一種有效控制膜污染的浸沒(méi)式厭氧膜生物反應(yīng)器及處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及膜生物反應(yīng)器，具體的說(shuō)是一種有效控制膜污染的浸沒(méi)式厭氧膜生物反應(yīng)器及處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]膜生物反應(yīng)器(Membrane b1reactor, MBR)是膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)相結(jié)合的新型廢水處理技術(shù)。它利用膜分離設(shè)備的截流作用，在有效去除污染物的同時(shí)，將大分子有機(jī)質(zhì)截留在反應(yīng)器內(nèi)，克服了傳統(tǒng)生物處理技術(shù)中生物量流失的現(xiàn)象。根據(jù)膜生物反應(yīng)器類(lèi)型不同，可以分為好氧MBR和厭氧MBR，其中好氧MBR主要應(yīng)用于有機(jī)負(fù)荷低，可高效生化反應(yīng)的廢水，而對(duì)于有機(jī)物負(fù)荷較高的工業(yè)廢水，其應(yīng)用過(guò)程中曝氣消耗過(guò)高能耗，制約其應(yīng)用。相比之下，厭氧MBR反應(yīng)負(fù)荷高，占地少，反應(yīng)動(dòng)力消耗少，同時(shí)還產(chǎn)生可利用能源一一沼氣，有較高的應(yīng)用前景。
[0003]厭氧MBR是厭氧生物技術(shù)與高效膜分離技術(shù)相結(jié)合的新型水處理技術(shù)，該技術(shù)具有占地面積小、微生物濃度高、負(fù)載高、能使分子物質(zhì)得到充分降解等優(yōu)點(diǎn)。厭氧MBR可分為分置式厭氧MBR和一體式厭氧MBR，其中分置式有助于設(shè)備的清洗、更換、增設(shè)，但占地面積較大、且循環(huán)栗高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切力會(huì)使某些微生物失活；一體式將膜組件和反應(yīng)器安裝在一起，減少占地面積，使微生物更有效的積累，但存在膜污染問(wèn)題較嚴(yán)重、膜清洗較困難等問(wèn)題。目前，厭氧MBR技術(shù)的研究集中在:(I)預(yù)防膜污染、降低清洗成本；(2)開(kāi)發(fā)新型膜材料、降低膜成本；(3)提高反應(yīng)器的自動(dòng)化程度、降低運(yùn)行成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種有效控制膜污染的浸沒(méi)式厭氧膜生物反應(yīng)器及處理方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0006]—種有效控制膜污染的浸沒(méi)式厭氧膜生物反應(yīng)器，生物反應(yīng)器頂端設(shè)有沼氣收集裝置7，底部設(shè)有排泥管11，反應(yīng)器內(nèi)部由上至下依次包括膜組件2、三相分離器4和主反應(yīng)區(qū)5 ;反應(yīng)器底部設(shè)有進(jìn)水管6，氣體分布裝置10在三相分離器4的上部，出水管8和沖洗管I分別與膜組件2相連。
[0007]所述膜組件(2)位于三相分離器的上部清水區(qū)。
[0008]所述膜組件為平板膜、管式膜或中空纖維膜。
[0009]所述出水管(8)和沖洗管(I)分別連接在膜組件(2)的兩側(cè)。沖洗管可以實(shí)現(xiàn)有效控制反沖洗壓力。
[0010]所述三相分離器(4)設(shè)置在膜組件區(qū)下部；三相分離器與氣體分布裝置(10)相連，氣體分布裝置的頂部設(shè)有氣體單向閥(3)。
[0011]膜組件區(qū)同時(shí)連有出水管⑶和沖洗管⑴。
[0012]所述三相分離器為圓錐形結(jié)構(gòu)。
[0013]所述沼氣收集裝置通過(guò)氣體反沖管(9)與氣體分布裝置連接，沼氣反沖洗是間歇進(jìn)行，回流量可以通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥控制。
