一體式厭氧旋轉(zhuǎn)管式膜生物反應(yīng)器及其運行方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于厭氧工藝為主體的水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種一體式厭氧旋轉(zhuǎn)管式膜生物反應(yīng)器及其運行方法。
【背景技術(shù)】
[0002]厭氧生物反應(yīng)器是一種可以處理高濃度有機廢水并行之有效的工藝。厭氧生物反應(yīng)器抗沖擊能力強，適用于高有機物濃度的廢水。處理過程能耗低于好氧工藝，并且產(chǎn)生的甲烷氣體可作為能源回收利用。
[0003]傳統(tǒng)的厭氧工藝常采用三相分離器進(jìn)行氣體、泥、水分離，但三相分離器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝要求高，且裝置啟動時間長，污泥絮體常隨水流流出，導(dǎo)致出水效果不好。將膜技術(shù)應(yīng)用于厭氧生物反應(yīng)器中可以更好地實現(xiàn)泥水分離。
[0004]厭氧膜生物反應(yīng)器有效結(jié)合膜分離技術(shù)和厭氧生化處理單元。分離膜可以有效地截留反應(yīng)器中的微生物防止污泥流失，保證反應(yīng)器具有較高的污泥濃度，同時膜對膠體物質(zhì)和大分子有機物的高效截留作用可增強反應(yīng)器的處理效果，使出水水質(zhì)保持穩(wěn)定。
[0005]常見厭氧膜生物反應(yīng)器分為一體式(浸沒式)和分置式(旁流式)。傳統(tǒng)的厭氧膜生物反應(yīng)器多采用分置式，將膜組件分置于厭氧反應(yīng)器之外，利用栗驅(qū)動混合液在膜表面流動形成較高錯流速率以減緩膜污染，從而獲得較大膜通量，但是這種方式需要較高的能量消耗以及空間要求，并且栗的剪切作用破壞了污泥絮體的結(jié)構(gòu)，減弱了微生物的代謝活性，降低了污水處理效率。也有一些研究將膜組件置于厭氧反應(yīng)器內(nèi)，可以使占地面積減小，但是這種方式會造成膜污染現(xiàn)象嚴(yán)重，針對此現(xiàn)象，有些裝置安裝攪拌槳，也有些將產(chǎn)生的甲烷氣體栗送到反應(yīng)器底部，作為曝氣系統(tǒng)減緩膜污染，這些方法通常能耗較高且污染控制效果有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種一體式厭氧旋轉(zhuǎn)管式膜生物反應(yīng)器及其運行方法，克服現(xiàn)有技術(shù)中厭氧膜生物反應(yīng)器污染現(xiàn)象嚴(yán)重、能耗較高的問題。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種一體式厭氧旋轉(zhuǎn)管式膜生物反應(yīng)器，主要包括反應(yīng)器主體、壓力控制系統(tǒng)、管式膜組件及轉(zhuǎn)動裝置，所述反應(yīng)器主體由上部球面頂蓋和下部圓柱形反應(yīng)器箱體構(gòu)成，兩者以法蘭結(jié)構(gòu)連接，頂蓋上設(shè)有排氣口，箱體側(cè)設(shè)有進(jìn)水口和止回閥，箱體底部設(shè)排水口和排泥口 ；所述壓力控制系統(tǒng)由壓力傳感器和自動排氣閥組成，設(shè)置于排氣口處；所述管式膜組件設(shè)置于反應(yīng)器主體內(nèi)部，管式膜組件上部與轉(zhuǎn)動裝置的傳動軸連接，下部通過旋轉(zhuǎn)軸密封圈與出水口連接；轉(zhuǎn)動裝置設(shè)置于反應(yīng)器主體頂部，傳動軸與管式膜組件連接；反應(yīng)器主體內(nèi)部還設(shè)有液位傳感器。
[0008]所述管式膜組件中管式膜以一字、十字或米字形式排列，管式膜組件上端以環(huán)氧樹脂密封，下端通過環(huán)氧樹脂固定在倒錐型出水收集斗中，出水口位于膜組件底端。
