

气液分离区:被提升的混合物中的沼气在此与泥水分离并导出处理系统，泥水混合物则沿着回流管6返回到最下端的混合区，与反应器底部的污泥和进水充分混合，实现了混合液的内部循环。

第2反应区:经第1反应区处理后的废水，除一部分被沼气提升外，其余的都通过三相分离器进入第2反应区。该区污泥浓度较低，且废水中大部分有机物已在第1反应区被降解，因此沼气产生量较少。沼气通过沼气管导入气液分离区，对第2反应区的扰动很小，这为污泥的停留提供了有利条件。

沉淀区:第2反应区的泥水混合物在沉淀区进行固液分离，上清液由出水管排走，沉淀的颗粒污泥返回第2反应区污泥床。

从IC反应器工作原理中可见，该反应器通过2层三相分离器来实现水气分离，并获得高污泥浓度；通过大量沼气和内循环的剧烈扰动，使泥水充分接触，获得良好的传质效果。

目前，传统的IC反应器，与进水口1连接的布水装置基本是一根主管道进水，然后分叉成几个支管分布在反应塔底部，每个支管上设有进水孔向反应塔内进待处理的废水。这种传统的水力模式是从下到上垂直上升，不利于改善废水与厌氧菌种之间的接触传质和均质效果，造成布水不均。其次，回流管6下端开口设置有锥形导流板，回流的泥水从开口与锥形导流板之间的缝隙流出，构成回水布水。然而，该回水流动方向为自上而下，与前述的进水布水装置的水流方向相反，再一次减弱废水与厌氧菌种之间的接触传质和均质作用。另外，传统IC厌氧反应器的出水从罐顶流出后直接通过管道又流回循环罐，流动过程中会溶入大量空气，等同对废水增氧，溶解氧的增加对IC厌氧反应器内的厌氧菌种非常不利，造成废水处理效果不佳。

发明内容

综上所述，为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种旋转布水式IC厌氧反应器，通过改变传统IC反应器的布水方式，增加废水与厌氧菌种之间的接触传质效果和均质作用，提高废水处理效率，降低能耗。本发明的另一个目的是减少废水与空气接触的机会，降低溶解氧，使IC厌氧反应器内的厌氧菌种保持活性。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种旋转布水式IC厌氧反应器，其包括：

反应塔，其底部设有进水口，其上部设有排水口，所述反应塔内从下至上依次设有进水布水装置、回流布水装置、内回流管、第一三相分离器、第二三相分离器、气水分离器，所述内回流管的上端连通所述气水分离器，所述内回流管的下端朝向所述反应塔的底部；所述第一三相分离器和第二三相分离器的上侧分别连接一个连通所述气水分离器的沼气收集管；其中，所述进水口连接一个进水布水装置，所述进水布水装置位于所述反应塔的底部，所述进水布水装置包含一个主连接管，所述主连接管的一端连接所述进水口，所述主连接管的另一端设有辐射状排布的两个或两个以上的支管，所述支管上设有进水孔，所述进水孔均朝向逆时针方向或均朝向顺时针方向。

根据本发明的一个可行的实施例，所述支管的数量为偶数个，且均分圆周角。例如为2个、4个、6个、8个等。均分圆周是指任意相邻两个支管之间的角度相等。

根据本发明的一个可行的实施例，所述支管的长度均相等或不相等。

根据本发明的一个可行的实施例，所述支管包括长支管和短支管，所述长支管与短支管呈交错排列。

根据本发明的一个可行的实施例，其中所述回流布水装置连接在所述内回流管的下端，所述回流布水装置包括辐射状排布的至少一根子管，所述子管上设有回流孔，所述回流孔均朝向逆时针方向或均朝向顺时针方向，且所述回流孔的朝向与所述进水布水装置的进水孔的朝向相同。

