一种低能耗耐污染型厌氧膜生物反应器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种低能耗耐污染型厌氧膜生物反应器，包括反应器、膜槽和气?压调节罐，其中膜槽包括矩形柱体，矩形柱体下端为锥形泥斗，锥形泥斗中间设有排泥口，锥形泥斗上方、矩形柱体内设有多孔滤泥板，多孔滤泥板上方设有若干曝气管，曝气管通过气管依次与气体转子流量计、气体循环泵和气?压调节罐连接，曝气管两侧设有气体导向板、上方设有平板膜元件，平板膜元件上方、矩形柱体上表面设有膜槽出气口和出水口，膜槽出气口与气?压调节罐连接，出水口内侧与平板膜元件连接、外侧通过水管依次连接真空负压表和抽吸泵，矩形柱体侧壁与相邻的平板膜元件与之间设有隔板。本发明适合各种浓度有机废水的处理，且解决了厌氧反应器与膜组件的耦合问题。
【专利说明】
一种低能耗耐污染型厌氧膜生物反应器
技术领域
[0001]本发明属废水厌氧生物处理技术领域，特别是涉及一种低能耗耐污染型厌氧膜生物反应器。
【背景技术】
[0002]工业废水(industrial wastewater)，指工艺生产过程中排出的废水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物，是造成环境污染，特别是水污染的重要原因。工业废水的处理虽然早在19世纪末已经开始，但由于许多工业废水成分复杂，性质多变，仍有一些技术问题没有完全解决。
[0003]随着工业化进程的不断推进和世界淡水资源的日益短缺，工业废水中高浓度有机废水的有效治理及其回用是废水处理领域的难题之一。膜分离技术可在一定的驱动力作用下实现对泥水混合液的分离和浓缩，从而有效持留功能菌，极大地提升系统处理效能，具有非常广阔的应用和发展前景。它的提出始于20世纪70年代，Grethlein等将膜组件引入厌氧处理系统，由此产生了 AnMBR ^nMBR技术，既具有厌氧生物技术的高浓度、高负荷、低能耗和可回收沼气能源等优点，又具备膜分离技术对悬浮固体、微生物等的高效截流作用，可实现污泥泥龄和水力停留时间的分离。外置式AnMBR是把膜组件与生物反应器分开设置。混合液经循环栗增压后输送至膜组件的过滤端，在压力作用下混合液中的过滤液透过膜成为系统处理出水。
[0004]传统外置式AnMBR通过循环栗进行液体循环以形成膜表面的切向流来改善膜污染状况。但为减少污染物在膜表面的快速沉积，需提供较大的水流循环量因而需要较高的能耗，有研究表明膜每透过Im3水量需要25?SOm3的污泥混合液循环量。传统外置式AnMBR不仅耗能高，而且存在浓缩液回流导致反应器内部颗粒污泥粒径分布和微生物菌群体系恶化及膜污染严重等问题，以上问题是阻碍其推广应用的主要原因。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种低能耗耐污染型厌氧膜生物反应器，解决厌氧生物处理工艺与膜分离技术相结合所存在的膜污染严重、高耗能和浓缩液回流的问题。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种低能耗耐污染型厌氧膜生物反应器，包括反应器、膜槽和气-压调节罐，其中所述膜槽包括矩形柱体，所述矩形柱体下端为锥形泥斗，所述锥形泥斗中间设有排泥口，所述锥形泥斗上方、矩形柱体内设有多孔滤泥板，所述多孔滤泥板上方设有若干曝气管，曝气管通过气管依次与气体转子流量计、气体循环栗和气-压调节罐连接，所述曝气管两侧设有气体导向板、上方设有平板膜元件，所述平板膜元件上方、矩形柱体上表面设有膜槽出气口和出水口，所述膜槽出气口与气-压调节罐连接，所述出水口内侧与平板膜元件连接、外侧通过水管依次连接真空负压表和抽吸栗，所述矩形柱体上表面设有液位计，用于控制膜槽内液位，矩形柱体侧壁与相邻的平板膜元件之间设有隔板，所述隔板与矩形柱体侧壁之间形成布水区，所述布水区上方、矩形柱体上设有进水口，所述进水口与反应器连接，所述反应器通过进水口将经反应器处理后的废水送进膜槽，所述反应器与气-压调节罐连接，用于反应器产生的气进入气-压调节罐。
