申请日2021.08.27
公开日期2021.11.09
IPC分类C02F3/28
摘要
本发明涉及一种升流式厌氧污泥床反应装置，包括用于将来自气液分离器的第一回流混合液分布在厌氧反应池底部的第一布液器和用于将污水进水和/或来自厌氧反应池上部的第二回流混合液分布在厌氧反应池底部的第二布液器，其中第一布液器的多个第一布液口均匀分布在第一水平面中并且第一布液口的开口方向基本竖直向下，第二布液器的多个第二布液口均匀分布在第二水平面中并且第二布液口的开口方向与竖直向下方向基本垂直，第一水平面位于第二水平面的上方，第二水平面位于厌氧反应池池底的上方。本发明装置可有效减少池底污泥沉积，改善污泥的颗粒形成性能，加强气体与污泥颗粒的分离，提高反应稳定性。
权利要求
1.一种升流式厌氧污泥床反应装置，其特征在于，包括用于将来自气液分离器的第一回流混合液分布在厌氧反应池底部的第一布液器和用于将污水进水和/或来自厌氧反应池上部的第二回流混合液分布在厌氧反应池底部的第二布液器，其中第一布液器的多个第一布液口均匀分布在对应于厌氧反应池池底的沿垂直方向投影的第一水平面中并且第一布液口的开口方向与竖直向下方向的夹角为0～30度，第二布液器的多个第二布液口均匀分布在对应于厌氧反应池池底的沿垂直方向投影的第二水平面中并且第二布液口的开口方向与竖直向下方向的夹角为60～90度，第一水平面位于第二水平面的上方，第二水平面位于厌氧反应池池底的上方。
2.根据权利要求1所述的升流式厌氧污泥床反应装置，其特征在于，所有第二布液口的开口方向均一致地按顺时针方向或逆时针方向布置并且与对应第二布液口所在的厌氧反应池半径与厌氧反应池池体相交处的切线方向之间的夹角为0～30度。
3.根据权利要求1所述的升流式厌氧污泥床反应装置，其特征在于，所述第一布液器的多个第一布液口均匀分布在对应于厌氧反应池池底的沿垂直方向投影的第一水平面中是指：当在第一水平面中任意选取一个正多边形时，位于该正多边形中的第一布液口的个数为该个数最大值的30％至100％，该正多边形的边数大于等于4并且该正多边形的面积为第一水平面的面积的5％至30％。
4.根据权利要求1所述的升流式厌氧污泥床反应装置，其特征在于，所述第二布液器的多个第二布液口均匀分布在对应于厌氧反应池池底的沿垂直方向投影的第二水平面中是指：当在第二水平面中任意选取一个正多边形时，位于该正多边形中的第二布液口的个数为该个数最大值的30％至100％，该正多边形的边数大于等于4并且该正多边形的面积为第二水平面的面积的5％至30％。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的升流式厌氧污泥床反应装置，其特征在于，气液分离器设置于厌氧反应池上方使得第一回流混合液在重力作用下从气液分离器流出并且通过第一布液器进入厌氧反应池。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的升流式厌氧污泥床反应装置，其特征在于，在污水进水经过的进水管上设置进水泵和/或在第二回流混合液经过的第二回流管上设置回流泵使得污水进水和/或第二回流混合液在进水泵和/或回流泵的作用下经第二布液器进入厌氧反应池。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的升流式厌氧污泥床反应装置，其特征在于，厌氧反应池的池底上还设有一个或多个导流板以形成导流槽，用于引导来自第二布液器的污水进水和/或第二回流混合液在池底形成旋流。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的升流式厌氧污泥床反应装置，其特征在于，还包括用于将1％～50％的污水进水和/或1％～50％的来自厌氧反应池上部的第二回流混合液分布在厌氧反应池底部的第三布液器，其中第三布液器的多个第三布液口均匀分布在对应于厌氧反应池池底的沿垂直方向投影的第三水平面中并且第三布液口的开口方向与竖直向下方向的夹角为60～90度，第三水平面位于第一水平面的上方，所有第三布液口的开口方向均一致地按逆时针方向或顺时针方向布置使其与布置所有第二布液口的开口方向时采用的方向相反，并且第三布液口的开口方向与对应第三布液口所在的厌氧反应池半径与厌氧反应池池体相交处的切线方向之间的夹角为0～30度。
9.一种升流式厌氧污泥床反应方法，包括以下步骤：
S100、提供根据权利要求1-8中任一项所述的升流式厌氧污泥床反应装置；
S200、沿与竖直向下方向的夹角为0～30度的方向在第一水平面中通过第一布液器的多个第一布液口均匀地将来自气液分离器的第一回流混合液分布在厌氧反应池底部；
S300，沿与竖直向下方向的夹角为60～90度的方向在第二水平面中通过第二布液器的多个第二布液口均匀地将污水进水和/或来自厌氧反应池上部的第二回流混合液分布在厌氧反应池底部，使得污水进水和/或第二回流混合液冲刷厌氧反应池池底并且从下方接触并混入第一回流混合液。
