CN101811802A - 在线清洗厌氧微网反应器 - Google Patents

Abstract

在线清洗厌氧微网反应器，涉及废水的厌氧处理技术，尤其涉及采用微网分离膜组件作为固液分离单元的废水的厌氧处理技术，适用于对生活污水和悬浮物含量较高的有机废水(如淀粉废水)的厌氧处理。本发明厌氧反应器由配水***(6)、微网分离膜组件(2)、在线机械清洗装置(4)和清洗控制杆(3)设置在厌氧反应器(1)内组成，其中，微网分离膜组件(2)由多个微网膜片构成，微网膜片根据反应器要求制成平板式或卷式。本发明不仅具有建设投资小，成本低，膜通量高，微网污染速率慢，膜清洗周期长，水处理效果好的特点，而且运行能耗低，污泥产率低，清洗方便。

Description

在线清洗厌氧微网反应器

技术领域

在线清洗厌氧微网反应器，涉及废水的厌氧处理技术，尤其涉及采用微网分离膜组件作为固液分离单元的废水的厌氧处理技术，适用于对生活污水和悬浮物含量较高的有机废水(如淀粉废水)的厌氧处理。

背景技术

近年来，膜-生物反应器已逐步应用于工业废水和城市污水的处理，其核心是利用膜的高效截留作用进行固液分离，由膜组件取代传统的二沉池。厌氧膜-生物反应器结合了膜-生物反应器和厌氧生物处理技术的优点，并成为高效厌氧处理***的发展方向，为生活污水和悬浮物含量较高有机废水的处理提供了一种很有吸引力的新技术。

与传统的厌氧工艺相比，厌氧膜-生物反应器表现出明显的优点。厌氧膜-生物反应器可以完全截留微生物而不必增加反应器的容积，亦无需种泥颗粒化，而且由于所有微生物(特别是生长缓慢的产甲烷菌)都被截留，厌氧过程中间产物的毒性和抑制作用都会减弱，所以厌氧膜-生物反应器更容易稳定运行。厌氧膜-生物反应器的出水水质较好，污泥絮体被完全截留在反应器内也避免了传统厌氧反应器污泥易流失的问题。

但是，对于生活污水等低浓度(化学需氧量COD＜1000mg/L)废水，若采用厌氧膜-生物反应器进行处理，甲烷产量较低，很难形成大量气泡，导致膜表面冲刷作用小，因此存在运行通量低、膜污染速率快等缺点，这也成为其大规模推广和应用的一个技术瓶颈。近年来发展起来的动态膜技术，是指采用大孔材料作为污水过滤介质，利用初期截留的污染物及后期粘附的微生物产物形成生物膜，从而达到改善出水水质的目的。目前，该技术多用于好氧膜-生物反应器，如黄霞(应用动态膜对生物反应器混合液进行过滤的方法及装置发明专利公开号CN 1363526A)，以普通多孔材料加工成过滤组件，对生物反应器混合液进行过滤分离；范彬(动态生物膜和活性污泥法协同作用的污水处理方法及装置发明专利公开号CN 1490259A)，应用悬浮的活性污泥和动态的生物膜的协同作用对污水进行处理；樊耀波(分体式管式动态膜生物反应器发明专利公开号CN1785841A)，采用分体式管式动态膜处理污水取得了比较好的处理效果。周迟骏(一种动态膜水处理装置发明专利公开号CN 2403773Y)，采用加压溶气水冲洗，使得滤饼变松，降低膜污染。

目前，也有将动态膜成功应用于厌氧反应器的例子(厌氧动态膜生物污水处理工艺发明专利公开号CN 101333038A)，但在应用过程中发现尚存在一些不足之处有待改进：常规好氧动态膜-生物反应器通过曝气冲刷来控制表面生物膜生长厚度，膜材质多选用金属丝网、无纺布等易于污泥附着和微生物生长的材质；若将其直接用于厌氧膜-生物反应器，尤其当用于处理生活污水此类低浓度废水时，由于不存在曝气冲刷，而且生物气搅拌作用基本可忽略，极易导致膜表面生物膜累积过厚、膜污染速率过快和清洗周期缩短。当动态膜跨膜压力上升、运行至终点时，需要进行清洗。若只采用离线清洗方式，人力成本和能耗增加；若采用在线化学清洗，化学药剂的使用可能会给反应器内微生物活性带来一定的抑制作用；此外，由于膜表面滤饼层充当着第二层滤网的作用，可明显改善出水水质，化学清洗会导致滤饼层的破坏，需要重复制备动态膜，使得其工业化应用受到限制。

