公布日：2022.12.23

申請(qǐng)日：2022.08.16

分類號(hào)：C02F9/14(2006.01)I;C02F1/44(2006.01)I;C02F3/28(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N

摘要

一種基于振動(dòng)膜分離設(shè)備的厭氧污水處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括厭氧反應(yīng)器(1)和振動(dòng)膜分離設(shè)備(2)，其中，振動(dòng)膜分離設(shè)備(2)與厭氧反應(yīng)器(1)組合構(gòu)建；高濃度有機(jī)廢水從進(jìn)水單元進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器(1)，在厭氧反應(yīng)器(1)內(nèi)反應(yīng)，反應(yīng)得到的生物氣體上浮、被所述三相分離器分離并排出至反應(yīng)器外，反應(yīng)得到的一部分低污染濃度的混合液向上進(jìn)入振動(dòng)膜分離設(shè)備(2)，經(jīng)過(guò)振動(dòng)膜分離設(shè)備(2)處理的清液從系統(tǒng)上部被抽吸出水；經(jīng)厭氧反應(yīng)器(1)處理的、被所述三相分離器分離的另一部分低污染濃度的混合物通過(guò)回流管路(8)回流至所述進(jìn)水單元。本發(fā)明的系統(tǒng)噸水電耗有效降低，具備顯著的節(jié)能環(huán)保效果。

權(quán)利要求書

1.一種基于振動(dòng)膜分離設(shè)備的厭氧污水處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括厭氧反應(yīng)器(1)和振動(dòng)膜分離設(shè)備(2)；其特征在于振動(dòng)膜分離設(shè)備(2)與厭氧反應(yīng)器(1)組合構(gòu)建，所述系統(tǒng)還包括設(shè)置在振動(dòng)膜分離設(shè)備(2)底部的曝氣裝置(7)、設(shè)置在振動(dòng)膜分離設(shè)備(2)以下的攪拌裝置、設(shè)置在厭氧反應(yīng)器(1)外部的驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜分離設(shè)備(2)水平方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置(3)；高濃度有機(jī)廢水從進(jìn)水單元進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器(1)，在厭氧反應(yīng)器(1)內(nèi)反應(yīng)，反應(yīng)得到的生物氣體上浮、被所述三相分離器分離并排出至反應(yīng)器外，反應(yīng)得到的一部分低污染濃度的混合液向上進(jìn)入振動(dòng)膜分離設(shè)備(2)，經(jīng)過(guò)振動(dòng)膜分離設(shè)備(2)處理的清液從系統(tǒng)上部被抽吸出水；經(jīng)厭氧反應(yīng)器(1)處理的、被所述三相分離器分離的另一部分低污染濃度的混合物通過(guò)回流管路(8)回流至所述進(jìn)水單元。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧污水處理系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括沼氣收集裝置(5)對(duì)厭氧反應(yīng)器生成的生物氣體回收，將回收的生物氣體用于振動(dòng)膜設(shè)備的曝氣和能量回收利用。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧污水處理系統(tǒng)，其特征在于厭氧反應(yīng)器(1)是UASB厭氧反應(yīng)器、EGSB厭氧反應(yīng)器、IC厭氧反應(yīng)器、流化床厭氧反應(yīng)器或者完全混合式厭氧反應(yīng)器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧污水處理系統(tǒng)，其特征在于振動(dòng)膜分離設(shè)備(2)在產(chǎn)水時(shí)的膜通量為10-25L/(m2•d)、污泥濃度不大于40g/L、振動(dòng)頻率為0.4-0.7Hz、振幅為40-100mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧污水處理系統(tǒng)，其特征在于振動(dòng)膜分離設(shè)備(2)的曝氣裝置(7)的曝氣強(qiáng)度20-100m3/m2•h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧污水處理系統(tǒng)，其特征在于厭氧反應(yīng)器(1)的下部設(shè)置攪拌器。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧污水處理系統(tǒng)，其特征在于所述進(jìn)水單元包括調(diào)節(jié)池、格柵和沉砂池。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧污水處理系統(tǒng)，其特征在于所述另一部分低污染濃度的混合物通過(guò)回流管路(8)回流至所述進(jìn)水單元的回流比為100-300％，總水力停留時(shí)間為10-24h。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧污水處理系統(tǒng)，其特征在于所述振動(dòng)膜分離設(shè)備(2)與厭氧反應(yīng)器(1)以分體式或者一體式構(gòu)建。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的針對(duì)高濃度有機(jī)廢水處理系統(tǒng)能耗高的缺陷，提供一種簡(jiǎn)單高效的處理系統(tǒng)。

