一种用于工业废水处理的高效反应池
阅读说明：本技术 一种用于工业废水处理的高效反应池 (A high-efficient reaction tank for industrial waste water treatment ) 是由 曹海燕 蔡先明 陈督志 艾丽丽 叶正平 于 2021-07-12 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种用于工业废水处理的高效反应池,属于废水处理装置技术领域。包括钢筋砼反应池本体,其下部固定于地面以下,上部设有出水构件,内壁涂覆有防渗防腐层；布水系统,包括设置于钢筋砼反应池本体顶部的进水总管,进水总管伸入钢筋砼反应池本体内且与2组进水支管连通,2组进水支管分别从钢筋砼反应池本体顶部沿池壁伸入钢筋砼反应池本体底部与布水器连接。本发明大幅提高了UASB的结构稳固性和抗风稳定性,具有良好的防渗和气密性能,提高UASB反应装置的使用寿命和使用性能；且提出一种顶部进水、池底环形布水的方式,有效解决了半地下式钢筋砼反应池进水、均匀布水的问题。(The invention provides a high-efficiency reaction tank for industrial wastewater treatment, and belongs to the technical field of wastewater treatment devices. The reinforced concrete reaction tank comprises a reinforced concrete reaction tank body, wherein the lower part of the reinforced concrete reaction tank body is fixed below the ground, the upper part of the reinforced concrete reaction tank body is provided with a water outlet component, and the inner wall of the reinforced concrete reaction tank body is coated with an impermeable anticorrosive layer; the water distribution system comprises a water inlet main pipe arranged at the top of the reinforced concrete reaction tank body, wherein the water inlet main pipe extends into the reinforced concrete reaction tank body and is communicated with 2 groups of water inlet branch pipes, and the 2 groups of water inlet branch pipes extend into the bottom of the reinforced concrete reaction tank body from the top of the reinforced concrete reaction tank body along the tank wall and are connected with a water distributor. The invention greatly improves the structural stability and wind resistance stability of the UASB, has good anti-seepage and airtight performance, and improves the service life and service