10.根据权利要求9所述的升流式厌氧污泥床反应方法，其中在步骤S300中，使污水进水和/或第二回流混合液按顺时针方向或逆时针方向旋转。
说明书
升流式厌氧污泥床反应装置和方法
技术领域
本发明属于污水处理领域，特别涉及一种用于污水生物处理的升流式厌氧污泥床反应装置和方法。
背景技术
在污水生物处理的各种方法中，采用升流式厌氧污泥床(upflow anaerobicsludge blanket,UASB)的厌氧活性污泥法，具有能将有机物转化为沼气、无需搅拌和供氧、动力消耗少、可高浓度进水并保持高污泥浓度等优点。该方法基于升流式原理，当泥水混合液由下向上升流循环时，污泥受重力影响向底部自然沉降而分离，由此在反应器底部形污泥浓度较高的浓缩混合液并且同时在顶部形成污泥浓度较低的上清液。现有技术中的厌氧反应装置经常存在布水不均匀、反应器内存在死区使污泥得不到重复利用、污泥沉降性能较差而难以沉降分离等问题，可能在运行过程中导致污泥流失、处理能力下降、运行不稳定等事故。因此，仍然需要提供改进的用于污水生物处理的升流式厌氧污泥床反应装置。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种升流式厌氧污泥床反应装置和方法以便解决前述现有技术中的问题。具体而言，本发明提供以下技术方案。
在一个方面，本发明提供一种升流式厌氧污泥床反应装置，包括用于将来自气液分离器的第一回流混合液分布在厌氧反应池底部的第一布液器和用于将污水进水和/或来自厌氧反应池上部的第二回流混合液分布在厌氧反应池底部的第二布液器，其中第一布液器的多个第一布液口均匀分布在对应于厌氧反应池池底的沿垂直方向投影的第一水平面中并且第一布液口的开口方向与竖直向下方向的夹角为0～30度，优选0～15度，例如1、3、5、7、10、12或15度，第二布液器的多个第二布液口均匀分布在对应于厌氧反应池池底的沿垂直方向投影的第二水平面中并且第二布液口的开口方向与竖直向下方向的夹角为60～90度，优选75～90度，例如75、80、85、87、89或90度，第一水平面位于第二水平面的上方，第二水平面位于厌氧反应池池底的上方。
进一步地，所有第二布液口的开口方向均一致地按顺时针方向或逆时针方向布置并且与对应第二布液口所在的厌氧反应池半径与厌氧反应池池体相交处的切线方向之间的夹角为0～30度，优选0～15度，例如1、3、5、7、10、12或15度。
进一步地，所述第一布液器的多个第一布液口均匀分布在对应于厌氧反应池池底的沿垂直方向投影的第一水平面中是指：当在第一水平面中任意选取一个正多边形时，位于该正多边形中的第一布液口的个数为该个数最大值的30％至100％，优选50％至100％，例如60％、70％、80％、90％或100％，该正多边形的边数大于等于4并且该正多边形的面积为第一水平面的面积的5％至30％，优选5％至20％，例如5％、10％、15％或20％。
进一步地，所述第二布液器的多个第二布液口均匀分布在对应于厌氧反应池池底的沿垂直方向投影的第二水平面中是指：当在第二水平面中任意选取一个正多边形时，位于该正多边形中的第二布液口的个数为该个数最大值的30％至100％，优选50％至100％，例如60％、70％、80％、90％或100％，该正多边形的边数大于等于4并且该正多边形的面积为第二水平面的面积的5％至30％，优选5％至20％，例如5％、10％、15％或20％。
进一步地，气液分离器设置于厌氧反应池上方使得第一回流混合液在重力作用下从气液分离器流出并且通过第一布液器进入厌氧反应池。
进一步地，在污水进水经过的进水管上设置进水泵和/或在第二回流混合液经过的第二回流管上设置回流泵使得污水进水和/或第二回流混合液在进水泵和/或回流泵的作用下经第二布液器进入厌氧反应池。
进一步地，厌氧反应池的池底上还设有一个或多个导流板以形成导流槽，用于引导来自第二布液器的污水进水和/或第二回流混合液在池底形成旋流。
进一步地，还包括用于将1％～50％(优选5％至40％，例如10％、15％、20％、25％、30％、35％或40％)的污水进水和/或1％～50％(优选5％至40％，例如10％、15％、20％、25％、30％、35％或40％)的来自厌氧反应池上部的第二回流混合液分布在厌氧反应池底部的第三布液器，其中第三布液器的多个第三布液口均匀分布在对应于厌氧反应池池底的沿垂直方向投影的第三水平面中并且第三布液口的开口方向与竖直向下方向的夹角为60～90度，优选75～90度，例如75、80、85、87、89或90度，第三水平面位于第一水平面的上方，所有第三布液口的开口方向均一致地按逆时针方向或顺时针方向布置使其与布置所有第二布液口的开口方向时采用的方向相反，并且第三布液口的开口方向与对应第三布液口所在的厌氧反应池半径与厌氧反应池池体相交处的切线方向之间的夹角小于等于30度，优选0～15度，例如1、3、5、7、10、12或15度。
