一种两相反应并具备三相分离功能的反应器的制作方法

1.本发明涉及污水或废气处理或成分反应分离技术领域，具体涉及一种两相反应并具备三相分离功能的反应器。


背景技术：

2.为实现装备制造及安装过程节能降耗水平显著提升，装备结构设计的简易化及标准化，以及加工制造流程的简易化、标准化、易于批量生产化就显得尤为重要。为实现装备综合使用过程的节能降耗水平显著提升，如何提高装备的集成度与空间利用率以增强其用地经济性，如何提高装备的功能通用性以适应不同的生化处理、结晶分离处理、空气组分吸收处理等不同处理功能需求，如何提高装备的规模多变适用性以快捷应对不同的处理规模场景，如何实现装备的快速独立拆装及提高其重复循环使用可能性等，成为准备模块化应用开发的痛点和难点。
3.现有的模块化反应器，尤其是模块化生化反应器存在功能单一、竖向设计结构不紧凑、安装及运行便捷度不够、不适应大规模组装使用场景等问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种模块化标准设计、结构简单、集成度高、经济性强、功能及规模适用性更广的两相反应并具备三相分离功能的反应器。
5.本发明公开了一种两相反应并具备三相分离功能的反应器，所述反应器包括：反应器模块本体，所述反应器模块本体安装于反应池体中；所述反应器包括自下而上依次设置的气体释放反应区、泥水分离/回流平流布水区、泥水分离区和清水区；所述气体释放反应区的一侧与进水管道/通道相连、另一侧通过气提升流廊道和泥水降流廊道与所述泥水分离/回流平流布水区的一侧相连；所述泥水分离/回流平流布水区的另一侧设有排泥廊道，所述排泥廊道与排泥管道相连；所述泥水分离/回流平流布水区与上方的泥水分离区和清水区依次连通，所述清水区与出水管道相连，所述泥水分离/回流平流布水区还通过泥水混合液回流管与所述气体释放反应区相连。
6.作为本发明的进一步改进，所述反应器模块本体包括第一结构板、第二结构板和第四结构板，所述反应池体的外壁板为第三结构板；所述第一结构板为所述反应器模块本体的外侧壁板，所述第二结构板为所述反应器模块本体的内部隔板及支撑板，所述第四结构板为所述反应器模块本体的另一侧壁板及底壁板，所述第四结构板由依次相连的上部立板、水平底板和下部斜板构成；其中，所述第一结构板从上至下依次设置有所述出水管道、排泥管道和进水管道/通道，所述第三结构板的底板与第四结构板的水平底板之间形成有所述气体释放反应区，所述第三结构板的一侧板与对应的第四结构板的上部立板之间形成有所述气提升流廊道，所述第
四结构板的上部立板与第二结构板之间形成有所述泥水降流廊道，所述第二结构板与第一结构板之间形成有所述泥水分离区，所述泥水分离区与第四结构板的水平底板之间形成有所述泥水分离/回流平流布水区，所述泥水分离区上方形成有所述清水区，所述第四结构板的下部斜板与第一结构板之间形成排泥廊道，所述泥水混合液回流管竖直设置在所述第四结构板的水平底板上且位于所述泥水分离/回流平流布水区的末端。
7.作为本发明的进一步改进，当所述第一结构板与第三结构板的另一侧板共壁时，所述反应器为连体式结构模块；当所述第一结构板与第三结构板的另一侧板不共壁时，所述反应器为分体式结构模块。
8.作为本发明的进一步改进，当所述反应器为分体式结构模块时，所述反应器模块本体通过安装固定结构件及相应的安装固定孔支撑固定在安装支撑梁/柱之上，以实现一个反应器的安装或多个反应器的水平组合拼装。
9.作为本发明的进一步改进，所述气体释放反应区内设有气体释放器，优选气体释放器安装在第三结构板的底板上；待处理或待反应成分分离的液相介质经由所述进水管道/通道进入所述气体释放反应区中，待处理或待反应成分分离的气相介质经由所述气体释放器进入所述气体释放反应区中，气液两相介质在所述气体释放反应区中充分混合反应，并产生部分悬浮物（污泥）固相物质。
10.作为本发明的进一步改进，所述气提升流廊道的下部设置有气提动力释放器，所述气提升流廊道的顶部液位为液位a，高于所述第四结构板的上部立板顶部标高，低于所述第三结构板顶部标高；所述泥水降流廊道的顶部液位为液位b，低于所述第四结构板的上部立板及第二结构板的顶部标高，也低于所述液位a；所述清水区液位为液位c，低于所述液位b。
