專利名稱：一種用于廢水處理的生物氣循環(huán)式電磁厭氧膜生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水污染處理及防治領(lǐng)域，具體涉及一種用于廢水處理的生物氣循環(huán)式電磁厭氧膜生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
厭氧膜生物反應(yīng)器(Anaerobic Membrane Bio-Iteactor，簡(jiǎn)稱AMBR)是一種厭氧生物技術(shù)與高效膜分離技術(shù)相結(jié)合的新型水處理技術(shù)，它主要是利用沉浸于厭氧生物池內(nèi)的膜組件實(shí)現(xiàn)固液分離，截留池內(nèi)的厭氧微生物與大分子有機(jī)物。該技術(shù)具有保持高微生物濃度、提高反應(yīng)器有機(jī)負(fù)荷、減少污水處理設(shè)施占地面積、減少剩余污泥量、使一些難降解的大分子有機(jī)物因在反應(yīng)器的停留時(shí)間延長(zhǎng)而得到最大限度的分解等優(yōu)點(diǎn)。但是，避免不了的膜污染問(wèn)題已成為阻礙AMBR技術(shù)快速發(fā)展的重要因素。AMBR可分為分置式AMBR和一體式AMBR兩種，其中分置式有助于設(shè)備的清洗、更換、增設(shè)，但循環(huán)泵的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切力會(huì)使某些微生物菌體產(chǎn)生失活現(xiàn)象；一體式不使用混合液循環(huán)泵，可省掉循環(huán)用管路配置，但膜清洗較為困難，膜污染問(wèn)題較難解決。目前，AMBR技術(shù)的研究將集中在(1)膜污染機(jī)理的研究和預(yù)防；( 新型膜材料的研究和開(kāi)發(fā)；C3)自動(dòng)化程度的進(jìn)一步提高等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，提供一種能減小膜污染、延長(zhǎng)膜的使用壽命、強(qiáng)化厭氧膜生物反應(yīng)器對(duì)有毒難降解污染物的處理能力的生物氣循環(huán)式電磁厭氧膜生物反應(yīng)器。本發(fā)明目的是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的該用于廢水處理的生物氣循環(huán)式電磁厭氧膜生物反應(yīng)器，它包括一個(gè)反應(yīng)池，反應(yīng)池的上部被分隔成主反應(yīng)區(qū)和膜分離區(qū)，主反應(yīng)區(qū)和膜分離區(qū)在反應(yīng)池的底部聯(lián)通，反應(yīng)池內(nèi)頂部設(shè)有一個(gè)生物氣集氣區(qū)，反應(yīng)池內(nèi)加入磁性生物載體；所述主反應(yīng)區(qū)的上部設(shè)有一對(duì)電極板，電板板與反應(yīng)池外的直流電源相連，主反應(yīng)區(qū)的下部設(shè)有一對(duì)豎直的導(dǎo)流板；所述膜分離區(qū)的上部設(shè)有一組或多組膜組件，膜組件之下設(shè)有膜沖洗裝置，在反應(yīng)池外頂部設(shè)有生物氣循環(huán)系統(tǒng)，生物氣循環(huán)系統(tǒng)一端與反應(yīng)池的生物氣集氣區(qū)連接，一端與膜沖洗裝置連接；反應(yīng)池的底部設(shè)有漏斗形的污泥斗，污泥斗的底部中心處于所述導(dǎo)流板的中部之下，并設(shè)有廢水分布系統(tǒng)；廢水分布系統(tǒng)的進(jìn)水端與廢水管道聯(lián)通，同時(shí)通過(guò)管道聯(lián)通到廢水循環(huán)系統(tǒng)的出水端上，廢水循環(huán)系統(tǒng)的進(jìn)水端通過(guò)管道聯(lián)通到反應(yīng)池的主反應(yīng)區(qū)上部；廢水通過(guò)所述膜組件過(guò)濾后排出反應(yīng)池。更具體地說(shuō)，所述膜組件包括截面為工字形的膜支架及分別粘附在膜支架兩邊的一排中空纖維膜。所述生物氣循環(huán)系統(tǒng)主要包括一個(gè)真空循環(huán)泵；所述廢水分布系統(tǒng)主要包括一個(gè)布水器；所述廢水循環(huán)系統(tǒng)主要包括一個(gè)循環(huán)水泵。