在另一方面，本发明提供一种升流式厌氧污泥床反应方法，包括以下步骤：
S100、提供上述任一项所述的升流式厌氧污泥床反应装置；
S200、沿与竖直向下方向的夹角为0～30度，优选0～15度，例如1、3、5、7、10、12或15度的方向在第一水平面中通过第一布液器的多个第一布液口均匀地将来自气液分离器的第一回流混合液分布在厌氧反应池底部；
S300，沿与竖直向下方向的夹角为60～90度，优选75～90度，例如75、80、85、87、89或90度的方向在第二水平面中通过第二布液器的多个第二布液口均匀地将污水进水和/或来自厌氧反应池上部的第二回流混合液分布在厌氧反应池底部，使得污水进水和/或第二回流混合液冲刷厌氧反应池池底并且从下方接触并混入第一回流混合液。
进一步地，在步骤S300中，使污水进水和/或第二回流混合液按顺时针方向或逆时针方向旋转。
进一步地，在步骤S200中，所述均匀地将来自气液分离器的第一回流混合液分布在厌氧反应池底部是指：当在厌氧反应池底部中任意选取一个正多边形时，流向该正多边形中的第一回流混合液的流量为该流量最大值的30％至100％，优选50％至100％，例如60％、70％、80％、90％或100％，该正多边形的边数大于等于4并且该正多边形的面积为厌氧反应池底部面积的5％至30％，优选5％至20％，例如5％、10％、15％或20％。
进一步地，在步骤S300中，所述均匀地将污水进水和/或来自厌氧反应池上部的第二回流混合液分布在厌氧反应池底部是指：当在厌氧反应池底部中任意选取一个正多边形时，流向该正多边形中的污水进水和/或来自厌氧反应池上部的第二回流混合液的流量为该流量最大值的30％至100％，优选50％至100％，例如60％、70％、80％、90％或100％，该正多边形的边数大于等于4并且该正多边形的面积为厌氧反应池底部面积的5％至30％，优选5％至20％，例如5％、10％、15％或20％。
进一步地，在步骤S200中，第一回流混合液在重力作用下从气液分离器流出并且通过第一布液器进入厌氧反应池。
进一步地，在步骤S300中，污水进水和/或第二回流混合液在进水泵和/或回流泵的作用下经第二布液器进入厌氧反应池。
进一步地，在步骤S300中，用导流槽引导来自第二布液器的污水进水和/或第二回流混合液在池底形成旋流。
进一步地，所述的升流式厌氧污泥床反应方法还包括以下步骤：
S400，沿与竖直向下方向的夹角为60～90度，优选75～90度，例如75、80、85、87、89或90度的方向在第三水平面中通过第三布液器的多个第三布液口均匀地将1％～50％(优选5％至40％，例如10％、15％、20％、25％、30％、35％或40％)的污水进水和/或1％～50％(优选5％至40％，例如10％、15％、20％、25％、30％、35％或40％)的来自厌氧反应池上部的第二回流混合液分布在厌氧反应池底部，使得污水进水和/或第二回流混合液从上方接触并混入第一回流混合液；并且来自第三布液器的污水进水和/或第二回流混合液按逆时针方向或顺时针方向旋转，也即与那些来自第二布液器的旋转方向相反，并且来自第三布液器的污水进水和/或第二回流混合液流动的方向与对应第三布液口所在的厌氧反应池半径与厌氧反应池池体相交处的切线方向之间的夹角小于等于30度，优选0～15度，例如1、3、5、7、10、12或15度。这样，当第一回流混合液受到来自第二布液器的污水进水和/或第二回流混合液所形成的旋流的影响而有所旋转时，即可根据步骤S400通过第三布液器形成旋转方向相反且强度相当的旋流，二者接触后相互抵消，由此消除了旋流对厌氧反应、颗粒沉降和气液分离等过程的扰动。
在本文中所用的术语具有其在本领域内公知的含义，然而为清楚起见，仍然给出以下定义。
术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。
“基本”或“基本上”并不排除“完全”的意思。如一个成分“基本上不含”Y，也可以是完全不含有Y。在限定具体数值的情况下，是指该具体数值具有以该具体数值为基础的上下浮动的范围，浮动范围可以是该具体数值的+/-5％，+/-4％，+/-3％，+/-2％，+/-1％，+/-0.5％，+/-0.2％，+/-0.1％，+/-0.05％，+/-0.01％等。如果需要，“基本”或“基本上”可以以上浮动范围代替或从本发明定义中删除。“含有”既包括提到的因素，也允许包括附加的、不确定的因素。“大约”、“约”、“左右”在限定具体数值的情况下，是指该具体数值具有以该具体数值为基础的上下浮动的范围，浮动范围可以是该具体数值的+/-5％，+/-4％，+/-3％，+/-2％，+/-1％，+/-0.5％，+/-0.2％，+/-0.1％，+/-0.05％，+/-0.01％等。
