高效耐冲击的UASB反应器

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种高效耐冲击的UASB反应器。

背景技术

升流式厌氧污泥床反应器(简称UASB反应器)由底部的布水区、中部的反应区、顶部的气液固三相分离区(包括沉淀区)三个功能区组成。UASB反应器的工作过程是：污水从反应器底部流入，污水与污泥层中的污泥进行混合接触，污泥中的厌氧微生物分解污水中的有机物，把有机物转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中不断合并，逐渐形成较大的气泡，在这种气泡的碰撞、结合、上升的搅动作用下，使得污泥床以上的污泥呈松散状态，污泥与污水充分混合形成污泥污水混合液。污水中的大部分有机物在反应区内被分解转化。在UASB反应器的上部设有气液固三相分离器，含有大量气泡的污泥污水混合液不断上升，到达三相分离器下部，首先把沼气分离出来，被分离出来的沼气进入气室，并排出UASB反应器。污泥污水混合液向上穿过三相分离器到达沉淀区，失去搅动作用的污泥发生絮凝形成污泥颗粒，污泥颗粒逐渐增大，在重力作用下污泥颗粒向下穿过三相分离器沉降至三相分离器下部的污泥反应区，从而使UASB反应器内保持足够的生物量。分离出污泥的污水在沉淀区内进一步澄淸，澄淸后的污水从出水堰排出UASB反应器。

UASB反应器的核心部件是三相分离器和进水布水部件。现有三相分离器存在向上流动的污水升流与向下流动的污泥回流相互干扰的缺点。现有UASB反应器仅仅依靠在污泥层中产生的沼气对污泥层进行搅动，当污水水质和负荷突然发生变化时，污泥层中产生的沼气量减少，会降低沼气对污泥层的搅动强度，使现有UASB反应器的耐冲击性差。上述缺点降低了现有UASB反应器的处理效率。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高效耐冲击的UASB反应器，解决了UASB反应器搅动强度弱，抗冲击性差的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种高效耐冲击的UASB反应器，所述UASB反应器包括：罐体、三相分离器、进水管、出水管、排气管和排泥管；所述三相分离器位于罐体的中部，将罐体分隔为下部的反应区和上部的沉淀区；

所述进水管与反应区切向连通；

所述出水管与沉淀区的上部连通；

所述排气管与罐体的顶部连通；

所述排泥管与罐体的底部连通；

所述三相分离器包括：沼气收集板、沼气收集室和沼气收集管；所述沼气收集板自中心向外呈放射状排列，所述沼气收集板包括：弧形长板和短板；所述弧形长板的顶部与短板的顶部连接形成倒扣的沼气收集通道；所述弧形长板的自由端顺着反应区内的污水流向延伸；

所述沼气收集室为环形的倒扣气室，设置在沼气收集板的外端上方，所述沼气收集室内的沼气收集板顶部开设有缺口；

所述沼气收集管的底端与沼气收集室的顶端连通；

每间隔一个或多个沼气收集板设置一个溢流板，所述溢流板设置在弧形长板自由端的上表面。

优选的，所述进水管上安装有污水泵。

优选的，所述进水管包括：底部进水管和提速进水管，所述底部进水管位于反应区底部；所述提速进水管位于反应区上部。

优选的，由顶部至底部，所述弧形长板与水平面的夹角逐渐减小。

优选的，所述沼气收集通道的顶部由中心向外逐渐升高。

优选的，所述沼气收集室与罐体的中部内壁密封连接。

优选的，所述出水管处的罐体内壁设置有溢流堰，所述出水管位于溢流堰的底部。

优选的，所述沼气收集管的顶端高于溢流堰的顶部。

(三)有益效果

本发明提供了一种高效耐冲击的UASB反应器。与现有技术相比，具备以下有益效果：

本发明中，反应区内的污水顺着弧形长板流动的过程中，弧形长板对水流增压提速，使得相邻沼气收集板之间的缝隙处产生由上至下的负压，形成由沉淀区至反应区沿缝隙方向的回流，一方面为沉淀区沉淀的污泥回到反应区提供动力和通道，另一方面回流产生的推力也为反应区的水流提速提供动力；沿进水管方向的污水冲击力配合回流的推力保障了污水、污泥的搅动强度，提高了污水、污泥的厌氧反应效率，解决了现有UASB反应器的搅动强度弱，抗冲击性差的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中UASB反应器的内部结构示意图；

图2为本发明实施例中三相分离器的结构示意图；

图3为本发明实施例中沼气收集板的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例通过提供一种高效耐冲击的UASB反应器，解决了UASB反应器搅动强度弱，抗冲击性差的问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本发明实施例中，反应区内的污水顺着弧形长板流动的过程中，弧形长板对水流增压提速，使得相邻沼气收集板之间的缝隙处产生由上至下的负压，形成由沉淀区至反应区沿缝隙方向的回流，一方面为沉淀区沉淀的污泥回到反应区提供动力和通道，另一方面回流产生的推力也为反应区的水流提速提供动力；沿进水管方向的污水冲击力配合回流的推力保障了污水、污泥的搅动强度，提高了污水、污泥的厌氧反应效率，解决了现有UASB反应器的搅动强度弱，抗冲击性差的问题。

另外需要说明的是，每间隔一个或多个沼气收集板设置一个溢流板，溢流板设置在弧形长板自由端的上表面，阻隔对应缝隙处产生的负压对沉淀区的影响，使得该缝隙不形成回流，该缝隙为反应区的污水溢流到沉淀区提供通道。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例：

