公布日：2022.10.25
申請(qǐng)日：2022.07.05
分類號(hào)：C02F3/28(2006.01)I;B01D63/08(2006.01)I;B01D65/02(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種廢水處理厭氧膜生物反應(yīng)器及其廢水處理方法，在傳統(tǒng)厭氧生物處理技術(shù)基礎(chǔ)上，MBR膜池為厭氧環(huán)境，外部設(shè)置有平板膜組件，平板膜組件上設(shè)置有抽吸泵。與傳統(tǒng)的厭氧發(fā)酵工藝相比，厭氧膜生物反應(yīng)器具有啟動(dòng)快、污染物去除率高、污泥產(chǎn)生量低、占地面積少以及操作管理靈活等優(yōu)勢(shì)，使整個(gè)系統(tǒng)不僅達(dá)到經(jīng)濟(jì)上投資省、能耗低，技術(shù)上可回收利用沼氣能源、有機(jī)負(fù)荷高、耐沖擊負(fù)荷等諸多優(yōu)點(diǎn)。除此之外，還具有生化效果好，產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定的特點(diǎn)。通過沼氣回曝使厭氧出水中污泥混合物不易附著在膜表面，降低對(duì)膜孔堵塞污染，從而降低處理工藝的運(yùn)行和維護(hù)成本。
權(quán)利要求書
1.一種厭氧膜生物反應(yīng)器，包括厭氧罐和MBR膜池，廢水通過進(jìn)水泵輸送至厭氧罐，厭氧罐的出水通過其頂部的出口閥自流進(jìn)入MBR膜池，厭氧罐頂部上設(shè)置有沼氣回流閥，沼氣回流閥與MBR膜池頂部沼氣出口閥通過管線相連接，使MBR膜池內(nèi)沼氣回流；MBR膜池為厭氧環(huán)境，外部設(shè)置有平板膜組件，平板膜組件上設(shè)置有抽吸泵。
2.如權(quán)利要求1所述的厭氧膜生物反應(yīng)器，其特征在于，厭氧罐頂部還設(shè)有沼氣出口閥與沼氣曝氣閥，其中沼氣出口閥與濕式氣體流量計(jì)相連，用來統(tǒng)計(jì)沼氣產(chǎn)量；沼氣曝氣閥通過管線與沼氣曝氣風(fēng)機(jī)相連。
3.如權(quán)利要求1或2所述的厭氧膜生物反應(yīng)器，其特征在于，厭氧罐底布設(shè)有進(jìn)水布置管線，MBR膜池底部設(shè)有布水管線，和沼氣曝氣管線，通過流量計(jì)與閥門調(diào)節(jié)曝氣量。
4.如權(quán)利要求1所述的厭氧膜生物反應(yīng)器，其特征在于，厭氧罐上設(shè)有壓力表、氧化還原電位計(jì)、pH計(jì)和溫度傳感器和電加熱器。
5.如權(quán)利要求1所述的厭氧膜生物反應(yīng)器，其特征在于，MBR膜池內(nèi)設(shè)有液位聯(lián)鎖，由控制柜控制，當(dāng)MBR膜池內(nèi)處于高液位時(shí)，抽吸泵會(huì)開始運(yùn)行，處于低液位時(shí)，停止運(yùn)行，并安裝負(fù)壓表判斷膜污染情況。
6.如權(quán)利要求1所述的厭氧膜生物反應(yīng)器，其特征在于，MBR膜池內(nèi)攔截下來的消化污泥通過污泥回流泵回流至厭氧罐。
7.如權(quán)利要求1所述的厭氧膜生物反應(yīng)器，其特征在于，平板膜組件的孔徑在0.1～0.2um。
8.一種厭氧膜生物反應(yīng)器的廢水處理方法，其特征在于：廢水通過進(jìn)水泵送至厭氧罐，進(jìn)行消化處理，進(jìn)水通過厭氧罐布水管線，使廢水均勻散布在罐底，厭氧罐內(nèi)控制氧化還原電位在 450～ 550mV范圍內(nèi)，pH在7.2～7.5之間，利用溫度傳感器及加熱裝置進(jìn)行溫度聯(lián)鎖，由控制柜控制厭氧消化溫度為37±2℃，罐內(nèi)壓力≤5kPa；MBR膜池內(nèi)曝氣的沼氣回流至厭氧罐；厭氧罐頂部還設(shè)有沼氣出口閥與沼氣曝氣閥，沼氣曝氣閥通過管線與沼氣曝氣風(fēng)機(jī)相連，在厭氧罐內(nèi)布置第一沼氣曝氣管線，利用沼氣的回曝使罐內(nèi)消化污泥處于懸浮狀態(tài)，使廢水與微生物充分接觸，同時(shí)可使溶解性甲烷析出，提高沼氣中甲烷含量，可通過第一流量計(jì)與第一閥門調(diào)節(jié)曝氣量；厭氧出水通過出口閥自流進(jìn)入MBR膜池，MBR膜池與厭氧罐均處于厭氧環(huán)境；利用膜分離技術(shù)將厭氧出水帶走的污泥攔截在膜表面，MBR膜池所采用的外部浸沒式膜組