一種有效控制膜污染的浸沒式厭氧膜生物反應器及處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及膜生物反應器，具體的說是一種有效控制膜污染的浸沒式厭氧膜生物反應器及處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]膜生物反應器(Membrane b1reactor, MBR)是膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)相結(jié)合的新型廢水處理技術(shù)。它利用膜分離設(shè)備的截流作用，在有效去除污染物的同時，將大分子有機質(zhì)截留在反應器內(nèi)，克服了傳統(tǒng)生物處理技術(shù)中生物量流失的現(xiàn)象。根據(jù)膜生物反應器類型不同，可以分為好氧MBR和厭氧MBR，其中好氧MBR主要應用于有機負荷低，可高效生化反應的廢水，而對于有機物負荷較高的工業(yè)廢水，其應用過程中曝氣消耗過高能耗，制約其應用。相比之下，厭氧MBR反應負荷高，占地少，反應動力消耗少，同時還產(chǎn)生可利用能源一一沼氣，有較高的應用前景。
[0003]厭氧MBR是厭氧生物技術(shù)與高效膜分離技術(shù)相結(jié)合的新型水處理技術(shù)，該技術(shù)具有占地面積小、微生物濃度高、負載高、能使分子物質(zhì)得到充分降解等優(yōu)點。厭氧MBR可分為分置式厭氧MBR和一體式厭氧MBR，其中分置式有助于設(shè)備的清洗、更換、增設(shè)，但占地面積較大、且循環(huán)栗高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切力會使某些微生物失活；一體式將膜組件和反應器安裝在一起，減少占地面積，使微生物更有效的積累，但存在膜污染問題較嚴重、膜清洗較困難等問題。目前，厭氧MBR技術(shù)的研究集中在:(I)預防膜污染、降低清洗成本；(2)開發(fā)新型膜材料、降低膜成本；(3)提高反應器的自動化程度、降低運行成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種有效控制膜污染的浸沒式厭氧膜生物反應器及處理方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0006]—種有效控制膜污染的浸沒式厭氧膜生物反應器，生物反應器頂端設(shè)有沼氣收集裝置7，底部設(shè)有排泥管11，反應器內(nèi)部由上至下依次包括膜組件2、三相分離器4和主反應區(qū)5 ;反應器底部設(shè)有進水管6，氣體分布裝置10在三相分離器4的上部，出水管8和沖洗管I分別與膜組件2相連。
[0007]所述膜組件(2)位于三相分離器的上部清水區(qū)。
[0008]所述膜組件為平板膜、管式膜或中空纖維膜。
[0009]所述出水管(8)和沖洗管(I)分別連接在膜組件(2)的兩側(cè)。沖洗管可以實現(xiàn)有效控制反沖洗壓力。
[0010]所述三相分離器(4)設(shè)置在膜組件區(qū)下部；三相分離器與氣體分布裝置(10)相連，氣體分布裝置的頂部設(shè)有氣體單向閥(3)。
[0011]膜組件區(qū)同時連有出水管⑶和沖洗管⑴。
[0012]所述三相分離器為圓錐形結(jié)構(gòu)。
[0013]所述沼氣收集裝置通過氣體反沖管(9)與氣體分布裝置連接，沼氣反沖洗是間歇進行，回流量可以通過流量調(diào)節(jié)閥控制。
[0014]所述主反應器(5)為升流式厭氧污泥床反應器(UASB)、膨脹顆粒污泥床反應器(EGSB)、內(nèi)循環(huán)反應器(IC)或任何包含三相分離器的反應器。
[0015]—種利用有效控制膜污染的浸沒式厭氧膜生物反應器處理廢水的方法，廢水從進水管通入反應器內(nèi)接種厭氧污泥的主反應區(qū)(5)，再依次進入三相分離器(4)、膜組件區(qū)
(2)，進而使廢水得以處理，并從出水管(8)流出；產(chǎn)生的氣體通過三相分離器進入沼氣收集裝置(7)進行收集。
[0016]具體是，廢水處理產(chǎn)生的氣體首先被氣體分布裝置收集(10)，當氣壓超過上方液體的壓力時，氣體分布裝置上方的氣體單向閥(3)打開，形成曝氣，沼氣收集裝置收集的氣體用于間歇式氣體回流反沖洗，控制膜組件的污染。
[0017]進一步的描述污水處理方法:
