CN105347475B - 一种对称内置式厌氧膜生物反应器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种对称内置式厌氧膜生物反应器，包括外壳，所述的外壳内部由隔板分隔为填料区和膜区，所述填料区内设有填料，填料上方设有筛孔进料布水器，废水流经填料后进入膜区，所述的膜区内设有折流板，所述的折流板将膜区分隔为循环区和泥水分离区，泥水分离区设有膜组件，膜组件下设穿孔曝气管，膜组件上侧设有出水管。本发明结构简单、检修方便、布水均匀、能耗低、处理效率高、反应速率快、有效延缓膜污染、能有效持留颗粒污泥、厌氧反应器与膜组件一体化高度集成。

Description

一种对称内置式厌氧膜生物反应器

技术领域

本发明涉及一种对称内置式厌氧膜生物反应器，属于废水生物处理技术领域。

背景技术

据《2014年中国环境状况公报》报道，2014年全国废水中工业源所排放的化学需氧量(COD)排放总量高达311.3万吨(占总排放量的13.57％)，氨氮排放总量高达23.2万吨(占总排放量的9.73％)。工业源中的主要污染物为高浓度有机废水，它是江河湖海水质恶化的重要致因，因而它的有效治理迫在眉睫。

自1974年Lettinga等发明了升流式厌氧污泥床(UASB)为代表的第二代厌氧反应器，厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)和厌氧内循环反应器(IC)为代表的第三代厌氧反应器以来，生产性的厌氧反应器已获广泛应用。但厌氧反应器高负荷运行时，其中内置的三相分离器仍不足于进行泥水分离，易出现功能菌洗出的问题。

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，是废水处理领域的一个重要组成部分，具有非常广阔的应用和发展前景。20世纪70年代，Grethlein等将膜组件引入厌氧处理***，使厌氧生物技术和膜技术的高度集成，由此产生厌氧膜生物反应器(AnMBR)。目前国外，Dorr-Oliver开发出名为MARS的AnMBR处理工艺，此项技术应用于处理高浓度乳制品污水，处理效果良好。在同时期的南非名为厌氧消化过滤，用来处理高浓度的有机工业废水的一套厌氧处理***建成投产。国内，有浸没式双轴旋转厌氧膜生物反应器和典型厌氧反应器与膜组件组合成的AnMBR，如内循环厌氧膜生物反应器等。但是传统厌氧膜生物反应器不仅耗能高，而且对膜污染、传质效果并不理想等问题一直未得到有效解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机废水高效处理的对称内置式厌氧膜生物反应器，以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，传质不均匀和出水不稳定等问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种对称内置式厌氧膜生物反应器，包括外壳，所述的外壳内部由隔板分隔为填料区和膜区，所述填料区内设有填料，填料上方设有筛孔进料布水器，废水流经填料后进入膜区，所述的膜区内设有折流板，所述的折流板将膜区分隔为循环区和泥水分离区，泥水分离区设有膜组件，膜组件下设穿孔曝气管，膜组件上侧设有出水管。

优选地，所述的膜区对称布置在填料区两侧。

优选地，所述的膜组件上侧的出水管通过水管依次连接真空负压表和抽吸泵。

优选地，所述的膜组件紧靠反应器侧壁。

优选地，所述的循环区靠近填料区。

优选地，所述的外壳包括底板，底板上设有矩形柱体，底板和矩形柱体之间设有斜板，底板与斜板之间设有加强筋，矩形柱体的底部设有排泥口。

更优选地，所述的斜板的水平倾斜角α在45°～70°之间，

更优选地，所述的排泥口位于底板上方、穿孔曝气管下方。

更优选地，所述的矩形柱体的长宽比在2～6之间。

优选地，所述的外壳上设有盖板，所述的盖板上设有把手。

更优选地，所述的膜的液面与盖板之间为集气室，集气室通过设于隔板上的气压平衡孔和填料区连通，集气室通过气体循环管连接气体循环泵，气体循环泵通过管路连接气体转子流量计，气体转子流量计通过管路连接穿孔曝气管。

更优选地，所述的盖板上设有集气管。

更优选地，所述的盖板分为第一盖板和第二盖板，所述的第一盖板位于填料区上方，所述的第二盖板位于膜区上方，所述的外壳顶端和隔板顶端均设有液槽，所述的液槽内设有清水，所述的液槽位于第一盖板和第二盖板的四周以及第一盖板和第二盖板之间，液槽具有清空口。