根据本发明的一个可行的实施例，所述子管的数量为偶数个，且均分圆周角。均分圆周是指任意相邻两个子管之间的角度相等。

根据本发明的一个可行的实施例，所述子管的长度均相等或不相等。

根据本发明的一个可行的实施例，所述子管包括长子管和短子管，所述长子管与短子管呈交错排列。

根据本发明的一个可行的实施例，所述进水布水装置处于所述回流布水装置的下方。

根据本发明的一个可行的实施例，所述进水布水装置与所述回流布水装置在同一个水平高度但不在同一竖直线上。

基于本发明的思路，本发明还提供一种旋转布水式IC厌氧反应器，其包括：反应塔，其底部设有进水口，其上部设有排水口，所述反应塔内从下至上依次设有进水布水装置、回流布水装置、内回流管、第一三相分离器、第二三相分离器、气水分离器，所述内回流管的上端连通所述气水分离器，所述内回流管的下端朝向所述反应塔的底部；所述第一三相分离器和第二三相分离器的上侧分别连接一个连通所述气水分离器的沼气收集管；其中所述回流布水装置连接在所述内回流管的下端，所述回流布水装置包括辐射状排布的至少2根子管，所述子管上设有回流孔，所述回流孔均朝向逆时针方向或均朝向顺时针方向。

基于本发明的思路，本发明还提供一种旋转布水式IC厌氧反应器，其包括：反应塔，其底部设有进水口，其上部设有排水口，所述反应塔内从下至上依次设有进水布水装置、回流布水装置、内回流管、第一三相分离器、第二三相分离器、气水分离器，所述内回流管的上端连通所述气水分离器，所述内回流管的下端朝向所述反应塔的底部；所述第一三相分离器和第二三相分离器的上侧分别连接一个连通所述气水分离器的沼气收集管；其中所述进水口连接一个进水布水装置，所述进水布水装置位于所述反应塔的底部，所述进水布水装置包括一根第一布水管，所述第一布水管上设有进水孔；所述回流布水装置与所述进水布水装置对应，所述回流布水装置连接在所述内回流管的下端，所述回流布水装置包括一根第二布水管，所述第二布水管上设有回流孔；其中所述进水孔与所述回流孔均朝向逆时针方向或均朝向顺时针方向。

根据本发明前述任一实施方案的一种旋转布水式IC厌氧反应器系统，还包括一个与所述排水口连接的分水装置，所述分水装置具有内腔，所述分水装置下端设有回流接口，上端设有进液接口，所述内腔装有工作液体，所述工作液体的深度超过所述进液接口；所述回流接口连接所述反应塔的进水口，所述进液接口连接所述反应塔的排水口。

其中，所述分水装置还有一个出水口，所述出水口使所述工作液体保持适当的液量或供处理后的水导出。

其中，进水孔的朝向与水平面具有一个夹角，所述夹角为大于等于0度小于90度，优选为15～40°之间。其中，回流孔的朝向与水平面具有一个夹角，所述夹角为大于等于0度小于90度，优选为15～40°之间。借此，进水布水装置可形成螺旋线上升的扰动力，回水布水装置可在一定程度上增加这样的扰动。带有夹角的进水孔和回流孔，能够增加在立体空间上的扰动，并最终加强废水与厌氧菌种的接触和传质。

在本申请中，所述的进水孔朝向，所述的回流孔的朝向均是指喷出的水流的初速度方向，或者也可以定义为进水孔的中轴线、回流孔的中轴线的延伸方向。前述的夹角，则为喷出的水流的初速度与水平面的夹角或者为进水口中轴线、回流孔中轴线的延伸方向与水平面的夹角。

本发明的有益技术效果在于：

本发明的一种旋转布水式IC厌氧反应器，其与进水口连接的进水布水装置其具有辐射状排列布置的支管，而这些支管的进水孔都朝向相同的时针转动方向，使进水口注入的待处理污水与反应塔内含有厌氧菌种的污泥均匀混合，并以螺旋状在塔内上升，起到搅拌和均质化作用，大大改善了废水与厌氧菌种之间的接触路程和传质效果。其次，配合所述内回流管下端的回流布水装置所具有的类似结构，能够与所述进水布水装置产生协同作用，进水口的旋流布水与内回流管的旋流回水在相同方向上射流、混合，进一步增大对塔内含厌氧菌的污泥的扰动作用，加强泥水表面接触，提升废水处理效率，节省能耗。

