公布日：2022.12.30
申請(qǐng)日：2022.11.07
分類號(hào)：C02F9/14(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種處理高濃度、高懸浮物有機(jī)廢水厭氧反應(yīng)器，包括厭氧罐體和旋轉(zhuǎn)過濾元件，厭氧罐體的反應(yīng)區(qū)側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)水口，底部設(shè)有排泥口，頂部設(shè)有沼氣出口；旋轉(zhuǎn)過濾元件包括碟片狀的中空陶瓷膜和中空旋轉(zhuǎn)軸，中空陶瓷膜沿其軸線方向套設(shè)固定在中空旋轉(zhuǎn)軸上，中空旋轉(zhuǎn)軸的側(cè)壁開設(shè)有連通中空陶瓷膜的內(nèi)部空間的通孔，中空旋轉(zhuǎn)軸的一端封閉，另一端設(shè)有濾液出口。采用上述方案的反應(yīng)器使得未被降解的固體有機(jī)物和厭氧微生物被截留在反應(yīng)器內(nèi)，可溶性物質(zhì)排出反應(yīng)器，既可以減小反應(yīng)器體積，提高單位容積產(chǎn)氣率，同時(shí)膜表面污染物也在剪切、離心和真空作用下大幅減少，有利于膜的長(zhǎng)期運(yùn)行維護(hù)，提高運(yùn)行穩(wěn)定性。
權(quán)利要求書
1.一種處理高濃度、高懸浮物有機(jī)廢水厭氧反應(yīng)器，其特征在于：包括有厭氧罐體和旋轉(zhuǎn)過濾元件，其中：所述厭氧罐體的反應(yīng)區(qū)側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)水口，底部設(shè)有排泥口，頂部設(shè)有沼氣出口；所述旋轉(zhuǎn)過濾元件包括：碟片狀的中空陶瓷膜和中空旋轉(zhuǎn)軸，中空陶瓷膜沿其軸線方向套設(shè)固定在中空旋轉(zhuǎn)軸上，所述中空旋轉(zhuǎn)軸的側(cè)壁開設(shè)有通孔，所述通孔與所述中空陶瓷膜的內(nèi)部空間連通，中空旋轉(zhuǎn)軸的一端封閉，另一端設(shè)有濾液出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理高濃度、高懸浮物有機(jī)廢水厭氧反應(yīng)器，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)過濾元件采用負(fù)壓抽液方式，壓力范圍一般為0.1-0.6Mpa，膜過濾通量控制在5-15L/m2•h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理高濃度、高懸浮物有機(jī)廢水厭氧反應(yīng)器，其特征在于：所述中空陶瓷膜的孔徑為0.05μm-2μm，其材質(zhì)為氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦和氧化硅中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理高濃度、高懸浮物有機(jī)廢水厭氧反應(yīng)器，其特征在于：所述罐體外設(shè)有維持厭氧消化所需要溫度的水浴夾層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述處理高濃度、高懸浮物有機(jī)廢水厭氧反應(yīng)器，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)過濾元件中旋轉(zhuǎn)軸的的轉(zhuǎn)速控制在400-800rpm/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述處理高濃度、高懸浮物有機(jī)廢水厭氧反應(yīng)器，其特征在于：所述濾液出口上還連接有抽吸清液的反沖洗泵，所述反沖洗泵連接清液罐。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述處理高濃度、高懸浮物有機(jī)廢水厭氧反應(yīng)器，其特征在于：所述中空陶瓷膜同軸設(shè)置有多組。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述處理高濃度、高懸浮物有機(jī)廢水厭氧反應(yīng)器，其特征在于：所述中空陶瓷膜的外表面設(shè)置有棱狀凸起，所述棱狀凸起與旋轉(zhuǎn)方向的切線夾角大于90°，棱狀凸起靠近轉(zhuǎn)軸的一端與轉(zhuǎn)軸間設(shè)有缺口。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述處理高濃度、高懸浮物有機(jī)廢水厭氧反應(yīng)器，其特征在于：所述缺口的長(zhǎng)度不小于1cm。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種厭氧反應(yīng)器，以克服現(xiàn)有技術(shù)的反應(yīng)器難以處理高濃度、高懸浮物有機(jī)廢水的問題，特別是COD濃度30000mg/L以上，懸浮物1500mg/L以上的有機(jī)廢水。
本發(fā)明提供了一種處理高濃度、高懸浮物有機(jī)廢水厭氧反應(yīng)器，它包括厭氧罐體和旋轉(zhuǎn)過濾元件；厭氧罐體的反應(yīng)區(qū)側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)水口，底部設(shè)有排泥口，頂部設(shè)有沼氣出口，其中厭氧罐體的反應(yīng)區(qū)為有機(jī)廢水的設(shè)計(jì)水位以下區(qū)域；罐體外設(shè)有水浴夾層，以維持厭氧消化所需要的溫度，水浴夾層的高度不低于反應(yīng)區(qū)的高度。