本發(fā)明結(jié)合電化學(xué)技術(shù)開(kāi)發(fā)出的用于廢水處理的生物氣循環(huán)式電磁厭氧膜生物反應(yīng)器，一方面通過(guò)微電流加速難降解污染物以及某些厭氧生物降解形成的中間產(chǎn)物的分解和轉(zhuǎn)化，另一方面通過(guò)電場(chǎng)和磁性生物載體固定并提高系統(tǒng)內(nèi)的微生物數(shù)量，從而強(qiáng)化系統(tǒng)的污染物去除能力。分區(qū)的反應(yīng)器設(shè)置不僅有利于強(qiáng)化主反應(yīng)區(qū)的混合效果，提高膜分離區(qū)的分離效果，也有利于利用厭氧過(guò)程產(chǎn)生的生物氣來(lái)沖洗膜組件，延緩膜污染過(guò)程， 從而延長(zhǎng)膜組件的清洗周期和使用壽命。因此，本發(fā)明達(dá)到了通過(guò)電化學(xué)及磁性微生物載體來(lái)強(qiáng)化厭氧膜生物反應(yīng)器處理難降解有機(jī)污染物的能力，同時(shí)利用電、磁技術(shù)固定厭氧微生物，使它們形成磁性厭氧微生物膜顆粒，并循環(huán)利用厭氧過(guò)程產(chǎn)生的生物氣一同來(lái)減緩膜污染的效果。本發(fā)明適用于工業(yè)廢水的處理。目前，膜生物反應(yīng)器技術(shù)的研究主要集中在研究膜污染的機(jī)理和預(yù)防，減緩和控制膜污染的新技術(shù)，新型膜材料的研究和開(kāi)發(fā)以及進(jìn)一步提高自動(dòng)化程度等方面，而利用生物氣循環(huán)沖洗膜組件，并與電化學(xué)和磁技術(shù)相結(jié)合的AMBR處理系統(tǒng)尚未見(jiàn)報(bào)道?？偟膩?lái)說(shuō)，本發(fā)明與現(xiàn)有的AMBR技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和效果(1)將電解作用、磁技術(shù)與AMBR相結(jié)合，首次提出了電磁厭氧微生物一體化的廢水處理裝置。(2)利用電流和磁場(chǎng)的雙重作用，既可通過(guò)微電流對(duì)厭氧微生物的刺激作用以及通過(guò)磁性生物載體形成固定的厭氧生物膜顆粒來(lái)強(qiáng)化處理系統(tǒng)的污染物去除能力，又增強(qiáng)了對(duì)厭氧生物膜和生物顆粒的聚合力和可分離性，使它們能盡可能多的保留在反應(yīng)區(qū)內(nèi)， 可有效減輕膜表面的污染。 (3)利用生物氣循環(huán)沖洗膜組件，在厭氧處理廢水的過(guò)程中，有效減緩膜表面污染過(guò)程，有效延長(zhǎng)膜的清洗周期和使用壽命。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的膜組件的正面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的膜組件的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。參見(jiàn)圖1，本實(shí)施例包括反應(yīng)池1，從圖中可見(jiàn)，反應(yīng)池1的上部被分隔成主反應(yīng)區(qū) 13和膜分離區(qū)14，主反應(yīng)區(qū)13和膜分離區(qū)14在反應(yīng)池1的底部聯(lián)通，反應(yīng)池1內(nèi)頂部設(shè)有一個(gè)生物氣集氣區(qū)15，反應(yīng)池1內(nèi)加入磁性生物載體4。磁性生物載體可4固定系統(tǒng)中的厭氧微生物，形成生物膜顆粒，使這些厭氧微生物較易與廢水分離而長(zhǎng)期保留在反應(yīng)器內(nèi)， 從而提高了系統(tǒng)內(nèi)的厭氧微生物濃度，有效地強(qiáng)化了系統(tǒng)的污染物去除能力。主反應(yīng)區(qū)13 的上部設(shè)有一對(duì)電極板2，電板板2與反應(yīng)池外的直流電源3相連。直流電源3提供電流強(qiáng)度< IOmA的電流，微電流不僅能刺激微生物的增長(zhǎng)，加速微生物的新陳代謝，還有利于協(xié)助厭氧微生物降解污染物以及厭氧生物反應(yīng)所形成一些的中間產(chǎn)物。主反應(yīng)區(qū)13的下部設(shè)有一對(duì)豎直的導(dǎo)流板9。