更优选地，所述的第一盖板和第二盖板上均设有把手。

优选地，所述的外壳内设有液位计。

优选地，所述的折流板的上部竖直放置，下部与竖直方向的夹角θ在40°～70°之间。

优选地，所述的膜组件为平板膜组件。

优选地，所述的穿孔曝气管垂直于膜组件的下边线放置。

本发明利用了生物厌氧消化两阶段理论(水解酸化阶段和产氢产甲烷阶段)与膜分离原理的结合，集成了水力学、微生物学、生物反应器工程和膜分离技术，解决了厌氧反应器与膜组件的耦合和膜污染等问题，具有反应速率快、反应效率高、持留功能污泥强和操作、检修方便等优点。

所述的填料区筛孔进料布水器集进料布水功能，该布水器具有布水均匀、结构简单、检修方便等特点；在布水器下方设置填料，使污泥附着在填料上，起到增强传质和固定微生物(保持功能菌群的相对稳定)的作用；所述的膜区设置折流板，折流板的空间分割作用，起到延长传质路径效果；平板膜组件下方的穿孔曝气管形成气液混合，与循环区形成全混流，填料区的填料强化了反应区的平推流态，使反应器整体流态为填料区平推流与膜区全混流的串联。

反应器外部通过抽吸泵抽吸形成负压出水，同时设气体循环泵曝气冲刷膜表面，通过气体转子流量计调节曝气强度。

本发明结合平推流和全混流反应器特征，本发明设置填料和膜组件，分别形成填料区和膜区，设置填料使进料液在较短的路径里，延长与微生物的接触时间，又能够在增强持留污泥作用的同时，使功能菌群相对固定不参与循环，实现“填料区平推流”。设置膜组件能有效截留颗粒污泥，膜区中间设折流板，因重力作用实现“膜区全混流”，膜组件由于底部曝气，增加湍流程度而延缓膜污染。同时，反应器采用上端均匀进水的方式，进水可实现自流，无需水泵而降低能耗。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1)筛孔进料布水器集进料与布水功能，结构简单、布水均匀、不易堵塞、耐水力冲击能力强、检修方便等综合性能；反应器采用上端均匀进水的方式，进水可实现自流，无需水泵而降低能耗；

2)膜区对称分布在填料区两侧，可单独一侧交替运行或两侧同时运行，在提高分离效率的同时，降低因故障而停止运行的风险；

3)排泥口在反应器底部斜板附近，既能达到排泥目的，又起到清空口的作用；

4)在反应器底部设一坡度，利于减少污泥死区；

5)反应器中间水解酸化区设置填料，在增强持留污泥作用的同时，使功能菌群相对固定不参与循环，实现“填料区平推流”；膜区在膜组件下方设曝气管，形成气液混合状态，循环区在延长废水处理路径的同时，膜区中的液体由于重力作用实现“膜区全混流”；

6)膜组件下方设曝气管，利用曝气冲刷形成的剪切力，降低膜污染的程度和频率；在气体循环过程中设气体转子流量计调节曝气强度；

7)矩形柱体上方盖板采用倒扣在液槽中的形式，保障密封性能的前提下，使反应器内部零件的检修和组装方便；

8)反应器加工简单、安装方便、结构紧凑、省去三相分离器、高度集成、一体化优势明显。

本发明适合中高浓度有机废水的处理。

附图说明

图1为本发明提供的对称内置式厌氧膜生物反应器的结构示意图；

图2为图1中A-A面的剖视图。

具体实施方式

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。

实施例1

如图1所示，本发明的对称内置式厌氧膜生物反应器包括外壳，所述的外壳内部由隔板分隔为填料区I和膜区II，填料区I和膜区II分别用于实现水解酸化阶段和产氢产甲烷阶段。所述的膜区II对称布置在填料区I两侧。

所述填料区I内设有填料27，填料27上方设有筛孔进料布水器16，废水流经填料27后进入膜区II，所述的膜区II内设有折流板24，所述的折流板24的上部竖直放置，下部与竖直方向的夹角θ为60°。所述的折流板24将膜区II分隔为循环区23和泥水分离区22，循环区23靠近填料区I，泥水分离区22设有膜组件6，所述的膜组件6紧靠反应器侧壁，膜组件6下设穿孔曝气管5，膜组件6上侧设有出水管7，所述的膜组件6上侧的出水管通过水管依次连接真空负压表9和抽吸泵8。所述的膜组件6为平板膜组件。所述的穿孔曝气管5垂直于膜组件6的下边线放置。

所述的外壳包括底板1，底板1上设有矩形柱体26，所述的矩形柱体26的长宽比在4之间。底板1和矩形柱体26之间设有斜板3，所述的斜板3的水平倾斜角α为60°，底板1与斜板3之间设有加强筋2，矩形柱体26的底部设有排泥口4。所述的排泥口4位于斜板3附近，底板1上方、穿孔曝气管5下方。

