组合螺旋扇流搅拌布水器制造技术

本发明专利技术公开了一种组合螺旋扇流搅拌布水器，它包括旋流罩和废水输入管，特征是在距反应器中心为ａ处均匀分布有４个（６ｍ≤Ｄ≤１６ｍ）或６个（１２ｍ≤Ｄ≤２８ｍ）、轴平面顶角为α、边长为Ｌ、底半径为ｒ、底距厌氧反应器壳体底部的高度为ｈ↓［１］的旋流罩。２－４个（６ｍ≤Ｄ≤１６ｍ）或３－５个（１２ｍ≤Ｄ≤２８ｍ）废水输入支管的下端分别垂直穿过旋流罩，在旋流罩内距罩底高为ｈ↓［２］的内壁上均匀安装有切向且水平向下夹角为β、同径同旋转流方向的废水输入支管的出口，使废水产生的旋流保持同流向。多个旋流罩形成的液流旋流方向能使得俩俩旋流交汇处保持同流向。本发明专利技术具有高效搅拌混和、有利于反应区强化传质和颗粒污泥生存、结构简单、造价和运行成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高效厌氧处理设备，尤其是涉及一种用于高效厌氧反应器的组 合螺旋扇流搅拌布水器。
技术介绍
以升流式厌氧污泥床(UASB)为代表的第二代厌氧反应器，采用三相分离 器，实现了泥、水停留时间分离，并在一定的条件下，可实现颗;粒污泥的生长， 从而使厌氧消化技术发生根本性的变化，使厌氧技术步入高效时代。与此同时， 颗粒污泥的出现又使废水相对于污泥速度达到中等流速，颗粒污泥仍处于流态 化阶段，从而大大提高了传质效果。以厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)、内循环 (IC)反应器、厌氧折流板反应器(ABR)为典型代表的第三代厌氧反应器由 此产生。在厌氧反应器中，布水器一直是废水和活性污泥进行传质厌氧消化的关键 装置。为避免紊流产生对污泥的局部抬升作用和均衡负载，采用通常的均匀布 水的方式，但它缺乏搅拌混和的特征。 一方面，废水在污泥密集区容易产生沟 流、短流及伴随的稀疏两相流，并且在废水流速较低时，就会存在污泥容易结 块、布水口容易堵塞的现象。由此产生厌氧反应的低效和无效区，长期处于低 效和无效区的活性污泥，将出现瓦解和矿化。另一方面，搅拌是非均相物系强 化传质过程非常有效的手段，利用这一手段显然可进一步提高相同条件下的厌 氧反应的速度。机械搅拌一方面结构复杂，另一方面容易使颗粒污泥破碎。因 此，液流搅拌混和布水器是以颗粒污泥为基础的高效厌氧反应器的必然选择。 通常第三代厌氧反应器液流流速的提高形成的纵向内环流，可在一定程度上解 决部分搅拌特征。但在大型或特大型厌氧反应器中，尤其是径高比较小的反应 器中，仅靠均匀布水，上述问题会再现。所以，对于UASB、 EGSB、 IC三类反 应器(ABR需针对不同废水进行合理的工艺控制和设计，目前大型厌氧反应器 尚未见报导)，布水器仍为提高厌氧消化效率的关键装置和重要环节。为克服上述缺陷，产生较好的搅拌混和效果，在力求结构筒单、能耗较低 的同时，通常采用射流布水、巻回流混和形成混沌搅拌区，再通过适当物理结 构形成饱含较均匀湍流的向上液流，湍流的时均速度分布(主流速率分布)和 颗粒污泥流态化相适应。但由于多相流、湍流、混沌现象极为复杂，液流回旋 运动产生的作用力场的搅拌混和过程行为与理论，尚待深入系统的研究。工程 上的应用，只能应用一些基本方法和思路，来探索其构建的技巧，逼近结构和 功能的"黄金比例"。从本质来说，无论采用哪种结构装置，导致物料混和的机理都是分子扩散、湍流扩散和主体扩散在促使各种物料(废水、生化产物、生物聚合体)均匀、 密切物料接触(废水、生物聚体)的过程。它们有着不同的尺度，各自起着不 同的作用。在改进IC厌氧反应器结构和功能的系列理论和实践探索中，逐步深化着 对多相物料中的时均主旋转液流的主要作用特点和时均旋转流间的主要相互 作用及涡结构特点的认识。申请人由此申请了产生含功能特点结构的技术专利旋流自驱动传质厌氧反应器(专利号ZL03227936. 1 )、多旋流自适应 多循环厌氧反应器(专利号ZL200420023281. 4，简记为MEIC)和专利技术专利: 高效自调整旋流气液分离器(专利号ZL200410017733. 2 )。尤其是技术 专利ZL200420023281.4,在微观到宏观巨大尺度的范围内，探讨了适应IC厌 氧反应器工程研究所适应的尺度视野和基本框架。虽然技术专利ZL200420023281. 4给出多旋流自适应多循环厌氧反应 器(MEIC)的"&计，其中涉及到液流搅拌混和布水器的一种基本框架结构。