本發(fā)明的思路是將厭氧生物反應(yīng)器與膜反應(yīng)器結(jié)合，并用振動(dòng)膜分離技術(shù)以傳動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)膜組器往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式代替了以曝氣吹掃為主的方式控制膜污染，克服了曝氣吹掃受沼氣產(chǎn)氣量不穩(wěn)定、沼氣腐蝕風(fēng)機(jī)等問(wèn)題，使膜污染更可控，膜系統(tǒng)運(yùn)行更穩(wěn)定。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于振動(dòng)膜分離設(shè)備的厭氧污水處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括厭氧反應(yīng)器(1)和振動(dòng)膜分離設(shè)備(2)；其中，振動(dòng)膜分離設(shè)備(2)設(shè)置在厭氧反應(yīng)器(1)內(nèi)、位于厭氧反應(yīng)器(1)的上部，所述系統(tǒng)還包括設(shè)置在振動(dòng)膜分離設(shè)備(2)底部的曝氣裝置(7)、設(shè)置在振動(dòng)膜分離設(shè)備(2)以下的三相分離器、設(shè)置在厭氧反應(yīng)器(1)外部的驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜分離設(shè)備(2)水平方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置(3)；

高濃度有機(jī)廢水從進(jìn)水單元進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器(1)，在厭氧反應(yīng)器(1)內(nèi)反應(yīng)，反應(yīng)得到的生物氣體上浮、被所述三相分離器分離并排出至反應(yīng)器外，反應(yīng)得到的一部分低污染濃度的混合液向上進(jìn)入振動(dòng)膜分離設(shè)備(2)，經(jīng)過(guò)振動(dòng)膜分離設(shè)備(2)處理的清液從系統(tǒng)上部被抽吸出水；經(jīng)厭氧反應(yīng)器(1)處理的、被所述三相分離器分離的另一部分低污染濃度的混合物通過(guò)回流管路(8)回流至所述進(jìn)水單元。

在本發(fā)明中，高濃度有機(jī)廢水是以有機(jī)污物如COD污染為主，例如市政污水和污泥厭氧消化、餐廚廢水，肉類加工廢水，酒精、制糖、啤酒、淀粉等食品加工廢水，以及各類發(fā)酵、造紙、制藥、石油精煉及石油加工等工業(yè)廢水。

根據(jù)一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述系統(tǒng)還包括收集系統(tǒng)中生成的生物氣體并回收利用。厭氧反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的生氣氣體(一般為沼氣)由收集裝置進(jìn)行收集處理，處理后的沼氣一部分進(jìn)入沼氣鼓風(fēng)機(jī)用于振動(dòng)膜分離設(shè)備，一部分進(jìn)行能源回收利用，如用于發(fā)電、鍋爐制熱等。

在本發(fā)明中，為了能將振動(dòng)膜分離設(shè)備設(shè)置在厭氧反應(yīng)器(1)內(nèi)，優(yōu)選采用UASB厭氧反應(yīng)器、EGSB厭氧反應(yīng)器、IC厭氧反應(yīng)器或流化床厭氧反應(yīng)器這類建筑高度較大的厭氧反應(yīng)器。

在本發(fā)明中，振動(dòng)膜分離設(shè)備(2)在產(chǎn)水時(shí)的膜通量為10-25L/(m2•d)、污泥濃度不大于40g/L、振動(dòng)頻率為0.4-0.7Hz、振幅為40-100mm。

在本發(fā)明中，為了避免嚴(yán)重的膜污染或膜的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，對(duì)振動(dòng)膜分離設(shè)備在產(chǎn)水時(shí)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了大量試驗(yàn)，最終選擇了最優(yōu)范圍。如膜通量、污泥濃度超出此范圍，振動(dòng)頻率低于設(shè)定范圍，將會(huì)導(dǎo)致膜分離設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重的膜污染。設(shè)計(jì)通量選擇較低數(shù)值，將會(huì)導(dǎo)致膜面積增加，進(jìn)而加大投資成本。

另一方面，振動(dòng)頻率、振動(dòng)幅度超出取值范圍，會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)膜分離設(shè)備受力增大，導(dǎo)致設(shè)備結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性在高強(qiáng)度振動(dòng)頻率下，無(wú)法長(zhǎng)期保持穩(wěn)定。

