公布日：2023.01.17
申請日：2022.11.07
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F11/04(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明屬于厭氧消化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高含固率全混式厭氧反應(yīng)器，包括厭氧消化罐和設(shè)置在厭氧消化罐外的過濾分離裝置，所述過濾分離裝置包括殼體及設(shè)置在所述殼體內(nèi)的過濾元件，所述殼體通過管路與厭氧消化罐串聯(lián)形成循環(huán)回路，所述過濾元件包括中空旋轉(zhuǎn)軸和碟片狀中空陶瓷膜，所述碟片狀中空陶瓷膜沿其軸向套設(shè)并固定在中空旋轉(zhuǎn)軸的外周，所述中空旋轉(zhuǎn)軸通過其側(cè)壁的通孔與碟片狀中空陶瓷膜的內(nèi)部連通，過濾清液經(jīng)中空旋轉(zhuǎn)軸排出過濾分離裝置。該反應(yīng)器適用于處理高粘度物料的原料，如熱水解污泥、餐廚垃圾等厭氧消化提高固體濃度或有機負(fù)荷，同時解決了厭氧消化液含固率提高和消化液過濾的問題，厭氧消化含固率可達(dá)到12％。
權(quán)利要求書
1.一種高含固率全混式厭氧反應(yīng)器，其特征在于：包括厭氧消化罐和設(shè)置在厭氧消化罐外的過濾分離裝置，所述過濾分離裝置包括殼體及設(shè)置在所述殼體內(nèi)的過濾元件，所述殼體通過管路與厭氧消化罐串聯(lián)形成循環(huán)回路，所述過濾元件包括中空旋轉(zhuǎn)軸和碟片狀中空陶瓷膜，所述碟片狀中空陶瓷膜沿其軸向套設(shè)并固定在中空旋轉(zhuǎn)軸的外周，所述中空旋轉(zhuǎn)軸通過其側(cè)壁的通孔與碟片狀中空陶瓷膜的內(nèi)部連通，過濾清液經(jīng)中空旋轉(zhuǎn)軸排出過濾分離裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高含固率全混式厭氧反應(yīng)器，其特征在于：所述過濾分離裝置的排液管連通厭氧消化罐的反應(yīng)區(qū)上部，所述過濾分離裝置的進(jìn)液管連接厭氧消化罐反應(yīng)區(qū)的下部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高含固率全混式厭氧反應(yīng)器，其特征在于：所述碟片狀中空陶瓷膜的孔徑為0.05μm～2μm，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2所述提高厭氧消化含固率的方法，其特征在于：所述進(jìn)液管上串接有循環(huán)泵，膜過濾通量控制在15～20L/m2·h，過濾的壓力控制在0.1MPa～0.6Mpa，旋轉(zhuǎn)軸的的轉(zhuǎn)速控制在400～900rpm/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述提高厭氧消化含固率的方法，其特征在于：厭氧消化啟動期，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間，直至沼氣產(chǎn)量穩(wěn)定，沼氣中甲烷含量大于55％；穩(wěn)定期，每天定量將厭氧消化罐中消化液泵入過濾分離裝置，定量排出膜透過液；當(dāng)消化液含固率達(dá)到8％～12％時，停止過濾。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述高含固率全混式厭氧反應(yīng)器，其特征在于：所述碟片狀中空陶瓷膜同軸設(shè)置有多個。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述高含固率全混式厭氧反應(yīng)器，其特征在于：所述碟片狀中空陶瓷膜的外表面設(shè)置有棱狀凸起，所述棱狀凸起垂直于碟片狀中空陶瓷膜的切線方向。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述高含固率全混式厭氧反應(yīng)器，其特征在于：所述棱狀凸起的高度從轉(zhuǎn)軸的一端向遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸的一端遞減。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種全混式厭氧反應(yīng)器，以克服現(xiàn)有全混式厭氧反應(yīng)器存在的濾液懸浮物高、脫氮負(fù)荷低效率低、難降解COD去除效果差的問題。