導(dǎo)流板9不僅能提高主反應(yīng)區(qū)的混合效果，也有助于提高磁性生物顆粒與廢水的分離效果。膜分離區(qū)14的上部設(shè)有一組或多組膜組件7，膜組件7之下設(shè)有膜沖洗裝置8，在反應(yīng)池1外頂部設(shè)有生物氣循環(huán)系統(tǒng)6，生物氣循環(huán)系統(tǒng)6 —端與反應(yīng)池1的生物氣集氣區(qū)15連接，一端與膜沖洗裝置8連接，本實(shí)施例中的生物氣循環(huán)系統(tǒng) 6主要包括一個(gè)真空循環(huán)泵。生物氣循環(huán)系統(tǒng)6將厭氧反應(yīng)產(chǎn)生的生物氣通過(guò)真空循環(huán)泵導(dǎo)入至膜沖洗裝置8，用于清洗膜表面污染。從圖1中還可見(jiàn)，反應(yīng)池1的底部設(shè)有漏斗形的污泥斗，污泥斗的底部中心處于導(dǎo)流板9的中部之下，并設(shè)有廢水分布系統(tǒng)10。膜分離區(qū) 14下部沉淀的磁性生物膜顆粒，通過(guò)重力和磁力作用，經(jīng)由污泥斗自動(dòng)回流至主反應(yīng)區(qū)13 底部，繼續(xù)參與生化反應(yīng)。本實(shí)施例中的廢水分布系統(tǒng)10主要包括一個(gè)布水器，廢水分布系統(tǒng)10的進(jìn)水端與廢水管道16聯(lián)通，同時(shí)通過(guò)管道聯(lián)通到廢水循環(huán)系統(tǒng)5的出水端上，廢水循環(huán)系統(tǒng)5的進(jìn)水端通過(guò)管道聯(lián)通到反應(yīng)池1的主反應(yīng)區(qū)13上部。本實(shí)施例中的廢水循環(huán)系統(tǒng)5主要包括一個(gè)循環(huán)水泵，廢水循環(huán)系統(tǒng)5可增強(qiáng)反應(yīng)器內(nèi)磁性生物載體、厭氧微生物與廢水的接觸混合和傳質(zhì)效果，為厭氧微生物在難降解有機(jī)工業(yè)廢水中創(chuàng)造更為有利的生存和生活條件。廢水通過(guò)膜組件7過(guò)濾后排出反應(yīng)池1。本發(fā)明通過(guò)對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行分區(qū)間處理，有利于維持主反應(yīng)區(qū)內(nèi)高的厭氧微生物濃度和膜分離區(qū)的低微生物量，在提高整個(gè)反應(yīng)器處理能力的同時(shí)，可有效延緩了膜污染。參見(jiàn)圖2、圖3，本實(shí)施例中的膜組件7包括截面為工字形的膜支架11及分別粘附在膜支架兩邊的一排中空纖維膜12，中空纖維膜12通過(guò)膠水或激光粘結(jié)技術(shù)粘附在膜支架11上。本發(fā)明的工作過(guò)程是廢水通過(guò)高位槽或進(jìn)水泵從反應(yīng)池1底部的廢水分布系統(tǒng) 10的進(jìn)水端進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)13，在電極板2和電源3提供的電流、磁性生物載體4提供的磁場(chǎng)、廢水循環(huán)系統(tǒng)5提供的廢水內(nèi)循環(huán)、和生物氣循環(huán)系統(tǒng)6提供的生物氣等多種作用下瞬間與反應(yīng)器內(nèi)的廢水混合均勻，從而大大減小進(jìn)水的污染物濃度，為厭氧微生物提供一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的進(jìn)水條件；反應(yīng)器內(nèi)的磁性生物載體4在電流、磁場(chǎng)和廢水循環(huán)系統(tǒng)的作用下， 在主反應(yīng)區(qū)13內(nèi)處于膨脹甚至是流化的狀態(tài)，有效增強(qiáng)了厭氧微生物與廢水的接觸和傳質(zhì)過(guò)程，有利于微生物降解廢水中的污染物。被降解的廢水進(jìn)入膜分離區(qū)14，通過(guò)出水泵和膜組件7的作用，使廢水與磁性生物顆粒4完全分離，磁性生物載體4在重力、磁力和電流的共同作用下，自動(dòng)回流至反應(yīng)池1內(nèi)的污泥斗底部，繼續(xù)參加反應(yīng)。在整個(gè)反應(yīng)器的頂部設(shè)置集氣區(qū)15，用于收集廢水處理過(guò)程中產(chǎn)生的生物氣。