一种基于复合碳材料构建的多级多功能上流式厌氧反应器制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于复合碳材料构建的多级多功能上流式厌氧反应器，锥形反应釜本体沿竖直方向依次包括底部进水段、中部反应段和顶部分离段；底部进水段底部设置有排空管，侧壁设置有进水管；中部反应段包括多级沿高度方向竖直设置的反应段，多级反应段均为筒形结构，其上下两截面均设置有碳布格网，内部设置有生物炭；顶部分离段设置有三相分离器；本申请生物炭，减弱厌氧处理后的污水中磁铁矿颗粒的团聚作用，高效利用磁铁矿与生物炭在厌氧消化中的导电性能；使得导体材料充分与微生物以及底物接触，形成生物膜实现高效的厌氧消化产甲烷；碳布格网防止生物炭被冲出反应器，碳布的导电性能，使该反应器可以保持长期高效运行。行。行。

【技术实现步骤摘要】
一种基于复合碳材料构建的多级多功能上流式厌氧反应器


[0001]本技术涉及污水处理
，具体为一种基于复合碳材料构建的多级多功能上流式厌氧反应器

技术介绍

[0002]随着污水处理行业的迅猛发展，待处理污水量呈现快速增长态势。其中，污水处理面临着出水达标及降低能源消耗的双重挑战。考虑到污水中高含量的易降解有机物，厌氧生物处理不啻为一种具有可持续性的污水处理技术。这项技术不仅可以保证高效稳定的出水水质，而且还能够回收甲烷等可再生能源，因此，具有广阔的应用前景。
[0003]厌氧生物处理，即厌氧消化(AD)，通常认为由四阶段组成，分别是水解、酸化、乙酸化和产甲烷。其中，产甲烷过程需要多种菌群的协同作用，在此过程中，各菌群通过种间电子传递联系起来。在过去的研究中，氢气和甲酸被认为是仅有的种间电子传递载体，但借助于氢气和甲酸的电子传递方式存在传递速率慢及不稳定的问题。随着对该领域的深入探索，研究者发现在电活性细菌和产甲烷菌之间还存在着直接种间电子传递(DIET)方式。在DIET中，微生物利用其分泌的导电菌毛与细胞色素来传递电子，实现了高效的产甲烷过程。然而，微生物自发建立的DIET方式需要持续更新细胞结构，消耗了大量的能量，阻碍了微生物群落长期稳定的代谢过程。
[0004]外源投加导体材料是一种构建DIET产甲烷的常用方式，如磁铁矿、生物炭、活性炭等均被广泛应用。这一方式不仅节省了微生物分泌细胞结构的能量，并且有利于电活性微生物的富集生长，进而提升厌氧消化表现。在这些导体材料中，生物炭和磁铁矿因其低廉的价格和优异的提升特性被广泛投加到厌氧反应器中。但现有技术在应用的过程中，磁铁矿易发生自身团聚、未被固定的生物炭易被冲出反应器，引起了导体材料与微生物接触不充分以及导体材料流失的问题，降低了反应器的运行表现。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本技术提供一种基于复合碳材料构建的多级多功能上流式厌氧反应器，提高了污水处理效率，具有广阔的应用前景。
[0006]本技术是通过以下技术方案来实现：
[0007]一种基于复合碳材料构建的多级多功能上流式厌氧反应器，包括锥形反应釜本体；
[0008]所述锥形反应釜本体沿竖直方向依次包括底部进水段、中部反应段和顶部分离段；所述底部进水段底部设置有排空管，侧壁设置有进水管；
[0009]所述中部反应段包括多级沿高度方向竖直设置的反应段，所述多级反应段均为筒形结构，其上下两截面均设置有碳布格网，内部设置有生物炭；
[0010]所述顶部分离段设置有三相分离器。
[0011]优选的，反应段包括圆柱形仓室，所述圆柱形仓室两端均固接有连接支架，所述连
接支架靠近圆柱形仓室端部的一侧设置有碳布格网，远离圆柱形仓室端部的一侧设置有弹性密封垫。
[0012]优选的，多级相邻反应段之间的连接支架通过螺栓逐级连接。
[0013]优选的，所述碳布格网的空隙小于生物炭的粒径。
[0014]优选的，所述反应段为三级。
[0015]优选的，多级反应段的首尾级反应段分别与底部进水段和顶部分离段密封可拆卸连接。
[0016]优选的，所述底部进水段和顶部分离段的靠近侧均设置有连接支架和弹性密封垫，用于与多级反应段的首尾级反应段密封连接。
[0017]优选的，所述连接支架为环形锁紧结构，包括两个铰接的半圆形弯折段；所述半圆形弯折段沿轴向方向弯折度；
[0018]所述半圆形弯折段外壁设置有多个连接耳，连接耳上贯穿设置有螺孔；
