[发明专利]升流式厌氧污泥床反应器和操作方法

说明书

[技术领域]

本发明涉及升流式厌氧污泥床反应器和操作方法，具体地说是一种含有内循环、外循环、内加热、外换热和破壳功能的升流式厌氧污泥床反应器及其操作方法。

[背景技术]

沼气工程技术是治理有机废弃物污染、转化有机废弃物为沼气等可利用物质的十分有效的技术，其原理是利用厌氧细菌的分解作用，将有机物（碳水化合物、蛋白质和脂肪）经过厌氧消化反应转化为沼气。目前，处理高含固量污水（固体含量≥5%）所用的厌氧消化设备主要有地埋式厌氧消化池、完全混合式反应器（CSTR）、升流式固体反应器（USR）。

（1）地埋式厌氧消化池在消化池内呈自然沉淀状态，厌氧消化活动旺盛场所只限于活性层内，因而地埋式厌氧消化池处理效率较低。

（2）完全混合式反应器体积较大、易启动，但其污泥停留时间等于水力停留时间，不能在反应器内积累起足够浓度的污泥，并且由于全混导致反应器内反应物浓度较低，处理效率不高。

（3）升流式固体反应器 

升流式固体反应器是一种专用于处理固体物含量较大的厌氧消化反应器，其构造特点是反应器内不设三相分离器和其它构件。有机物固体含量高的污水由反应器底部配水系统进入，在底部均匀分散后上升流动，通过含有高浓度厌氧微生物的污泥床，使污水中的有机固体与厌氧微生物充分接触反应，有机固体被液化和厌氧分解成沼气。产生的沼气随水流上升具有搅拌混合作用，促进了固体与微生物的接触。比重较大的固体物（包括微生物、未降解的有机固体和无机固体等）依靠重力沉降作用被累积在反应器下部，使反应器内保持较高的固体量和生物量，可使反应器有较长的微生物和固体停留时间。在出水溢流渠前设置挡渣板，可减少反应器内悬浮固体的流失，通过污泥床的水流从池顶的出水渠溢流至池外。升流式固体反应器液面会形成浮渣层，在长期稳定运行过程中，浮渣层达到一定厚度后趋于动态平衡。反应器集气室中的沼气经排气管引出后进入沼气储气柜，反应器内设排泥管可将多余的污泥和下沉在底部的惰性物质定期排除。

厌氧反应器液面的浮渣通常会产生结壳，国内专利申请CN102191172A中公开了一种免结壳的沼气池结构，在沼气池体内设置突出物，利用产气和用气时发酵室液面的升降，突出物划破发酵室料液上面的浮渣，达到破壳的效果，这种破壳方法其破壳力度和范围太小，无法用于反应器中。

升流式固体反应器通常通过增加内循环来增加反应接触的时间，国内专利CN101891302A公开了一种内循环式升流式厌氧污泥床反应器，该技术方案的反应器两端设有溢流出水堰，中间设有三相分离器，其在三相分离器的两端的反应器罐体上设有挡板，配合三相分离器上的凸起堰，增加内循环，但是这种内循环方式的循环出口是细长的管道，容易导致堵塞，其循环出口对准了污泥床层，容易冲开污泥，导致浓度下降，反应效率降低。

[发明内容]

为了解决现有技术中的破壳、内循环的上述技术缺陷，本发明提供一种兼具破壳、内循环、外循环、内加热和外换热功能的升流式厌氧污泥床反应器和操作方法。

为实现上述目的，设计一种升流式厌氧污泥床反应器，包括反应器的罐体、导流加热装置、沼气循环系统、污水循环系统，罐体内自下而上分为污泥床区、悬浮区和沉降区，罐体悬浮区连接排水管，罐顶连接排气管，罐体沉降区的内壁上设有出水溢流渠，罐体对应出水溢流渠的位置连接出水管，其特征在于所述悬浮区内设有若干个导流加热装置，所述的罐体连接排水管的位置低于导流加热装置的顶端位置。

所述的导流加热装置由导流筒和加热蛇管组成，导流筒外盘有加热蛇管。

所述的沼气循环系统由排气管、气体加压装置、排气支管、曝气管和曝气头组成，所述的排气管出口与气体加压装置进口连接，气体加压装置出口连接净化管和排气支管，与曝气管出口相连的曝气头位于导流筒下方，排气支管出口与曝气管进口相连，所述的气体加压装置包括风机或者压缩机。

所述的污水循环系统由排水管、排水支管、吸泥泵、反冲管和排泥管组成，所述罐体的污泥床区内连接排泥管，所述的排泥管和排水支管与吸泥泵进口连接，吸泥泵出口连接污泥出口管和反冲管，反冲管另一端与排泥管连接。

本发明还具有如下优化方案：

溢流渠外设有挡渣板，挡渣板由上部竖直的第一挡板和下部的与罐体内壁形成锐角的第二挡板连接构成，第一挡板的顶端位置高于溢流渠顶端，出水溢流渠、挡渣板和罐体间存在的空间构成沉降通道。

所述的净化管和排气支管上均设有阀门。