部分生物氣通過(guò)生物氣循環(huán)系統(tǒng) 6中的真空泵帶入到膜組件7的底部，用于連續(xù)清洗膜表面的污染，洗掉的污染物在重力作用下，向膜分離區(qū)14底部沉積，之后自動(dòng)回流到反應(yīng)池1的底部，繼續(xù)參與生化反應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種用于廢水處理的生物氣循環(huán)式電磁厭氧膜生物反應(yīng)器，其特征在于它包括一個(gè)反應(yīng)池，反應(yīng)池的上部被分隔成主反應(yīng)區(qū)和膜分離區(qū)，主反應(yīng)區(qū)和膜分離區(qū)在反應(yīng)池的底部聯(lián)通，反應(yīng)池內(nèi)頂部設(shè)有一個(gè)生物氣集氣區(qū)，反應(yīng)池內(nèi)加入磁性生物載體；所述主反應(yīng)區(qū)的上部設(shè)有一對(duì)電極板，電板板與反應(yīng)池外的直流電源相連，主反應(yīng)區(qū)的下部設(shè)有一對(duì)豎直的導(dǎo)流板；所述膜分離區(qū)的上部設(shè)有一組或多組膜組件，膜組件之下設(shè)有膜沖洗裝置， 在反應(yīng)池外頂部設(shè)有生物氣循環(huán)系統(tǒng)，生物氣循環(huán)系統(tǒng)一端與反應(yīng)池的生物氣集氣區(qū)連接，一端與膜沖洗裝置連接；反應(yīng)池的底部設(shè)有漏斗形的污泥斗，污泥斗的底部中心處于所述導(dǎo)流板的中部之下，并設(shè)有廢水分布系統(tǒng)；廢水分布系統(tǒng)的進(jìn)水端與廢水管道聯(lián)通，同時(shí)通過(guò)管道聯(lián)通到廢水循環(huán)系統(tǒng)的出水端上，廢水循環(huán)系統(tǒng)的進(jìn)水端通過(guò)管道聯(lián)通到反應(yīng)池的主反應(yīng)區(qū)上部；廢水通過(guò)所述膜組件過(guò)濾后排出反應(yīng)池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于廢水處理的生物氣循環(huán)式電磁厭氧膜生物反應(yīng)器，其特征在于所述膜組件包括截面為工字形的膜支架及分別粘附在膜支架兩邊的一排中空纖維膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于廢水處理的生物氣循環(huán)式電磁厭氧膜生物反應(yīng)器， 其特征在于所述生物氣循環(huán)系統(tǒng)主要包括一個(gè)真空循環(huán)泵；所述廢水分布系統(tǒng)主要包括一個(gè)布水器；所述廢水循環(huán)系統(tǒng)主要包括一個(gè)循環(huán)水泵。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于廢水處理的生物氣循環(huán)式電磁厭氧膜生物反應(yīng)器。本發(fā)明的反應(yīng)池被分隔成主反應(yīng)區(qū)和膜分離區(qū)，主反應(yīng)區(qū)和膜分離區(qū)在反應(yīng)池的底部聯(lián)通，反應(yīng)池內(nèi)頂部設(shè)有一個(gè)生物氣集氣區(qū)，反應(yīng)池內(nèi)加入磁性生物載體；主反應(yīng)區(qū)設(shè)有電極板和導(dǎo)流板，電板板與直流電源相連；膜分離區(qū)設(shè)有膜組件和膜沖洗裝置，反應(yīng)池外頂部的生物氣循環(huán)系統(tǒng)一端與生物氣集氣區(qū)連接，一端與膜沖洗裝置連接；反應(yīng)池的底部設(shè)有污泥斗及廢水分布系統(tǒng)；廢水分布系統(tǒng)與廢水管道及廢水循環(huán)系統(tǒng)連接，廢水循環(huán)系統(tǒng)的進(jìn)水端聯(lián)通到反應(yīng)池的主反應(yīng)區(qū)上部。本發(fā)明能減小膜污染、延長(zhǎng)膜的使用壽命、強(qiáng)化厭氧膜生物反應(yīng)器對(duì)有毒難降解污染物的處理能力。
文檔編號(hào)C02F3/28GK102557250SQ201210014909
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者呂儀婧, 張?chǎng)┚? 肖利平, 鄧志毅 申請(qǐng)人:湘潭大學(xué)