CN101891351A - 双级厌氧膜生物反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双级厌氧膜生物反应器，本体为一圆柱形罐体结构，反应室底部安装有布水管，反应室上部安装有固定支架，固定支架上固定有沼气收集器和斜板，沼气收集器由四块相对的斜板组合，沼气收集器上部有沼气收集管，反应室上部为钢、不锈钢或钢砼制的环形出水堰固定在本体上，反应室底部安装有布水管，上部安装有钢制固定支架，固定支架上固定有膜组件，膜组件由一个膜框架和框架内的膜元件构成，本体顶部安装有环形配水渠和水封罐，出水阀和加药阀分别安装在出水管和加药管上。本反应器结构简单，运行稳定，容积负荷高，处理效果好，膜污染轻，使用方便，占地面积省。可有效去除污水中的COD、BOD₅、SS、NH₃-N等污染物，并可回收沼气。

Description

双级厌氧膜生物反应器

技术领域

本发明涉及一种厌氧膜生物反应器技术领域，更具体涉及一种双级厌氧膜生物反应器，适用于制浆造纸、酿酒、制药、食品、屠宰、养殖、垃圾处理等行业所产生的中、高浓度废水的处理。

背景技术

污水生物处理技术是利用微生物分解氧化有机物这一功能，并采取一定的人工措施，创造有利于微生物生长和繁殖的环境，获得大量具有高生物活性的微生物，以提高其分解氧化有机物效率的一种污水处理方法。污水生物处理分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类，好氧生物处理的进行需要氧气的供应，而厌氧生物处理则需保证无氧的环境。厌氧生物处理是指在无氧条件下，由厌氧和兼性微生物的共同作用下，将有机物分解转化为CH₄和CO₂的过程，厌氧过程分为三个阶段：(1)水解发酵阶段，在水解与发酵细菌作用下，使碳水化合物、蛋白质、脂肪转化为单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油、二氧化碳、氢等；(2)产氢产乙酸阶段，在产氢产乙酸菌和同型乙酸菌的作用下，将水解发酵阶段的产物转化成H₂、CO₂和CH₃COOH；(3)产甲烷阶段，CO₂和H₂在一类产甲烷菌的作用下转化为CH₄和H₂O，而CH₃COOH在另一类产甲烷菌的作用下转化成CH₄和CO₂。

膜生物反应器可分为三类：膜分离生物反应器、膜-曝气生物反应器和萃取-膜生物反应器。当前实际应用的主要为膜分离生物反应器，其是由膜分离技术与传统生物处理技术相结合而形成的一种高效水处理技术，简称为MBR工艺，它采用膜分离过程代替了传统的固液分离过程，膜分离技术主要是利用膜的选择性透过性能将某些离子、分子或微粒从水中分离出来的技术，应用于污水处理的生物反应器中的膜主要为微滤膜和超滤膜。

膜生物反应器相对传统生物处理具有以下特点：(1)能够高效地进行固液分离，分离效果远好于传统的沉淀分离，出水中的悬浮物和浊度几乎为零，可直接回用，将二级处理和深度处理合并为一个工艺，实现了污水的资源化；(2)由于膜的高效截留作用，可以将微生物完全截留在反应器内；将反应器的水力停留时间(HRT)和污泥龄(STR)完全分开，控制更加灵活；(3)反应器内微生物浓度高，耐冲击负荷；(4)大分子难降解成分被膜截留在生物反应器中而获得了足够的停留时间，极大提高了难降解有机物的降解效率；(5)设备集中，占地面积小。

当前的膜生物反应器主要为好氧膜生物反应器，由于膜生物反应器处理的多为成份复杂的中、高浓度废水，应用厌氧膜生物反应器处理较好氧膜生物反应器处理将具有以下优势：(1)参与厌氧生物处理的微生物种群较好氧多，功能各异，处理过程远比好氧复杂，有些微生物可以对难降解有机物进行断链处理，将复杂的大分子转化为结构简单的小分子，提高污水的可生化性，从而使厌氧生物处理过程得以进行，因此厌氧微生物可以对好氧微生物不能降解的一些有机物进行降解；(2)厌氧处理可大大降低运行费用，还可产生能量，厌氧处理本身不需提供空气，相反可以产出含量约为53％-56％甲烷的沼气，沼气的热值约为21000-25000kJ/m³，每去除1kg(COD)，好氧处理约需消耗电能0.5-1.0kW·h，而厌氧处理能够产生0.35-0.40m³的沼气，因此通常厌氧处理系统整体能耗为好氧处理工艺的10％-15％；(3)厌氧生物反应器的负荷通常为好氧生物反应器负荷的510倍，因此厌氧生物反应器容积和系统占地面积都较小；(4)厌氧处理对营养物的要求低于好氧处理，好氧处理的BOD₅∶N∶P＝100∶10∶1，而厌氧处理通常为BOD₅∶N∶P＝200∶5∶1。综上，采用厌氧膜生物反应器处理复杂的中、高浓度废水较采用好氧膜生物反应器更好。