performance of the UASB reaction device; and a top water inlet and tank bottom annular water distribution mode is provided, so that the problems of water inlet and uniform water distribution of the semi-underground reinforced concrete reaction tank are effectively solved.)
技术领域
本发明属于废水处理装置技术领域，具体涉及一种用于工业废水处理的高效反应池。
背景技术
目前，高浓度有机污水处理的方法主要有物理化学工艺和生物处理工艺。而物理化学工艺处理污水，存在治理成本高、效果难保证、运行不稳定等问题。故生物处理方法引起了广大研究者的关注，其中厌氧工艺以其能耗低、负荷高、剩余污泥量少等优点而受到广泛关注。升流式厌氧污泥床反应器(up-flow anaerobic sludge blanket reactor，UASB)是新一代高效厌氧反应器的典型代表，近些年来已经应用在印染、造纸、化工等产生高浓度废水行业，并表现出了良好的处理效果。此外，利用UASB厌氧反应器处理污水不仅可达到良好的处理效果，而且能生产可再生清洁能源氢气或沼气。
当前常使用的UASB反应器为中空的圆柱形钢制罐体，罐体由下自上依次布置污泥床、悬浮室、三相分离器和集水室，集水室的上部有集气室和出气管，罐体的底部设置进水管和排泥管。污水经进水泵输送至罐体内，而后污水与污泥床内的厌氧菌接触，产生沼气；部分沼气携带污泥颗粒进入悬浮室，再经三相分离器将固、液、气三相分离，分离后的气体、液体分别被集气室和集水室收集，污泥颗粒回落到污泥床。
虽然此类型的UASB反应器得到了广泛应用，但是在应用过程中也出现了很多问题。比如在沿海地区地质疏松、易塌陷区，采用罐式反应器易发生沉降进而导致管路设备变形、受损等问题；还会因为海水侵蚀发生罐体严重腐蚀问题。另外，随着高强钢质量的飞速发展，储罐的罐壁厚度在逐渐减薄，但是因质量减轻使反应器罐体的抗风稳定性越来越差，再加上UASB罐体多为地上放置，纵向高度又较大，因此，在沿海和西北风沙密集区域，普遍存在抗风稳定性差、易倾斜或偏移等问题，严重者甚至发生罐体变形、倾倒。
此外，为了节约成本，目前的UASB反应器普遍采用防腐碳钢材质，导致反应器的使用寿命大打折扣。为了避免上述问题的发生，保证UASB反应器正常运行，降低UASB反应器安全事故隐患，对当前的UASB反应装置进行改良设计是十分有必要的。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种用于工业废水处理的高效反应池，以解决现有罐体式UASB反应器在使用过程中存在的易塌陷、易腐蚀、易变形、抗风性能差等问题，提高UASB反应装置的使用寿命和使用性能，让UASB反应装置有更广的应用空间和应用领域。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种用于工业废水处理的高效反应池，包括：
钢筋砼反应池本体，钢筋砼反应池本体的下部固定于地面以下，钢筋砼反应池本体的内壁涂覆有防渗防腐层，钢筋砼反应池本体的上部设有出水构件；
布水系统，包括设置于钢筋砼反应池本体的顶部的进水总管，进水总管伸入钢筋砼反应池本体内且与2组进水支管连通，2组进水支管分别从钢筋砼反应池本体顶部沿池壁伸入钢筋砼反应池本体底部，与布水器连接。
本发明的进一步改进在于：
钢筋砼反应池本体的顶部设置有出气水封罐，钢筋砼反应池本体内的上部设有集气罩，出气水封罐和集气罩相连通。
本发明的进一步改进在于：
出水构件为出水槽或出水堰；
钢筋砼反应池本体的内壁上部设有出水槽，出水槽环绕钢筋砼反应池本体的池壁一周，且螺旋环绕，位于出水槽的最低点处的钢筋砼反应池本体的池壁上设出水口；
或者，钢筋砼反应池本体上部设置有出水堰，优选地，出水堰设置有3条。
本发明的进一步改进在于：
