一種厭氧內(nèi)循環(huán)制氫反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種厭氧內(nèi)循環(huán)制氫反應(yīng)器，該厭氧內(nèi)循環(huán)制氫反應(yīng)器從下到上依次設(shè)反應(yīng)區(qū)、污泥回流區(qū)、污泥沉淀區(qū)、集氣室，反應(yīng)區(qū)底部設(shè)有第一進(jìn)水管和第二進(jìn)水管，反應(yīng)區(qū)一側(cè)設(shè)有污泥采樣管，反應(yīng)區(qū)中部設(shè)有溫度探頭插入管；污泥回流區(qū)設(shè)有回流區(qū)污泥采樣管和三相分離器，三相分離器外嵌套集氣室外圓筒，三相分離器和集氣室外圓筒之間用連接片連接。增加了污泥內(nèi)回流區(qū)，增長(zhǎng)了三相分離器內(nèi)圓筒，延長(zhǎng)了進(jìn)入反應(yīng)器底物的流程，有效地避免了傳統(tǒng)UASB反應(yīng)器中短流現(xiàn)象發(fā)生；污泥在反應(yīng)器內(nèi)部形成一個(gè)循環(huán)，回流污泥能充分和進(jìn)水底物混合，增加了傳質(zhì)作用。
【專利說(shuō)明】
一種厭氧內(nèi)循環(huán)制氫反應(yīng)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于化工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種厭氧內(nèi)循環(huán)制氫反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]厭氧顆粒污泥暗發(fā)酵制氫是在無(wú)光和厭氧的條件下，利用厭氧產(chǎn)氫顆粒污泥中微生物的代謝作用，將廢水中有機(jī)物轉(zhuǎn)化為氫氣，達(dá)到污水凈化和能源回收雙重功效的過(guò)程。與傳統(tǒng)產(chǎn)甲烷發(fā)酵過(guò)程相比，厭氧顆粒污泥暗發(fā)酵制氫回收氣體為氫氣，氫氣燃燒產(chǎn)物是水，不會(huì)造成溫室效應(yīng)或環(huán)境污染。與絮狀污泥發(fā)酵產(chǎn)氫相比，厭氧顆粒污泥暗發(fā)酵制氫能維持較高的生物量，具有較高的氫氣產(chǎn)率和抗沖擊負(fù)荷能力。因此對(duì)厭氧顆粒污泥暗發(fā)酵制氫的研究是很有必要的，對(duì)高效厭氧發(fā)酵制氫的反應(yīng)器的研究能促進(jìn)厭氧顆粒污泥暗發(fā)酵制氫的發(fā)展，具有重要的意義。
[0003]目前已經(jīng)對(duì)厭氧顆粒污泥暗發(fā)酵制氫做了大量的研究，上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)為主要的厭氧顆粒污泥暗發(fā)酵制氫反應(yīng)器。UASB反應(yīng)器能形成厭氧顆粒污泥，占地面積較小，能保持較高的活性污泥濃度，對(duì)負(fù)荷的沖擊較強(qiáng)的抵抗能力。然而UASB反應(yīng)器作為生物制氫的反應(yīng)器也存在一些不足:UASB會(huì)出現(xiàn)短流現(xiàn)象，活性污泥和進(jìn)水不能較好地混合，導(dǎo)致活性污泥不能與進(jìn)水充分接觸，影響氫氣產(chǎn)率和污水處理效率。若提高有機(jī)負(fù)荷以增強(qiáng)攪動(dòng)，高負(fù)荷下產(chǎn)生的劇烈攪拌會(huì)導(dǎo)致大量顆粒污泥流失。由于UASB內(nèi)部液體的流動(dòng)狀態(tài)，顆粒污泥形成時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致厭氧顆粒污泥暗發(fā)酵制氫啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的UASB會(huì)出現(xiàn)短流現(xiàn)象，導(dǎo)致活性污泥不能與進(jìn)水充分接觸，由于UASB內(nèi)部液體的流動(dòng)狀態(tài)，導(dǎo)致厭氧顆粒污泥暗發(fā)酵制氫啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)的問(wèn)題而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝使用方便、提高工作效率的厭氧內(nèi)循環(huán)制氫反應(yīng)器。