11.作为本发明的进一步改进，所述泥水分离区内设有斜板或填料床，斜板或填料床设置在第一结构板与第二结构板之间，斜板或填料床的空间区域为泥水分离区，所述填料床包括但不限于生物填料滤床和多介质活性吸附滤床。
12.作为本发明的进一步改进，所述泥水混合液回流管的顶部入口高出所述第四结构板的水平底板一定距离（例如8cm），所述泥水混合液回流管的底部出口位于所述进水管道/通道附近。
13.作为本发明的进一步改进，所述清水区的中部位置设置有所述出水管道，所述排泥廊道的中下部设置有所述排泥管道；一个或多个反应器的所述出水管道通过软质管道、硬质管道或连通渠道与汇集出水口连接。
14.作为本发明的进一步改进，对于处理水量为50~500m3/d的小水量处理工程，选择连体式结构模块形式的两相反应并具备三相分离功能的反应器；对于处理水量大于1000m3/d的大水量处理工程，选择分体式结构模块形式的两相反应并具备三相分离功能的反应器。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明可显著提高反应器的集成度与空间利用率，竖向功能分区明确，结构简单，布局紧凑，总体反应器集成度高；可节省去掉独立沉淀池、污泥回流及污泥排泥动力设备，进一步简化单元配置，节省成本，节省占地，提高设备投资及运行经济性；通过泥水混合液
回流管合理高差的简易、低成本结构设计，可解决混合液回流与排泥通道独立分区及排泥浓度问题；通过气提升流廊道的气升回流设计，低动力成本下保证反应器的高倍率泥水回流；可通用于污水或废气的污染达标处理，或气液相有效成分的反应分离等多相混合反应并需要进行高效三相分离的反应处理场景。
附图说明
16.图1为本发明实施例1公开的两相反应并具备三相分离功能的反应器的结构示意图；图2为本发明实施例2公开的两相反应并具备三相分离功能的反应器的结构示意图；图3为本发明实施例2公开的两相反应并具备三相分离功能的反应器的组合拼装俯视图。
17.图中：1、反应器模块本体；2、气体释放反应区；3、泥水分离区；4、气提升流廊道；5、泥水降流廊道；6、斜板；7、清水区；8、排泥廊道；9、进水管道/通道；10、出水管道；11、排泥管道；12、气体释放器；13、气提动力释放器；14、汇集出水口；15、泥水分离/回流平流布水区；16、泥水混合液回流管；20、第一结构板；21、第二结构板；22、第三结构板；23、第四结构板；24、安装固定结构件；25、安装支撑梁/柱；26、安装固定孔。
具体实施方式
18.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：实施例1：如图1所示，本发明提供一种两相反应并具备三相分离功能的反应器，该反应器为连体式结构模块；可适用于各种气液固三相介质接触氧化、接触吸附或化学反应沉淀等反应及分离过程，可适用于气液两相介质污染流体达标处理，或多组分流体气液接触反应及分离等；其包括：反应器模块本体1，反应器模块本体1安装于反应池体中；其中，本发明的反应器包括自下而上依次设置的气体释放反应区2、泥水分离/回流平流布水区15、泥水分离区3和清水区7；气体释放反应区2的一侧与进水管道/通道9相连、另一侧通过气提升流廊道4和泥水降流廊道5与泥水分离/回流平流布水区15的一侧相连；泥水分离/回流平流布水区15的另一侧设有排泥廊道8，排泥廊道8与排泥管道11相连；泥水分离/回流平流布水区15与上方的泥水分离区3和清水区7依次连通，清水区7与出水管道10相连，泥水分离/回流平流布水区15还通过泥水混合液回流管16与气体释放反应区2相连。具体的：本发明的反应器模块本体1包括第一结构板20、第二结构板21和第四结构板23，反
