用于内循环厌氧反应器的三相前端处理器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于内循环厌氧反应器的三相前端处理器，它包括至少两层呈交叉配置的倒Ｖ字形水平集气槽和顶部连接有提升管的“π”形水平汇流槽，集气槽的一端垂直连接于汇流槽的侧板上，水平相邻集气槽下端之间留有流体和颗粒通道，特征是：集气槽的中下部与汇流槽在侧板上连接的通道口的形状为梯形，梯形通道口的下沿高于集气槽的下沿，在集气槽的另一端设有与集气槽等截面的三角形堵块，在集气槽的梯形通道口的上方形成气室。因此本发明专利技术具有有利于颗粒污泥生长及以该形式运行、有利于大幅度减小微小颗粒污泥流失和改善生化反应区的液流、结构简单、建造成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及内循环(IC)厌氧处理设备，尤其是涉及一种用于旋流内循环(EIC)厌氧反应器的高效的三相前端处理器。
技术介绍
提高厌氧反应器的容积有机负荷和去除率、降低反应器的造价，一直是科技人员的努力方向。在第二代代表性工艺——上流式污泥床厌氧反应器(UASB)的基础上，涌现出第三代厌氧反应器。它们的典型代表有污泥膨胀床反应器(EGSB)、内循环厌氧反应器(IC)、厌氧折流板反应器(ABR)。EGSB虽具有容积有机负荷高的优点，但存在着运行控制严格、反应器容积放大时设计困难、缺少精处理和通常去除率低、存在后端处理和污泥回流处理装置的缺点。ABR由于工艺分段，可追求更高的去除率，但串联隔室间没有反馈功能，隔室大小难于控制，工艺运行条件差异较大，一般容积有机负荷不如EGSB和IC。通常IC运行，第一反应室(即下反应室，主反应区)工作情况类似于EGSB；第二反应室(即上反应室，辅反应区)为精处理区，运行情况类似于UASB。由于采用了有效利用气提能量的内循环系统，实现了变紊流能量为大循环主反应区的搅拌能量，无需外界能量实现污泥回流和进一步改善主反应区搅拌混合传质特性，内循环的反馈特性又使得运行的稳健性增强，有其综合优势。我们从下述三个方面对IC进行改进，形成旋流内循环厌氧反应器(EIC)雏型。实例(多套1000m3以上EIC)表明旋流气液分离在避免对颗粒污泥冲击力的同时，提高了气液分离和循环利用率；回流混合旋流布水，能布水均匀提高传质效果；多循环、多旋流系统，解决了很宽范围外形尺寸的放大，从能量、空间利用的不同角度适应需要，或外供能量最小化，且均衡了污泥负载。并公开了相应的专利(ZL03227936.1，CN1562495A，ZL200420023281.4)。高效厌氧反应器的基础是以颗粒污泥形式的运行，污泥流失的状态则是决定高效厌氧反应器去除率高低的关键之一。已知合理的物理环境(包括结构所形成的)和运行条件是颗粒污泥生长和存在的必要条件。恰当的UASB、ABR物理结构及启动和运行方式能生成和以颗粒污泥方式运行。内循环厌氧反应器，因颗粒污泥的培养较难，通常都是以颗粒污泥启动。即便是稳定运行，循环系统内与反应区内的应力场有很大区别，反应室中的颗粒污泥进入循环系统更易破碎，是剪切力增大和颗粒内外应力场剧变的必然结果。虽有精处理区，但破碎后的细微颗粒污泥还是容易流失。因此，通常内循环厌氧反应器的去除率只有80％左右。现有的三相分离器，均针对UASB在颗粒污泥和絮状污泥状态下，进行三相有效分离而设计。高效三相分离器，一般结构较复杂，并仍在不断改进中。例近期公布的三相分离器专利CN1406879A、ZL200420026297.0。对于内循环厌氧反应器，内循环系统内已有气液分离器，且前端物理通道(气液分离器之前的循环系统)需要夹带或提升大量促使能量利用最大化的混合液。这种厌氧反应器一般也有两个三相前端处理器。主反应区和辅反应区三相前端处理器处理的混合液，固体形态、浓度及生化反应的情况不同，与UASB也有差异。三相前端处理器，若仅考虑完全收集气体和能量转换功能，采用结构简单的集气罩，则易出现颗粒污泥难于培养、细小污泥容易产生和流失、导致容积有机负荷难于提高、去除率较低的问题。合理的功能目标设计，针对所处理的物质状态，物质间相互作用和作用力传递的正确分析，解决好三相前端处理器的物理设计，是装配有内循环系统的厌氧反应器、提高容积有机负荷和净化率、简化结构、降低造价的关键之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为内循环厌氧反应器的内循环系统，提供一种对提高容积有机负荷和净化率更为有效、结构简单的三相前端处理器。