有機(jī)廢水厭氧反應(yīng)器內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)過濾元件，包括：碟片狀的中空陶瓷膜和中空旋轉(zhuǎn)軸，中空陶瓷膜優(yōu)選采用多組同軸設(shè)計(jì)，以使其可以相互平行的套設(shè)固定在中空旋轉(zhuǎn)軸的外周，并在其驅(qū)動(dòng)下隨中空旋轉(zhuǎn)軸共同旋轉(zhuǎn)；所述中空旋轉(zhuǎn)軸的側(cè)壁開設(shè)有通孔并與所述中空陶瓷膜的內(nèi)部空間連通。中空旋轉(zhuǎn)軸的一端封閉，另一端設(shè)有濾液出口。
優(yōu)選地，在濾液出口連接抽吸泵，旋轉(zhuǎn)過濾元件采用負(fù)壓抽液方式，壓力范圍為0.1MPa-0.6Mpa。
優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)過濾元件的中空陶瓷膜孔徑為0.05μm-2μm，材質(zhì)選自氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦和氧化硅中的一種或兩種以上。
優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)過濾元件中旋轉(zhuǎn)軸的的轉(zhuǎn)速控制在400-800rpm/min。隨著中空陶瓷膜的高速旋轉(zhuǎn)，其與有機(jī)廢水發(fā)生摩擦和切割，使膜的表面的濾餅層很薄，避免發(fā)生堵塞。
優(yōu)選地，由于中空陶瓷膜外側(cè)的線速度大，而內(nèi)側(cè)的線速度較小，摩擦和離心力都較小，此處容易積累較多的濾餅，因此所述中空陶瓷膜的外表面設(shè)置有棱狀凸起，所述棱狀凸起與旋轉(zhuǎn)方向的切線夾角大于90°，棱狀凸起靠近轉(zhuǎn)軸的一端與轉(zhuǎn)軸間設(shè)有缺口,所述缺口的長(zhǎng)度不小于1cm。通過控制中空旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度，從而使得棱狀凸起可以快速推開有機(jī)廢水，使其前方的壓力增大來沖擊濾餅層，而后方形成一定真空度，從而能夠?qū)V餅層從中空陶瓷膜表面拔除，更重要的是棱狀凸起旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于特殊的角度和缺口設(shè)置，使得部分水流可以沿棱狀凸起向中空陶瓷膜的中部移動(dòng)，從而更好的清理此處的濾餅，保持合適膜過濾通量。
優(yōu)選地，所述濾液出口上還連接有抽吸清液的反沖洗泵，所述反沖洗泵連接清液罐，定期通過反沖洗泵利用過濾液對(duì)中空陶瓷膜進(jìn)行清液反洗，可以防止形成厚濾餅層影響膜通量，使膜過濾通量保持在5-15L/m2•h，過濾的壓力控制在0.1MPa-0.6Mpa。當(dāng)膜通量下降為設(shè)定值70％時(shí)開啟反沖洗。
優(yōu)選地，反應(yīng)器啟動(dòng)前接種的厭氧污泥取自厭氧消化深褐色絮狀污泥，初始混合液懸浮固體濃度為10g/L。通過調(diào)節(jié)進(jìn)料量，來調(diào)節(jié)厭氧消化的水力停留時(shí)間，pH范圍6.8-7.8，揮發(fā)性脂肪酸與堿度的濃度比值控制在0.2以下直至沼氣產(chǎn)量穩(wěn)定且沼氣中甲烷含量大于55％。穩(wěn)定期，每天定量將原料泵入?yún)捬跸蓿刻於颗懦鰠捬跸汉湍ね高^液。
優(yōu)選地，厭氧反應(yīng)器溫度為35℃-40℃，膜通量為5-10L/m2•h，水力停留時(shí)間為2-20天，污泥停留時(shí)間為60-100天。
優(yōu)選地，厭氧反應(yīng)器溫度為50℃-60℃，膜通量為10-15L/m2•h，水力停留時(shí)間為10-15天，污泥停留時(shí)間為40-80天。
廢水從進(jìn)料口進(jìn)入反應(yīng)器，與厭氧反應(yīng)器內(nèi)的污泥混合，污泥可以為反應(yīng)提供微生物，微生物利用待處理廢水中的有機(jī)物進(jìn)行厭氧消化產(chǎn)生沼氣。處理后的廢水被出料泵抽吸，經(jīng)過陶瓷膜過濾后,從膜出水口經(jīng)過出水管排入清液罐。為了維持厭氧反應(yīng)器的穩(wěn)定，需要不定期地從排放口排出厭氧消化之后的混合液。
水力停留時(shí)間(HRT，HydraulicRetentionTime)和污泥停留時(shí)間(SRT，SludgeRetentionTime)的計(jì)算如公式所示：
HRT＝V/V1
SRT＝V/V2
式中：V為反應(yīng)器有效容積，L；V1為每日進(jìn)料體積，L/d；V2為每日排出系統(tǒng)的污泥體積，L/d。
容積產(chǎn)沼氣率＝V3/V
式中：V3為日沼氣產(chǎn)量，L；V為反應(yīng)器有效容積，L。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所取得的有益效果：
(1)碟片狀的中空陶瓷膜的旋轉(zhuǎn)使廢水在反應(yīng)器內(nèi)擾動(dòng)的同時(shí)，廢水中有機(jī)物與懸浮污泥中的微生物充分接觸，提高厭氧處理效率。相比于其他厭氧反應(yīng)器(如UASB)來說，不需要三相分離器，反應(yīng)器中形成性能穩(wěn)定、種群豐富的微生物，適應(yīng)不同有機(jī)物濃度和懸浮物濃度水質(zhì)，穩(wěn)定了處理效果。
(2)本發(fā)明的碟片狀的中空陶瓷膜高速旋轉(zhuǎn)，加大了流體在膜組件內(nèi)部的流速，增加了流體的剪切力，使之在不斷沖刷膜表面的同時(shí)，不僅能夠更有效的減少污染物在出水泵抽吸作用下在膜表面的沉積，還能剝離膜表面吸附不緊密的污染物，有效地降低陶瓷膜組件的污染。此裝置對(duì)厭氧消化液泥質(zhì)指標(biāo)如懸浮物、有機(jī)物等都具有顯著的耐受性和可調(diào)控性，反應(yīng)器出水的透過液懸浮固體濃度大幅度降低。
（發(fā)明人：左壯;王元月;楊曉冬;劉建立;張海新;陳慶）
