內(nèi)外循環(huán)厭氧好氧反應(yīng)器與其自循環(huán)增溫方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:本發(fā)明屬可再生能源領(lǐng)域及廢水處理設(shè)備一一環(huán)保領(lǐng)域和生態(tài)農(nóng)業(yè)(生態(tài)畜業(yè))技術(shù)領(lǐng)域。
[0002]【背景技術(shù)】:內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器(1C)對(duì)有機(jī)污水的處理效果比升流式厭氧反應(yīng)器(UASB)的處理效果有明顯進(jìn)步，故在《中國(guó)沼氣》刊物上被胡紀(jì)萃稱為:重大發(fā)明。而從鄧良偉等:“IC工藝處理豬場(chǎng)廢水試驗(yàn)研究”和吳靜等:“內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器處理葡萄糖配水的啟動(dòng)研究”兩篇文中共同都提出了 1C反應(yīng)器尚存在的問題:“……當(dāng)負(fù)荷提高，產(chǎn)氣率高時(shí)，SS隨沼氣的上升而流失，同時(shí)也帶出污泥……”等現(xiàn)象，這成了“內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器”再提高負(fù)荷的障礙問題；還有:內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器，也像其他類型厭氧裝置一樣，同樣存在著“啟動(dòng)周期較長(zhǎng)，啟動(dòng)期運(yùn)行不夠穩(wěn)定的問題”，雖曾有丁建南等關(guān)于“附加外循環(huán)1C反應(yīng)器啟動(dòng)試驗(yàn)”的進(jìn)展介紹，但該文中的附加外循環(huán)需外加動(dòng)力設(shè)備與能耗，也是個(gè)存在的問題；還有常規(guī)的厭氧反應(yīng)器增溫通常在預(yù)處理池進(jìn)行，這樣容易存在熱量蒸發(fā)的問題；如果用太陽能等換熱盤管熱水循環(huán)增溫，需栗為循環(huán)動(dòng)力，又增加設(shè)備和耗能問題；還有:IC工藝欠水回收功能和無法應(yīng)用在城市廢水處理上。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:本發(fā)明的目的在于解決上述存在問題乃至解決以上未述的些問題。即本發(fā)明在內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器的無需附加動(dòng)力設(shè)備的沼氣氣動(dòng)力推動(dòng)液體內(nèi)循環(huán)功能的基礎(chǔ)上，又實(shí)現(xiàn)了無須附加動(dòng)力設(shè)備的利用沼氣氣動(dòng)力推動(dòng)液體外循環(huán)一一水壓式自循環(huán)。通過增加外循環(huán)，不僅增加既有的攪拌功能，還能解善內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器與及常規(guī)厭氧裝置因連續(xù)進(jìn)水連續(xù)出水帶走污泥的問題-即實(shí)行序批式活性污泥法的SBR間歇式進(jìn)出水。則反應(yīng)器進(jìn)水時(shí)不出水(實(shí)行輸氣納水)，出水時(shí)不進(jìn)水(實(shí)行蓄氣壓水)，使生物滯留量增加；還通過對(duì)進(jìn)水和內(nèi)外循環(huán)液的流通要道進(jìn)行簡(jiǎn)易的溫控，對(duì)循環(huán)量的大小進(jìn)行有區(qū)別的加溫，使反應(yīng)器效率大為提高。
[0004]本發(fā)明裝置可以是地上式，也可以是地下式，由于增加采用了上述的外循環(huán)技術(shù)，能使排液管直通口(15)通向另設(shè)高位水箱，這是由于從圈水槽(2)單向進(jìn)水和氣壓作用，直通口(15)可升位提高于進(jìn)水口水壓間際高位置數(shù)十公分乃至數(shù)米以上，這有利于建于地下的禽畜場(chǎng)沼氣池(反應(yīng)器)沼液勢(shì)能利用，即有利本反應(yīng)器的直通口(15)通至另設(shè)的高位水箱的高位蓄水，以作為禽畜場(chǎng)欄初級(jí)沖洗用水一一循環(huán)用水，減少好氧處理量，減少向下游排水。