此外，通过设置与所述排水口连接的分水装置，减少回流循环的废水内吸入空气的量，通过所述分水装置内的工作液起到“液封”作用，使整个回流管道充满废水，很难有空气被吸入回流的废水中，杜绝了废水中溶解氧对厌氧菌的毒害作用，使厌氧菌保持活性。

附图说明

图1为现有技术的IC反应塔的简要结构示意图。

图2为本发明实施例1的IC厌氧反应器的整体结构示意图。

图3为本发明实施例1的进水布水装置的结构示意图。

图4为本发明实施例2的回流布水装置的结构示意图。

图5为本发明实施例4的进水、回流布水装置的结构示意图。

图6为本发明实施例5的分水装置的结构示意图。

图7为本发明实施例5的IC厌氧反应器系统的整体结构示意图。

【附图标记说明】

现有技术：

1进水口；2一级三相分离器；3沼气提升管；4气液分离器；5沼气排出管；6回流管；7二级三相分离器；8集气管；9沉淀区；10出水管；11气封；12反应塔；C1第1反应区；C2第2反应区。

本发明：

101进水口；102一级三相分离器；103沼气收集管；104气液分离器；106回流管；107二级三相分离器；108排水口；109反应塔；20进水布水装置；21主连接管；22支管；221进水孔；30回流布水装置；31子管；311回流孔；20’进水布水装置；201’第一布水管；2011’进水孔；30’回流布水装置；301’第二布水管；3011’回流孔；40分水装置；41内腔；42回流接口；43进液接口；L:工作液体；44出水口。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

实施例1

如图2和图3所示，本发明一个实施例的旋转布水式IC厌氧反应器，其包括：反应塔109，其底部设有进水口101，其上部设有排水口108，反应塔109内从下至上依次设有进水布水装置20、回流布水装置30、内回流管106、第一三相分离器102、第二三相分离器107、气水分离器104，其中内回流管106的上端连通所述气水分离器104，所述内回流管106的下端朝向所述反应塔109的底部；所述第一三相分离器102和第二三相分离器107的上侧分别连接一个沼气收集管103，所述沼气收集管103连通所述反应塔109上方的气水分离器104。其中进水口101连接该进水布水装置20，其位于所述反应塔109的底部。

参见图3所示，所述进水布水装置20包含一个主连接管21，所述主连接管21的一端连接所述进水口101，而主连接管21的另一端设有辐射状排布的两个或两个以上的支管22，在支管22的端部设有至少一个进水孔221。如图3所示，所述进水孔221均同时朝向逆时针方向或均同时朝向顺时针方向设置。在本实施例中，支管22为6根，且长度相等；在其他实施例中，支管22的数量不限制为6根，可为2个以上的任意数，优选为2个、4个、6个、8个等偶数个。至于支管22的长度，可为相等或不相等的长度，例如支管包含长支管和短支管两种，且呈交错排列。其中每个支管22上进水孔221的设置数量和位置不限于图3所示的实施例，进水孔221可设在末端，也可设置在支管22的中间某部位，数量上可设置1个或1个以上，但无论什么形式的进水孔221，其朝向上都要朝向同一个圆周方向，目的是要起到进入到反应塔109内的水呈现旋流布水(虚线表示水流动方向)的效果，达到使污水与反应塔109内含有厌氧菌种的污泥均匀混合，并以螺旋状在塔内上升，起到搅拌和均质化作用，改善废水与厌氧菌种之间的接触路程和传质效果。

实施例2

如图4所示，为本发明又一个实施例。本实施例与实施例1的区别仅在于，在实施例1的基础上，对传统的回流布水装置30进行改进，同时使回流布水装置30与进水布水装置20产生协同和相互促进的作用。

见图4所示，回流布水装置30与进水布水装置20具有类似的结构。回流布水装置30连接在内回流管106的下端。回流布水装置30包括辐射状排布的两个或两个以上的子管31，所述子管上设有回流孔311，其中所述回流孔311均朝向逆时针方向或均朝向顺时针方向，并且所述回流孔311的朝向与所述进水布水装置20的进水孔221的朝向相同。

