申请日2011.11.22
公开(公告)日2014.02.19
IPC分类号C02F3/28
摘要
本发明公开了一种升流式厌氧污泥床反应器系统，包括进水预处理系统、温控系统、主体反应器和气体收集系统;所述升流式厌氧污泥床反应器结构简单，通过进水恒流泵、精确的温控系统，使其能对反应条件进行精确控制;采用分段取样的方式，对反应器内部的运行状态进行实时监测及调整，防止反应器内部出现过度酸化等现象;而高效的气体收集系统，则能直观反应上流式厌氧污泥床反应器的运行效果，并能对废水中的有机物转化为甲烷的效率进行分析。
权利要求书
1.一种升流式厌氧污泥床反应器系统，包括进水预处理系统、温控系统、主体反应器和气体收集系统;所述进水预处理系统通过至少一根进水管与所述主体反应器的一端连接并相通，所述温控系统通过至少一根牛筋管缠绕在所述主体反应器上，所述牛筋管两端均置于所述温控系统的水浴箱内，所述主体反应器上设有取样口，所述气体收集系统通过至少一根乳胶管与所述主体反应器的另一端连接并相通，所述进水预处理系统对废水进行搅拌、沉淀并把废水输入主体反应器，所述温控系统则通过恒温水控制主体反应器的温度，所述气体收集系统对主体反应器所产气体进行水洗、测量气体体积并对气体进行收集;
所述温控系统为控制所述主体反应器反应温度的系统包括：水浴箱、潜水泵、热电偶、电加热器、温控仪和牛筋管，所述潜水泵为完全放置在水中工作的水泵，所述潜水泵放置在所述水浴箱中，所述潜水泵上设置有出水口且与所述牛筋管的一端连接，所述牛筋管的另一端位于所述水浴箱内，所述热电偶淹没在水中并通过电缆与置于所述水浴箱外部的所述温控仪连接，所述温控仪通过电线与位于所述水浴箱内部的所述电加热器连接，所述热电偶能测定水浴温度，并将信息反馈给所述温控仪，所述温控仪能设定温度并通过控制自身开关的开闭状态从而控制连接在其上的所述电加热器是否通电，以使所述水浴箱中的温度为所述温控仪所设定的温度，所述水浴箱中的水在牛筋管内循环以控制主体反应器的温度;
所述主体反应器包括：排泥口、进水口、反应器壁、所述取样口、三相分离器、出水堰、出水口、集气室、排气口、反应器盖、通气口和加样口，所述排泥口位于所述反应器的底部，所述进水口位于所述反应器壁的一侧，并通过所述进水管和所述进水预处理系统连接，所述取样口分布在所述反应器壁侧面所述出水堰以下部位，所述取样口数量为5个，其中1个位于三相分离器上方，所述出水堰为供所述主体反应器中经处理后的废水溢出的装置，所述三相分离器位于所述主体反应器的中部偏上部位所述出水堰的下方，所述三相分离器内设有三角形挡板和倒置漏斗形挡泥板，所述三相分离器与所述集气室直接连接，所述集气室位于所述三相分离器上方，所述出水堰的下方，是用以对所述反应器产生的气体进行收集的空间，所述集气室的顶端与所述反应器盖上的所述排气口相通，所述出水堰位于所述集气室与所述反应器盖之间靠近反应器盖的部位，所述出水堰连接有所述出水口，所述通气口和所述加样口位于所述反应器盖上且不与所述集气室相通，所述反应器盖位于所述主体反应器的顶端;
所述出水堰由一个上方带有齿轮形状的圆柱和一个外沿与反应器壁连接的圆环组成，其中圆柱的下边缘与圆环的内边缘相接;
所述气体收集系统包括：三角洗瓶、湿式气体流量计和气体收集袋，所述 三角洗瓶内装有能去除有害气体的溶液，所述三角洗瓶内一根导管一端位于溶液内，另一端通过乳胶管与所述主体反应器的所述排气口连接，另一个导管一端位于溶液液面上，另一端通过乳胶管与所述湿式气体流量计连接，所述湿式气体流量计的出气口与所述气体收集袋连接 ;
