一种用于处理废水的厌氧反应器的制作方法

1.本发明涉及废水处理设备领域，尤其涉及一种用于处理废水的厌氧反应器。


背景技术：

2.本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.厌氧反应器，例如上流式厌氧污泥床反应器(uasb)，通过利用分解有机物的厌氧微生物分解废水中的有机物质来处理废水。有机物的分解产物包括：甲烷(ch4)、二氧化碳(co2)、水(h2o)以及剩余固体物质（污泥）。
4.有机物分解过程生成大量小气泡（甲烷、二氧化碳等），这些小气泡在浮力作用下上升，由于这些小气泡非常容易附着在颗粒状或絮状的厌氧污泥上，所以带着厌氧颗粒污泥或絮状污泥一起上升。
5.为了使附着了小气泡的厌氧颗粒污泥或絮状污泥重新降落回反应器，使出水水质达到期望目的，同时回收厌氧微生物，人们开发出了三相分离器。附着了小气泡的厌氧颗粒污泥或絮状污泥在上升过程触碰到三相分离器时会与小气泡脱离，由于厌氧颗粒污泥或絮状污泥比重比水大，所以在重力作用下降落回反应器，出水水质达到期望目的，同时回收了厌氧微生物。
6.然而，不是所有的附着了小气泡的厌氧颗粒污泥或絮状污泥都有机会触碰到三相分离器，也不是所有触碰到三相分离器的厌氧颗粒污泥或絮状污泥都能顺利的与小气泡脱离，这就导致：一部分附着了小气泡的厌氧颗粒污泥或絮状污泥在三相分离器内部形成浮泥层，对反应器造成不利影响（如集满三相分离器、堵塞沼气管道等）；一部分附着了小气泡的厌氧颗粒污泥或絮状污泥进入到沉降区并随流出液流出，影响出水水质并导致厌氧微生物流失。为了提高三相分离器的效果，人们将三相分离器的结构设计得越来越复杂，例如设计为3层甚至更多层，导致三相分离器的制作成本成倍增加，但取得的效果甚微。
7.另外，有机物分解过程产生的沼气需要收集利用，通常设置独立的双膜气柜贮存沼气，导致双膜气柜建造成本高、占地面积大。除此之外，厌氧反应器进水的均匀性和厌氧反应器内部的混合效果对厌氧反应器的处理效果影响巨大。为了提高厌氧反应器进水的均匀性和厌氧反应器内部的混合效果，人们设计了厌氧反应器进水均匀布水装置和厌氧反应器外循环装置，但也带来了建造成本高、能耗高、均匀布水装置容易堵塞等问题，并且厌氧反应器布水均匀性以及内部的混合效果仍然较差。


技术实现要素：

8.本发明提供一种用于处理废水的厌氧反应器，该反应器通过采用本发明设计的新型三相分离器，并将气柜与罐体结合，有效克服了现有的三相分离器分离效果不佳以及独立设置双膜气柜带来的不足。为实现上述目的，本发明提供如下所述的技术方案。
9.一种用于处理废水的厌氧反应器，包括：罐体、进水管、三相分离器、出水槽、气柜和气提导流器。其中：所述进水管设置在罐体的下部，以便将待处理的污水送入罐体中。所述三相分离器为筒状结构，其下部外扩成锥形筒，该三相分离器竖向固定在罐体的上端口中，且两者之间形成沉降区，所述三相分离器的下边缘与罐体内壁之间具有回流缝，以便在沉降区沉降下来的污泥透过进入罐体中。所述出水槽设置在沉降区中的上部，以便处理后的废水的排出。所述气柜的下端口密封固定在三相分离器的上端口上，以便收集罐体中产生的沼气。所述气提导流器包括：分离导流罩、集气挡板、回气管和过流孔；其中，所述分离导流罩连接在三相分离器的下部斜面外壁上，且分离导流罩的下边缘为开口状，其他边缘部位与所述下部斜面密封连接，从而在分离导流罩和下部斜面之间形成分离腔。所述集气挡板固定在下部斜面内壁上，且集气挡板位于分离导流罩下方。所述回气管和过流孔均位于下部斜面上，且两者分别位于集气挡板的上、下两侧，且该过流孔与分离腔连通，该回气管将分离腔的上部空间与所述下部斜面下方的空间连通。
10.进一步地，所述分离导流罩为三角形结构，其平行于三相分离器的下部斜面的外壁设置。该三角形结构的两个侧边与所述下部斜面密封连接，该三角形结构的底边与所述下部斜面之间形成开口，以便废水排出。
11.进一步地，所述集气挡板为弧形板，其垂直固定在下部斜面的下表面上，且该弧形板的凹面朝向下部斜面的下边缘，以便提供更好的导向集气效果。所述过流孔位于该凹面侧，所述回气管位于该凹面的另一侧。
12.进一步地，所述气柜为双膜气柜，其内膜和外膜之间的夹层充气，起到保护气柜安全的作用。通过将所述气柜直接固定安装在罐体的上方空间中，充分利用了罐体上方的空间，克服单独设置气柜造成的占地面积大的问题。
