[发明专利]组合螺旋扇流搅拌布水器

说明书

技术领域

本发明涉及高效厌氧处理设备，尤其是涉及一种用于高效厌氧反应器的组合螺旋扇流搅拌布水器。

背景技术

以升流式厌氧污泥床(UASB)为代表的第二代厌氧反应器，采用三相分离器，实现了泥、水停留时间分离，并在一定的条件下，可实现颗粒污泥的生长，从而使厌氧消化技术发生根本性的变化，使厌氧技术步入高效时代。与此同时，颗粒污泥的出现又使废水相对于污泥速度达到中等流速，颗粒污泥仍处于流态化阶段，从而大大提高了传质效果。以厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)、内循环(IC)反应器、厌氧折流板反应器(ABR)为典型代表的第三代厌氧反应器由此产生。

在厌氧反应器中，布水器一直是废水和活性污泥进行传质厌氧消化的关键装置。为避免紊流产生对污泥的局部抬升作用和均衡负载，采用通常的均匀布水的方式，但它缺乏搅拌混和的特征。一方面，废水在污泥密集区容易产生沟流、短流及伴随的稀疏两相流，并且在废水流速较低时，就会存在污泥容易结块、布水口容易堵塞的现象。由此产生厌氧反应的低效和无效区，长期处于低效和无效区的活性污泥，将出现瓦解和矿化。另一方面，搅拌是非均相物系强化传质过程非常有效的手段，利用这一手段显然可进一步提高相同条件下的厌氧反应的速度。机械搅拌一方面结构复杂，另一方面容易使颗粒污泥破碎。因此，液流搅拌混和布水器是以颗粒污泥为基础的高效厌氧反应器的必然选择。通常第三代厌氧反应器液流流速的提高形成的纵向内环流，可在一定程度上解决部分搅拌特征。但在大型或特大型厌氧反应器中，尤其是径高比较小的反应器中，仅靠均匀布水，上述问题会再现。所以，对于UASB、EGSB、IC三类反应器(ABR需针对不同废水进行合理的工艺控制和设计，目前大型厌氧反应器尚未见报导)，布水器仍为提高厌氧消化效率的关键装置和重要环节。

为克服上述缺陷，产生较好的搅拌混和效果，在力求结构简单、能耗较低的同时，通常采用射流布水、卷回流混和形成混沌搅拌区，再通过适当物理结构形成饱含较均匀湍流的向上液流，湍流的时均速度分布(主流速率分布)和颗粒污泥流态化相适应。但由于多相流、湍流、混沌现象极为复杂，液流回旋运动产生的作用力场的搅拌混和过程行为与理论，尚待深入系统的研究。工程上的应用，只能应用一些基本方法和思路，来探索其构建的技巧，逼近结构和功能的“黄金比例”。

从本质来说，无论采用哪种结构装置，导致物料混和的机理都是分子扩散、湍流扩散和主体扩散在促使各种物料(废水、生化产物、生物聚合体)均匀、密切物料接触(废水、生物聚体)的过程。它们有着不同的尺度，各自起着不同的作用。

在改进IC厌氧反应器结构和功能的系列理论和实践探索中，逐步深化着对多相物料中的时均主旋转液流的主要作用特点和时均旋转流间的主要相互作用及涡结构特点的认识。申请人由此申请了产生含功能特点结构的实用新型专利：旋流自驱动传质厌氧反应器(专利号：ZL03227936.1)、多旋流自适应多循环厌氧反应器(专利号：ZL200420023281.4，简记为：MEIC)和发明专利：高效自调整旋流气液分离器(专利号：ZL200410017733.2)。尤其是实用新型专利ZL200420023281.4，在微观到宏观巨大尺度的范围内，探讨了适应IC厌氧反应器工程研究所适应的尺度视野和基本框架。

虽然实用新型专利ZL200420023281.4给出多旋流自适应多循环厌氧反应器(MEIC)的设计，其中涉及到液流搅拌混和布水器的一种基本框架结构。但其缺陷在于：A、仅限于MEIC的布水器的最基本的框架，适用面窄。B、没有给出基本框架下，该种布水器可以通用的优选具体结构。

发明内容

本发明的目的在于为大型或特大型圆筒形(直径D：28m≥D≥6m)高效厌氧反应器(UASB、EGSB、MEIC)提供一种高效搅拌混和、有利于反应区强化传质和颗粒污泥生存、结构筒单、造价和运行成本低的组合螺旋扇流搅拌布水器。