[0014]所述主反應(yīng)器(5)為升流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)、膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器(EGSB)、內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器(IC)或任何包含三相分離器的反應(yīng)器。
[0015]—種利用有效控制膜污染的浸沒(méi)式厭氧膜生物反應(yīng)器處理廢水的方法，廢水從進(jìn)水管通入反應(yīng)器內(nèi)接種厭氧污泥的主反應(yīng)區(qū)(5)，再依次進(jìn)入三相分離器(4)、膜組件區(qū)
(2)，進(jìn)而使廢水得以處理，并從出水管(8)流出；產(chǎn)生的氣體通過(guò)三相分離器進(jìn)入沼氣收集裝置(7)進(jìn)行收集。
[0016]具體是，廢水處理產(chǎn)生的氣體首先被氣體分布裝置收集(10)，當(dāng)氣壓超過(guò)上方液體的壓力時(shí)，氣體分布裝置上方的氣體單向閥(3)打開(kāi)，形成曝氣，沼氣收集裝置收集的氣體用于間歇式氣體回流反沖洗，控制膜組件的污染。
[0017]進(jìn)一步的描述污水處理方法:
[0018]A廢水處理階段:
[0019](I)在主反應(yīng)區(qū)接種厭氧污泥；
[0020](2)廢水從進(jìn)水管進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)，在通過(guò)三相分離器、膜組件區(qū)，得到的水從出水管流出；
[0021](3)產(chǎn)生的氣體通過(guò)三相分離器進(jìn)入氣體分布裝置，當(dāng)氣壓超過(guò)上方液體的壓力時(shí)沖開(kāi)氣體單向閥，形成曝氣，沖洗膜組件；
[0022](4)通過(guò)膜組件的氣體通過(guò)上方沼氣收集裝置進(jìn)行收集。
[0023]B膜組件清洗階段:
[0024]沖洗液從出水管進(jìn)入，通過(guò)膜組件區(qū)，對(duì)膜組件進(jìn)行沖洗，沖洗后液體從沖洗管排出；沖洗壓力可以在沖洗管端調(diào)控。
[0025]所述的處理方法，其中，廢水處理階段，沖洗管密封，出水管連有栗，水從出水管流出；膜組件清洗階段，沖洗管打開(kāi)，連栗，出水管的栗關(guān)閉，清理液從出水管進(jìn)入，沖洗管流出。
[0026]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0027]本發(fā)明膜生物反應(yīng)器可有效減少膜污染、延長(zhǎng)膜的使用壽命、強(qiáng)化厭氧膜生物反應(yīng)器對(duì)污染物的處理能力、同時(shí)實(shí)現(xiàn)膜組件的原位沖洗，具體:
[0028]I)三相分離器位于膜組件的下方，使污水首先進(jìn)行三相分離、然后通過(guò)膜組件，減少對(duì)膜組件的污染。
[0029]2)三相分離器與膜組件中間有單一流向的氣體分布裝置，產(chǎn)生的氣體收集后曝氣，加強(qiáng)對(duì)膜的沖洗作用。
[0030]3)通過(guò)安裝沖洗管及栗，實(shí)現(xiàn)膜組件的原位反沖洗，同時(shí)可以調(diào)節(jié)反沖洗壓力。本發(fā)明可應(yīng)用于常規(guī)濃度的生活有機(jī)廢水及高濃度的工業(yè)有機(jī)廢水的處理。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的浸沒(méi)式厭氧膜生物反應(yīng)器的示意圖；其中，I沖洗管，2膜組件，3氣體單向閥，4三相分離器，5主反應(yīng)區(qū)，6進(jìn)水管，7沼氣收集裝置，8出水管，9氣體反沖管，10氣體分布裝置，11排泥管。
【具體實(shí)施方式】
[0032]實(shí)施例1
[0033]—種有效控制膜污染的浸沒(méi)式厭氧膜生物反應(yīng)器(參見(jiàn)圖1)，生物反應(yīng)器頂端設(shè)有沼氣收集裝置7，底部設(shè)有排泥管11，反應(yīng)器內(nèi)部由上至下依次包括膜組件2、三相分離器4和主反應(yīng)區(qū)5 ;主反應(yīng)器5的底部的設(shè)有進(jìn)水管6，三相分離器4上部連接氣體分布裝置10，膜組件2上部設(shè)有出水管8，下部設(shè)有沖洗管I。