应池体的外壁板为第三结构板22，第一结构板20与第三结构板22共壁。第一结构板20为反应器模块本体1的外侧壁板，第二结构板21为反应器模块本体1的内部隔板及支撑板，第四结构板23为反应器模块本体1的另一侧壁板及底壁板，第四结构板23由依次相连的上部立板、水平底板和下部斜板构成，如图1所示。第一结构板20从上至下依次设置有出水管道10、排泥管道11和进水管道/通道9，第三结构板22的底板与第四结构板23的水平底板之间形成有气体释放反应区2，气体释放反应区2与中下部的进水管道/通道9相连，第三结构板22的一侧板与对应的第四结构板23的上部立板之间形成有气提升流廊道4，第四结构板23的上部立板与第二结构板21之间形成有泥水降流廊道5，第二结构板21与第一结构板20之间形成有泥水分离区3，泥水分离区3与第四结构板23的水平底板之间形成有泥水分离/回流平流布水区15，泥水分离区3上方形成有清水区7，清水区与中部位置的出水管道10相连，第四结构板23的下部斜板与第一结构板20之间形成排泥廊道8，排泥廊道8与中下部位置的排泥管道11相连；泥水混合液回流管竖直设置在第四结构板23的水平底板上且位于泥水分离/回流平流布水区15的末端，即靠近排泥廊道8的一端。
20.在上述结构的基础上，各功能区的具体说明如下：本发明的气体释放反应区2内设有气体释放器12，优选气体释放器12安装在第三结构板22的底板上；使用时，待处理或待反应成分分离的液相介质经由进水管道/通道9进入气体释放反应区2中，待处理或待反应成分分离的气相介质经由气体释放器12进入气体释放反应区2中，气液两相介质在气体释放反应区2中充分混合反应，并产生部分悬浮物（污泥）固相物质。
21.本发明的气提升流廊道4的下部设置有气提动力释放器13，气提升流廊道4的顶部液位为液位a，高于第四结构板23的上部立板顶部标高，低于第三结构板22顶部标高。
22.本发明的泥水降流廊道5的顶部液位为液位b，低于第四结构板23的上部立板及第二结构板21的顶部标高，也低于液位a。
23.本发明在第一结构板20与第二结构板21之间安装有斜板6或填料床（包括但不限于生物填料滤床和多介质活性吸附滤床），斜板6或填料床的空间区域为泥水分离区3。斜板6与第四结构板23的水平底板之间为泥水分离/回流平流布水区15，该区域末端位置设置有泥水混合液回流管16；泥水混合液回流管16的顶部入口高出第四结构板23的水平底板一定距离（例如8cm），泥水混合液回流管16的底部出口位于进水管道/通道9附近。斜板6的上部区域为清水区7，清水区7液位为液位c，低于液位b；清水区7中部位置设置有出水管道10，出水管道10可通过软质或硬质管道，或连通渠道与汇集出水口14连接；清水区7液位为液位c，低于液位b；一个或多个反应器的出水管道10通过软质管道、硬质管道或连通渠道与汇集出水口14连接。
24.实施例2：如图1所示，本发明提供一种两相反应并具备三相分离功能的反应器，与实施例1的区别在于，该反应器为连体式结构模块，即第一结构板20与第三结构板22的不共壁。进一步，如图3所示，当反应器为分体式结构模块时，反应器模块本体1通过安装固定结构件24及相应的安装固定孔26支撑固定在安装支撑梁/柱25之上，以实现一个反应器的安装或多个反应器的水平组合拼装。
25.实施例3：
本发明提供一种两相反应并具备三相分离功能的反应器使用方法，包括：步骤1、两相反应并具备三相分离功能的反应器模块的组合安装就位：
①
对于小水量规模的处理工程，例如水量50~500m3/d，建议选择连体式结构模块形式的两相反应并具备三相分离功能的反应器，此时三相分离器与反应池体共壁，三相分离器与反应池体为总体集成的成套设备，适宜于小水量，及应急处理工程，设备小巧，便于运输；
②
对于大型污水处理厂工程，如水量1000m3/d以上，建议选用分体式结构模块形式的两相反应并具备三相分离功能的反应器，此时三相分离器与反应池体不共壁，三相分离器核心功能组件集合为独立的模块化单元，有利于反应池体大规模、大体量实行钢筋混泥土形式建设，同时实现三相分离器模块单元的小型化、标准化、可快速批量量产化；如图3所示的大水量规模下两相反应并具备三相分离功能的反应器的分体式结构模块组合拼装俯视图，反应池体土建建设期间，按设计需求间距设置浇筑好安装支撑梁/柱25，两相反应并具备三相分离功能的反应器模块本体1的两侧通过螺栓或一体焊接形式集成安装固定结构件24，通过安装固定结构件24的安装固定孔26，将两相反应并具备三相分离功能的反应器模块本体1支撑固定在安装支撑梁/柱25之上，两相反应并具备三相分离功能的反应器模块本体1可通过此方式快速规模化组合安装、独立灵活拆除检修、以