所述的外壳上设有盖板13。所述的盖板13上设有集气管18。所述的膜区II的液面与盖板13之间为集气室12，集气室12通过设于隔板上的气压平衡孔17和填料区I连通，集气室12通过气体循环管20连接气体循环泵21，气体循环泵21通过管路连接气体转子流量计25，气体转子流量计25通过管路连接穿孔曝气管5。

如图2所示，所述的盖板13分为第一盖板和第二盖板，所述的第一盖板位于填料区I上方，所述的第二盖板位于膜区II上方，所述的外壳顶端和隔板顶端均设有液槽11，所述的液槽11内设有清水15，所述的液槽11位于第一盖板和第二盖板的四周以及第一盖板和第二盖板之间，液槽11具有清空口10。所述的液槽11承托上部盖板13，利用内部清水15实现液封目的。所述的第一盖板和第二盖板上均设有把手14。所述的外壳内设有液位计19。

本发明运行方式如下：

有机废水通过筛孔进料布水器16，由反应器中部上端均匀进入填料区I。进料先由筛孔进料布水器16流经填料27(产生的气体通过气压平衡孔17进入膜区II的集气室12，由集气管18收集或由气体循环管20循环曝气)，流出填料后，绕过膜区II折流板24进入泥水分离区22，因重力作用在泥水分离区22和循环区23循环，清水最后通过抽吸泵8产生的抽吸负压，经膜组件6出水(产生的沼气进入集气室12，通过膜区II的集气管18收集或由气体循环管20循环曝气)，反应器外部的气体循环泵21曝气冲刷膜表面，通过气体转子流量计25调节曝气强度。

Claims (8)

1.一种对称内置式厌氧膜生物反应器，包括外壳，所述的外壳包括底板（1），底板（1）上设有矩形柱体（26），底板（1）和矩形柱体（26）之间设有斜板（3），底板（1）与斜板（3）之间设有加强筋（2），矩形柱体（26）的底部设有排泥口（4）；所述的外壳内部由隔板分隔为填料区（Ⅰ）和膜区（Ⅱ），所述的膜区（Ⅱ）对称布置在填料区（Ⅰ）两侧；所述填料区（Ⅰ）内设有填料（27），填料（27）上方设有筛孔进料布水器（16），废水流经填料（27）后进入膜区（Ⅱ），所述的膜区（Ⅱ）内设有折流板（24），所述的折流板（24）将膜区（Ⅱ）分隔为循环区（23）和泥水分离区（22），泥水分离区（22）设有膜组件（6），膜组件（6）下设穿孔曝气管（5），膜组件（6）上侧设有出水管（7）。

2.如权利要求1所述的对称内置式厌氧膜生物反应器，其特征在于，所述的膜组件（6）上侧的出水管通过水管依次连接真空负压表（9）和抽吸泵（8）。

3.如权利要求1所述的对称内置式厌氧膜生物反应器，其特征在于，所述的外壳上设有盖板（13），所述的盖板（13）上设有把手（14）。

4.如权利要求3所述的对称内置式厌氧膜生物反应器，其特征在于，所述的膜区（Ⅱ）的液面与盖板（13）之间为集气室（12），集气室（12）通过设于隔板上的气压平衡孔（17）和填料区（Ⅰ）连通，集气室（12）通过气体循环管（20）连接气体循环泵（21），气体循环泵（21）通过管路连接气体转子流量计（25），气体转子流量计（25）通过管路连接穿孔曝气管（5）。

5.如权利要求3所述的对称内置式厌氧膜生物反应器，其特征在于，所述的盖板（13）上设有集气管（18）。

6.如权利要求3所述的对称内置式厌氧膜生物反应器，其特征在于，所述的盖板（13）分为第一盖板和第二盖板，所述的第一盖板位于填料区（Ⅰ）上方，所述的第二盖板位于膜区（Ⅱ）上方，所述的外壳顶端和隔板顶端均设有液槽（11），所述的液槽（11）内设有清水（15），所述的液槽（11）位于第一盖板和第二盖板的四周以及第一盖板和第二盖板之间，液槽（11）具有清空口（10）。

7.如权利要求1所述的对称内置式厌氧膜生物反应器，其特征在于，所述的膜组件（6）为平板膜组件。

8.如权利要求1所述的对称内置式厌氧膜生物反应器，其特征在于，所述的穿孔曝气管（5）垂直于膜组件（6）的下边线放置。