[0005]本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是:該厭氧內(nèi)循環(huán)制氫反應(yīng)器從下到上依次設(shè)反應(yīng)區(qū)、污泥回流區(qū)、污泥沉淀區(qū)、集氣室，反應(yīng)區(qū)底部設(shè)有第一進(jìn)水管和第二進(jìn)水管，反應(yīng)區(qū)一側(cè)設(shè)有污泥采樣管，反應(yīng)區(qū)中部設(shè)有溫度探頭插入管；污泥回流區(qū)設(shè)有回流區(qū)污泥采樣管和三相分離器，三相分離器外嵌套集氣室外圓筒，三相分離器和集氣室外圓筒之間用連接片連接；
[0006]溢流槽外圓筒的頂部安裝有密封蓋，集氣室外圓筒外側(cè)為污泥沉淀區(qū)，污泥沉淀區(qū)頂部設(shè)有溢流堰，溢流堰外為溢流槽，溢流槽設(shè)有反沖洗管，溢流槽底部設(shè)有出水管，溢流槽頂部設(shè)有副排氣管;頂部為集氣室，集氣室頂部中心設(shè)有主排氣管。
[0007]本實(shí)用新型還可以采用如下技術(shù)措施:
[0008]所述的第一進(jìn)水管位于厭氧內(nèi)循環(huán)制氫反應(yīng)器底部中央，兩側(cè)第二進(jìn)水管所在截面中，第二進(jìn)水管延長(zhǎng)線弦心距與截面半徑之比為3:5。
[0009]所述的反應(yīng)區(qū)呈圓筒狀，高徑比為10:1，反應(yīng)區(qū)、污泥回流區(qū)和污泥沉淀區(qū)的體積之比為4:3:3。
[0010]所述的反應(yīng)區(qū)、污泥回流區(qū)、三相分離器、集氣室和溢流槽的截面之比為1:1.61:
0.64:1.44:1.75。
[0011]所述的反應(yīng)區(qū)底部漸擴(kuò)管與水平界面的夾角α為40°?45°，反應(yīng)區(qū)外側(cè)溫度探頭插入管與水平界面的夾角β為45°?50°。
[0012]所述的三相分離器下端的漸擴(kuò)管與水平界面的夾角δ為55°?60°。
[0013]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:該厭氧內(nèi)循環(huán)制氫反應(yīng)器增加了污泥內(nèi)回流區(qū)，增長(zhǎng)了三相分離器內(nèi)圓筒，延長(zhǎng)了進(jìn)入反應(yīng)器底物的流程，有效地避免了傳統(tǒng)UASB反應(yīng)器中短流現(xiàn)象發(fā)生;污泥在反應(yīng)器內(nèi)部形成一個(gè)循環(huán)，回流污泥能充分和進(jìn)水底物混合，增加了傳質(zhì)作用。
[0014]在內(nèi)循環(huán)過(guò)程中，三相分離器外側(cè)污泥向下沉淀，此區(qū)域少量上浮的污泥與沉降污泥相互碰撞，上浮的污泥碰撞釋放氫氣后回流到反應(yīng)區(qū)，有效避免了污泥流失。
[0015]反應(yīng)區(qū)底部設(shè)有三根進(jìn)水管，使進(jìn)水均與分布，而兩側(cè)的進(jìn)水管可使進(jìn)水螺旋上升，使得在水平和垂直方向都有攪動(dòng)，強(qiáng)化了顆粒污泥和進(jìn)水之間的傳質(zhì)作用。另一方面，此特殊的流動(dòng)狀態(tài)增加了污泥之間的碰撞機(jī)會(huì)，有利于啟動(dòng)初期小顆粒相互聚集形成顆粒污泥，縮短了顆粒污泥形成所需要的時(shí)間，使厭氧顆粒污泥暗發(fā)酵制氫能實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的厭氧內(nèi)循環(huán)制氫反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的反應(yīng)區(qū)底部?jī)蓚?cè)進(jìn)水管所在截面的截面圖；