13.进一步地，所述三相分离器上端口处连接有多股拉紧设置的牵拉绳，其将三相分离器上端口分隔为网格状，以便承托无沼气状态下的气柜，防止其掉入三相分离器中。
14.进一步地，所述三相分离器的上端口通过上连接架固定连接在罐体上，所述三相分离器的下端口通过下连接架固定连接在罐体内壁上。
15.进一步地，所述三相分离器的上端口穿过罐体的顶面后延伸至罐体上方和所述气柜连接，且两者之间密封连接，有助于防止少量进入沉降区上方的沼气泄露。
16.进一步地，所述三相分离器的上端口具有翻边，所述气柜的下端口密封固定连接在所述翻边上。
17.进一步地，所述罐体侧壁上连接有与所述出水槽连通的出水管，以便处理后的废水排出罐体。
18.进一步地，还包括旋流循环装置，其包括循环槽、水平螺旋桨泵和循环管。其中，所述循环槽固定在罐体的上部外壁上。所述水平螺旋桨泵设置在出水槽中，所述循环管位于罐体中，且循环管的下端位于罐体下部，循环管的上端与水平螺旋桨泵进口连接，所述循环槽中的罐体侧壁上开设有进水口，以便水平螺旋桨泵将通过进水口进入循环槽中的废水通过循环管再次送回罐体中，提高厌氧反应效率。
19.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）本发明的厌氧反应器具有独特的三相分离器和气提导流器，通过两者的配合，有效克服了传统的三相分离器不易使附着了小气泡的厌氧颗粒污泥或絮状污泥与气泡更
好地分离的问题，进而避免了这些附着了小气泡的厌氧颗粒污泥或絮状污泥进入到沉降区并随流出液流出，影响出水水质并导致厌氧微生物流失的问题。
20.（2）通过所述旋流循环装置实现将所述罐体上部的液体循环回流至罐体底部，可以在所述罐体的内部形成旋流，使厌氧污泥床变成厌氧污泥膨胀床，具有对所述进水管的进水进行稀释的作用，提高罐体内部的混合效果和处理效果好；还可以取消进水均匀布水装置，避免进水均匀布水装置堵塞问题，节省均匀布水装置建造成本。即所述旋流循环装置使本发明的厌氧反应器内部的液体流态更加合理，旋流厌氧污泥膨胀床反应区处于膨胀状态，更容易形成厌氧颗粒污泥，而形成厌氧颗粒污泥的厌氧反应器生态系统更稳定、反应效率更高。
附图说明
21.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
22.图1为实施例中用于处理废水的厌氧反应器的结构示意图。
23.图2为实施例中三相分离器的结构示意图。
24.图3为实施例中三相分离器上的气提导流器的纵剖示意图。
25.图4为实施例中三相分离器的俯视图。
26.图5为实施例中三相分离器的仰视图。
27.图6为实施例中三相分离器的上端口结构示意图。
28.图7为实施例中罐体上端结构示意图。
29.上述图中标记分别代表：1-罐体、2-进水管、3-三相分离器、301-下部斜面、302-牵拉绳、4-出水槽、5-气柜、501-内膜、502-外膜、6-气提导流器、601-分离导流罩、602-集气挡板、603-回气管、604-过流孔、605-分离腔、7-沉降区、8-上连接架、9-下连接架、10-翻边、11-出水管、12-循环槽、13-水平螺旋桨泵、14-循环管、15-进水口。
具体实施方式
30.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
31.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在本发明中出现的“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件需要具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
32.术语解释部分：本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。现结合说明书附图和具体实施方式对本发明的用于处理废水的厌氧反应器进一步说明。
33.参考图1至图5，示例一种用于处理废水的厌氧反应器，包括：罐体1、进水管2、三相分离器3、出水槽4、气柜5和气提导流器6。其中：参考图1，所述罐体1为圆筒形，也可以为其他任意适合的形状。所述进水管2水平切向固定在罐体1的下部侧壁上，且进水管2的一端位于罐体1中，以便使进入罐体1中的废水形成旋流，使废水与厌氧污泥混合更加均匀，提高反应效率。
