技术领域
[0001] 本
发明属
可再生能源领域及废
水处理设备——环保领域和生态农业(生态畜业)技术领域。
背景技术
[0002] 内循环
厌氧反应器(IC)对有机污水的处理效果比升流式厌氧反应器(UASB)的处理效果有明显进步，故在《中国沼气》刊物上被胡纪萃称为：重大发明。而从邓良伟等：“IC工艺处理猪场
废水试验研究”和吴静等：“内循环厌氧反应器处理
葡萄糖配水的启动研究”两篇文中共同都提出了IC反应器尚存在的问题：“……当负荷提高，产气率高时，SS随沼气的上升而流失，同时也带出
污泥……”等现象，这成了“内循环厌氧反应器”再提高负荷的障碍问题；还有：内循环厌氧反应器，也像其他类型厌氧装置一样，同样存在着“启动周期较长，启动期运行不够稳定的问题”，虽曾有丁建南等关于“附加外循环IC反应器启动试验”的进展介绍，但该文中的附加外循环需外加动
力设备与能耗，也是个存在的问题；还有常规的厌氧反应器增温通常在预处理池进行，这样容易存在热量
蒸发的问题；如果用
太阳能等换热盘管热
水循环增温，需
泵为循环动力，又增加设备和耗能问题；还有：IC工艺欠水回收功能和无法应用在城市废水处理上。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于解决上述存在问题乃至解决以上未述的些问题。即本发明在内循环厌氧反应器的无需附加动力设备的沼气
气动力推动液体内循环功能的
基础上，又实现了无须附加动力设备的利用沼气气动力推动液体外循环——水压式自循环。通过增加外循环，不仅增加既有的搅拌功能，还能解善内循环厌氧反应器与及常规厌氧装置因连续进水连续出水带走污泥的问题-即实行序批式
活性污泥法的SBR间歇式进出水。则反应器进水时不出水(实行输气纳水)，出水时不进水(实行蓄气压水)，使
生物滞留量增加；还通过对进水和内外循环液的流通要道进行简易的温控，对循环量的大小进行有区别的加温，使反应器效率大为提高。
[0004] 本发明装置可以是地上式，也可以是地下式，由于增加采用了上述的外循环技术，能使
排液管直通口15通向另设高位水箱，这是由于从圈水槽2单向进水和气压作用，直通口15可升位提高于进水口水压间际高
位置数十公分乃至数米以上，这有利于建于地下的禽畜场
沼气池(反应器)沼液
势能利用，即有利本反应器的直通口15通至另设的高位水箱的高位蓄水，以作为禽畜场栏初级冲洗用水——循环用水，减少好氧处理量，减少向下游排水。
[0005] 以上目的是处理中、高浓度有机污水，本发明还有并举的目的，能处理包括城市污水在内的低浓度污水，即就是在三相分离器6下面人为地输入沼气或空气，替代原产沼气推动本发明装置对少产沼气或不产沼气的废水进行运行处理。使得本发明装置胜似SBR等工艺，又有别于SBR工艺——可一边好氧一边排水，而SBR要出水必须停止好氧。即适合处理多种类污水，还大面积节约
污水处理用地，能如收集沼气一样的自动收集污水中排出的废气，即本发明若作城市污水处理设备，也适合建于居民建筑群中，不造成废气的二次污染。
[0006] 发明的内容包括：本发明的工作原理：它既发挥了内循环厌氧反应器的自循环原理做功；又增加发挥了水(顶)压式自循环沼气池的工作原理(也曾记载在“厌氧生物能
流体动力全自动工作器”
专利申请说明书(专利申请号为CN90109562.1)的图2、图3中的部分功能原理)做功，使得本发明的反应器之液体内外循环，处于间歇流动和多重复合流动状态，以适不同厌氧
发酵阶段所需的流体流动状态。本发明利用“内循环厌氧反应器”的内循环所分离出的沼气蓄能于本发明之反应器的上部气室，即水压式气室，利用蓄产气时气压水和依靠输气时的水压气作用作为二次动力——推动水压式的自循环(外循环)，使之在同一容器内形成前所未有的两种循环，即内循环和外循环，也可称复合循环。并且在进水和内外循环的总汇处(进水循环
回流管4中下部)实行按进水、循环量的大小有配比的供热(气)的自动循环加温，属节能、简便的自给自动加温。
[0007] 其结构功能特点在于本发明内外循环厌氧好氧反应器是在内循环厌氧反应器的上部配套上水(顶)压式(圈水槽)自循环沼气池，或者说是：水顶压式沼气池具有自循环功能的中腔〔圈水槽2〕配套接上“内循环厌氧反应器”的循环结构。即是在“内循环厌氧反应器”沉淀区上部配上水压式密封气室11，这样有利于沉淀区少许沼气气体的收集，更有利于接纳气液分离器10因内循环溢出的气体集聚于反应器气室11，以利于蓄气时实行水压式的“气压水”(排液于水压间并出水)，上述气压排液(出水)在蓄能蓄压过程中还把原“内循环厌氧反应器”的排水堰(系统)的