本發(fā)明提供了本發(fā)明提供了一種高含固率全混式厭氧反應(yīng)器，包括厭氧消化罐和設(shè)置在厭氧消化罐外的過濾分離裝置，所述過濾分離裝置包括殼體及設(shè)置在所述殼體內(nèi)的過濾元件，所述殼體通過管路與厭氧消化罐串聯(lián)形成循環(huán)回路，所述過濾元件包括中空旋轉(zhuǎn)軸和碟片狀中空陶瓷膜，所述碟片狀中空陶瓷膜沿其軸向套設(shè)并固定在中空旋轉(zhuǎn)軸的外周，所述中空旋轉(zhuǎn)軸通過其側(cè)壁的通孔與碟片狀中空陶瓷膜的內(nèi)部連通，過濾清液經(jīng)中空旋轉(zhuǎn)軸排出過濾分離裝置。優(yōu)選的，所述中空旋轉(zhuǎn)軸的一端封閉，另一端設(shè)有出濾液口。
作為優(yōu)選方案，為了使高含固率的溶液能夠方便的進(jìn)行分離，所述過濾分離裝置的排液管連通厭氧消化罐的反應(yīng)區(qū)上部，所述過濾分離裝置的進(jìn)液管連接厭氧消化罐反應(yīng)區(qū)的下部。
作為優(yōu)選方案，為了保證過濾效果，所述碟片狀中空陶瓷膜的孔徑為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。
作為優(yōu)選方案，所述進(jìn)液管上串接有循環(huán)泵，泵抽出厭氧消化液送入過濾分離裝置，通過閥門控制壓力，過濾分離將厭氧消化液進(jìn)行動態(tài)錯流過濾，膜過濾通量控制在15～20L/m2·h，過濾的壓力控制在0.1MPa～0.6Mpa，旋轉(zhuǎn)軸的的轉(zhuǎn)速控制在400～900rpm/min。隨著碟片狀中空陶瓷膜的高速旋轉(zhuǎn)，在碟片狀中空陶瓷膜表面產(chǎn)生高剪切力形成旋流掃流，使膜的表面的濾餅層很薄，以盡量避免發(fā)生堵塞。
進(jìn)一步地，在厭氧消化啟動期，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間，直至沼氣產(chǎn)量穩(wěn)定，沼氣中甲烷含量大于55％。穩(wěn)定期，每天定量將厭氧消化罐中消化液泵入過濾分離裝置，定量排出膜透過液。當(dāng)消化液含固率達(dá)到目標(biāo)值(8％～12％)時候，停止過濾。
作為優(yōu)選方案，為了增大過濾面積，提高過濾效率，所述碟片狀中空陶瓷膜同軸設(shè)置有多個。
作為優(yōu)選方案，所述碟片狀中空陶瓷膜的外表面設(shè)置有棱狀凸起，所述棱狀凸起垂直于碟片狀中空陶瓷膜的切線方向，這樣的設(shè)置可以在碟片狀中空陶瓷膜與消化液旋切摩擦?xí)r，產(chǎn)生紊流，從而在棱狀凸起前方形成更大的正壓力，以沖擊濾餅，而在棱狀凸起的后方形成具有一定真空度的區(qū)域，從而更好的剝除濾餅，避免堵塞，保持足夠的膜過濾通量。
進(jìn)一步的，為了減輕碟片狀中空陶瓷膜中心位置的濾餅積累，棱狀凸起的高度從轉(zhuǎn)軸的一端向遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸的一端遞減，較高的棱狀凸起前方產(chǎn)生了更大的沖擊力，后方也產(chǎn)生較大的真空度，從而可以補償了中心位置線速度低帶來剪切力和離心力不足導(dǎo)致的濾餅清除力不足的問題。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所取得的有益效果：
(1)本發(fā)明將厭氧消化罐與過濾分離裝置分置，碟片狀中空陶瓷膜陶瓷膜形成的錯流過濾運行相對穩(wěn)定，易于膜清洗且不影響厭氧消化罐的正常運行。
(2)本發(fā)明提供的過濾分離裝置，膜片為碟片狀中空陶瓷膜陶，其高速旋轉(zhuǎn)可以加大流體在膜組件內(nèi)部的流速，增加了流體的剪切力，沖擊力以及真空度，不僅能夠更有效的減少污染物在泵壓力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。
(3)此裝置對厭氧消化液泥質(zhì)指標(biāo)如懸浮物、有機物等都具有顯著的耐受性和可調(diào)控性，因此可以滿足不同原料(污泥、熱水解污泥、餐廚垃圾、垃圾滲濾液等)、不同溫度(中溫和高溫，35℃～55℃)的厭氧消化處理要求。
（發(fā)明人：左壯;張海新;賈洋;陳慶;王元月）