優(yōu)選的，振動(dòng)膜分離設(shè)備(2)的曝氣裝置(7)的曝氣強(qiáng)度20-100m3/m2•h。

根據(jù)一種優(yōu)選的實(shí)施方式，厭氧反應(yīng)器(1)的下部設(shè)置攪拌器。厭氧反應(yīng)器中的攪拌器用于保證進(jìn)水均勻和反應(yīng)過(guò)程混合完全，反應(yīng)條件為厭氧環(huán)境；高濃度有機(jī)廢水由厭氧反應(yīng)器底部或者前端通過(guò)配水設(shè)施進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器，經(jīng)過(guò)厭氧反應(yīng)將進(jìn)水中有機(jī)物轉(zhuǎn)化為生物氣體；厭氧反應(yīng)器末端不設(shè)置攪拌，進(jìn)行簡(jiǎn)單固液分離，低污染濃度的混合液進(jìn)入振動(dòng)膜分離設(shè)備，經(jīng)抽吸泵出水，厭氧反應(yīng)器的出水進(jìn)入后續(xù)深度處理單元再進(jìn)行脫氮除磷。

在本發(fā)明中，所述進(jìn)水單元包括調(diào)節(jié)池、格柵和/或沉砂池，截留進(jìn)水中的漂浮物、無(wú)機(jī)顆粒、毛發(fā)等大顆粒物。通常原水水量水質(zhì)波動(dòng)較大，需要通過(guò)調(diào)節(jié)池對(duì)原水的水量水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)。經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的污水經(jīng)進(jìn)水泵的提升，由厭氧反應(yīng)器的進(jìn)水系統(tǒng)均勻進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器底部污泥層參與厭氧反應(yīng)。

本發(fā)明將厭氧工藝與振動(dòng)膜設(shè)備進(jìn)行結(jié)合，設(shè)計(jì)了針對(duì)厭氧污水的處理系統(tǒng)。振動(dòng)膜分離設(shè)備一方面通過(guò)自身振動(dòng)參數(shù)控制膜污染，一方面通過(guò)厭氧反應(yīng)產(chǎn)生的氣體進(jìn)行曝氣，在兩種作用下共同對(duì)膜污染狀況進(jìn)行調(diào)控，降低了曝氣設(shè)備的曝氣量。與常規(guī)的在厭氧工藝中，膜采用曝氣或者水力作用的“動(dòng)水”方式來(lái)控制膜污染相比，本發(fā)明主要依靠膜組器運(yùn)動(dòng)、輔助反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的沼氣曝氣的“動(dòng)水”方式共同實(shí)現(xiàn)膜污染的控制，能夠有效降低曝氣能耗。

另一方面，將振動(dòng)膜分離設(shè)備應(yīng)用于厭氧反應(yīng)器中可以充分發(fā)揮膜的截留作用，使得厭氧工藝污泥濃度維持在較高水平，這個(gè)過(guò)程是通過(guò)污泥自身的重力沉降和膜分離共同實(shí)現(xiàn)的。由于振動(dòng)膜分離設(shè)備只在局部攪動(dòng)組器，在膜周圍污泥會(huì)出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，有效維持厭氧工藝污泥濃度，與常規(guī)的大氣量曝氣時(shí)將全反應(yīng)器的污泥完全混合相比，本發(fā)明的結(jié)合方式能夠進(jìn)一步改善膜污染情況。

與現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)膜生物反應(yīng)器與厭氧工藝結(jié)合的噸水電耗相比，本發(fā)明的系統(tǒng)噸水電耗可達(dá)到0.05kW•h/m3以下，相比單純曝氣作用，可降低50％以上的噸水電耗，而采用振動(dòng)與曝氣共同控制膜污染時(shí)，曝氣強(qiáng)度可相比單純曝氣作用大幅降低，且在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程曝氣僅作為一種膜污染調(diào)控手段，不需要連續(xù)高強(qiáng)度曝氣，用于膜污染的噸水電耗相比曝氣吹掃降低40％以上。

此外，本發(fā)明的系統(tǒng)還可以采用升級(jí)改造方式獲得，對(duì)原有的各類發(fā)酵、造紙、制藥、石油精煉及石油加工等工業(yè)廢水的厭氧處理系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，具備顯著的節(jié)能環(huán)保效果。

（發(fā)明人：袁璐璐;關(guān)歡歡;張彩云;薛濤;俞開(kāi)昌;陳春生;黃江龍;戴日成;賈海濤;方莎;尤穎;馬澤宇;車淑娟）