一种半敞开式的内循环厌氧反应器

1.本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种半敞开式的内循环厌氧反应器。


背景技术：

2.污水厌氧处理具有处理效率高、运行能耗低、可产生沼气并通过回用实现资源化处理等优势，已成为中、高浓度有机污水处理的主流技术之一。目前主流的厌氧工艺以第二代和第三代厌氧反应器为主，主要包括上流式厌氧污泥反应器(uasb)、污泥膨胀床反应器(egsb)、ic内循环反应器(internal circulation)等，广泛用于酒精、淀粉、制糖、啤酒废水处理等领域。
3.厌氧反应器运行依赖充分的泥水混合搅拌，为此常规厌氧反应器进水依赖布水设备，以达到反应器运行所需的水力上升流速，而工业废水悬浮物含量高，容易堵塞布水设备；部分厌氧工艺(如egsb工艺)通过外加机械泵的方式将部分出水循环回系统，这种方式能有效提供额外的水力剪切，但存在能耗较高的问题；此外，常规厌氧反应器采用传统三相分离的方式，受制于沼气干扰和三相分离效率限制，系统有效反应空间占比不高。
4.针对常规厌氧反应器存在的问题，中国专利cn218786554u与中国专利cn115636506a分别提供了一种沼气内循环的厌氧反应器与一种垂直流多腔室全混厌氧水处理装置，该厌氧反应器与厌氧水处理装置取消了布水器设置，不再有悬浮物堵塞的困扰，利用厌氧系统自身产生的部分沼气作为动力来源，将该部分沼气收集后通过循环风机通过曝气的方式输送回系统创造气力剪切。
5.但由于厌氧反应器需要隔绝氧气，池体或罐体基本做成密封罐形式，系统核心设备如布水布气装置、泥水分离装置若出现堵塞或损坏，只能停产清罐检修更换，不易管理维护，特别是对于来水性质较恶劣的工业废水，核心设备的运行稳定性和维护便捷性显得尤为重要。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本发明提供一种半敞开式的内循环厌氧反应器，以解决现有厌氧反应器核心设备在不停产的情况下在线更换的问题，具体包括以下技术方案：
7.提供一种半敞开式的内循环厌氧反应器，其特征在于，包括从内到外依次设置的反应区与泥水分离区；反应区连通泥水分离区；
8.所述的反应区的顶部设有密封盖，反应区内设有隔板，隔板将反应区分为多个依次连通的反应池；各反应池的底部均设有曝气搅拌管；
9.所述的泥水分离区的顶部开口，泥水分离区设有连接反应区的气提回流管，泥水分离区的底部设有分气组件，分气组件与曝气搅拌管可拆卸连接。
10.进一步的，所述的曝气搅拌管远离分气组件的一端与牵引绳连接，牵引绳的另一端延伸至泥水分离区的顶部。
11.进一步的，所述的隔板上设有过流孔口，过流孔口设置在隔板的顶部或底部；反应
区的侧壁上设有连通泥水分离区的过水孔口。
12.优选的，所述的隔板为多个，相邻隔板的过流孔口交替布置在隔板的顶部或底部。
13.优选的，所述的隔板为n个，将反应区分为n+1个依次连通的反应池，所述的过水孔口设置在第n+1个反应池的侧壁上。
14.进一步的，所述的分气组件连接供气竖管，供气竖管连接供气支管，各供气支管连接同一供气干管。
15.优选的，供气竖管和供气支管之间为可拆卸连接
16.优选的，所述的供气竖管上设有压力传感器与电动阀。
17.优选的，所述的分气组件、供气竖管、牵引绳均位于泥水分离区内。
18.进一步的，所述的泥水分离区内设有斜管填料和污泥斗，斜管填料设置在泥水分离区的上部，污泥斗设置在泥水分离区的下部，污泥斗为倒梯形斗状。
19.进一步的，所述的气提回流管的一端连接污泥斗，气提回流管的另一端连接反应区。
20.进一步的，所述的泥水分离区内还设有气提供气管，所述的气提供气管与气提回流管连接。
21.进一步的，所述的反应区侧壁上设有管口，所述的曝气搅拌管内嵌于管口中，所述的管口与曝气搅拌管之间设有密封圈。
22.进一步的，还包括沼气循环风机，所述的沼气循环风机的进气管连接密封盖，沼气循环风机的出气管连接反应区和泥水分离区。
23.进一步的，还包括进水管和出水堰，所述的进水管连接反应区，所述的出水堰设置在斜管填料的上方。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