及拆除后重复利用；步骤2、待处理或待反应成分分离的液相介质（也可以是反应需求的供体介质，例如供给营养盐成分）经由进水管道/通道9进入气体释放反应区2中，待处理或待反应成分分离的气相介质（也可以是反应需求的供体介质，例如供给生化处理需求的氧气）经由气体释放器12进入气体释放反应区2中，气液两相介质在气体释放反应区2中充分混合反应，水中污染物降解为无害气体、或待分离成分反应生成气体或化学沉淀污泥（也可以是气体中有害或待分离组分被液相反应吸收）；下面以污水处理的生化反应为例进行进一步说明，并辅以部分其他重要使用场景的说明；步骤3、步骤2中泥、水、气三相混合物升流进入气提升流廊道4，在气提动力释放器13气升作用下，推流上升至液位a，在此液位分界面实现气体冒出分离，剩余泥水混合物并越过溢流第四结构板23的上部立板，进入泥水降流廊道5；通过调节气提动力释放器13供气量，可以调节控制气提升流廊道4内的升流动力大小，进而调节三相混合物升流流量大小，最终可实现灵活控制混合液循环回流比大小的目的；步骤4、步骤3中泥水混合物沿着泥水降流廊道5进入到泥水分离/回流平流布水区15；部分泥水升流进入泥水分离区3，在斜板6作用下实现泥水分离，清水进入清水区7，污泥截留下沉回落至泥水分离/回流平流布水区15；步骤5、步骤4中的清水经由出水管道10、汇集出水口14实现达标出水；步骤4中的回落污泥与步骤4中另一部分泥水，沿着泥水分离/回流平流布水区15向泥水混合液回流管16及排泥廊道8流动；步骤6、步骤5中泥水混合液回流管16高出第四结构板23的水平底板一定距离（例如8cm），使底部较浓的污泥无法大量进入到混合液回流管，保证通过混合液回流管实现硝化液及污泥同步回流的同时，确保剩余污泥可以较高浓度外排；第四结构板水平底板底部较浓的污泥进一步流动至排泥廊道8，并通过与排泥廊道8连通的排泥管道11实现剩余污泥定期外排；步骤7、步骤5中泥水混合液回流管16底部出口位于进水管道/通道9附近，步骤6中
的回流硝化液及回流污泥与步骤2中进入反应器的待处理或待反应成分分离的气相、液相介质，在气体释放反应区2中充分混合反应，并进入下一反应循环。
26.关于步骤6、7使用场景的补充说明：如反应为气液两相反应生成可回收晶体沉淀，步骤6中的混合液回流可携带部分晶体进入到步骤7，也即循环反应的步骤2中，这些回流晶体可以作为循环反应中晶体析出反应及晶体增长反应的结晶核，提高晶体反应的效率；同时，通过步骤6中的排泥操作，可实现晶体的便捷排出回收，此时反应器运作模式，可视作为带有沉淀滤床形式的流化床结晶反应器。
27.本发明的优点为：1、竖向功能分区明确，结构简单，布局紧凑，总体反应器集成度高，高效利用空间；2、节省去掉常规气液反应产泥配置的独立沉淀池，进一步简化单元配置，节省成本，节省占地，提高设备经济性；3、通过竖向功能高效集成，实现气、液、固三相高效分离，并通过气相、液相进料的灵活组合，气提动力释放器的合理调节，泥水混合液回流管的合理高差设计，回流比的实时调控，污泥的分时按需求排放等组合调控设计与操控手段，使反应器可广泛适用于污水或废气的污染达标处理，或气液相有效成分的反应分离等技术领域，例如可作为好氧生物反应器、厌氧流化床生物反应器、集成沉淀滤床的流化床结晶反应器、化学沉淀反应器、气体净化吸收反应器、气提组分提纯反应器等功能反应器；4、连体式结构模块及分体式结构模块两种安装形式，但具有核心单元共性的两相反应并具备三相分离功能的反应器模块化设计，使其在兼顾反应器标准化、易于批量生产安装及检修维护的同时，也适应了小规模装备化池型，及大规模土建池型的不同使用场景；5、简易化、标准化、模块化的功能结构设计与安装结构设计，使每个反应器模块单元均可以独立拆除，便捷移运至其他使用场地，进行重复利用；6、通过气提动力释放器气升回流设计，低动力成本下保证反应器的高倍率泥水回流；7、通过泥水混合液回流管合理高差的简易、低成本设计，解决混合液回流与排泥通道独立分区及排泥浓度问题，同时节省掉排泥泵、混合液回流泵、污泥回流泵等动力设备，简易设计带来高经济性回报。
28.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。