[0009]所述管式膜為外壓型無機管式膜或有機管式膜，直徑為5-25mm，能承受0.2MPa以上的跨膜壓力而不發(fā)生變形，能夠進(jìn)行反清洗。
[0010]一種一體式厭氧旋轉(zhuǎn)管式膜生物反應(yīng)器的運行方法，反應(yīng)器依靠厭氧過程生成氣體在封閉反應(yīng)器內(nèi)所形成的壓力以及液體重力共同作為管式膜組件過濾動力實現(xiàn)可控的膜過濾自流出水，通過自動排氣閥控制反應(yīng)器內(nèi)氣相壓力為0.01-0.1MPa，根據(jù)停留時間調(diào)節(jié)氣相壓力控制出水流量，通過液位傳感器控制進(jìn)水栗的啟停，攪拌裝置帶動膜組件轉(zhuǎn)動，一方面實現(xiàn)反應(yīng)器中厭氧污泥與污水的充分混合，另一方面通過水力剪切減緩膜污染的形成和發(fā)展，當(dāng)運行一段時間需要進(jìn)行反沖洗時，通過排氣閥卸掉反應(yīng)器中壓力，由出水口連接反洗栗進(jìn)行反沖洗。
[0011]本發(fā)明的有益效果為:(1)將厭氧過程生成氣體在封閉在反應(yīng)器內(nèi)，利用反應(yīng)器中氣相壓力和液體重力共同作為管式膜組件過濾出水動力，通過調(diào)節(jié)氣相壓力實現(xiàn)膜組件可控自流出水；(2)以轉(zhuǎn)動的膜組件替代攪拌槳，充分利用管式膜膜管的剛性，通過膜組件轉(zhuǎn)動過程中形成的水力剪切減緩膜污染的形成和發(fā)展。當(dāng)膜通量下降較快時，可通過增大旋轉(zhuǎn)速度，增強膜表面剪切力，使污泥剝落，從而控制膜污染?；谝陨蟽牲c，本發(fā)明裝置能降低系統(tǒng)運行能耗，且維護(hù)方便。
【附圖說明】
[0012]圖1本發(fā)明一體式厭氧旋轉(zhuǎn)管式膜生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為圖1A-A截面圖；
[0014]其中:1攪拌電機；2壓力控制器；3頂蓋；4液位傳感器；5傳動軸；6管式膜組件；7管式膜；8箱體；9止回閥；10進(jìn)水口； 11排泥口 ； 12閥門；13密封軸承；14出水口。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016]以一體式厭氧旋轉(zhuǎn)管式膜生物反應(yīng)器處理高濃度養(yǎng)殖廢水。如圖1所示，所用反應(yīng)器主體直徑20cm、高60cm，有效容積為12L。管式膜組件直徑為10cm，長度為16cm，其中含9根膜管呈十字形排布(圖2)，膜管為PVDF材質(zhì)，直徑1.2cm，有效長度為10cm，有效過濾面積為340cm2，上下液位計與上法蘭間的距離分別調(diào)整至5cm和20cm。反應(yīng)器中接種相當(dāng)于其有效容積1/2的馴化好的厭氧污泥，隨后注入養(yǎng)殖廢水。反應(yīng)器啟動階段，關(guān)閉出水口，反應(yīng)器內(nèi)壓力逐步升高。設(shè)定當(dāng)氣相壓力高于0.06MPa時排氣閥自動打開，低于0.03MPa時排氣閥自動關(guān)閉。16h后打開出水口閥門，反應(yīng)器內(nèi)液體在氣相壓力和混合液重力的作用下透過管式膜流出。當(dāng)反應(yīng)器中液位降至下液位計時，排氣閥完全打開，進(jìn)水栗開啟，向反應(yīng)器中注入養(yǎng)殖廢水至上液位計，進(jìn)水栗關(guān)閉，排氣閥關(guān)閉，16h后打開出水口閥門排水。轉(zhuǎn)動裝置轉(zhuǎn)速在排水階段設(shè)定為25r/min，在非排水階段設(shè)定為5r/min。該處理過程停留時間約為48h，穩(wěn)定時C0D去除率為85%。