件為浸膜式平板膜，其孔徑在0.1～0.2um；MBR膜池內(nèi)布置有第二沼氣曝氣管線21，利用回曝的沼氣沖刷膜表面，緩解膜污染形成，可通過第二流量計(jì)與第二閥門調(diào)節(jié)曝氣量；MBR膜池內(nèi)設(shè)有液位聯(lián)鎖由控制柜24控制，當(dāng)MBR膜池內(nèi)處于高液位時(shí)，抽吸泵會(huì)開始運(yùn)行，處于低液位時(shí)，停止運(yùn)行；抽吸泵運(yùn)行、停止時(shí)間可通過控制器設(shè)定，當(dāng)膜組件在同一過濾流量下負(fù)壓表顯示的跨膜壓差比初期穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的跨膜壓差高35kPa時(shí)，可通過化學(xué)清洗的方式恢復(fù)膜性能；膜池內(nèi)攔截下來的消化污泥通過污泥回流泵回流至厭氧罐，使厭氧罐內(nèi)污泥濃度增加，提高處理負(fù)荷。
9.如權(quán)利要求8所述的厭氧膜生物反應(yīng)器的廢水處理方法，其特征在于，當(dāng)MBR膜池的膜污染主要為生物性有機(jī)污染時(shí)，采用堿洗的方法控制，所用藥劑為次氯酸鈉，濃度在3000-5000mg/L，浸泡時(shí)間3-5小時(shí)；當(dāng)主要為無機(jī)污染時(shí)，采用酸洗的方法進(jìn)行控制，常用藥劑為草酸或檸檬酸，其濃度在300-5000mg/L，浸泡時(shí)間3-5小時(shí)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種厭氧膜生物反應(yīng)器，該反應(yīng)器能夠有效抑制膜組件受到污染，延長(zhǎng)使用壽命，從而提高處理效率。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：
一種厭氧膜生物反應(yīng)器，包括厭氧罐和MBR膜池，廢水通過進(jìn)水泵輸送至厭氧罐，厭氧罐的出水通過其頂部的出口閥自流進(jìn)入MBR膜池，
厭氧罐頂部上設(shè)置有沼氣回流閥，沼氣回流閥與MBR膜池頂部沼氣出口閥通過管線相連接，使MBR膜池內(nèi)沼氣回流；MBR膜池為厭氧環(huán)境，外部設(shè)置有平板膜組件，平板膜組件設(shè)置有抽吸泵，
進(jìn)一步的，厭氧罐上設(shè)有氧化還原電位計(jì)、pH計(jì)和溫度傳感器和電加熱器。
氧化還原電位用于根據(jù)ORP數(shù)值判斷氧含量，防止厭氧環(huán)境的破壞，pH計(jì)用來監(jiān)測(cè)消化過程中酸堿度，防止出現(xiàn)酸化造成系統(tǒng)崩潰，溫度傳感器與電加熱器通過聯(lián)動(dòng)，維持厭氧消化溫度，使其在中溫環(huán)境下進(jìn)行，當(dāng)溫度傳感器溫度低于35℃時(shí)，電加熱器自動(dòng)啟動(dòng)，開始加熱，當(dāng)溫度高于39℃時(shí)，電加熱器自動(dòng)關(guān)閉，停止加熱。
進(jìn)一步的，厭氧罐底布設(shè)有進(jìn)水布置管線，其目的是使廢水均勻散布，防止出現(xiàn)局部處理負(fù)荷過大的現(xiàn)象。
進(jìn)一步的，厭氧罐頂設(shè)有壓力表，用來監(jiān)測(cè)罐內(nèi)壓力，防止超壓；
進(jìn)一步的，厭氧罐頂部還設(shè)有沼氣出口閥與沼氣曝氣閥，其中沼氣出口閥與濕式氣體流量計(jì)相連，用來統(tǒng)計(jì)沼氣產(chǎn)量；沼氣曝氣閥通過管線與沼氣曝氣風(fēng)機(jī)相連。
MBR膜池與厭氧罐，均處于厭氧環(huán)境，采用外部浸沒式平板膜組件，安裝便捷且易于清理維護(hù)。
MBR膜池底部也設(shè)有布水管線，使厭氧出水均勻布置在池底。厭氧罐與MBR膜池底部均設(shè)有沼氣曝氣管線，其中沼氣曝氣管線在厭氧罐內(nèi)，利用沼氣的回曝可使罐內(nèi)消化污泥處于懸浮狀態(tài)，使廢水與微生物充分接觸，提高處理效率，同時(shí)可使溶解性甲烷析出，提高沼氣中甲烷含量，可通過流量計(jì)與閥門調(diào)節(jié)曝氣量；
MBR膜池內(nèi)沼氣曝氣管線，利用回曝的沼氣沖刷膜表面，緩解膜污染的形成，可通過流量計(jì)與閥門調(diào)節(jié)曝氣量。