[0034]所述膜組件位于三相分離器的上部，經(jīng)過(guò)主反應(yīng)區(qū)的凈化和三相分離器的分離，廢水已經(jīng)比較澄清，因此可以降低其對(duì)膜組件的污染。
[0035]所述三相分離器的上部與氣體分布裝置相連，氣體分布裝置的頂部設(shè)有氣體單向閥，廢水降解產(chǎn)生的氣體首先在氣體分布裝置收集，當(dāng)氣體壓力大于其上部水的壓力時(shí)，氣體單向閥打開(kāi)沖洗膜組件，降低膜組件的污染。
[0036]所述膜組件同時(shí)連有出水管和沖洗管，沖洗液從出水管進(jìn)入，通過(guò)膜組件區(qū)，對(duì)膜組件進(jìn)行沖洗，沖洗后液體從沖洗管排出；沖洗壓力可以在沖洗管端調(diào)控。
[0037]廢水的處理方法:
[0038]有機(jī)廢水(生活污水或其他廢水)通過(guò)進(jìn)水管6栗入?yún)捬跎锬し磻?yīng)器，在主反應(yīng)區(qū)5通過(guò)厭氧微生物的降解作用得到凈化，并產(chǎn)生一定量的沼氣；產(chǎn)生的沼氣在三相分離器4處實(shí)現(xiàn)氣、固和液三相分離，氣體經(jīng)過(guò)氣體分布裝置10，并通過(guò)沼氣收集裝置7實(shí)現(xiàn)收集；和廢水經(jīng)過(guò)膜組件2進(jìn)一步凈化排出。
[0039]通過(guò)膜組件2的氣體利用上方沼氣收集裝置7收集，并經(jīng)過(guò)氣體反沖洗管9加壓供給膜組件2，形成沼氣循環(huán)曝氣；曝氣的時(shí)間間歇、循環(huán)曝氣量和流量可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0040]實(shí)施例2
[0041]有效控制膜污染的浸沒(méi)式厭氧膜生物反應(yīng)器的主反應(yīng)區(qū)為升流式污泥床反應(yīng)器(UASB)，圓柱形，高徑比為3-8。膜組件為平板式超濾膜，孔徑為0.03-0.06 μ m。
[0042]向反應(yīng)器中接種厭氧污泥，并進(jìn)行馴化，馴化周期為2-3個(gè)月；當(dāng)出水COD去除率達(dá)到85-95%時(shí)，馴化結(jié)束，待用。
[0043]廢水處理方法:
[0044]生活污水通過(guò)進(jìn)水管栗入，輸送至主反應(yīng)區(qū)，然后和產(chǎn)生的氣體一起經(jīng)過(guò)三相分離器，在三相分離器實(shí)現(xiàn)污泥、水和氣體的分離；其中，產(chǎn)生的氣體經(jīng)過(guò)三相分離器分離后被氣體分布裝置收集，當(dāng)其內(nèi)氣壓大于上方水的壓力時(shí)，氣體單相閥打開(kāi)，沖洗膜組件。經(jīng)過(guò)主反應(yīng)區(qū)處理的廢水，通過(guò)膜組件，從出水管栗出。整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，保持UASB反應(yīng)器的水溫為35±1°C，主反應(yīng)區(qū)污泥濃度為8.0-15.0g/L。進(jìn)入U(xiǎn)ASB的生活污水的濃度為800±200mg/L，膜出水COD平均濃度為8±2mg/L，則COD去除率為99.0±0.3%，有機(jī)物去除效果顯著。
[0045]同時(shí)，經(jīng)反復(fù)處理廢水后降低膜污染的主要措施是I)膜組件的安裝位置在三相分離器的上部；2)膜組件安裝有出水管和沖洗管；3)氣體沖洗，降解污水產(chǎn)生的氣體通過(guò)氣體分布裝置預(yù)收集后，沖洗膜組件，膜組件的壽命可以延長(zhǎng)3-5年。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種有效控制膜污染的浸沒(méi)式厭氧膜生物反應(yīng)器，其特征在于:生物反應(yīng)器頂端設(shè)有沼氣收集裝置(7)，底部設(shè)有排泥管(11)，反應(yīng)器內(nèi)部由上至下依次包括膜組件(2)、三相分離器(4)和主反應(yīng)區(qū)(5);反應(yīng)器底部設(shè)有進(jìn)水管￠)，氣體分布裝置(10)在三相分離器(4)的上部，出水管(8)和沖洗管(I)分別與膜組件(2)相連。