[0018]圖中:1.反應(yīng)區(qū)；2.污泥回流區(qū)；3.污泥沉淀區(qū)；4.集氣室;5.溢流槽;6.第一進(jìn)水管;7.第二進(jìn)水管;8.反應(yīng)區(qū)污泥采樣管;9.溫度探頭插入管；10.反應(yīng)器;11.漸擴(kuò)管；12.三相分離器；13.連接片；14.回流區(qū)污泥采樣管；15.出水管；16.溢流堰；17.反沖洗管；18.集氣室外圓筒;19.溢流槽外圓筒;20.密封蓋;21.主排氣管;22.副排氣管。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下:
[0020]請(qǐng)參閱圖1至圖2所示:厭氧內(nèi)循環(huán)制氫反應(yīng)器從下到上依次設(shè)反應(yīng)區(qū)1、污泥回流區(qū)2、污泥沉淀區(qū)3、集氣室4，反應(yīng)區(qū)I底部設(shè)有第一進(jìn)水管6和第二進(jìn)水管7，反應(yīng)區(qū)I 一側(cè)設(shè)有反應(yīng)區(qū)污泥采樣管8，反應(yīng)區(qū)I中部設(shè)有溫度探頭插入管9;污泥回流區(qū)2設(shè)有回流區(qū)污泥采樣管14和三相分離器12，三相分離器12外嵌套集氣室外圓筒18，三相分離器12和集氣室外圓筒18之間用連接片13連接。溢流槽外圓筒19的頂部安裝有密封蓋20，集氣室外圓筒18外側(cè)為污泥沉淀區(qū)3，污泥沉淀區(qū)3頂部設(shè)有溢流堰16，溢流堰16外為溢流槽5，溢流槽5設(shè)有反沖洗管17，溢流槽5底部設(shè)有出水管15，溢流槽5頂部設(shè)有副排氣管22;頂部為集氣室4，集氣室4頂部中心設(shè)有主排氣管21。
[0021]厭氧內(nèi)循環(huán)制氫反應(yīng)器底部第一進(jìn)水管6位于底部中央，兩側(cè)第二進(jìn)水管7所在截面中，第二進(jìn)水管7延長(zhǎng)線弦心距與截面半徑之比為3:5。反應(yīng)區(qū)I呈圓筒狀，高徑比為10:1，反應(yīng)區(qū)1、污泥回流區(qū)2和污泥沉淀區(qū)3的體積之比為4: 3:3。反應(yīng)區(qū)1、污泥回流區(qū)2、三相分離器12圓筒、集氣室4和溢流槽5的截面之比為1:1.61:0.64:1.44:1.75，反應(yīng)區(qū)I底部漸擴(kuò)管11與水平界面的夾角α為40°?45°，反應(yīng)區(qū)I外側(cè)溫度探頭插入管9與水平界面的夾角β為45°?50°。三相分離器12下端的漸擴(kuò)管11與水平界面的夾角δ為55°?60°。
[0022]厭氧內(nèi)循環(huán)制氫反應(yīng)器的制作材料為有機(jī)玻璃，其工作過(guò)程如下:有機(jī)廢水通過(guò)第一進(jìn)水管6和第二進(jìn)水管7進(jìn)入反應(yīng)器10內(nèi)中反應(yīng)區(qū)I，在反應(yīng)區(qū)I與顆粒污泥螺旋上升，并在反應(yīng)區(qū)I與厭氧顆粒污泥發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣和少量二氧化碳。產(chǎn)生的氣體附著在顆粒污泥上，顆粒污泥向上流動(dòng)至污泥回流區(qū)2，與三相分離器12接觸后，部分顆粒污泥釋放氣體回到反應(yīng)區(qū)I。另一部分顆粒污泥繼續(xù)向上流動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)污泥回流區(qū)2和集氣室4的界面時(shí)，顆粒污泥釋放氣體，氣體由集氣室4收集，最終由主排氣管21排出。釋放氣體后的顆粒隨水流流向污泥回流區(qū)2，當(dāng)?shù)竭_(dá)污泥沉淀區(qū)3時(shí)，實(shí)現(xiàn)泥水分離。泥水分離后的顆粒污泥在重力作用下向下沉降，透過(guò)三相分離器12外的通道回流至反應(yīng)區(qū)1，在沉降過(guò)程中與少量上升的顆粒污泥碰撞，碰撞后上升的顆粒污泥釋放氣體，釋放后的氣體由副排氣管22排出，顆粒污泥在重力作用下下沉至反應(yīng)區(qū)I。泥水分離后的出水通過(guò)溢流堰16進(jìn)入溢流槽5，最終經(jīng)出水管15排出，當(dāng)溢流槽5中雜質(zhì)較多時(shí)，可通過(guò)反沖洗管17通清水進(jìn)行反沖洗，保證正常溢流槽5和出水管15的暢通。