34.参考图2，所述三相分离器3为圆筒状结构，以便于和罐体1的内腔形状相匹配，所述三相分离器3的下部外扩成锥形筒或者喇叭形结构，即三相分离器3的下部斜面301，以便于该下部斜面301上安装所述气提导流器6，且沿着所述下部斜面301的周向均匀分布有若干组所述气提导流器6。
35.所述三相分离器3竖向固定在罐体1的上端口中，且该三相分离器3的上端口穿过罐体1的顶面后延伸至罐体1上方和所述气柜5连接，且两者之间密封连接，有助于防止少量进入沉降区7上方的沼气泄露。所述气柜5的下端口密封固定在三相分离器3的上端口上，以便收集罐体1中废水在厌氧处理过程中产生的沼气。
36.所述三相分离器3的外壁和罐体1的内壁之间形成沉降区7，进屋该区域的废水进一步实现固液分离，即废水和污泥的分离，分离后污泥向下沉降，废水从上方的出水槽4排出罐体1。为此，所述三相分离器3的锥形筒的下边缘与罐体1内壁之间具有回流缝，以便在沉降区7沉降下来的污泥透过进入罐体1中，防止污泥随水排出罐体1，影响废水处理质量，同时也造成了厌氧污泥的损耗。所述出水槽4位于沉降区7中的上部，且出水槽4固定在罐体1的内壁上，以便处理后的废水排出。
37.所述三相分离器3的下部斜面301（即锥形筒侧壁）上安装有气提导流器6。参考图3、图4、图5，所述气提导流器6包括：分离导流罩601、集气挡板602、回气管603和过流孔604；其中：所述分离导流罩601连接在下部斜面301外壁上，且该分离导流罩601的下边缘（即面向下部斜面301底边的边缘）为开口状，该分离导流罩601的其他边缘部位与所述下部斜面301密封连接，从而在分离导流罩601和下部斜面301之间形成分离腔605，所述分离导流罩601可以为任意适合形状的板体结构（如方形板、三角形板等），其侧边可通过封板/封条与下部斜面301之间形成密封连接，从而形成所述形成分离腔605。例如，当所述分离导流罩601为金属板材时，其和下部斜面301焊接连接，且在分离导流罩601的下边缘处留出开口，以便于在分离腔605中经过气-固分离（即附着在微小污泥颗粒上的气泡的分离）后从该开口中排出至沉降区7中。参考图4，在优选的实施例方式中，所述分离导流罩601为三角形板或等腰三角形不锈钢钢板，其平行于所述下部斜面301设置，该等腰三角形不锈钢钢板的两个腰边通过不锈钢封板与下部斜面301外壁之间焊接密封连接，该等腰三角形不锈钢钢板底边为开口状，从而形成上方封闭、下方开口的半封闭式的三角形分离腔605。这种分离腔605能够更好地将其中的沼气集中在顶部，便于从所述回气管603中排出。应当理解的是，其他形状的分离导流罩601形成的相应形状的分离腔605只要够实现所述的气-固分离目的，均视为本实施例的分离导流罩601的等同方案。
38.所述集气挡板602固定在下部斜面301内壁上，且集气挡板602位于分离导流罩601下方。所述回气管603和过流孔604均位于下部斜面301上，且两者分别位于集气挡板602的上、下两侧。即参考图3，所述过流孔604开设在集气挡板602的下侧/左侧，所述回气管603固
定在挡板602的上侧/右侧，从而通过所述过流孔604将下部斜面301下方的空间与分离腔605连通，以便于废水进入分离腔605中。通过所述回气管603将分离腔605的上部空间与所述下部斜面301下方的空间连通。应当理解的是，在更佳的实施方式中，所述回气管603的上端端口与所述分离腔605的顶部空间连通，以便于更加及时、彻底、顺畅地将聚集在分离腔605上部的沼气排出。
39.通过上述的具有独特的三相分离器和气提导流器的配合，有效克服了传统的三相分离器存在的一些不足。当所述罐体1中处理后的废水携带着部分附着有微小气泡的污泥通过流孔604进入分离腔605中后实现气-固分离分离，沼气集中在分离腔605的上部形成气室，过量的沼气则经所述回气管603返回至所述下部斜面301下方的罐体1中，进而进入所述气柜5中收集。
40.由于沼气和废水持续不断地从所述过流孔604提升至所述分离腔605中，因此沼气持续不断地从所述回气管603返回至所述下部斜面301下方的罐体1中，而废水则持续不断地从分离腔605的下部开口流出进入沉降区7中进行固-液分离。
41.经所述过流孔604至所述分离腔605中的沼气起到很好的搅拌作用，促使分离腔605内部的废水实现固-气分离，即促进小气泡与厌氧颗粒污泥或絮状污泥脱离，避免附着了小气泡的厌氧颗粒污泥或絮状污泥进入到沉降区7中。