[0005]以上目的是處理中、高濃度有機(jī)污水，本發(fā)明還有并舉的目的，能處理包括城市污水在內(nèi)的低濃度污水，即就是在三相分離器出)下面人為地輸入沼氣或空氣，替代原產(chǎn)沼氣推動(dòng)本發(fā)明裝置對(duì)少產(chǎn)沼氣或不產(chǎn)沼氣的廢水進(jìn)行運(yùn)行處理。使得本發(fā)明裝置勝似SBR等工藝，又有別于SBR工藝一一可一邊好氧一邊排水，而SBR要出水必須停止好氧。即適合處理多種類污水，還大面積節(jié)約污水處理用地，能如收集沼氣一樣的自動(dòng)收集污水中排出的廢氣，即本發(fā)明若作城市污水處理設(shè)備，也適合建于居民建筑群中，不造成廢氣的二次污染。
[0006]發(fā)明的內(nèi)容包括:本發(fā)明的工作原理:它既發(fā)揮了內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器的自循環(huán)原理做功；又增加發(fā)揮了水(頂)壓式自循環(huán)沼氣池的工作原理(也曾記載在“在厭氧生物能流體動(dòng)力全自動(dòng)工作器”專利申請(qǐng)說明書的圖2、圖3中的部分功能原理一一國(guó)際發(fā)明展覽會(huì)金獎(jiǎng))做功，使得本發(fā)明的反應(yīng)器之液體內(nèi)外循環(huán)，處于間歇流動(dòng)和多重復(fù)合流動(dòng)狀態(tài)，以適不同厭氧發(fā)酵階段所需的流體流動(dòng)狀態(tài)。本發(fā)明利用“內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器”的內(nèi)循環(huán)所分離出的沼氣蓄能于本發(fā)明之反應(yīng)器的上部氣室，即水壓式氣室，利用蓄產(chǎn)氣時(shí)氣壓水和依靠輸氣時(shí)的水壓氣作用作為二次動(dòng)力一一推動(dòng)水壓式的自循環(huán)(外循環(huán))，使之在同一容器內(nèi)形成前所未有的兩種循環(huán)，即內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)，也可稱復(fù)合循環(huán)。并且在進(jìn)水和內(nèi)外循環(huán)的總匯處〔進(jìn)水循環(huán)回流管(4)中下部〕實(shí)行按進(jìn)水、循環(huán)量的大小有配比的供熱(氣)的自動(dòng)循環(huán)加溫，屬節(jié)能、簡(jiǎn)便的自給自動(dòng)加溫。
[0007]其結(jié)構(gòu)功能特點(diǎn)在于本發(fā)明內(nèi)外循環(huán)厭氧好氧反應(yīng)器是在內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器的上部配套上水(頂)壓式(圈水槽)自循環(huán)沼氣池，或者說是:水頂壓式沼氣池具有自循環(huán)功能的中腔〔圈水槽(2)〕配套接上“內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器”的循環(huán)結(jié)構(gòu)。即是在“內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器”沉淀區(qū)上部配上水壓式密封氣室(11)，這樣有利于沉淀區(qū)少許沼氣氣體的收集，更有利于接納氣液分離器(10)因內(nèi)循環(huán)溢出的氣體集聚于反應(yīng)器氣室(11)，以利于蓄氣時(shí)實(shí)行水壓式的“氣壓水”(排液于水壓間并出水)，上述氣壓排液(出水)在蓄能蓄壓過程中還把原“內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器”的排水堰(系統(tǒng))的自下而上升流出水模式和原水(頂)壓式自循環(huán)沼氣沼池的中層、底層排液出水模式改良為:浮子潷水排液管(9)底口浮于氣室液面層的上清液的自上而下的單向排液管潷水模式一一即氣室一邊蓄氣，一邊潷水排液，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明反應(yīng)器的水壓式產(chǎn)蓄氣，以氣壓水蓄于水壓間〔或溢流口(14)溢流〕之過程，這也是創(chuàng)新性引用了 SBR的進(jìn)水潷水出水技術(shù)。本發(fā)明還通過巧妙的設(shè)計(jì)，把原內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器的回流管變?yōu)榧瘍?nèi)循環(huán)回流、進(jìn)水、外循環(huán)回流于一體的進(jìn)水循環(huán)回流管(或稱進(jìn)水回流循環(huán)管)，即進(jìn)水循環(huán)回流管(4)在氣水分離器內(nèi)銜接通于進(jìn)水循環(huán)水壓間(13)的圈水槽(2)自循口(3)下方，當(dāng)氣室產(chǎn)氣排液值到一定壓力時(shí)，實(shí)行自動(dòng)限壓輸氣(或人為用氣時(shí))，此時(shí)實(shí)行了水壓式沼氣池的“水壓氣”進(jìn)程，即進(jìn)水循環(huán)水壓間(13)液體從圈水槽(2)底單向進(jìn)水自循口(3)流入氣液分離器(10)內(nèi)，繼而沿進(jìn)水循環(huán)回流管(4)進(jìn)入反應(yīng)器底部進(jìn)行料液攪拌。借于進(jìn)水循環(huán)水壓間(13)因液體循環(huán)進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)而水壓間