[0023]通過(guò)延長(zhǎng)三相分離器12內(nèi)部圓管長(zhǎng)度，增設(shè)污泥回流區(qū)2，為顆粒污泥回流提供了更好的條件，同時(shí)延長(zhǎng)了底物流程，能有效地遏制短流現(xiàn)象的發(fā)生，回流污泥能充分和進(jìn)水底物混合，增加了傳質(zhì)作用?；亓魑勰鄰娜喾蛛x器12外側(cè)向下沉降，少量在此區(qū)域上浮的污泥與沉降污泥碰撞，釋放氫氣后一起回流到反應(yīng)器10，有效避免了污泥流失。在底部特殊的布水設(shè)計(jì)，使污泥和進(jìn)水成螺旋上升，不僅增強(qiáng)了傳質(zhì)作用，此特殊的流動(dòng)狀態(tài)還有利于顆粒污泥的形成，減少了厭氧顆粒污泥暗發(fā)酵制氫系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)厭氧產(chǎn)氫發(fā)酵快速啟動(dòng)，并且在運(yùn)行過(guò)程中能有效避免短流和污泥流失的現(xiàn)象。
[0024]以上所述僅是對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改，等同變化與修飾，均屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種厭氧內(nèi)循環(huán)制氫反應(yīng)器，其特征在于，該厭氧內(nèi)循環(huán)制氫反應(yīng)器從下到上依次設(shè)反應(yīng)區(qū)、污泥回流區(qū)、污泥沉淀區(qū)、集氣室，反應(yīng)區(qū)底部設(shè)有第一進(jìn)水管和第二進(jìn)水管，反應(yīng)區(qū)一側(cè)設(shè)有污泥采樣管，反應(yīng)區(qū)中部設(shè)有溫度探頭插入管;污泥回流區(qū)設(shè)有回流區(qū)污泥米樣管和三相分離器，三相分離器外嵌套集氣室外圓筒，三相分離器和集氣室外圓筒之間用連接片連接； 溢流槽外圓筒的頂部安裝有密封蓋，集氣室外圓筒外側(cè)為污泥沉淀區(qū)，污泥沉淀區(qū)頂部設(shè)有溢流堰，溢流堰外為溢流槽，溢流槽設(shè)有反沖洗管，溢流槽底部設(shè)有出水管，溢流槽頂部設(shè)有副排氣管;頂部為集氣室，集氣室頂部中心設(shè)有主排氣管。2.如權(quán)利要求1所述的厭氧內(nèi)循環(huán)制氫反應(yīng)器，其特征在于，所述的第一進(jìn)水管位于厭氧內(nèi)循環(huán)制氫反應(yīng)器底部中央，兩側(cè)第二進(jìn)水管所在截面中，第二進(jìn)水管延長(zhǎng)線弦心距與截面半徑之比為3:5。3.如權(quán)利要求1所述的厭氧內(nèi)循環(huán)制氫反應(yīng)器，其特征在于，所述的反應(yīng)區(qū)呈圓筒狀，高徑比為10:1，反應(yīng)區(qū)、污泥回流區(qū)和污泥沉淀區(qū)的體積之比為4:3:3。4.如權(quán)利要求1所述的厭氧內(nèi)循環(huán)制氫反應(yīng)器，其特征在于，所述的反應(yīng)區(qū)、污泥回流區(qū)、三相分離器、集氣室和溢流槽的截面之比為1:1.61:0.64:1.44:1.75。5.如權(quán)利要求1所述的厭氧內(nèi)循環(huán)制氫反應(yīng)器，其特征在于，所述的反應(yīng)區(qū)底部漸擴(kuò)管與水平界面的夾角α為40°?45°，反應(yīng)區(qū)外側(cè)溫度探頭插入管與水平界面的夾角β為45°?50。。6.如權(quán)利要求1所述的厭氧內(nèi)循環(huán)制氫反應(yīng)器，其特征在于，所述的三相分離器下端的漸擴(kuò)管與水平界面的夾角δ為55°?60°。
【文檔編號(hào)】C02F3/28GK205527987SQ201620273588
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月5日
【發(fā)明人】陳瀅, 張松, 劉敏
【申請(qǐng)人】四川大學(xué)