所述主体反应器还包括配水器，所述配水器是一个置于所述主体反应器内的中空圆环，在圆环的一面均匀的开孔，将圆环开孔的一面朝下放置，可以使进水均匀的分布在所述主体反应器内，所述进水管通过所述进水口与所述配水器直接连接。
2.根据权利要求1所述的升流式厌氧污泥床反应器系统，其特征在于：所述进水预处理系统包括：预处理池、搅拌器、进水管和进水恒流泵，所述进水恒流泵为能精确控制进水流量的水泵，所述进水管一端位于所述预处理池中，另一端通过所述进水恒流泵与所述主体反应器的一端连接，所述搅拌器位于所述预处理池中，在废水进入预处理池后可以先对其进行搅拌使其充分混合。
3.根据权利要求2所述的升流式厌氧污泥床反应器系统，其特征在于：所述进水预处理系统还包括搅拌控制器，所述搅拌器通过电线与所述搅拌控制器连接，所述搅拌器的搅拌速度和时间由所述搅拌控制器调节。
4.根据权利要求1所述的升流式厌氧污泥床反应器系统，其特征在于：所述三相分离器包括至少一个三角形挡板和一个倒置漏斗形挡泥板，所述倒置漏斗形挡泥板位于所述三角形挡板之上，所述倒置漏斗形挡泥板的上端连接在所述集气室上，所述三相分离器能将所述反应器内产生的气体、上浮的污泥和水分开。
说明书
一种升流式厌氧污泥床反应器系统
技术领域
本发明涉及一种污水处理系统，特别涉及一种升流式厌氧污泥床反应器系统。
背景技术
利用升流式厌氧污泥床反应器原理处理有机废水，单位体积污泥有机负荷 率、反应器COD去除率、产气效率及所产气体收集及利用率是当前该技术比 较重要的几个指标。一个先进的升流式厌氧污泥床反应器应具有单位体积污泥 有机负荷率高、COD降解完全、所降解的COD产气率高等特点，同时还能对 所产气体进行有效的收集和利用。在水处理行业，由于升流式厌氧污泥床反应 器处理有机废水的效果显著，且投资相对较小，所以其广泛应用在COD含量 高的废水处理中。
我国清华大学环境工程系从80年代中期开始利用升流式厌氧污泥床反应 器处理啤酒废水的研究工作，通过厌氧处理可以达到85%～90%以上的COD 去除率。升流式厌氧污泥床内主要分三个区，分别为颗粒污泥层、污泥悬浮层 及内部沉淀区，目前国内学者对升流式厌氧污泥床反应器的设计及运行都进行 了大量的研究，在设计上主要有对反应器外形、配水器、三相分离器及出水堰 形式等的研究上，如有学者对三相分离器的设计原则有如下描述：三相分离器 相对于出水液面的位置，应该使反应器内部沉淀区是总体积的15%～20%;三 相分离器的倾角要使固体可滑回到反应器的反应区，且进一步说明在实际中这 一角度是45～60°之间。而对配水器的要求则有：1、使分配到各点的流量相同; 2、容易观察进水管的堵塞;3、尽可能的满足污泥床水力搅拌的需要等。而对 升流式厌氧污泥床运行的研究有对反应器的启动及颗粒污泥培养的研究、反应 器中酸碱平衡及pH值控制的研究、反应器对COD、氨氮及其他一些有害物质 的去除率的研究，同时还研究了反应器内污泥形态结构的变化，并进一步分析 颗粒污泥内菌群的变化等。目前我国升流式厌氧污泥床主要应用在啤酒工业废 水处理、酒精废水处理、对苯二甲酸(PTA)工业废水处理及淀粉和柠檬酸工 业废水处理中。