如图4所示，在本实施例中，子管31为6根，且长度相等；在其他实施例中，子管31的数量不限制为6根，可为2个以上的任意数，优选为2个、4个、6个、8个等偶数个。至于各子管31的长度，可为相等或不相等的长度，例如子管31包含长支管和短支管两种，且呈交错排列。其中每个子管31上回流孔311的设置数量和位置不限于图4所示的实施例，回流孔311可设在子管31的末端，也可设置在子管31的中间某部位，数量上可设置1个或1个以上，但无论什么形式的回流孔311，其朝向上都要朝向同一个圆周方向，并且与进水布水装置20的进水孔221的方向相同。其目的是，使进水口101的旋流布水与内回流管106的旋流回水(虚线表示回水流动方向)在相同方向上射流和混合，进一步增大对塔内含厌氧菌的污泥的扰动作用，加强泥水表面接触，提升废水处理效率。根据本发明的一个可行的实施例，所述进水布水装置30可处于所述回流布水装置20的下方或者二者处于同一个水平高度但不在同一竖直线上，相当于在反应塔109内形成了两个搅拌中心的搅拌轮，使处于反应塔109内壁边缘部位的污泥和厌氧菌都可与废水均匀接触。

实施例3

实施例3是在实施例1的基础上，不对进水布水装置20做限制，仅将其中的回流布水装置30做如实施例2的改进，即回流布水装置30连接在内回流管106的下端。回流布水装置30包括辐射状排布的两个或两个以上的子管31，所述子管上设有回流孔311，其中所述回流孔311均朝向逆时针方向或均朝向顺时针方向。

实施例4

实施例4是在实施例2的基础上，其中进水布水装置20没有支管22，回流布水装置30没有子管31，其他各部分与实施例1相同，在这里仅说明本实施例与前述各实施例的区别。如图5所示：

进水布水装置20’位于反应塔109的底部，其包括一根第一布水管201’，其上设有进水孔2011’，回流布水装置30’与所述进水布水装置20’对应，回流布水装置30’连接在所述内回流管106的下端，其包括一根第二布水管301’，其上设有回流孔3011’。此时，其中所述进水孔2011’与所述回流孔3011’均朝向逆时针方向或均朝向顺时针方向(如图5所示的圆黑点表示水流方向朝向图面外侧，交叉线表示水流动方向朝图面里侧)，也可以起到协同增强塔内含厌氧菌的污泥的扰动均质作用，同样使废水在塔内以螺旋方式上升，加强泥水表面接触，提升废水处理效率。

实施例5

如图6和图7所示，在以上任一实施例的基础上，本实施例的旋转布水式IC厌氧反应器系统还包括一个与所述排水口108连接的分水装置40，所述分水装置40具有内腔41，其下端设有回流接口42，上端设有进液接口43，所述内腔41装有工作液体L，所述工作液体L的深度超过所述进液接口43。在使用时，所述回流接口42连接所述反应塔109的进水口101，所述进液接口43连接所述反应塔109的排水口108。此外，分水装置40还有一个出水口44，提供使所述工作液体L保持适当的液量或者供处理后的水导出。所述分水装装置40，能减少回流循环的废水内吸入空气的量，通过所述分水装置40内的工作液体起到“液封”作用，防止空气被吸入回流的废水中，避免废水中溶解氧对厌氧菌的毒害作用，使厌氧菌保持活性。

Claims (13)

1.一种旋转布水式IC厌氧反应器，其包括：反应塔，其底部设有进水口，其上部设有排水口，所述反应塔内从下至上依次设有进水布水装置、回流布水装置、内回流管、第一三相分离器、第二三相分离器、气水分离器，所述内回流管的上端连通所述气水分离器，所述内回流管的下端朝向所述反应塔的底部；所述第一三相分离器和第二三相分离器的上侧分别连接一个连通所述气水分离器的沼气收集管；其特征在于：