反应池还包括三相分离器，三相分离器设置于钢筋砼反应池本体内部且位于出水构件下方，三相分离器分别与集气罩和出水构件相连通；
三相分离器的底部放置于牛腿上，三相分离器的顶部通过固定器固定在钢筋砼反应池本体的内壁上，三相分离器包括出气部和出水部，出气部与集气罩相连通，出水部与出水构件相连通；
牛腿为设置在钢筋砼反应池本体内腔的侧壁上且水平突出的钢筋砼平台。
本发明的进一步改进在于：
钢筋砼反应池本体的上部水平设置有第一钢筋砼梁，且第一钢筋砼梁位于三相分离器的底部；
钢筋砼反应池本体的下部设有第二钢筋砼梁；
且第一钢筋砼梁和第二钢筋砼梁平行设置。
本发明的进一步改进在于：
钢筋砼反应池本体内还设有垂直的钢筋砼支撑柱，钢筋砼支撑柱的顶部固定在钢筋砼反应池本体的顶部，钢筋砼支撑柱的底部固定在钢筋砼反应池本体的底部。
本发明的进一步改进在于：
布水器为环形管路，布水器的环路上均匀设置有多个布水孔，布水器底部通过布水器支撑固定在钢筋砼反应池本体的底部。
本发明的进一步改进在于：
钢筋砼反应池本体的下部设有外循环管，外循环管伸出钢筋砼反应池本体的外部且与循环泵连通，循环泵通过管路与进水总管连通。
本发明的进一步改进在于：
钢筋砼反应池本体的底部且位于第二钢筋砼梁的下部设有排泥管，进泥管的管口做削切处理。
本发明的进一步改进在于：
钢筋砼反应池本体的顶部设有安全水封罐，安全水封罐与钢筋砼反应池本体内腔相连通。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明一种用于工业废水处理的高效反应池，反应池为半地下结构，大幅提高了UASB的结构稳固性和抗风稳定性。
(2)本发明一种用于工业废水处理的高效反应池，钢筋砼采用具有良好气密性和防渗性能的混凝土材质，具有良好的防渗性能和良好的气密性能，可有效防止污水渗漏和沼气泄露。
(3)本发明一种用于工业废水处理的高效反应池，由于反应池为半地下式结构，传统的底部进水方式无法实现，本发明提出了一种顶部进水、池底环形布水的方式，有效解决了半地下式钢筋砼反应池进水、均匀布水的问题，同时进水总管道放置在池顶也有利于管道的安装和维护。
(4)本发明一种用于工业废水处理的高效反应池，反应池顶端设置了出气水封罐，既保证反应池产生的沼气不外泄，又不会有空气进入反应池，保持反应池内厌氧环境；反应池顶部设置了安全水封罐起到安全保护的作用，防止池内憋压导致池内沼气集聚造成的安全隐患。
(5)本发明一种用于工业废水处理的高效反应池，适应性强，使用范围广，可应用于各种自然环境、各类高浓度有机污水处理行业。
附图说明
图1是本发明中第一种用于工业废水处理的高效反应池的结构剖面图；
图2是本发明中第一种用于工业废水处理的高效反应池中布水系统的结构图；
图3是本发明第二种用于工业废水处理的高效反应池的结构剖面图；
图4是某白酒厂的高浓度有机废水处理工艺流程图。
图中，1、钢筋砼反应池本体，2、出气水封罐，3、安全水封罐，4、集气罩，5、出水槽，6、出水堰，7、三相分离器，8、牛腿，9、固定器，10、第一钢筋砼梁，11、第二钢筋砼梁，12、钢筋砼支撑柱，13、进水总管，14、进水支管，15、布水器，16、布水孔，17、布水器支撑，18、外循环管，19、循环泵，20、排泥管，21、人孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
本发明提出了一种用于工业废水处理的高效反应池，外形可以为矩形柱体，也可以为其他形状，材质为气密性耐腐蚀钢筋砼，结构型式为半地下结构，在反应池内壁涂一层防渗防腐的材料做防渗防腐处理，使钢筋砼UASB反应池较传统的钢筋砼水池具有良好的防渗反腐效性能以及良好的气密性能。
本发明一种用于工业废水处理的高效反应池，如图1、图2和图3所示，包括钢筋砼反应池本体1，钢筋砼反应池本体1的下部固定于地面以下(就是将钢筋砼反应池本体1的基础设置在地面以下)，钢筋砼反应池本体1的内壁涂覆有防渗防腐层，做防渗防腐处理；钢筋砼反应池本体1的顶部设有出气水封罐2和安全水封罐3，安全水封罐3通过预埋管道与钢筋砼反应池本体1内腔相连通，安全水封罐3起到安全保护的作用，防止钢筋砼反应池本体1内憋压导致池内沼气集聚造成的安全隐患；钢筋砼反应池本体1内的上部设有集气罩4，集气罩4与出气水封罐2通过预埋管道相连通，其功能是将钢筋砼反应池本体1内产生的沼气通过集气罩4收集后，通过出气水封罐2排出钢筋砼反应池本体1内后收集利用。