25.1、反应器内分区折流和气提回流的设置，使反应器兼具推流和全混的流态特点，充分保证有效停留时间，大大提高反应器的抗冲击负荷能力。
26.2、简化进水方式，不再依赖大功率进水泵和布水系统，节省了相应的能耗；独创沼气内循环搅拌，改进厌氧水力剪切方式，水力剪切远高于传统厌氧反应器；可根据水质水量灵活切换运行组数，使反应器即使在淡季较低进水负荷下依然保持相对稳定的水力剪切和最适处理负荷，有利于各种生产条件下厌氧颗粒污泥的形成和形态稳定。
27.3、改进三相分离方式，摒弃了传统厌氧反应器易受产气干扰泥水分离的三相分离器，在保持较高产气量和充分泥水混合的同时，不对泥水分离造成影响，泥水分离效果稳定。
28.4、内循环搅拌单元与沉淀单元均可模块化加工和安装，独特的设计创造易维护的工作面，可实现核心设备、模块的不停产在线更换。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明实施例的半敞开式的内循环厌氧反应器的底部仰视图；
31.图2为图1沿1-1方向的剖面图；
32.图3为图1沿2-2方向的剖面图；
33.图4为本发明实施例的半敞开式的内循环厌氧反应器的顶部俯视图；
34.图中标识说明：
35.1-反应区；2-泥水分离区；3-密封盖；4-隔板；5-曝气搅拌管；6-进水管；7-循环风机；8-进气管；9-出气管；10-第一反应池；11-第二反应池；12-第三反应池；13-分气组件；14-牵引绳；15-供气竖管；16-供气支管；17-斜管填料；18-出水堰；19-气提回流干管；20-气提回流管；21-气提供气管。
具体实施方式
36.下面将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。
37.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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装置或元件必须具有特定的方位、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。
39.术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.请参阅图1-4所示的一种半敞开式的内循环厌氧反应器，包括从内到外依次设置的反应区1与泥水分离区2；反应区1连通泥水分离区2。本实施例中的内循环厌氧反应器为罐体结构，包括外罐体和设置在外罐体内侧的内罐体，所述的泥水分离区2设置在内罐体与外罐体之间，所述的反应区1设在内罐体内。
41.反应区1的顶部设有密封盖3，反应区1内设有隔板4，隔板4将反应区1分为多个依次连通的反应池；各反应池的底部均设有曝气搅拌管5。反应区1连接进水管6，待处理污水首先从进水管6进入反应区1，反应区1承担内循环厌氧反应器几乎所有污染物处理和沼气产生、收集任务。由于反应区1顶部设有密封盖3，为反应区1提供厌氧环境并防止其所产生的沼气泄露，污水的水面与密封盖3之间的区域为反应区1的集气空间。密封盖3连接沼气循环风机7的进气管8，沼气循环风机7的出气管9连接反应区1和泥水分离区2。反应区1产生的沼气溢出水面，沼气通过进气管8向反应区1外输送，大部分沼气输送至用户，小部分沼气经沼气循环风机7的出气管9回流至反应区1和泥水分离区2内进行利用，作为反应区1内曝气搅拌的动力来源与泥水分离区2内气提回流的动力来源。
42.反应区1的隔板4为多个，本实施例中，反应区1的隔板为5个，将反应区1分为互为对称布置的两组第一反应池10、第二反应池11、第三反应池12。第一反应池10和第二反应池
11、第三反应池12依次连通。隔板4上设有过流孔口，过流孔口设置在隔板4的顶部或底部。相邻隔板4的过流孔口为交替布置在隔板4的顶部或底部。本实施例中，第一反应池10与第二反应池11之间的第一隔板上设有第一过流孔口，第一过流孔口设置在第一隔板的底部；第二反应池11与第三反应池12之间的第二隔板上设有第二过流孔口，第二过流孔口设置在第二隔板的顶部。进水管6连接第一反应池10的上部，待处理污水通过进水管6进入第一反应池10的上部后，从第一过流孔口流入第二反应池11，再通过第二过流孔口流入第三反应池13。这种顶部底部交替布置过流孔口的方式，对泥水混合液在反应区1内的流动形成引导，有效避免短流情况，以一种上下折流的方式，增强泥水混合液搅动剪切，有利于泥水充分混合，提高反应效率，反应区1产生的沼气在随泥水混合液折流流动的过程中也更易溢出，避免沼气对后续泥水分离过程造成干扰。反应区1的侧壁上设有连通泥水分离区2的过水孔口。过水孔口设置在依次连通的反应池中的最后一个反应池的侧壁上。本实施例中，过水孔口设置在第三反应池12的侧壁上。