42.同时，从所述回气管603返回至所述下部斜面301下方的罐体1中的沼气也起到很好的搅拌作用，有利于促进所述下部斜面301下方的罐体1中的废水实现固-气分离，促使小气泡与厌氧颗粒污泥或絮状污泥脱离，减少附着了小气泡的厌氧颗粒污泥或絮状污泥的量，同时防止附着了小气泡的厌氧颗粒污泥或絮状污泥在三相分离器3内部形成浮泥层。
43.废水持续不断地从所述下部斜面301下方经所述过流孔604提升至所述分离腔605中，并从分离腔605中下部的开口流出进入沉降区7中，形成对所述沉降区7的配水，脱离的小气泡的厌氧颗粒污泥或絮状污泥在此进一步实现固-液分离，分离后的清废水从所述出水槽4流出，而厌氧颗粒污泥或絮状污泥则从所述回流缝回流至罐体1内。上述的沉降区7在整体上构成“周边进水、周边出水
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式辅流沉淀池，且配水与污泥回流不存在传统三相分离器污泥流向和污水流向“逆流”问题，因此沉降效果更好。
44.参考图5，在另一实施例中，上述的用于处理废水的厌氧反应器中，所述集气挡板602为弧形板，其垂直固定在下部斜面301的下表面上，且该弧形板的凹面朝向下部斜面301的下边缘，以便提供更好的导向集气效果。所述过流孔604位于该凹面侧，所述回气管603位于该凹面的另一侧。应当理解的是，所述集气挡板602不限于上述的弧形板，也可以为直板或者波纹板等。
45.参考图1，在另一实施例中，上述的用于处理废水的厌氧反应器中，所述气柜5为双膜气柜，其柔性内膜501和柔性外膜502之间的夹层填充有空气，以起到保护气柜5安全的作用。通过将所述气柜5直接固定安装在罐体1的上方空间中，有效克服单独设置气柜造成的占地面积大的问题。因为一方面充分利用了罐体1上方的空间。另一方面在没有沼气或者沼气较少时所述气柜5会处于塌陷状态，其体积相对于传统的刚性气柜5大幅度较小。
46.参考图6，在另一实施例中，当所述气柜5为上述的柔性内膜501和柔性外膜502构成的双膜气柜时，所述三相分离器3上端口处连接有多股纵横拉紧设置的牵拉绳302，从而将三相分离器3上端口分隔为网格状，以便承托没有沼气或者沼气较少时处于塌陷状态下
的气柜5，防止其掉入三相分离器3中。
47.参考图1和图7，在另一实施例中，上述的用于处理废水的厌氧反应器中，所述三相分离器3的上端口通过上连接架8固定连接在罐体1上，所述三相分离器3的下端口通过下连接架9固定连接在罐体1内壁上。所述上连接架8和下连接架9均为钢架或钢杆，通过所述上连接架8和下连接架9将三相分离器3更加稳固地固定在罐体1上，同时不影响沉降区7中下落的污泥从三相分离器3的下边缘与罐体1内壁之间的回流缝中排出后进入罐体1中回收。
48.参考图1和图2，在另一实施例中，上述的用于处理废水的厌氧反应器中，所述三相分离器3的上端口具有翻边10，所述气柜5的下端口密封固定连接在所述翻边10上。
49.参考图1，在另一实施例中，上述的用于处理废水的厌氧反应器中，所述罐体1侧壁上连接有与所述出水槽4连通的出水管11，以便处理后的废水排出罐体1。
50.参考图1，在另一实施例中，上述的用于处理废水的厌氧反应器还包括旋流循环装置，其包括：循环槽12、水平螺旋桨泵13和循环管14。其中，所述循环槽12固定在罐体1的上部外壁上。所述水平螺旋桨泵13设置在出水槽4中，所述循环管14位于罐体1中，且循环管14的下端位于罐体1下部，循环管14的上端与水平螺旋桨泵13进口连接，所述循环槽12中的罐体1侧壁上开设有进水口15，以便水平螺旋桨泵13将通过进水口15进入循环槽12中的废水通过循环管14再次送回罐体1中，提高厌氧反应效率。所述水平螺旋桨泵13具有低扬程、大流量、低能耗的特点，旋流循环装置可以将所述罐体1上部的液体循环回流至罐体底部，可以在所述罐体1的内部形成旋流，使厌氧污泥床变成厌氧污泥膨胀床，具有对所述进水管2的进水进行稀释的作用，提高罐体内部的混合效果和处理效果好；还可以取消进水均匀布水装置，避免进水均匀布水装置堵塞问题，节省均匀布水装置建造成本。
51.最后，需要说明的是，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。