钢筋砼反应池本体1上设置有出水构件，用于将经钢筋砼反应池本体1中处理的废水排出。其中出水构件可以为出水槽5或出水堰6。
具体为：钢筋砼反应池本体1的内壁上部设有出水槽5，出水槽5环绕钢筋砼反应池本体1的池壁一周，且螺旋环绕，即具有一定的坡度和坡向；位于出水槽的最低点处的钢筋砼反应池本体1的池壁上设出水口。出水槽5功能是收集钢筋砼反应池本体1的出水，并通过出水口排出。或者，钢筋砼反应池本体1上部设置有出水堰6，出水堰6设置有3条，可有效控制钢筋砼反应池本体1的出水负荷，保持出水均匀稳定。
钢筋砼反应池本体1内设有三相分离器7，三相分离器7位于出水槽5或出水堰6的下方，三相分离器7的底部放置于牛腿8上，牛腿8设置于钢筋砼反应池本体1内腔的侧壁上，三相分离器7的顶部通过固定器9固定在钢筋砼反应池本体1的内壁上，三相分离器7包括出气部和出水部，出气部与集气罩4相连通，出水部与出水槽5或出水堰6相连通，三相分离器7的功能是将钢筋砼反应池本体1中的污泥、污水、沼气三相混合物分离，污泥沉降至钢筋砼反应池本体1底部污泥区，污水和沼气通过三相分离器后实现汽水分离。
牛腿8为设置在钢筋砼反应池本体1内腔的侧壁上且水平突出的钢筋砼平台，其功能是支撑三相分离器7。
钢筋砼反应池本体1的上部设置有第一钢筋砼梁10，且第一钢筋砼梁10位于三相分离器7的底部，既是三相分离器7的支撑梁，又是钢筋砼反应池本体1稳固支撑梁；钢筋砼反应池本体1的下部设有第二钢筋砼梁11，第二钢筋砼梁11是钢筋砼反应池本体1的结构稳固支撑梁。
第一钢筋砼梁10和第二钢筋砼梁11平行设置。第一钢筋砼梁10与第二钢筋砼梁11的两端分别固定在钢筋砼反应池本体1的内壁上。
本发明的一个实施例中，钢筋砼反应池本体1内还设有垂直的钢筋砼支撑柱12，钢筋砼支撑柱12的顶部固定在钢筋砼反应池本体1的顶部，钢筋砼支撑柱12的底部固定在钢筋砼反应池本体1的底部，以提高钢筋砼反应池本体1的稳固性。
本发明的一个实施例中，钢筋砼反应池本体1内设有布水系统，如图2所示，布水系统包括进水总管13、2组进水支管14和布水器15，其中，进水总管13位于钢筋砼反应池本体1的顶部，进水总管13伸入钢筋砼反应池本体1内且与2组进水支管14连通，2组进水支管14分别从钢筋砼反应池本体1顶部沿池壁伸入钢筋砼反应池本体1底部，与布水器15连接，布水器15为环形管路，布水器15的环路上均匀设置有多个布水孔16，将进水均匀分布到钢筋砼反应池本体1内，布水器15底部通过布水器支撑17固定，布水器支撑17底部焊接固定在钢筋砼反应池本体1的底部。
本发明的一个实施例中，钢筋砼反应池本体1的下部设有外循环管18，外循环管18伸出钢筋砼反应池本体1的外部且与循环泵19连通，循环泵19通过管路与进水总管13连通，将钢筋砼反应池本体1内的污水依次通过外循环管18、循环泵19输送至进水总管13，再通过进水总管13进入钢筋砼反应池本体1内，形成污水内循环，对钢筋砼反应池本体1内污水和污泥起到循环搅拌、泥水均质化的作用，从而保证污水中有机污染物的高效降解。
钢筋砼反应池本体1的底部且位于第二钢筋砼梁11的下部设有排泥管20，进泥管20的管口做削切处理，增大了进泥开口面积，防止进泥时堵塞管道，排泥管20穿过钢筋砼反应池本体1的池壁最终与排泥泵相连。
本发明一种用于工业废水处理的高效反应池的工作原理如下：
待处理的污水经过污水总管13、经过2组进水支管14和布水器15上的多个布水孔16均匀进入钢筋砼反应池本体1内，进行污水处理，污水处理完成后经过三相分离器7将污泥、污水、沼气三相混合物分离，污泥沉降至钢筋砼反应池本体1底部污泥区通过排泥管20排出，污水通过出水槽5或出水堰6流出，进入下一处理单元，沼气依次通过集气罩4和出气水封罐2排出钢筋砼反应池本体1后收集利用；