发明内容

本发明目的在于提供一种制作方便，成本低，膜通量高，膜清洗周期长，水处理效果好的在线清洗厌氧微网分离反应器，处理生活污水和悬浮物含量较高的有机废水。

本发明微网反应器由配水***、微网分离膜组件、在线机械清洗装置和清洗控制杆设置在厌氧反应器内组成。微网分离膜组件根据反应器要求制成平板式微网组件或卷式微网组件，在线机械清洗装置采用质地柔软的毛刷或海绵制成，根据微网组件形式的不同进行设置。

平板式微网分离膜组件由多个由微网、导流支撑网、边框及出水口构成的平板微网膜片组成。其中，微网采用抗皱保形性能好、表面光滑、强度高、弹性好的涤纶或蚕丝筛绢；这类材料孔径较大、表面光洁，溶解性污染物和胶体可以完全穿透微网，同时微网表面不易生长微生物，最终形成的滤饼层较薄。因此，污水通过时，颗粒物被截留，但由于其表面不易附着，颗粒物多返回至厌氧反应器，随着一些细小的悬浮物将微网孔道部分堵塞，出水水质好转，该过程历时较短，仅需1～2d左右。随后，微网表面会逐渐形成一层较薄的滤饼层，该滤饼层以污泥、溶解性微生物产物(Soluble microbial products)和胞外聚合物(Extracellular polymeric substances)为主，具有更加致密的结构。由于微网表面光滑且材质柔软，稍有扰动，滤饼层即脱落，形成一个微网过滤性能自动恢复的过程。因此，在线清洗厌氧微网分离反应器可以在固液分离、改善出水水质的同时，实现高通量运行。当反应器运行一段时间后，膜通量出现下降时，需要对平板式微网分离组件进行清洗时，通过操纵清洗控制杆，上下移动在线机械清洗装置，将平板微网膜片的微网膜表面的滤饼层清除。卷式微网分离膜组件包括微网膜片和2个卷轴，微网膜片由两片膜固定复合在柔性塑料导流网两侧制成；运行期间，微网膜片的两端分别与2个卷轴连接并卷在卷轴上。当达到运行终点时，靠操纵清洗控制杆转动一侧卷轴卷移动微网膜片，移动过程中，固定于卷轴附近微网两侧的在线机械清洗装置会将微网表面滤饼层清除；一侧卷轴为空心管，作为集水管或出水管。

污水首先由配水***进入厌氧反应器，在与厌氧污泥接触过程中，部分溶解性有机污染物被微生物降解利用，无机颗粒沉降，剩余的比重较小的悬浮污染物被微网分离膜组件截留，最终使得出水水质改善。悬浮性污染物被截留在反应器内，水解酸化，最终一部分透过微网分离膜组件排出，一部分被厌氧微生物降解转化，污泥产率低。

本发明具有以下优点：

(1)具有厌氧膜-生物反应器的优点、能够将污泥完全截留在厌氧反应器内，成功将水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)完全分离，而不必增加反应器的容积，亦无需种泥颗粒化。

(2)由于微网材质表面光滑，不宜于污泥附着和微生物生长，依靠初期截留的细小悬浮物对微网孔道的堵塞来改善出水水质，因此在显著提高膜通量的同时，避免污泥在微网表面的累积，显著延长清洗周期。

(3)采用在线物理清洗，该清洗方式可显著恢复微网过滤性能，并且不会破坏微网孔道内堵塞物，因而在清洗之后，不需重新形成动态膜。

(4)微网材质本身比较廉价，且由于其具有强度高、抗皱保形性好的特点，经多次物理清洗后仍能重复使用，因此使得膜组件成本大幅度下降。

(5)本发明在线机械清洗方式简单、方便，可根据工业生产规模和生产环境，可采用人工清洗方式，也可采用自动化操作方式或采用人工和自动化操作相结合方式，应用于工业生产过程。

附图说明

附图是本发明实施例示意图，其中：

图1本发明在线清洗厌氧微网反应器示意图；

图2平板式微网膜片结构示意图；

图3卷式微网组件结构示意图；

图4厌氧微网组件工作原理图；

图5本发明实施例1跨膜压差随时间变化曲线图；

图6本发明实施例2跨膜压差随时间变化曲线图；

图7本发明实施例3跨膜压差随时间变化曲线图；

图8本发明实施例4跨膜压差随时间变化曲线图；

图9本发明实施例5跨膜压差随时间变化曲线图；

图10本发明实施例6跨膜压差随时间变化曲线图；

图11本发明实施例7跨膜压差随时间变化曲线图。

图中：厌氧反应器1，微网分离膜组件2，清洗控制杆3，在线机械清洗装置4，集水管5，配水***6，边框7，出水管8，微网9，导流支撑网10，微网膜片11，卷轴12。