(13)液面的下降，浮能牽動(dòng)設(shè)于進(jìn)水循環(huán)水壓間(13)的浮能扳動(dòng)機(jī)構(gòu)(16)或其它感應(yīng)機(jī)構(gòu)拉觸動(dòng)進(jìn)料栗下個(gè)控制開關(guān)(23)—一進(jìn)水；或開關(guān)(23)延時(shí)做功[則拉觸動(dòng)進(jìn)料栗下個(gè)控制開關(guān)(23)片刻后，值輸氣停止一一循環(huán)進(jìn)水停止后而水栗做功；人為控制開關(guān)(23)也可]后，進(jìn)料栗(18)向水壓間(13)定位(量)進(jìn)水一一可當(dāng)進(jìn)水至水壓間液位升至一定位置，水壓間的浮能扳動(dòng)機(jī)構(gòu)(16)，自動(dòng)頂動(dòng)進(jìn)料栗(18)的上個(gè)控制開關(guān)(23)(或人為操作)進(jìn)行關(guān)水做功，水栗停止向水壓間進(jìn)水；繼而，又由于產(chǎn)氣氣壓水，水壓間水位仍在上升，直至水壓間(13)液位升位至反應(yīng)器的限定壓力時(shí)，又自動(dòng)限壓輸氣(或人為輸氣)，水壓間的液體又如上所述……自動(dòng)循環(huán)進(jìn)入進(jìn)水循環(huán)回流管(4)……。且設(shè)計(jì)能隨液體活動(dòng)升降的浮子升流管(7)，以抗水壓式狀態(tài)下的升流管氣爆，一一【本發(fā)明的反應(yīng)器的下反應(yīng)區(qū)產(chǎn)出的沼氣同樣是由三相分離器聚集于升流管升流的，不同的是，上端浮子升流管(7)口是隨氣室(11)液面升降的，而不是如原內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器升流管管口的高度是定位的。升流管口能隨氣室液面自動(dòng)升降，這樣的發(fā)明設(shè)計(jì)能避免升流管在水壓式高壓力狀態(tài)下出現(xiàn)升流管內(nèi)氣爆，以保障水壓式狀態(tài)下氣體推動(dòng)液體能從升流管內(nèi)升流出去，而產(chǎn)生有效的內(nèi)循環(huán)。】
[0008]1、一種內(nèi)外循環(huán)厭氧好氧反應(yīng)器是由:水(頂)壓式沼氣池的(中腔圈水槽)自循環(huán)配接有內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器的核心部件組成的。本發(fā)明特征是:氣液分離器罩(1)罩封于頂壓式自循環(huán)圈水槽(2)，由圈水槽(2)自循口(3)聯(lián)通進(jìn)水循環(huán)回流管(4);三相分離器(6)頂端的可伸縮浮子升流管(7)聯(lián)通于氣液分離器(10)內(nèi)；浮子潷水排液管(9)由氣室(11)液面層聯(lián)通單向排液管(12)于進(jìn)水循環(huán)水壓間(13)，直至溢流口(14)或由直通口
(15)單向通向并溢流于另設(shè)高位水箱。
[0009]2、一種內(nèi)外循環(huán)厭氧好氧反應(yīng)器與其自循環(huán)增溫方法:是在內(nèi)外循環(huán)厭氧好氧反應(yīng)器的進(jìn)水循環(huán)回流管(4)的中段設(shè)有有利液體較均勻加溫的溫控爐(5)，這個(gè)溫控爐能根據(jù)進(jìn)水、外循環(huán)與內(nèi)循環(huán)流量的大小有配比的自動(dòng)增溫(或減溫)。
[0010]3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的增溫方法，溫控爐的能源來源最好源于本發(fā)明一一反應(yīng)器自身所產(chǎn)的沼氣。其方法是:在限壓輸氣裝置(20)的上(后)端設(shè)一路由三通管通至單向閥(24)再通向溫控爐(5)的輸氣管，作間歇外循環(huán)與進(jìn)水時(shí)之加溫線路，(即輸氣即外循環(huán)與進(jìn)水即加溫同時(shí)進(jìn)行)；再上端又設(shè)一路有單向閥(24)的單向向恒壓氣柜(21)間歇輸氣供氣的輸氣管(17);在恒壓氣柜(21)的導(dǎo)出輸氣管設(shè)一單向閥(24)，向溫控爐恒定供氣，以供不斷的內(nèi)