自下而上升流出水模式和
原水(顶)压式自循环沼气沼池的中层、底层排液出水模式改良为：浮子滗水排液管9底口浮于气室液
面层的上清液的
自上而下的单向排液管滗水模式——即气室一边蓄气，一边滗水排液，实现本发明反应器的水压式产蓄气，以气压水蓄于水压间(或溢流口14溢流)之过程，这也是创新性引用了SBR的进水滗水出水技术。本发明还通过巧妙的设计，把原内循环厌氧反应器的回流管变为集内循环回流、进水、外循环回流于一体的进水循环回流管(或称进水回流循环管)，即进水循环回流管4在气液分离器10内衔接通于进水
循环水压间13的圈水槽2自循口3下方，当气室产气排液值到一定压力时，实行自动限压输气(或人为用气时)，此时实行了水压式沼气池的“水压气”
进程，即进水循环水压间13液体从圈水槽2底单向进水自循口3流入气液分离器10内，继而沿进水循环回流管4进入反应器底部进行料液搅拌。借于进水循环水压间13因液体循环进入反应器内而水压间13液面的下降，浮能牵动设于进水循环水压间13的浮能扳动机构16或其它感应机构拉触动进料泵下个控制
开关23——进水；或开关23延时做功[则拉触动进料泵下个控制开关23片刻后，值输气停止——循环进水停止后而水泵做功；人为控制开关23也可]后，进料泵18向水压间13
定位(量)进水——可当进水至水压间液位升至一定位置，水压间的浮能扳动机构16，自动顶动进料泵18的上个控制开关23(或人为操作)进行关水做功，水泵停止向水压间进水，这样的过程，使水压间13的液位控制接近水塔的液位自动控制相似，则水压间13低液位时水泵18自动进水，至水压间13较高液位时，水泵18自动停止进水(液)；继而，又由于产气气压水，水压间水位仍在上升，直至水压间13液位升位至反应器的限定压力时，又自动限压输气(或人为输气或人为其它方法限量输气)，水压间的液体又如上所述……自动循环进入进水循环回流管4……。且设计能随液体活动升降的浮子升流管
7，以抗水压式状态下的升流管阵发性气曝，——本发明的反应器的下反应区产出的沼气同样是由三相分离器聚集于升流管升流的，不同的是，上端浮子升流管7口是随气室11液面升降的，而不是如原内循环厌氧反应器升流管管口的高度是定位的。升流管口能随气室液面自动升降，这样的发明设计能避免升流管在水压式高压力状态下出现升流管阵发性气曝，以保障水压式状态下气体推动液体能从升流管内升流出去，而产生有效的内循环。
[0008] 1、一种内外循环厌氧好氧反应器是由：水(顶)压式沼气池的(中腔圈水槽)自循环配接有内循环厌氧反应器的核心部件组成的。本发明特征是：气液分离器罩1罩封于顶压式自循环圈水槽2，由圈水槽2自循口3联通进水循环回流管4；三相分离器6顶端的可伸缩浮子升流管7联通于气液分离器10内；浮子滗水排液管9由气室11液面层联通单向排液管12于进水循环水压间13，直至溢流口14或由直通口15单向通向并溢流于另设高位水箱。
[0009] 2、一种内外循环厌氧好氧反应器与其自循环增温方法：是在内外循环厌氧好氧反应器的进水循环回流管4的中段设有有利液体较均匀加温的温控炉5，这个温控炉能根据进水、外循环与内循环流量的大小有配比的自动增温(或减温)。
[0010] 3、根据
权利要求2所述的增温方法，温控炉的能源来源最好源于本发明——反应器自身所产的沼气。其方法是：在限压输气装置20的上(后)端设一路由三通管通至单向
阀24再通向温控炉5的输气管，作间歇外循环与进水时之加温线路，(即输气即外循环与进水即加温同时进行)；再上端又设一路有
单向阀24的单向向恒压气柜21间歇输气供气的输气管17；在恒压气柜21的导出输气管设一单向阀24，向温控炉恒定供气，以供不断的内循环增温。
[0011] 这样的自循环供气供热方式使得自循环增温既无需外来热量，又无需外能推动循环而循环，既抓住了从进水循环回流管4增温的这一要穴，又依照了内外循环厌氧好氧反应器的运行节奏来实现间歇外循环与进水的自动增温和长久的内循环自动增温——即在限压输气时(进水循环回流液量最大)，限压输气装置的上(后)端的三通管通向温控炉的单向阀24自动打开，向温控炉增加供气，这属间歇供气。而恒压气柜则是以不间歇恒定量地给温控炉供气(当冬天等限制沼气用于加温的用量时，进水循环回流管4上可用其它热源的温控炉——
煤与沼气两用炉、烟气余热等热源来补充)以保障不断的内循环的液体加温(为温控炉加温的两路输气管相叠而互不相通)。
附图说明