但 其缺陷在于A、仅限于MEIC的布水器的最基本的框架，适用面窄。B、没有 给出基本框架下，该种布水器可以通用的优选具体结构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为大型或特大型圆筒形(直径D: 28m>D>6m)高效厌 氧反应器(UASB、 EGSB、 MEIC)提供一种高效搅拌混和、有利于反应区强化传 质和颗粒污泥生存、结构筒单、造价和运行成本低的组合螺旋扇流搅拌布水器。本专利技术的目的是这样实现的本专利技术包括安装在圆筒状反应器壳体内的下 反应室下部的旋流罩，位于旋流罩上方的废水输入管的一端接废水总管，另一 端穿过反应器壳体的侧壁进入下反应室接废水输入支管，特征是在距反应器中 心为a处均匀分布有4个(6m《D《16m)或6个(12nKD<28m)、轴平面顶角 为cc、边长为L、底半径为r (r- "^三)、底距厌氧反应器壳体底部的高度 为h的旋流罩。 22 — 4个(6nKD《16m)或3—5个(12m《D<28m)废水输入支管的上端均 接废水输入管，废水输入支管的下端分别垂直穿过旋流罩，旋流罩内距罩底高 为h2的内壁上均匀安装有切向且水平向下夹角为P 、同径同旋转流方向的废水 输入支管的出口，使废水产生的旋流保持同流向。且多个旋流罩形成的液流旋 流方向能使得俩俩旋流交汇处保持同流向。当厌氧反应器为UASB和EGSB时， 旋流罩的形状为圆锥形，当厌氧反应器为MEIC时，则旋流罩的形状为例漏斗 形，在旋流罩顶部开有内循环回流口 。旋流罩中的其中 一个废水输入支管出口最佳在离反应器壳体的侧壁最近处。本专利技术的工作原理以输入输出压差和刚性形体对输入废水的综合作用， 形成含很强环能的底部平面伞状射流布水，该废水又在输入输出压差、底面、 刚性圆柱局部面、柔性扇状面等压差和形体的共同作用下，形成两方面主要作 用由液流的曳力和浮力，废水与颗粒污泥形成均匀搅拌的空间分布。扇形螺旋液流，逐步转变为带微弱平面环能纵向向上均匀分布的湍流，从而给出生化 反应区需要的时均应力场强分布和三相流态。本专利技术在正常运行状态时，时均液流可实现下述功能大幅度减小从出水 口处动量、固液分布不均匀状态到动量、固液分布均匀状态的转换空间，使转 换空间体积最小化。时均液流对颗粒污泥的曳力和浮力形成的约束力与重力场 的作用，实现颗粒污泥处于高密度且有利于固液传质的初始流态化阶段。液流 的水平环流对气泡形成的约束力，使气泡流形成区域均匀化，促^f吏生化反应区三相时均流态的空间分布为均;斷结构。从以下动力学视角，考虑本专利技术的效果与结构的关联a、 固相、气相在重力场的作用和液相粘滞力的共同作用下，随液体流做 相应的约束运动，并形成相应的概率空间分布。b、 三相运动中，液相的运动轨迹是矛盾的主要方面，固相、气相对液相 的作用，可以用液体内部参数及其变化(例如所占空间体积、密度和粘滞系数) 的形式予以考虑。c、 液相的中观运动轨迹，是受如下动力学条件所形成，控制体的输入、 输出特征，刚性边界，由液体运动间斥力所形成的中观柔性压强边界综合的形 体作用力。d、 柔性中观边界是由对输入输出、内部参数极为敏感的混纯分叉点组成 的分界面。e、 主流、涡旋(湍流或者说不同尺度的涡结构)、分子扩散有着尺度、扩 散速度数量级的巨大差异。压缩转换空间应从主流、大尺度的涡结构着手，传 质则仅由湍流和分子扩散特征量决定。涡结构中存在着尺度之间的逐级能量传 递。因此，湍流(涡结构)的控制最终由形体特征量所决定，尤其是大尺度和 较大尺度涡结构更是如此。f、 三类扩散和传播运动，由于重力场的作用，水平扩散能力均远大于垂 直扩散能力。g、 空间形体结构的特征点通常是动力学结构的平^f本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合螺旋扇流搅拌布水器，包括安装在反应器壳体（１）内的下反应室（３）下部的旋流罩（２），位于旋流罩（２）上方的废水输入管（４）的一端接废水总管，另一端穿过反应器壳体（１）的侧壁进入下反应室（３）接废水输入支管（５），其特征在于：在距反应器中心为ａ处均匀分布有旋流罩（２），旋流罩（２）的轴平面顶角为α，边长为Ｌ，底半径为ｒ，底距厌氧反应器壳体底部的高度为ｈ↓［１］。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈协，
申请(专利权)人：陈协，
类型：发明
国别省市：36[中国|江西]