本专利技术的目的是这样实现的本专利技术的三相前端处理器，包括至少两层呈交叉配置的倒V字形水平集气槽和顶部连接有提升管的“π”形水平汇流槽，集气槽的一端垂直连接于汇流槽的侧板上，水平相邻集气槽下端之间留有流体和颗粒通道，特征是集气槽的中下部与汇流槽在侧板上连接的通道口的形状为梯形，在集气槽的另一端设有与集气槽等截面的三角形堵块；在运行中，在集气槽的梯形通道口的上方形成气室。倒V字形集气槽下端开口宽度L1大于同层集气槽下端之间的流体和颗粒通道宽度L2，最佳为(1/3)L1≤L2≤(2/3)L1。梯形通道口的下边沿线高于倒V字形集气槽下端连线，运行中，易形成气液固三相界面层；倒V字形集气槽的侧板的宽度l、梯形通道口的上边沿线顶点到三角形顶点的长度l1和梯形通道口的侧边沿线的长度l2之间的关系为0.61≤l1≤0.751，0.851≤l1+l2≤0.91(l＞0.6m)。集气槽长度L、三相前端处理器对应处理的生化反应区的产气速率V、生化反应区的横截面面积为S、集气槽顶角α，则梯形通道口的气体流量为21LVSin(α/2)/S，梯形通道口水平流的水平压强梯度差正比于最大可能极限压强ρ(l-l1)Cos(α/2)。主反应区三相前端处理器的集气槽和辅反应区三相前端处理器的集气槽在水平方向上呈正交配置。辅反应区三相前端处理器的集气槽顶角α90°≤α≤120°，主反应区三相前端处理器的集气槽顶角α60°≤α≤90°。正常运行状态下，三相前端处理器所处理的混合液有如下特点主反应区，颗粒污泥是处于膨胀态(固体占固液混合物体积的70％-90％)和密集漂浮态(固体占固液混合物体积的50％-70％，等直径球相互接触最小排列占空间体积为52％)。辅反应区底部颗粒污泥也处于较密集漂浮态(流态化底层的稠密相)。由于反应器较高，重力的分层作用使得到达辅反应区三相前端处理器的物体，只可能是涌动的细小颗粒污泥(一般直径1mm以内)或微细污泥与处理后的废水的稀疏混合流。因此，三相前端处理器上、下间的液、固通道，只需考虑颗粒污泥波动流通和稀疏混合流的通畅。一般情况下，主反应区生化反应所生成的气体是辅反应区生化反应所产生的气体的4倍左右，这是主、辅三相前端处理器面临的又一差异。根据本专利技术的三相前端处理器，气室中的气体横截断面基本相同，集气槽对气泡的不断捕捉作用，产生被迫水平方向逐渐加速向汇流槽通道口的流动。辅反应区集气槽、启动运行时主反应区集气槽和正常运行状态下主反应区集气槽中远离汇流槽部分，由于气体流速较低，气液界面水平方向相对静止。水平相对静止的气液界面，除释放气泡中的气体之外，上升气泡的尾吸和形成的微涡对沉降性较差的污泥和上升气泡界面吸附的微细颗粒污泥，也有明显的吸附捕捉作用，形成气液固三相界面层。该界面层除本身缩短了颗粒污泥间距离、增强了粒间相互作用外，有着远比内部更为剧烈的气液湍流分布，后者对颗粒污泥间的相互作用更强。两种作用均对颗粒污泥的碰撞生长、强化和去湿有明显的促进作用。而辅反应区的三相前端处理器对微小颗粒污泥吸附捕捉作用，还明显降低了污泥的流失、提高了去除率。众所周知，水平方向的三相流动，由于重力的影响有使三相分开流动的倾向。集气槽中从距汇流槽最远端开始，气体流动水平方向缓慢从零加速。由于粘滞力和惯性的不同，气体流速达到一定数量时，液体随之水平流动；液体到达一定流速时，曳力才能带动颗粒污泥水平移动。通常情况下，通道口处多相的流型是分层流和波状分层流型。此时，由气液界面对沉降性较差颗粒吸附捕捉而形成的气、液、固界面层，在近通道口处也会出现分叉消失。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内循环厌氧反应器的三相前端处理器，包括至少两层呈交叉配置的倒Ｖ字形水平集气槽（１）和顶部连接有提升管（５）的“π”形水平汇流槽（２），集气槽（１）的一端垂直连接于汇流槽（２）的侧板（１２）上，水平相邻集气槽（１）下端之间留有流体和颗粒通道（１０），其特征在于：集气槽（１）的中下部与汇流槽（２）在侧板（１２）上连接的通道口（４）的形状为梯形，在集气槽（１）的另一端设有与集气槽（１）等截面的三角形堵块（１１）；在运行中，在集气槽（１）的梯形通道口（４）的上方形成气室（３）。

【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]