[0007]本发明的进一步技术方案是，所述反应器为厌氧反应器，用于厌氧生物处理。
[0008]本发明的又进一步技术方案是，所述多孔滤泥板为夹角Θ在120°-150°之间的折板，所述折板表面设有若干的孔洞。
[0009]本发明的再进一步技术方案是，相邻多孔滤泥板之间有设有间隙。
[0010]本发明的再进一步技术方案是，所述曝气管与平板膜元件下端平行布置，且相邻平板膜元件之间设有循环导流板，循环导流板下端略低于曝气管下端5-lOcm，采用相邻曝气管交替曝气。
[0011]本发明的再进一步技术方案是，所述隔板上端高于膜槽内部液面10-30cm。
[0012]本发明的再进一步技术方案是，所述进水口对称布置在膜槽两侧，且膜槽进水由上往下自流。
[0013]本发明的再进一步技术方案是，所述气-压调节罐包括储气管和储液管，所述储气管上端设有进气口、侧壁分别设循环出口和回流口，所述进气口与反应器的出气口连接，所述循环出口通过气管依次与气体循环栗、体转子流量计和曝气管连接，所述回流口与膜槽出气口连接，所述回流口下部的储液管设置在储液管内，所述储液管侧壁上端设排气口、下端设有调压阀。
[0014]本发明的再进一步技术方案是，所述储气管和储液管为圆柱体。
[0015]本发明的更进一步技术方案是，所述储液管内装有胺溶液，且胺溶液液面高于储气管底端，所述储气管内部压力通过调压阀控制液面高度进行调节，所述储液管侧壁标有刻度。
[0016]本发明利用了生物厌氧消化三阶段理论(水解发酵阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段)与膜分离原理的结合，集成了微生物学、膜分离技术、生物反应器工程技术和水力学原理，解决了厌氧反应器与膜组件的耦合问题。
[0017]有益效果
[0018]本发明与其他现有技术相比，具有以下有益效果:
[0019]I)厌氧生物反应器的出水直接从膜槽上端进入膜槽内，实现无能耗自流进水，极大地降低了进水能耗;进水从膜槽两端对称布水，避免因浓差极化而增大过滤阻力；
[0020]2)膜槽侧壁与膜元件之间设置隔板，隔板上端高于膜槽内部液面实现进水与膜抽吸出水分离，进水中的的污泥因重力沉降而沉入底部，从而避免短流现象和有效延缓膜污染；
[0021]3)在相邻两膜元件之间设循环导流板，采用相邻曝气管交替曝气运行，在系统自产沼气冲刷膜表面的同时，曝气区形成气液混合，无曝气区与曝气区因密度差形成循环现象，这一循环作用既冲刷了膜表面又利用了液体与污泥的密度差实现固液分离。
[0022]4)曝气管与平板膜元件下边线平行，其上方设气体导向板使循环气体平行冲刷膜表面，且气体作用在污泥的力与膜表面形成的抽吸力垂直；
[0023]5)曝气管下方设多孔滤泥板且相邻两滤泥板之间有一定距离，利于污泥沉入泥斗的同时避免污泥上浮；
[0024]6)气-压调节罐具有“一体双室多孔”的结构特点。集成了自产沼气循环、压力调控和沼气纯化等功能。沼气循环所形成的剪切力冲刷膜组件表面，增加其湍流程度，显著延长膜使用寿命;压力自平衡功能(由调压阀调控)保障了系统的安全运行;此外，胺溶液利用化学吸收原理有纯化沼气的功能；
[0025]7)为延缓膜污染，本发明采用系统自产沼气循环曝气方式代替传统混合液循环方式，提高了冲刷效率高降低了能耗；
[0026]8)本发明采用沼气循环冲刷膜表面，保证膜槽内部的厌氧状态继续实现无浓缩液(无需浓缩液循环)，既降低了能耗又避免了因浓缩液回流导致反应器内部颗粒污泥的粒径分布和微生物菌群恶化。
[0027]9)本发明适合各种浓度有机废水的处理。
【附图说明】
[0028]图1为本发明结构不意图。
[0029]图2为矩形柱体内多孔滤泥板的俯视图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0031]实施例1