由于工业上的升流式厌氧污泥床反应器的外部未加装保温系 统，加上工业废水的温度不稳定，导致不能对反应器内的温度进行精确控制; 同时，工业上使用的进水泵对进水流量的控制能力有限，导致工业上的升流式 厌氧污泥床反应器不能有效控制反应器内部的水力停留时间，而温度和水力停 留时间是影响反应器运行状态的两个重要因素，不能对这两个影响因素进行有 效控制会导致无法研究这两种因素对反应器运行的影响，从而也无法确定反应 器在何种条件下会达到最佳运行效果。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单的升流式 厌氧污泥床反应器，通过进水恒流泵、精确的温控系统，使其能对反应条件进 行精确控制;采用分段取样的方式，对反应器内部的运行状态进行实时监测及 调整，防止反应器内部出现过度酸化等现象;而高效的气体收集系统，则能直 观反应上升流式厌氧污泥床反应器的运行效果，并能对废水中的有机物转化为 甲烷的效率进行分析。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种升流式厌氧污泥床反应器系统，包括进水预处理系统、温控系统、主 体反应器和气体收集系统;所述进水预处理系统通过至少一根进水管与所述主 体反应器的一端连接并相通，优选与所述主体反应器的下端连接;所述温控系 统通过至少一根牛筋管缠绕在所述主体反应器上，所述牛筋管两端均置于所述 温控系统的水浴箱内，所述气体收集系统通过至少一根乳胶管与所述主体反应 器的另一端连接并相通，优选与所述主体反应器的上端连接;所述主体反应器 是升流式厌氧污泥床反应器系统的主功能区，进水预处理系统主要功能是对废 水进行搅拌、沉淀并把预处理池中的废水输入主体反应器，温控系统则通过恒 温水控制主体反应器的温度，气体收集系统主要是对主体反应器所产气体的体 积进行水洗、测量并对气体进行收集，防止气体对实验室环境造成污染。
本发明一较佳实施方式中，所述进水预处理系统包括：预处理池、搅拌器、 进水管和进水恒流泵，所述进水恒流泵为能精确控制进水流量的水泵，所述进 水管一端位于所述预处理池中，另一端通过所述进水恒流泵与所述主体反应器 的一端连接，优选与所述主体反应器的下端连接，所述搅拌器位于所述预处理 池中，在废水进入预处理池后可以先对其进行搅拌使其充分混合。
本发明另一较佳实施方式中，所述进水预处理系统还包括搅拌控制器，所 述搅拌器通过电线与所述搅拌控制器连接，所述搅拌器的搅拌速度和时间由所 述搅拌控制器调节。
本发明另一较佳实施方式中，所述温控系统为控制所述主体反应器反应温 度的系统，包括：水浴箱、潜水泵、热电偶、电加热器、温控仪和牛筋管，所 述潜水泵为完全放置在水中工作的水泵，所述潜水泵放置在所述水浴箱中，所 述潜水泵上设置有水口且与所述牛筋管的一端连接，所述牛筋管的另一端位于 所述水浴箱内，所述热电偶淹没在水中并通过电缆与置于所述水浴箱外部的所 述温控仪连接，所述温控仪通过电线与位于所述水浴箱内部的所述电加热器连 接，所述热电偶能测定水浴温度，并将信息反馈给所述温控仪，所述温控仪能 设定温度并通过控制自身开关的开闭状态从而控制连接在其上的所述电加热 器是否通电，以使所述水浴箱中的温度为所述温控仪所设定的温度，所述水浴 箱中的水在牛筋管内循环以控制主体反应器的温度。