43.各反应池的底部设置的曝气搅拌管5为软性材质，曝气搅拌管5的表面均匀开孔。反应区1的侧壁上还设有管口，所述的曝气搅拌管5内嵌于管口中，所述的管口与曝气搅拌管5之间设有密封圈。所述的密封圈为o型、橡胶材质。曝气搅拌管5在通气时会胀大，自然卡住密封圈形成密封，从而防止反应区1和泥水分离区2两侧通过管口串水。曝气搅拌管5的两端穿过管口到泥水分离区2。曝气搅拌管5一端与分气组件13可拆卸连接，曝气搅拌管5远离分气组件13的一端与牵引绳14连接，牵引绳14的另一端延伸至泥水分离区2的顶部。曝气搅拌管5与牵引绳14连接的一端自然收紧形成死端。
44.分气组件13设置在泥水分离区2的底部，分气组件13连接供气竖管15，供气竖管15连接供气支管16，各供气支管16连接同一供气干管。分气组件13、供气竖管15、牵引绳14均位于泥水分离区2内，供气竖管15和供气支管16为可拆卸连接，若需要更换曝气软管5，可以拆开供气竖管15和供气支管16的之间连接件后，解开牵引绳14，牵引绳14接新牵引绳进行延长，拉动供气竖管15，将分气组件13、曝气软管5和牵引绳14提起，拆掉需要更换的曝气搅拌管5，将新曝气搅拌管与分气组件13与牵引绳14连接，再将供气竖管15放置回原位，与供气支管16恢复连接，解掉新牵引绳，从而完成更换。供气竖管15上设有压力传感器与电动阀。若曝气软管5漏气或破裂，压力传感器检测到压力下降后报警，报警反馈给电动阀关闭供气竖管15，同时提醒运维人员更换曝气搅拌管5。
45.泥水混合液通过过水孔口进入泥水分离区2，泥水分离区2的顶部开口，便于观察内循环厌氧反应器的出水情况，并可提供更换核心设备的作业面。泥水分离区2内设有斜管填料17，斜管填料17设置在泥水分离区2的上部，泥水分离区2的下部设有污泥斗，污泥斗为倒梯形斗状。本实施例中，泥水分离区2下部的侧壁与底面砌筑倒角，并与反应区1的外壁之间形成倒梯形斗状，作为污泥斗。泥水混合液经反应区1多次折流，到泥水分离区2已几乎不带沼气，泥水混合液在泥水分离区2向上运动，泥水混合液中的污泥遇斜管填料17后受阻自然沉降并滑落至污泥斗，上清液则继续向上通过斜管填料17并汇集至斜管填料17上方的出水堰18排出。若需更换斜管填料17，只需适当降液位取出替换即可。更换曝气搅拌管5、斜管填料17全程均在敞开的泥水分离区2上方进行，具备操作工作面，从而在不清罐不停产的情况下实现在线更换。
46.泥水分离区2设有连接反应区1的气提回流管20，气提回流管20的一端连接污泥
斗，气提回流管20的另一端连接反应区1。本实施例中，气提回流管20为多条，部分气提回流管20与第一反应池10直接连接，另外一部分气提回流管20需汇总至设置在第二反应池11与第三反应池12上方的气提回流干管19后连接第一反应池10。泥水分离区内还设有用于注入沼气的气提供气管21，气提供气管21与气提回流管20连接。通过气提供气管21向气提回流管20注入沼气，在气提回流管20内形成密度小于水的气水混合液，通过密度差将污泥斗的混合液即时提升回流至第一反应池10与新进废水混合。这样第一反应池10将会是整个反应区1中液位最高的，自然而然推动混合液依次向后续反应池流动，实现整个反应器污泥的全混循环。由于第一反应池10内新进的待处理污水和从泥水分离区2回流过来的混合液在该区进行短暂停留并混合均匀，达到对新进的待处理污水中携带的污染物迅速的混合稀释的作用，能有效应对高浓度污水对系统的负荷冲击。
47.在另一实施例中，半敞开式的内循环厌氧反应器还设有排泥管，排泥管设置在泥水分离区的污泥斗底部，由电动阀门控制启闭，利用水的静压实现排泥功能。
48.在另一实施例中，本发明的半敞开式的内循环厌氧反应器为两组，共壁并且平行设置。两组半敞开式的内循环厌氧反应器并联，针对工业废水淡旺季或不同生产情况，根据水量、水质条件，可以选择只开一组或两组运行，与厌氧反应器的最适处理负荷进行匹配。