如图1～3所示，本发明提供了一种高效耐冲击的UASB反应器，所述UASB反应器包括：罐体10、三相分离器20、进水管30、出水管40、排气管50和排泥管60；所述三相分离器20位于罐体10的中部，将罐体10分隔为下部的反应区11和上部的沉淀区12；

所述进水管30与反应区11切向连通，使得污水通过进水管30进入反应区11后沿罐体10的内侧壁旋转流动，提升了搅动强度；

所述出水管40与沉淀区12的上部连通，经过厌氧反应和澄清后的污水通过出水管40排出；

所述排气管50与罐体10的顶部连通；沉淀区12内产生的少量沼气通过排气管50排出；

所述排泥管60与罐体10的底部连通；为污泥排出提供通道；

所述三相分离器20包括：沼气收集板21、沼气收集室22和沼气收集管23；所述沼气收集板21自中心向外呈放射状排列，所述沼气收集板21包括：弧形长板211和短板212；所述弧形长板211的顶部与短板212的顶部连接形成倒扣的沼气收集通道；所述弧形长板211的自由端顺着反应区11内的污水流向(A方向)延伸，反应区11内的污水顺着弧形长板211流动的过程中，弧形长板211对水流增压提速，使得相邻沼气收集板21之间的缝隙处产生由上至下的负压，形成由沉淀区12至反应区11，沿缝隙方向的回流，一方面为沉淀区12沉淀的污泥回到反应区11提供动力和通道，另一方面回流产生的推力也为反应区11的水流提速提供动力。沿进水管30方向的污水冲击力配合回流的推力保障了污水、污泥的搅动强度，提高了污水、污泥的厌氧反应效率，解决了现有UASB反应器的搅动强度弱，抗冲击性差的问题；

所述沼气收集室22为环形的倒扣气室，设置在沼气收集板21的外端上方，所述沼气收集室22内的沼气收集板21顶部开设有缺口213，沼气收集通道内的沼气通过缺口213进入沼气收集室22；

所述沼气收集管23的底端与沼气收集室22的顶端连通；

每间隔一个或多个沼气收集板21设置一个溢流板24，所述溢流板24设置在弧形长板211自由端的上表面，阻隔对应缝隙处产生的负压对沉淀区12的影响，使得所述缝隙不形成回流，所述缝隙为反应区11的污水溢流到沉淀区12提供通道。

所述溢流板24与弧形长板211的夹角∈[30°，150°]，以此保证溢流板24能够有效阻隔对应缝隙处产生的负压对沉淀区12的影响，使得所述缝隙不形成回流。

所述进水管30上安装有污水泵，提高污水通过进水管30进入反应区11的初始流速。

如图1所示，所述进水管30包括：底部进水管31和提速进水管32，所述底部进水管31位于反应区底部，为搅动底部污泥提供动力，保证了污水与污泥的充分混合，以此提高污水、污泥的厌氧反应效率；所述提速进水管32位于反应区上部，提升三相分离器20下方污水的流速，为产生回流负压提供动力。

如图2、图3所示，由顶部至底部，所述弧形长板211与水平面的夹角逐渐减小，使得弧形长板211对其下方水流的阻力弱化，最大程度得提升弧形长板211下方水流的流速。

如图1～3所示，所述沼气收集通道的顶部由中心向外逐渐升高，进一步促进沼气收集通道内的沼气向外端的沼气收集室22运动。

如图1所示，所述沼气收集室22与罐体10的中部内壁密封连接。

如图1所示，所述出水管40处的罐体10内壁设置有溢流堰41，所述出水管40位于溢流堰41的底部。

如图1所示，所述沼气收集管23的顶端高于溢流堰41的顶部，防止污水从沼气收集管23流出。

所述UASB反应器的工作过程是：污水通过污水泵加压后，分别通过底部进水管31和提速进水管32沿切向进入反应区11，使得反应区11中的污水沿罐体10的内侧壁旋转流动，充分搅动反应区11内的污水和污泥，污泥中的厌氧微生物分解污水和污泥中的有机物产生沼气。

污水污泥混合液和沼气上升到三相分离器20的下端后，污水污泥混合液通过设置有溢流板24的缝隙流入沉淀区12；沼气通过沼气收集板21进入沼气收集室22，然后通过沼气收集管23排出。

沉淀区12内的污水污泥混合液絮凝形成污泥颗粒，污泥颗粒逐渐增大，在重力的作用下污泥颗粒通过未安装溢流板24的缝隙回流到反应区11；分离出污泥的污水在沉淀区12进一步澄清后通过溢流堰41和出水管40排出；沉淀区12内产生的少量沼气通过排气管50排出。

所述UASB反应器运行一段时间后，罐体10底部的污泥和一部分污水通过排泥管60排出。

综上所述，与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

1、本发明实施例中，反应区内的污水顺着弧形长板流动的过程中，弧形长板对水流增压提速，使得相邻沼气收集板之间的缝隙处产生由上至下的负压，形成由沉淀区至反应区沿缝隙方向的回流，一方面为沉淀区沉淀的污泥回到反应区提供动力和通道，另一方面回流产生的推力也为反应区的水流提速提供动力；沿进水管方向的污水冲击力配合回流的推力保障了污水、污泥的搅动强度，提高了污水、污泥的厌氧反应效率，解决了现有UASB反应器的搅动强度弱，抗冲击性差的问题。

2、本发明实施例中，每间隔一个或多个沼气收集板设置一个溢流板，溢流板设置在弧形长板自由端的上表面，阻隔对应缝隙处产生的负压对沉淀区的影响，使得该缝隙不形成回流，该缝隙为反应区的污水溢流到沉淀区提供通道。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。