进一步地，通过在钢筋砼反应池本体1的下部设有外循环管18，外循环管18伸出钢筋砼反应池本体1的外部且与循环泵19连通，循环泵19通过管路与进水总管13连通，将钢筋砼反应池本体1内的污水依次通过外循环管18、循环泵19输送至进水总管13，再通过进水总管13进入钢筋砼反应池本体1内，形成污水内循环，对钢筋砼反应池本体1内污水和污泥起到循环搅拌、泥水均质化的作用，从而保证污水中有机污染物的高效降解。
【实施例1】
实施例1是本发明应用于某垃圾焚烧厂的垃圾渗滤液废水处理，处理水量为200m3/d，处理的水质指标如下：
实施例1中，采用的用于工业废水处理的高效反应池的尺寸为L×B×H＝13m×12m×10m，结构如图1和图2所示，反应池组成包括出气水封罐2、安全水封罐3、集气罩4、出水槽5、三相分离器7、牛腿8、固定器9、第一钢筋砼梁10、第二钢筋砼梁11、进水总管13、进水支管14、布水器15、布水器支撑17、排泥管20和人孔21。
该厂的渗滤液通过提升泵提升至进水总管13，进水总管13为不锈钢管，进水总管13出水进入两组进水支管14，进水支管14为不锈钢管，最后进入池底的环形布水器15，环形布水器15为“田”字形设计，采用的不锈钢管制作而成，环形布水器15上均匀的分布10个布水孔，布水孔直径50mm。布水器15距池底1m，底部由11根布水器支撑17进行固定支撑。
进入反应池的渗滤液通过布水器15均匀分配后，对反应池内污水和污泥进行水力搅动，让污水和污泥充分混合，从而让污泥中的厌氧菌与污水充分接触，吸收和降解污水中的污染物，并产生沼气。产生的沼气附着部分污泥，与污水一同上升至顶部的三相分离器7。
三相分离器7采用不锈钢材质制作，分2层结构(三相分离器是现有产品)，三相分离器7底部放置在牛腿8和第一钢筋砼梁10上，三相分离器7的顶部通过固定器9固定在反应池内壁上，防止被水流和沼气扰动而发生偏移。在三相分离器单元，污泥被折返沉降至底部污泥区，沼气和污水穿过三相分离器7后，在三相分离器7上部实现气液分离。气液分离后的污水进入出水槽5后，通过出水口排入下一处理单元；产生的沼气则通过池内的集气罩4负压收集，然后进入出气水封罐2。
出气水封罐2起到气密作用，将反应池与外界空气隔绝，既保证产生沼气不会泄露，又保证外界空气不会进入反应池内，保持池内厌氧环境。出气水封罐2的出气管与沼气风机相连，通过沼气风机将沼气输送至沼气包中。
同时，反应池顶部还设置了安全水封罐3，对反应池有安全保护的作用——当产气量过大或出气管路堵塞或其他原因引起的沼气排放不畅，导致反应池顶部集气罩的压力超过5kPa时，沼气可通过安全水封罐紧急放散，以防止反应池内憋压导致池内沼气集聚造成的安全隐患。安全水封罐顶设置了燃烧火炬，可以将紧急放散的沼气燃烧处理，避免因紧急放散造成空气污染。
反应池一侧壁且位于第二钢筋砼梁11的下方设有人孔21，方便工作人员进入反应池内部进行检修。
【实施例2】
下面结合附图和本发明反应池对某白酒厂高浓度有机废水处理实施案例进行说明：
该案例中白酒厂的高浓度有机废水处理工艺流程图如图4所示，该工艺中的厌氧处理单元采用本发明用于工业废水处理的高效反应池，如图3所示，与实施例1不同之处在于：
该反应池本体尺寸为L×B×H＝20m×18m×10m。
反应池本体除了设置第一钢筋砼梁10和第二钢筋砼梁11外，还设置了钢筋砼支撑柱12，以提高反应池体的稳固性。
反应池本体上部未设出水槽，取而代之是在三相分离器上部设置了3条出水堰6，可有效控制反应池出水负荷，保持出水均匀稳定。
反应池本体的下部设有外循环管18，外循环管18伸出反应池本体的外部且与循环泵19连通，循环泵19通过管路与进水总管13连通，将反应池本体内的污水依次通过外循环管18、循环泵19输送至进水总管13，再通过进水总管13进入反应池内，形成污水内循环，对反应池内污水和污泥起到循环搅拌、泥水均质化的作用，从而保证污水中有机污染物的高效降解。
在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
最后应说明的是，上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。