2.按權(quán)利要求1所述的有效控制膜污染的浸沒(méi)式厭氧膜生物反應(yīng)器，其特征在于:所述膜組件位于三相分離器的上部清水區(qū)。3.按權(quán)利要求2所述的有效控制膜污染的浸沒(méi)式厭氧膜生物反應(yīng)器，其特征在于:所述膜組件為平板膜、管式膜或中空纖維膜。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有效降低膜污染的浸沒(méi)式厭氧膜生物反應(yīng)器，其特征在于:所述出水管⑶和沖洗管⑴分別連接在膜組件⑵的兩側(cè)。5.按權(quán)利要求1所述的有效控制膜污染的浸沒(méi)式厭氧膜生物反應(yīng)器，其特征在于:所述三相分離器設(shè)置在膜組件區(qū)下部；三相分離器與氣體分布裝置相連，氣體分布裝置的頂部設(shè)有氣體單向閥(3)。6.按權(quán)利要求5所述的有效控制膜污染的浸沒(méi)式厭氧膜生物反應(yīng)器，其特征在于:所述三相分離器為圓錐形結(jié)構(gòu)。7.按權(quán)利要求1所述的有效控制膜污染的浸沒(méi)式厭氧膜生物反應(yīng)器，其特征在于:所述沼氣收集裝置(7)通過(guò)氣體反沖管(9)與氣體分布裝置(10)連接。8.按權(quán)利要求1所述的有效控制膜污染的浸沒(méi)式厭氧膜生物反應(yīng)器，其特征在于:所述主反應(yīng)器(5)為升流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)、膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器(EGSB)、內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器(IC)或任何包含三相分離器的反應(yīng)器。9.一種利用有效控制膜污染的浸沒(méi)式厭氧膜生物反應(yīng)器處理廢水的方法，其特征在于:廢水從進(jìn)水管通入反應(yīng)器內(nèi)接種厭氧污泥的主反應(yīng)區(qū)，再依次進(jìn)入三相分離器、膜組件區(qū)，進(jìn)而使廢水得以處理，并從出水管流出；產(chǎn)生的氣體通過(guò)三相分離器進(jìn)入沼氣收集裝置進(jìn)行收集。10.按權(quán)利要求9所述的利用有效控制膜污染的浸沒(méi)式厭氧膜生物反應(yīng)器處理廢水的方法，其特征在于:廢水處理產(chǎn)生的氣體首先被氣體分布裝置收集，當(dāng)氣壓超過(guò)上方液體的壓力時(shí)，氣體分布裝置上方的氣體單向閥打開(kāi)，形成曝氣，沼氣收集裝置收集的氣體用于間歇式氣體回流反沖洗，控制膜組件的污染。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及膜生物反應(yīng)器，具體的說(shuō)是一種有效控制膜污染的浸沒(méi)式厭氧膜生物反應(yīng)器及處理方法。生物反應(yīng)器頂端設(shè)有沼氣收集裝置，底部設(shè)有排泥管，反應(yīng)器內(nèi)部由上至下依次包括膜組件、三相分離器和主反應(yīng)區(qū)；反應(yīng)器底部設(shè)有進(jìn)水管，氣體分布裝置在三相分離器的上部，出水管和沖洗管分別與膜組件相連。本發(fā)明能有效減少膜污染、延長(zhǎng)膜的使用壽命、強(qiáng)化厭氧膜生物反應(yīng)器對(duì)污染物的處理能力、實(shí)現(xiàn)膜組件的原位沖洗。
【IPC分類(lèi)】C02F3/28
【公開(kāi)號(hào)】CN105110466
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510607001
【發(fā)明人】張楊, 顏丙花, 周苗苗, 邵梅生, 許敏
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年9月22日