具体实施方式

本发明微网反应器由平板式微网分离膜组件2，清洗控制杆3，在线机械清洗装置4，集水管5，配水***6设置在厌氧反应器1内组成，经处理的水从集水管5排出。清洗控制杆3与在线机械清洗装置4固定连接，需要对平板式微网分离组件2进行清洗时，通过操纵清洗控制杆3，上下移动在线机械清洗装置4，将平板微网膜片的微网9表面的滤饼层清除。采用卷式微网分离膜组件时，清洗控制杆3与卷轴12连接，转动一侧卷轴12移动微网膜片，在移动过程中，固定于一侧卷轴12附近微网两侧的在线机械清洗装置4将微网膜片11表面滤饼层清除。

[实施例1]

采用200目涤纶网制成平板式微网分离膜组件2。将其应用于生活污水的厌氧处理。微网运行通量为20L/m²·h，稳定运行71d后，到达运行终点(跨膜压差达到30kPa)。进水COD浓度为286.0±71.2mg/L，出水COD浓度为152.9±49.6mg/L，平均去除率为56％。跨膜压差随时间的变化见附图5。

[实施例2]

采用250目涤纶网制成平板式微网分离膜组件2。将其应用于城市生活污水的厌氧处理。微网运行通量为20L/m²·h，稳定运行58d后，到达运行终点(跨膜压差达到30kPa)。进水COD浓度为286.0±71.2mg/L，出水COD浓度为145.3±21.8mg/L，平均去除率为45.8％。跨膜压差随时间的变化见附图6。

[实施例3]

采用300目涤纶网制成平板式微网分离膜组件2。将其应用于城市生活污水的厌氧处理。微网运行通量为20L/m²·h，稳定运行57d后，到达运行终点(跨膜压差达到30kPa)。进水COD浓度为286.0±71.2mg/L，出水COD浓度为139.4±18.5mg/L，平均去除率为48.4％。跨膜压差随时间的变化见附图7。

[实施例4]

采用350目涤纶网制成平板式微网分离膜组件2。将其应用于城市生活污水的厌氧处理。微网运行通量为20L/m²·h，稳定运行56d后，到达运行终点(跨膜压差达到30kPa)。进水COD浓度为286.0±71.2mg/L，出水COD浓度为132.9±16.3mg/L，平均去除率为50.9％。跨膜压差随时间的变化见附图8。

[实施例5]

采用420目涤纶网制成平板式微网分离膜组件2。将其应用于城市生活污水的厌氧处理。微网运行通量为20L/m²·h，稳定运行55d后，到达运行终点(跨膜压差达到30kPa)。进水COD浓度为286.0±71.2mg/L，出水COD浓度为129.3±10.1mg/L，平均去除率为52.7％。跨膜压差随时间的变化见附图9。

[实施例6]

采用250目蚕丝筛绢制成卷式微网分离膜组件2。将其应用于城市生活污水的厌氧处理。微网运行通量为72L/m²·h，稳定运行37d后，到达运行终点(跨膜压差达到30kPa)。进水COD浓度为250.9±50.1mg/L，出水COD浓度为110.3±24.8mg/L，平均去除率为54.2％。跨膜压差随时间的变化见附图10。

[实施例7]

采用250目蚕丝筛绢制成卷式微网分离膜组件2。将其应用于城市生活污水的厌氧处理。微网运行通量为72L/m²·h，稳定运行36d后，到达运行终点(跨膜压差达到30kPa)。进水COD浓度为250.9±50.1mg/L，出水COD浓度为106.2±33.5mg/L，平均去除率为55.8％。跨膜压差随时间的变化见附图11。

Claims (4)

1.在线清洗厌氧微网反应器，由平板式微网分离膜组件(2)，清洗控制杆(3)，在线机械清洗装置(4)，集水管(5)，配水***(6)设置在厌氧反应器(1)内组成，其特征在于：平板式微网分离膜组件(2)由边框(7)与导流支撑网(10)固定连接，出水管(8)与导流支撑网(10)连通，微网(9)牢固复合在边框(7)和导流支撑网(10)两侧构成的平板微网组件组成；出水管(8)与集水管(5)连通；清洗控制杆(3)与在线机械清洗装置(4)连接。

2.根据权利要求1所述的厌氧微网反应器，其特征在于：微网分离膜组件根据反应器需要也可以制成卷式微网组件。

3.根据权利要求1所述的厌氧微网反应器，其特征在于：微网(9)采用涤纶或蚕丝筛绢。

4.根据权利要求1所述的厌氧微网反应器，其特征在于：线机械清洗装置(4)由毛刷或海绵制成。

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