MBR膜池內(nèi)設(shè)有液位聯(lián)鎖，由控制柜控制，當(dāng)MBR膜池內(nèi)處于高液位時(shí)，抽吸泵會(huì)開始運(yùn)行，處于低液位時(shí)，停止運(yùn)行，并安裝負(fù)壓表判斷膜污染情況。
進(jìn)一步的，膜池內(nèi)攔截下來的消化污泥通過污泥回流泵回流至厭氧罐，使厭氧罐內(nèi)污泥濃度增加，提高處理負(fù)荷。
進(jìn)一步的，平板膜組件的孔徑在0.1～0.2um。
厭氧罐和MBR膜池的厭氧環(huán)境需控制氧化還原電位在 450～ 550mV范圍內(nèi)，pH在7.2～7.5之間，溫度保持在中溫環(huán)境下(37±2℃)，當(dāng)溫度傳感器顯示溫度低于35℃時(shí)，通過控制系統(tǒng)聯(lián)鎖啟動(dòng)加熱裝置，當(dāng)溫度顯示高于39℃時(shí)，自動(dòng)停止加熱。
一種厭氧膜生物反應(yīng)器的廢水處理方法，具體如下：
在厭氧反應(yīng)器內(nèi)厭氧微生物的生化作用去除廢水中的污染物。其生化過程主要包括三個(gè)階段：一是水解酸化階段，水解酸化菌將廢水中的大分子有機(jī)物降解為小分子物質(zhì)，使難溶性有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可溶性有機(jī)物，增加了廢水的可生化性；二是產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段，在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌的作用下，將有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成乙酸和氫氣，為后續(xù)厭氧消化產(chǎn)甲烷提供機(jī)質(zhì)；三是產(chǎn)甲烷階段，利用產(chǎn)甲烷菌將乙酸、二氧化碳、氫氣等轉(zhuǎn)化成甲烷。雖然厭氧消化過程可分為以上幾個(gè)階段，但是在厭氧反應(yīng)器內(nèi)，三個(gè)階段是同時(shí)進(jìn)行的，并保持動(dòng)態(tài)平衡，其影響因素主要有溫度、pH、氧含量、有機(jī)負(fù)荷等。
S2)厭氧出水從頂部自流至MBR膜池進(jìn)行膜處理。利用抽吸泵抽吸平板膜組件，將厭氧出水帶走的污泥攔截在膜表面，且池內(nèi)缺氧環(huán)境有厭氧利于甲烷菌的生長(zhǎng)，甲烷菌將污水中的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)換為生物沼氣。厭氧反應(yīng)器和膜池內(nèi)的沼氣由管道收集至沼氣柜，通過鼓風(fēng)機(jī)將沼氣抽至膜池，膜池底部布置曝氣裝置使沼氣均勻沖刷膜表面，實(shí)現(xiàn)對(duì)其反沖洗，抑制膜污染形成，延長(zhǎng)膜組件使用壽命。同時(shí)，可根據(jù)負(fù)壓表變化情況，調(diào)整曝氣量，當(dāng)負(fù)壓增大時(shí)增加曝氣量，負(fù)壓減少時(shí)降低曝氣量。膜池內(nèi)厭氧污泥可通過污泥回流泵回流至厭氧反應(yīng)器，提高反應(yīng)器污泥濃度。
本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：
本發(fā)明是在傳統(tǒng)厭氧生物處理技術(shù)基礎(chǔ)上，引入膜組件，由于膜分離技術(shù)對(duì)微生物的截留作用可實(shí)現(xiàn)污泥停留時(shí)間(SRT)和水力時(shí)間(HRT)完全分離，保持系統(tǒng)較高的污泥濃度。因此與傳統(tǒng)的厭氧發(fā)酵工藝相比，厭氧膜生物反應(yīng)器具有啟動(dòng)快、污染物去除率高、污泥產(chǎn)生量低、占地面積少以及操作管理靈活等優(yōu)勢(shì)，使整個(gè)系統(tǒng)不僅達(dá)到經(jīng)濟(jì)上投資省、能耗低，技術(shù)上可回收利用沼氣能源、有機(jī)負(fù)荷高、耐沖擊負(fù)荷等諸多優(yōu)點(diǎn)。除此之外，還具有生化效果好，產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定的特點(diǎn)。通過沼氣回曝使厭氧出水中污泥混合物不易附著在膜表面，降低對(duì)膜孔堵塞污染，從而降低處理工藝的運(yùn)行和維護(hù)成本。
（發(fā)明人：周侃宇;周金生;葛玉龍）