本发明另一较佳实施方式中，所述主体反应器包括：排泥口、进水口、反 应器壁、取样口、三相分离器、出水堰、出水口、集气室、排气口、反应器盖、 通气口和加样口，所述排泥口位于所述反应器的底部，所述进水口位于所述反 应器壁的一侧，并通过所述进水管和所述恒流泵与所述进水预处理系统连接， 所述取样口分布在所述反应器壁侧面所述出水堰以下部位，所述出水堰为供所 述主体反应器中经处理后的废水溢出的装置，所述三相分离器位于所述主体反 应器的中部偏上部位所述出水堰的下方，与所述集气室直接连接，所述集气室 位于所述三相分离器上方，所述出水堰的下方，是用以对所述反应器产生的气 体进行收集的圆柱形空间，所述主体反应器内废水反应后产生的气体形成气泡 后上升，同时其产生的上浮力还带动部分颗粒污泥也上浮，当它们到达三相分 离器后，在所述三相分离器内的挡板和所述集气室的作用下，气体进入所述集 气室并进一步通过所述排气口进入所述气体收集系统，而上浮的颗粒污泥则被 所述挡板阻碍，重新回到所述反应器下部的颗粒污泥层，水相则通过所述挡板 之间的空隙继续上升到所述出水堰，并通过所述出水口排出，在这个过程中， 可以通过所述取样口取样实时监测反应器内的状况，所述集气室的顶端与所述 反应器盖上的排气口相通，所述出水堰位于所述集气室与所述反应器盖之间靠 近反应器盖的部位，所述出水堰的圆柱形构件的直径大于集气室的直径，位于 集气室与反应器壁之间，圆柱形构件下边缘通过圆环与反应器壁连接，与所述 出水堰连接有所述出水口，所述通气口和所述加样口位于所述反应器盖上且不 与集气室相通，所述反应器盖位于所述主体反应器的顶端。
在本发明另一较佳实施方式中，所述主体反应器还包括配水器，所述配水 器是一个半径小于所述主体反应器半径的中空圆环，在圆环的一面均匀的开 孔，将圆环开孔的一面朝下放置，可以使进水均匀的分布在所述主体反应器内， 所述进水口通过所述进水管与所述配水器直接连接。
本发明另一较佳实施方式中，所述三相分离器包括至少一个三角形挡板和 一个倒置漏斗形挡板，所述倒置漏斗形挡板位于所述三角形挡板之上;较佳的 所述挡板固定在反应器壁的中上部，所述倒置漏斗形挡板的上端连接在所述集 气室上，其下端与三角型挡板有一定距离;所述三相分离器能将所述反应器内 产生的气体、上浮的污泥和水分开。
本发明另一较佳实施方式中，所述气体收集系统包括：三角洗瓶、湿式气 体流量计和气体收集袋;所述三角洗瓶内装有能去除有害气体的溶液，所述三 角洗瓶内一根导管一端位于溶液内，另一端通过乳胶管与所述主体反应器的所 述排气口连接;另一个导管一端位于溶液液面上，另一端通过乳胶管与所述湿 式气体流量计连接;所述湿式气体流量计的出气口与所述气体收集袋连接，所 述气体收集系统主要用于对所产气体进行净化、体积测量及收集。
本发明的优点为：结构简单却能做到对反应器条件进行精确控制并能实时 监测反应器系统内的情况。进水预处理系统能在废水进入反应器前对其进行沉 淀、调节酸碱等操作，同时通过恒流泵能精确控制进入反应器内水的流量;温 控系统通过控制水浴箱内水的温度，可以精确控制反应器内的温度，通过调节 温控仪的温度，还可以选择让反应器在不同温度条件下运行;主体反应器上的 取样口能使其对反应器内情况进行实时监测，而高效的三相分离器则能保证反 应器所产气体绝大部分都会进入气体收集系统;气体收集系统通过对气体体积 进行精确测量，可以考察反应器内COD降解的产气效率，三角洗瓶对气体的 净化有效保护了湿式气体流量计，而气体收集袋则能防止反应器所产气体对实 验室环境的污染。