[0018]A廢水處理階段:
[0019](I)在主反應區(qū)接種厭氧污泥；
[0020](2)廢水從進水管進入主反應區(qū)，在通過三相分離器、膜組件區(qū)，得到的水從出水管流出；
[0021](3)產(chǎn)生的氣體通過三相分離器進入氣體分布裝置，當氣壓超過上方液體的壓力時沖開氣體單向閥，形成曝氣，沖洗膜組件；
[0022](4)通過膜組件的氣體通過上方沼氣收集裝置進行收集。
[0023]B膜組件清洗階段:
[0024]沖洗液從出水管進入，通過膜組件區(qū)，對膜組件進行沖洗，沖洗后液體從沖洗管排出；沖洗壓力可以在沖洗管端調(diào)控。
[0025]所述的處理方法，其中，廢水處理階段，沖洗管密封，出水管連有栗，水從出水管流出；膜組件清洗階段，沖洗管打開，連栗，出水管的栗關(guān)閉，清理液從出水管進入，沖洗管流出。
[0026]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0027]本發(fā)明膜生物反應器可有效減少膜污染、延長膜的使用壽命、強化厭氧膜生物反應器對污染物的處理能力、同時實現(xiàn)膜組件的原位沖洗，具體:
[0028]I)三相分離器位于膜組件的下方，使污水首先進行三相分離、然后通過膜組件，減少對膜組件的污染。
[0029]2)三相分離器與膜組件中間有單一流向的氣體分布裝置，產(chǎn)生的氣體收集后曝氣，加強對膜的沖洗作用。
[0030]3)通過安裝沖洗管及栗，實現(xiàn)膜組件的原位反沖洗，同時可以調(diào)節(jié)反沖洗壓力。本發(fā)明可應用于常規(guī)濃度的生活有機廢水及高濃度的工業(yè)有機廢水的處理。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明實施例提供的浸沒式厭氧膜生物反應器的示意圖；其中，I沖洗管，2膜組件，3氣體單向閥，4三相分離器，5主反應區(qū)，6進水管，7沼氣收集裝置，8出水管，9氣體反沖管，10氣體分布裝置，11排泥管。
【具體實施方式】
[0032]實施例1
[0033]—種有效控制膜污染的浸沒式厭氧膜生物反應器(參見圖1)，生物反應器頂端設(shè)有沼氣收集裝置7，底部設(shè)有排泥管11，反應器內(nèi)部由上至下依次包括膜組件2、三相分離器4和主反應區(qū)5 ;主反應器5的底部的設(shè)有進水管6，三相分離器4上部連接氣體分布裝置10，膜組件2上部設(shè)有出水管8，下部設(shè)有沖洗管I。
[0034]所述膜組件位于三相分離器的上部，經(jīng)過主反應區(qū)的凈化和三相分離器的分離，廢水已經(jīng)比較澄清，因此可以降低其對膜組件的污染。
[0035]所述三相分離器的上部與氣體分布裝置相連，氣體分布裝置的頂部設(shè)有氣體單向閥，廢水降解產(chǎn)生的氣體首先在氣體分布裝置收集，當氣體壓力大于其上部水的壓力時，氣體單向閥打開沖洗膜組件，降低膜組件的污染。
[0036]所述膜組件同時連有出水管和沖洗管，沖洗液從出水管進入，通過膜組件區(qū)，對膜組件進行沖洗，沖洗后液體從沖洗管排出；沖洗壓力可以在沖洗管端調(diào)控。
[0037]廢水的處理方法:
[0038]有機廢水(生活污水或其他廢水)通過進水管6栗入?yún)捬跎锬し磻?，在主反應區(qū)5通過厭氧微生物的降解作用得到凈化，并產(chǎn)生一定量的沼氣；產(chǎn)生的沼氣在三相分離器4處實現(xiàn)氣、固和液三相分離，氣體經(jīng)過氣體分布裝置10，并通過沼氣收集裝置7實現(xiàn)收集；和廢水經(jīng)過膜組件2進一步凈化排出。
[0039]通過膜組件2的氣體利用上方沼氣收集裝置7收集，并經(jīng)過氣體反沖洗管9加壓供給膜組件2，形成沼氣循環(huán)曝氣；曝氣的時間間歇、循環(huán)曝氣量和流量可以進行調(diào)節(jié)。
[0040]實施例2
[0041]有效控制膜污染的浸沒式厭氧膜生物反應器的主反應區(qū)為升流式污泥床反應器(UASB)，圓柱形，高徑比為3-8。膜組件為平板式超濾膜，孔徑為0.03-0.06 μ m。
[0042]向反應器中接種厭氧污泥，并進行馴化，馴化周期為2-3個月；當出水COD去除率達到85-95%時，馴化結(jié)束，待用。
[0043]廢水處理方法:
[0044]生活污水通過進水管栗入，輸送至主反應區(qū)，然后和產(chǎn)生的氣體一起經(jīng)過三相分離器，在三相分離器實現(xiàn)污泥、水和氣體的分離；其中，產(chǎn)生的氣體經(jīng)過三相分離器分離后被氣體分布裝置收集，當其內(nèi)氣壓大于上方水的壓力時，氣體單相閥打開，沖洗膜組件。經(jīng)過主反應區(qū)處理的廢水，通過膜組件，從出水管栗出。整個運行過程中，保持UASB反應器的水溫為35±1°C，主反應區(qū)污泥濃度為8.0-15.0g/L。進入UASB的生活污水的濃度為800±200mg/L，膜出水COD平均濃度為8±2mg/L，則COD去除率為99.0±0.3%，有機物去除效果顯著。
[0045]同時，經(jīng)反復處理廢水后降低膜污染的主要措施是I)膜組件的安裝位置在三相分離器的上部；2)膜組件安裝有出水管和沖洗管；3)氣體沖洗，降解污水產(chǎn)生的氣體通過氣體分布裝置預收集后，沖洗膜組件，膜組件的壽命可以延長3-5年。
【主權(quán)項】
1.一種有效控制膜污染的浸沒式厭氧膜生物反應器，其特征在于:生物反應器頂端設(shè)有沼氣收集裝置(7)，底部設(shè)有排泥管(11)，反應器內(nèi)部由上至下依次包括膜組件(2)、三相分離器(4)和主反應區(qū)(5);反應器底部設(shè)有進水管￠)，氣體分布裝置(10)在三相分離器(4)的上部，出水管(8)和沖洗管(I)分別與膜組件(2)相連。2.按權(quán)利要求1所述的有效控制膜污染的浸沒式厭氧膜生物反應器，其特征在于:所述膜組件位于三相分離器的上部清水區(qū)。3.按權(quán)利要求2所述的有效控制膜污染的浸沒式厭氧膜生物反應器，其特征在于:所述膜組件為平板膜、管式膜或中空纖維膜。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有效降低膜污染的浸沒式厭氧膜生物反應器，其特征在于:所述出水管⑶和沖洗管⑴分別連接在膜組件⑵的兩側(cè)。5.按權(quán)利要求1所述的有效控制膜污染的浸沒式厭氧膜生物反應器，其特征在于:所述三相分離器設(shè)置在膜組件區(qū)下部；三相分離器與氣體分布裝置相連，氣體分布裝置的頂部設(shè)有氣體單向閥(3)。6.按權(quán)利要求5所述的有效控制膜污染的浸沒式厭氧膜生物反應器，其特征在于:所述三相分離器為圓錐形結(jié)構(gòu)。7.按權(quán)利要求1所述的有效控制膜污染的浸沒式厭氧膜生物反應器，其特征在于:所述沼氣收集裝置(7)通過氣體反沖管(9)與氣體分布裝置(10)連接。8.按權(quán)利要求1所述的有效控制膜污染的浸沒式厭氧膜生物反應器，其特征在于:所述主反應器(5)為升流式厭氧污泥床反應器(UASB)、膨脹顆粒污泥床反應器(EGSB)、內(nèi)循環(huán)反應器(IC)或任何包含三相分離器的反應器。9.一種利用有效控制膜污染的浸沒式厭氧膜生物反應器處理廢水的方法，其特征在于:廢水從進水管通入反應器內(nèi)接種厭氧污泥的主反應區(qū)，再依次進入三相分離器、膜組件區(qū)，進而使廢水得以處理，并從出水管流出；產(chǎn)生的氣體通過三相分離器進入沼氣收集裝置進行收集。10.按權(quán)利要求9所述的利用有效控制膜污染的浸沒式厭氧膜生物反應器處理廢水的方法，其特征在于:廢水處理產(chǎn)生的氣體首先被氣體分布裝置收集，當氣壓超過上方液體的壓力時，氣體分布裝置上方的氣體單向閥打開，形成曝氣，沼氣收集裝置收集的氣體用于間歇式氣體回流反沖洗，控制膜組件的污染。
【專利摘要】本發(fā)明涉及膜生物反應器，具體的說是一種有效控制膜污染的浸沒式厭氧膜生物反應器及處理方法。生物反應器頂端設(shè)有沼氣收集裝置，底部設(shè)有排泥管，反應器內(nèi)部由上至下依次包括膜組件、三相分離器和主反應區(qū)；反應器底部設(shè)有進水管，氣體分布裝置在三相分離器的上部，出水管和沖洗管分別與膜組件相連。本發(fā)明能有效減少膜污染、延長膜的使用壽命、強化厭氧膜生物反應器對污染物的處理能力、實現(xiàn)膜組件的原位沖洗。
【IPC分類】C02F3/28
【公開號】CN105110466
【申請?zhí)枴緾N201510607001
【發(fā)明人】張楊, 顏丙花, 周苗苗, 邵梅生, 許敏
【申請人】中國科學院青島生物能源與過程研究所
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月22日