[0019]所述半圆形弯折段自由端通过锁紧螺钉连接。
[0020]优选的，所述锥形反应釜本体顶部设置有出水堰。
[0021]优选的，所述三相分离器包括集液仓，所述集液仓顶部竖直向下设置有集气管，所述集气管端部设置于锥形反应釜本体顶部内。
[0022]与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：
[0023]本技术提供一种基于复合碳材料构建的多级多功能上流式厌氧反应器，锥形反应釜本体沿竖直方向依次包括底部进水段、中部反应段和顶部分离段；底部进水段底部设置有排空管，侧壁设置有进水管；中部反应段包括多级沿高度方向竖直设置的反应段，多级反应段均为筒形结构，其上下两截面均设置有碳布格网，内部设置有生物炭；顶部分离段设置有三相分离器；本申请一方面利用生物炭，减弱厌氧处理过程中的污水中磁铁矿颗粒的团聚作用，高效利用磁铁矿与生物炭在厌氧消化中的导电性能；另一方面使得导体材料均匀的分布在多个反应段中，充分与微生物以及底物接触，形成生物膜实现高效的厌氧消化产甲烷；最后，生物炭被固定在碳布格网之间，不会因为水力冲击使导体材料被冲出反应器，并且碳布具有的导电性能，使该反应器可以保持长期高效运行。
附图说明
[0024]图1为本技术具体实施例中一种基于复合碳材料构建的多级多功能上流式厌氧反应器结构示意图；
[0025]图2为本技术具体实施例中连接支架结构示意图；
[0026]图3为本技术具体实施例中连接支架结构示意图。
[0027]图中：8、锥形反应釜本体；1、排空管；2、进水管；5、反应段；3、碳布格网；4、生物炭；11、三相分离器；5、反应段；50、圆柱形仓室；51、连接支架；52、弹性密封垫；510、半圆形弯折段；511、连接耳；512、螺孔；513、锁紧螺钉；9、出水堰；10、集液仓；11、三相分离器，7、集气管。
具体实施方式
[0028]下面结合附图对本技术做进一步的详细说明，所述是对本技术的解释而
不是限定。
[0029]为了使本
的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都应当属于本技术保护的范围。
[0030]需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0031]本技术提供一种基于复合碳材料构建的多级多功能上流式厌氧反应器，如图1所示，包括锥形反应釜本体8；
[0032]所述锥形反应釜本体8沿竖直方向依次包括底部进水段、中部反应段和顶部分离段；所述底部进水段底部设置有排空管1，侧壁设置有进水管2；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于复合碳材料构建的多级多功能上流式厌氧反应器，其特征在于，包括锥形反应釜本体(8)；所述锥形反应釜本体(8)沿竖直方向依次包括底部进水段、中部反应段和顶部分离段；所述底部进水段底部设置有排空管(1)，侧壁设置有进水管(2)；所述中部反应段包括多级沿高度方向竖直设置的反应段(5)，多级所述反应段(5)均为筒形结构，其上下两截面均设置有碳布格网(3)，内部设置有生物炭(4)；所述顶部分离段设置有三相分离器(11)。2.根据权利要求1所述一种基于复合碳材料构建的多级多功能上流式厌氧反应器，其特征在于，反应段(5)包括圆柱形仓室(50)，所述圆柱形仓室(50)两端均固接有连接支架(51)，所述连接支架(51)靠近圆柱形仓室(50)端部的一侧设置有碳布格网(3)，远离圆柱形仓室(50)端部的一侧设置有弹性密封垫(52)。3.根据权利要求2所述一种基于复合碳材料构建的多级多功能上流式厌氧反应器，其特征在于，多级相邻反应段(5)之间的连接支架(51)通过螺栓逐级连接。4.根据权利要求1所述一种基于复合碳材料构建的多级多功能上流式厌氧反应器，其特征在于，所述碳布格网(3)的空隙小于生物炭(4)的粒径。5.根据权利要求1所述一种基于复合碳材料构建的多级多功能上流式厌氧反应器，其特征在于，所述反应段(5)为三级。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺张伟，胡雯，唐聪聪，任勇翔，李志华，王飞，张宝财，张璐鑫，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：新型
国别省市：