所述进水口连接一个进水布水装置，所述进水布水装置位于所述反应塔的底部，所述进水布水装置包含一个主连接管，所述主连接管的一端连接所述进水口，所述主连接管的另一端设有辐射状排布的两个或两个以上的支管，所述支管上设有进水孔，所述进水孔均朝向逆时针方向或均朝向顺时针方向。

2.根据权利要求1所述的一种旋转布水式IC厌氧反应器，其特征在于，所述支管的数量为偶数个，且均分圆周角。

3.根据权利要求1所述的一种旋转布水式IC厌氧反应器，其特征在于，所述支管的长度均相等或不相等。

4.根据权利要求3所述的一种旋转布水式IC厌氧反应器，其特征在于，所述支管包括长支管和短支管，所述长支管与短支管呈交错排列。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种旋转布水式IC厌氧反应器，其特征在于，所述回流布水装置连接在所述内回流管的下端，所述回流布水装置包括辐射状排布的至少一根子管，所述子管上设有回流孔，所述回流孔均朝向逆时针方向或均朝向顺时针方向，且所述回流孔的朝向与所述进水布水装置的进水孔的朝向相同。

6.根据权利要求5所述的一种旋转布水式IC厌氧反应器，其特征在于，所述子管的数量为偶数个，且均分圆周角。

7.根据权利要求6所述的一种旋转布水式IC厌氧反应器，其特征在于，所述子管的长度均相等或不相等。

8.根据权利要求7所述的一种旋转布水式IC厌氧反应器，其特征在于，所述子管包括长子管和短子管，所述长子管与短子管呈交错排列。

9.根据权利要求5所述的一种旋转布水式IC厌氧反应器，其特征在于，所述进水布水装置处于所述回流布水装置的下方；或者所述进水布水装置与所述回流布水装置在同一个水平高度但不在同一竖直线上。

10.一种旋转布水式IC厌氧反应器，其包括：反应塔，其底部设有进水口，其上部设有排水口，所述反应塔内从下至上依次设有进水布水装置、回流布水装置、内回流管、第一三相分离器、第二三相分离器、气水分离器，所述内回流管的上端连通所述气水分离器，所述内回流管的下端朝向所述反应塔的底部；所述第一三相分离器和第二三相分离器的上侧分别连接一个沼气收集管，所述沼气收集管连通所述反应塔顶端的气水分离器；其特征在于：

所述回流布水装置连接在所述内回流管的下端，所述回流布水装置包括辐射状排布的至少2根子管，所述子管上设有回流孔，所述回流孔均朝向逆时针方向或均朝向顺时针方向。

11.一种旋转布水式IC厌氧反应器，其包括：反应塔，其底部设有进水口，其上部设有排水口，所述反应塔内从下至上依次设有进水布水装置、回流布水装置、内回流管、第一三相分离器、第二三相分离器、气水分离器，所述内回流管的上端连通所述气水分离器，所述内回流管的下端朝向所述反应塔的底部；所述第一三相分离器和第二三相分离器的上侧分别连接一个沼气收集管，所述沼气收集管连通所述反应塔顶端的气水分离器；其特征在于:

所述进水口连接一个进水布水装置，所述进水布水装置位于所述反应塔的底部，所述进水布水装置包括一根第一布水管，所述第一布水管上设有进水孔；所述回流布水装置与所述进水布水装置对应，所述回流布水装置连接在所述内回流管的下端，所述回流布水装置包括一根第二布水管，所述第二布水管上设有回流孔；其中所述进水孔与所述回流孔均朝向逆时针方向或均朝向顺时针方向。

12.一种旋转布水式IC厌氧反应器系统，其包含权利要求1-11任一项所述的旋转布水式IC厌氧反应器，其特征在于，还包括一个与所述排水口连接的分水装置，所述分水装置具有内腔，所述分水装置下端设有回流接口，上端设有进液接口；所述内腔装有工作液体，所述工作液体的深度超过所述进液接口；所述回流接口连接所述反应塔的进水口，所述进液接口连接所述反应塔的排水口。

13.根据权利要求12所述的一种旋转布水式IC厌氧反应器系统，其特征在于，所述分水装置还有一个出水口。