[0012] 图1是内外循环厌氧好氧反应器与其自循环增温方法的剖面图，图中仅暂设一个三相分离器6，三相分离器6上的浮子升流管7上端的气液分离器10导出的气体，经输气管17自动输入反应器拱顶气室11，此时，气室产生“气压水”，而对浮在气室液面层的浮子滗水排液管9进行施压排液，由单向排液管12排至进水循环水压间13〔，直至水压间液位升至最高时，从溢流口14溢流〕，气室11在扩大，这样的气室因气压水，反应器内液面从上而下降流，即实行滗水排液出水，如同SBR的出水滗上清液，——上反应室19内污水处于滗水降流沉淀状态，比IC及UASB升流式的升流出水模式相反，相比污泥更易絮凝沉降，当气室的压力扩大至限定的压力时，限压输气装置20自动打开(或人为打开)，进行输气，一路输气至温控炉5，另一路输气至恒压气柜21。即此时如“水压式”中的水压气——进水循环水压间13的水经圈水槽2流至气液分离器罩1罩下升至自循口3、脉冲冲入气液分离器10内，注入进水循环回流管4、经温控炉5加温，进而对反应器底部的下反应室22进行脉冲进水搅拌，液体又迅速向气室11升腾，并占据气室使气室压力降低，此时浮子滗水排液管9的单向排液管12停止向进水循环水压间13排液，(这样又如同SBR的间歇进水，其进水时而不出水，污泥升腾悬浮而不流失)，气室11在缩小，限压输气装置20的水柱压力在降低，进水循环水压间13的液位已降低到了一定位置，此时可由水压间的浮能扳动机构16(或人为操作或另设感应机构)拉触动下个(进料泵)开关23进行进水，或进料泵开关23延时接通做功，进料泵才向进水循环水压间13进水——即也是延至输气停止后水压间水位停止降位而进料泵开始进水，进至水压间13的限定水位时，浮能扳动机构(或人为)扳动进料泵的上个控制开关23做功——进料泵停止向进水循环水压间13进水，但此时的水压间13液位仍又再因反应器气室11的产(充)气，而“气压水”使进水循环水压间液位又如前述的一样上升——当又升至限位溢流直至到又再限压输气后，便再现从前所述的功能做功。
[0013] 图1所述的浮子升流管7管口的随液面升降功能是以软管兼浮子组成的。
[0014] 图2是内外循厌氧好氧反应器的组成部件——浮子升流管7的布设，而本图2的浮子升流管7上段则是以硬管与浮子组成，它经橡封圈26套于三相分离器6之上的升流管8内。
具体实施方式
[0016] 以处理量为1500m3/天
啤酒废水的废水处理应用内外循环厌氧好氧反应器为例——塔高43m，圆筒形筒体直径3m，反应器容积约300m3，有效水压间可设计在18m3左右，约间歇10分钟进行一次输气、进水外循环回流过程。另外设计时，反应器上端的气室直径和水压间的直径部位可另设比上述的直径较大，以降低水压式的运行压力；也可直径选择4m、高度为23.880m等尺寸的圆筒体体积的反应器。
[0017] 当反应器建于畜栏，又想让反应器处理后的污水自动升位来循环冲洗(初洗)畜栏，就把反应器建成地下式的——可减小水泵动力负荷，如在进料泵18这侧(水压间边)设储水间(进料泵移开不用)，在进料泵通水压间墙的进水孔设一伸入水压间13的单向管，即水压间13)液位一旦降位，就会自动从储水间补水。能利用本技术出水再循环自动冲洗蓄栏，则可通过控制关闭单向排液管12及溢流口14，使之排液管直通口15液位升高，所排的液体能超出水压间更高液位，用于储蓄于高位水箱，它即是利用进水口的低液位和气压使直通口15出水口的高液位(排液)的位差(可达数米)，有利于处理后的污水(初级中水)用于循环冲洗畜栏，减少向下游排水，这属生态畜场环境技术。
[0018] 还有，利用内外循环厌氧好氧反应器对城市污水的好氧处理：在三相分离器下供给空气，由于好氧气量大，会使气室迅速膨胀，而使反应器内液面降低的速度高于气室液面层污泥沉降的速度，造成滗水排液排出污泥。所以必须在限压逾气装置前端设一阀闸25适量实行减压(气)，也以降低限压逾气的次数。从而也给气室液面的浮子滗水排液管9滗水排液时的降速减慢，有利污泥沉降。还有，在反应器内最好设两个以上三相分离器，使反应器底部作为
厌氧池、中部作为好氧池，上反应区作为沉淀区，也可配多枝进水循环回流管伸至不同深度，以利形成多形式的复合流。
[0019] 上述气液分离器罩1属水压活动罩，应另设固定设施拴住或扣住，以免变为浮罩。
[0020] 本发明比IC反应器(目前最具先进反应器)具有更先进的五项功能技术：
[0021] 1、以内外循环继承并提高了IC反应器的厌氧发酵技术工艺。
[0022] 2、开拓了前所未有的自循环高效率增温简便技术方法。
[0023] 3、拓宽了污水处理种类——具备厌氧、好氧两用功能技术。
[0024] 4、好氧处理废水时能兼收集废气(毒气)。
[0025] 5、反应器设于畜场地下，处理后污水能沼气气压自动升位用于循环冲洗畜场，有利建生态畜场。