[0032]如图1所示，一种低能耗耐污染型厌氧膜生物反应器，包括反应器1、膜槽11和气_压调节罐m，其中所述膜槽Π包括矩形柱体3，所述矩形柱体3下端为锥形泥斗I，所述锥形泥斗I中间设有排泥口 15，所述锥形泥斗I上方、矩形柱体3内设有多孔滤泥板14，所述多孔滤泥板14上方设有若干曝气管2，曝气管2通过气管依次与气体转子流量计25、气体循环栗24和气-压调节罐ΙΠ连接，所述曝气管2两侧设有气体导向板4、上方设有平板膜元件5，所述平板膜元件5上方、矩形柱体3上表面设有膜槽出气口 10和出水口 11，所述膜槽出气口 10与气-压调节罐m连接，所述出水口 11内侧与平板膜元件5连接、外侧通过水管依次连接真空负压表12和抽吸栗13，所述矩形柱体3上表面设有液位计9，用于控制膜槽Π内液位，矩形柱体侧壁与相邻的平板膜元件5之间设有隔板6，实现进水与膜抽吸出水分离延缓膜污染，延长运行周期和避免短流现象，所述隔板6与矩形柱体侧壁之间形成布水区，所述布水区上方、矩形柱体3上设有进水口 8，所述进水口 8与反应器I连接，所述反应器I通过进水口 8将经反应器I处理后的废水送进膜槽Π，实现无能耗自流进水，显著地降低了进水能耗，所述反应器I与气-压调节罐m连接，用于反应器I产生的气进入气-压调节罐m，所述反应器I为厌氧反应器，用于厌氧生物处理。
[0033]所述多孔滤泥板14为夹角Θ在120°-150°之间的折板，所述折板表面设有若干的孔洞27;相邻多孔滤泥板14之间有设有间隙26，如图2所示。
[0034]所述曝气管2与平板膜元件5下端平行布置，且相邻平板膜元件5之间设有循环导流板7，循环导流板7下端略低于曝气管2底端5-lOcm，采用相邻曝气管2交替曝气运行;采用相邻曝气管交替曝气运行，在系统自产(厌氧反应器自身产生的)沼气冲刷膜表面的同时，曝气区形成气液混合，无曝气区与曝气区因密度差形成循环现象，这样循环作用既冲刷了膜表面又利用了液体与污泥的密度差实现固液分离。
[0035]所述隔板6上端高于膜槽Π内部液面10-30cm。
[0036]所述进水口8对称布置在膜槽Π两侧，且膜槽Π进水由上往下自流。
[0037]所述气-压调节罐m包括储气管21和储液管20，所述储气管21上端设有进气口18、侧壁分别设循环出口 19和回流口 17，所述进气口 18与反应器I的出气口连接，所述循环出口19通过气管依次与气体循环栗24、体转子流量计25和曝气管2连接，所述回流口 17与膜槽出气口 10连接，所述回流口 17下部的储液管20设置在储液管20内，所述储液管20侧壁上端设排气口 16、下端设有调压阀22;所述储气管21和储液管20为圆柱体;所述储液管20内装有胺溶液23，且胺溶液23液面高于储气管21底端，所述储气管21内部压力通过调压阀22控制液面高度进行调节，所述储液管20侧壁标有刻度。气-压调节罐m具有“一体双室多孔”的结构特点，其中一体指其整体结构一体化，由胺溶液把储液管和储气管分隔成双室结构，多孔结构实现气体的进出、循环和压力调控。气-压调节罐集成了自产沼气循环、压力调控和纯化沼气等功能。沼气循环所形成的剪切力冲刷膜组件表面，增加其湍流程度，显著延长膜使用寿命;压力自平衡功能(由调压阀调控)保障了系统的安全运行;此外，胺溶液利用化学吸收原理有纯化沼气的功能。
[0038]本发明运行方式如下:
[0039]有机废水进入厌氧反应器I经厌氧生物处理后，通过膜槽Π的进水管8以自流方式流入膜槽Π内，水中少量的污泥因重力沉降作用后通过多孔滤泥板14沉入泥斗1，膜槽Π内部废水通过抽吸栗13产生抽吸负压经平板膜元件5过滤出水。厌氧反应器I因有机物厌氧消化产生的沼气(CH4、⑶2和H2S等混合气体)，经气-压平衡罐ΙΠ的进气口 18进入的储气管21，当储气管21内部压力达到设定压力时(压力通过调压阀22控制液位调节)，此时气流分两部分，一部分气体通过气体循环栗24进入膜槽Π内部的曝气管2，由气体导向板4的导流作用曝气冲刷膜表面，再依次通过膜槽Π出气口 10和气-压平衡罐ΙΠ回流口 17回到储气管21，另一部分气体穿过分隔储气管21储液管20的胺溶液23进入储液管20，最后经排气口进入沼气收集装置。