49.本发明提供的半敞开式的内循环厌氧反应器具有以下优势：
50.1、反应器内分区折流和气提回流的设置，使反应器兼具推流和全混的流态特点，充分保证有效停留时间，大大提高反应器的抗冲击负荷能力。
51.2、简化进水方式，不再依赖大功率进水泵和布水系统，节省了相应的能耗；独创沼气内循环搅拌，改进厌氧水力剪切方式，水力剪切远高于传统厌氧反应器；可根据水质水量灵活切换运行组数，使反应器即使在淡季较低进水负荷下依然保持相对稳定的水力剪切和最适处理负荷，有利于各种生产条件下厌氧颗粒污泥的形成和形态稳定。
52.3、改进三相分离方式，摒弃了传统厌氧反应器易受产气干扰泥水分离的三相分离器，在保持较高产气量和充分泥水混合的同时，不对泥水分离造成影响，泥水分离效果稳定。
53.4、内循环搅拌单元与沉淀单元均可模块化加工和安装，独特的设计创造易维护的工作面，可实现核心设备、模块的不停产在线更换。
54.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
55.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种半敞开式的内循环厌氧反应器，其特征在于，包括从内到外依次设置的反应区与泥水分离区；反应区连通泥水分离区；所述的反应区的顶部设有密封盖，反应区内设有隔板，隔板将反应区分为多个依次连通的反应池；各反应池的底部均设有曝气搅拌管；所述的泥水分离区的顶部开口，泥水分离区设有连接反应区的气提回流管，泥水分离区的底部设有分气组件，分气组件与曝气搅拌管可拆卸连接。2.如权利要求1所述的半敞开式的内循环厌氧反应器，其特征在于，所述的曝气搅拌管远离分气组件的一端与牵引绳连接，牵引绳的另一端延伸至泥水分离区的顶部。3.如权利要求1所述的半敞开式的内循环厌氧反应器，其特征在于，所述的隔板上设有过流孔口，过流孔口设置在隔板的顶部或底部；反应区的侧壁上设有连通泥水分离区的过水孔口。4.如权利要求2所述的半敞开式的内循环厌氧反应器，其特征在于，所述的分气组件连接供气竖管，供气竖管连接供气支管，各供气支管连接同一供气干管。5.如权利要求4所述的半敞开式的内循环厌氧反应器，其特征在于，所述的泥水分离区内设有斜管填料和污泥斗，斜管填料设置在泥水分离区的上部，污泥斗设置在泥水分离区的下部，污泥斗为倒梯形斗状。6.如权利要求5所述的半敞开式的内循环厌氧反应器，其特征在于，所述的气提回流管的一端连接污泥斗，气提回流管的另一端连接反应区。7.如权利要求6所述的半敞开式的内循环厌氧反应器，其特征在于，所述的泥水分离区内还设有气提供气管，所述的气提供气管与气提回流管连接。8.如权利要求7所述的半敞开式的内循环厌氧反应器，其特征在于，所述的反应区侧壁上设有管口，所述的曝气搅拌管内嵌于管口中，所述的管口与曝气搅拌管之间设有密封圈。9.如权利要求8所述的半敞开式的内循环厌氧反应器，其特征在于，还包括沼气循环风机，所述的沼气循环风机的进气管连接密封盖，沼气循环风机的出气管连接反应区和泥水分离区。10.如权利要求9所述的半敞开式的内循环厌氧反应器，其特征在于，还包括进水管和出水堰，所述的进水管连接反应区，所述的出水堰设置在斜管填料的上方。

技术总结
本发明公开了一种半敞开式的内循环厌氧反应器，涉及污水处理技术领域。该反应器包括从内到外依次设置的反应区与泥水分离区；反应区连通泥水分离区；反应区的顶部设有密封盖，反应区内设有隔板，隔板将反应区分为多个依次连通的反应池；各反应池的底部均设有曝气搅拌管；泥水分离区的顶部开口，泥水分离区设有连接反应区的气提回流管，泥水分离区的底部设有分气组件，分气组件与曝气搅拌管可拆卸连接。本发明通过反应器内分区折流和气提回流的设置，提高抗冲击负荷能力，独特的设计创造易维护的工作面，可实现核心设备、模块的不停产在线更换。另外，通过简化进水方式节省了相应的能耗；通过改进三相分离方式使得泥水分离效果稳定。稳定。稳定。


技术研发人员：薛蔚琦 李玉龙 李仲伟 龚程 刘立栋 张尚军
受保护的技术使用者：华润深圳湾发展有限公司科学技术研究分公司 深圳清华大学研究院
技术研发日：2023.07.18
技术公布日：2023/9/7