[0017]盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種一體式厭氧旋轉(zhuǎn)管式膜生物反應(yīng)器，主要包括反應(yīng)器主體、壓力控制系統(tǒng)、管式膜組件及轉(zhuǎn)動裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器主體由上部球面頂蓋和下部圓柱形反應(yīng)器箱體構(gòu)成，兩者以法蘭結(jié)構(gòu)連接，頂蓋上設(shè)有排氣口，箱體側(cè)設(shè)有進(jìn)水口和止回閥，箱體底部設(shè)排水口和排泥口 ；所述壓力控制系統(tǒng)由壓力傳感器和自動排氣閥組成，設(shè)置于排氣口處；所述管式膜組件設(shè)置于反應(yīng)器主體內(nèi)部，管式膜組件上部與轉(zhuǎn)動裝置的傳動軸連接，下部通過旋轉(zhuǎn)軸密封圈與出水口連接；轉(zhuǎn)動裝置設(shè)置于反應(yīng)器主體頂部，傳動軸與管式膜組件連接；反應(yīng)器主體內(nèi)部還設(shè)有液位傳感器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式厭氧旋轉(zhuǎn)管式膜生物反應(yīng)器，其特征在于，所述管式膜組件中管式膜以一字、十字或米字形式排列，管式膜組件上端以環(huán)氧樹脂密封，下端通過環(huán)氧樹脂固定在倒錐型出水收集斗中，出水口位于膜組件底端。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一體式厭氧旋轉(zhuǎn)管式膜生物反應(yīng)器，其特征在于，所述管式膜為外壓型無機管式膜或有機管式膜，直徑為5-25mm，能承受0.2MPa以上的跨膜壓力而不發(fā)生變形，能夠進(jìn)行反清洗。4.一種權(quán)利要求1所述的一體式厭氧旋轉(zhuǎn)管式膜生物反應(yīng)器的運行方法，其特征在于，反應(yīng)器依靠厭氧過程生成氣體在封閉反應(yīng)器內(nèi)所形成的壓力以及液體重力共同作為管式膜組件過濾動力實現(xiàn)可控的膜過濾自流出水，通過自動排氣閥控制反應(yīng)器內(nèi)氣相壓力為.0.01-0.1MPa，根據(jù)停留時間調(diào)節(jié)氣相壓力控制出水流量，通過液位傳感器控制進(jìn)水栗的啟停，攪拌裝置帶動膜組件轉(zhuǎn)動，一方面實現(xiàn)反應(yīng)器中厭氧污泥與污水的充分混合，另一方面通過水力剪切減緩膜污染的形成和發(fā)展，當(dāng)運行一段時間需要進(jìn)行反沖洗時，通過排氣閥卸掉反應(yīng)器中壓力，由出水口連接反洗栗進(jìn)行反沖洗。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種一體式厭氧旋轉(zhuǎn)管式膜生物反應(yīng)器及其運行方法，主要包括反應(yīng)器主體、壓力控制系統(tǒng)、管式膜組件及轉(zhuǎn)動裝置，反應(yīng)器主體由頂蓋和反應(yīng)器箱體構(gòu)成，頂蓋上設(shè)有排氣口，箱體側(cè)設(shè)有進(jìn)水口和止回閥，箱體底部設(shè)排水口和排泥口；壓力控制系統(tǒng)由壓力傳感器和自動排氣閥組成，設(shè)置于排氣口處；管式膜組件設(shè)置于反應(yīng)器主體內(nèi)部，管式膜組件上部與轉(zhuǎn)動裝置的傳動軸連接，下部通過旋轉(zhuǎn)軸密封圈與出水口連接；轉(zhuǎn)動裝置設(shè)置于反應(yīng)器主體頂部。本發(fā)明裝置利用厭氧過程產(chǎn)生氣體在密閉反應(yīng)器內(nèi)形成的壓力以及液體重力共同作為管式膜組件的過濾動力，實現(xiàn)可控的膜過濾自流出水。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，膜污染輕，運行成本低等優(yōu)點，有較強的實用價值。
【IPC分類】C02F3/28
【公開號】CN105236569
【申請?zhí)枴緾N201510767432
【發(fā)明人】王亮, 趙斌, 張朝暉, 王晨瑾, 劉安琪, 譚赟
【申請人】天津工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年11月11日