【主权项】
1.一种低能耗耐污染型厌氧膜生物反应器，包括反应器(I)、膜槽(π)和气-压调节罐(m)，其特征在于:所述膜槽(Π)包括矩形柱体(3)，所述矩形柱体(3)下端为锥形泥斗(I)，所述锥形泥斗(I)中间设有排泥口(15)，所述锥形泥斗(I)上方、矩形柱体(3)内设有多孔滤泥板(14)，所述多孔滤泥板(14)上方设有若干曝气管(2)，曝气管(2)通过气管依次与气体转子流量计(25)、气体循环栗(24)和气-压调节罐(ΙΠ)连接，所述曝气管(2)两侧设有气体导向板(4)、上方设有平板膜元件(5)，所述平板膜元件(5)上方、矩形柱体(3)上表面设有膜槽出气口(10)和出水口(11)，所述膜槽出气口(10)与气-压调节罐(ΙΠ)连接，所述出水口(11)内侧与平板膜元件(5)连接、外侧通过水管依次连接真空负压表(12)和抽吸栗(13)，所述矩形柱体(3)上表面设有液位计(9)，用于控制膜槽(Π)内液位，矩形柱体侧壁与相邻的平板膜元件(5)之间设有隔板(6)，所述隔板(6)与矩形柱体侧壁之间形成布水区，所述布水区上方、矩形柱体(3)上设有进水口(8)，所述进水口(8)与反应器(I)连接，所述反应器(I)通过进水口(8)将经反应器(I)处理后的废水送进膜槽(Π)，所述反应器(I)与气-压调节罐(m)连接，用于反应器(I)产生的气进入气-压调节罐(m)。2.如权利要求1所述的一种低能耗耐污染型厌氧膜生物反应器，其特征在于:所述反应器(I)为厌氧反应器，用于厌氧生物处理。3.如权利要求1所述的一种低能耗耐污染型厌氧膜生物反应器，其特征在于:所述多孔滤泥板(14)为夹角Θ在120°-150°之间的折板，所述折板表面设有若干的孔洞(27)。4.如权利要求1所述的一种低能耗耐污染型厌氧膜生物反应器，其特征在于:相邻多孔滤泥板(14)之间有设有间隙(26)。5.如权利要求1所述的一种低能耗耐污染型厌氧膜生物反应器，其特征在于:所述曝气管(2)与平板膜元件(5)下端平行布置，且相邻平板膜元件(5)之间设有循环导流板(7)，循环导流板(7)下端低于曝气管(2)底端5-lOcm，采用相邻曝气管(2)交替曝气。6.如权利要求1所述的一种低能耗耐污染型厌氧膜生物反应器，其特征在于:所述隔板(6)上端高于膜槽(Π )内部液面10-30cmo7.如权利要求1所述的一种低能耗耐污染型厌氧膜生物反应器，其特征在于:所述进水口(8)对称布置在膜槽(Π )两侧，且膜槽(Π )进水由上往下自流。8.如权利要求1所述的一种低能耗耐污染型厌氧膜生物反应器，其特征在于:所述气_压调节罐(m)包括储气管(21)和储液管(20)，所述储气管(21)上端设有进气口(18)、侧壁分别设循环出口(19)和回流口(I7)，所述进气口(18)与反应器(I)的出气口连接，所述循环出口(19)通过气管依次与气体循环栗(24)、体转子流量计(25)和曝气管(2)连接，所述回流口(I7)与膜槽出气口(1)连接，所述回流口(I7)下部的储液管(20)设置在储液管(20)内，所述储液管(20)侧壁上端设排气口(16)、下端设有调压阀(22)。9.如权利要求8所述的一种低能耗耐污染型厌氧膜生物反应器，其特征在于:所述储气管(21)和储液管(20)为圆柱体。10.如权利要求8所述的一种低能耗耐污染型厌氧膜生物反应器，其特征在于:所述储液管(20)内装有胺溶液(23)，且胺溶液(23)液面高于储气管(21)底端，所述储气管(21)内部压力通过调压阀(22)控制液面高度进行调节，所述储液管(20)侧壁标有刻度。
【文档编号】C02F3/28GK105884020SQ201610325276
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】陈小光, 李岗, 戴若彬, 徐正启, 胡涛, 储潇枭, 向心怡, 徐辉
【申请人】东华大学