目前的厌氧膜生物反应器在工程中实际应用很少，在国内尚无实际工程应用，中国专利CN101306873、CN2578324、CN101215045公开了三种厌氧膜生物反应器。这些厌氧膜生物反应器均是在传统的厌氧反应器基础上增加一级膜分离器而成，其形式皆由一级厌氧反应器和一级膜分离器串联组成，污水在厌氧反应器内进行厌氧生物处理，出水进入膜分离器中进行泥水分离，分离出的厌氧活性污泥回流至厌氧反应器中提供厌氧反应所需的厌氧微生物，除了增加一级膜分离器之外，没有针对膜分离技术的特点对厌氧反应器的形式进行其他改进。

而本双级厌氧膜生物反应器是在充分结合膜分离技术与厌氧生物处理技术的特点的基础上研制而成的，较这些传统厌氧处理工艺形式上改进而成的厌氧膜生物反应器具有以下优势：(1)本双级厌氧膜生物反应器采用上下两级厌氧反应器组合而成，上级厌氧反应器采用较高的负荷，去除废水中大多数的污染物，下级厌氧反应器采用较低的负荷，对污水中的污染物进行进一步处理，保证最大限度的去除水中的污染物，因此较其他的厌氧膜生物反应器具有更高的污染物去除效率，其COD去除效率通常可达99％以上，出水水质较其他反应器更好；(2)取消了膜分离器，将膜装置置于下级厌氧反应器中，相对于其他的厌氧膜生物反应器，本装置可省略厌氧反应器和膜分离器之间的提升设备，上下两级厌氧反应器之间依靠水力重力自流连接，结构简单，无需动力；(3)由于下级厌氧反应器内的污泥浓度较低，同时由于厌氧反应器内部反应产生的沼气和膜分离组件底部沼气充气产生的气液都会对膜表面产生冲洗作用，因此本双级厌氧膜生物反应器较其他厌氧膜生物反应器可有效减轻膜污染，从而延长膜的寿命；(4)本双级厌氧膜生物反应器本身容积负荷高，且采用上下两层设置，同时省去了膜分离器，可有效节省基建投资及占地面积；(5)反应器内没有内循环系统和污泥回流系统，结构简单，运行稳定，有利于反应器的检修和维护。

发明内容

本发明的目的是提供一种双级厌氧膜生物反应器，用于对废水进行厌氧生物处理，采用膜分离技术进行固液分离，结构简单，运行稳定，容积负荷高，处理效果好，膜污染轻，使用方便，占地面积省，可用于中、高浓度废水的厌氧生物处理，该反应器采用膜分离技术进行固液分离，可有效去除污水中的COD、BOD₅、SS、NH₃-N等污染物，并可回收沼气。

为了实现上述的目的，本发明通过以下技术措施来实现：

本发明包括：本体、环形配水渠、配水管(包括第一配水管、第二配水管)、布水管(包括第一布水管、第二布水管)、反应室(包括第一反应室、第二反应室)、沼气收集器、固定支架(包括第一固定支架、第二固定支架)、斜板、环形出水堰、膜组件、出水管、沼气收集管(包括第一沼气收集管、第二沼气收集管)、水封罐、沼气输气管、排泥管(包括第一排泥管、第二排泥管)、沼气充气管、加药管、出水阀、加药阀。其特征在于：本体为一圆柱形罐体结构，反应室中部采用隔板隔为第一反应室和第二反应室，第一反应室底部安装有第一布水管，第一反应室上部安装有第一固定支架，固定支架由不锈钢扁钢连接组成，与钢制罐体用焊接固定，与钢砼罐体连接端预埋固定，第一固定支架上固定有沼气收集器和斜板，沼气收集器由四块相对的斜板组合，斜板均采用螺栓和不锈钢支撑固定在第一固定支架上，斜板的连接处采用塑料膜熔融密封，沼气收集器上部有沼气收集管，第一反应室上部为钢、不锈钢或钢砼制的环形出水堰固定在本体上，第二反应室底部安装有第二布水管，上部安装有钢制第二固定支架，第二固定支架上固定有膜组件，膜组件由一个膜框架和框架内的膜元件构成，本体顶部安装有环形配水渠和水封罐，沼气充气管在膜组件底部开有小孔，出水阀和加药阀采用塑料或不锈钢球阀或闸阀，出水阀和加药阀分别安装在出水管和加药管上。

沼气收集器和斜板均采用聚丙烯、聚氯乙烯或工程塑料等材料或不锈钢材质制作，每个沼气收集器均由四块相对的斜板组合而成，沼气收集器上部有沼气收集管，其作用为气体和固液进行分离，可厌氧生物处理过程中产生的沼气进行收集，斜板由若干块斜板组成，用于进行固液分离，其原理与斜板沉淀池相同，采用斜板可明显提高固液分离效果，第一反应室最上部为钢、不锈钢或钢砼制的环形出水堰，固定在本体上；第二反应室底部安装有第二布水管，上部安装有钢制第二固定支架，第二固定支架上固定有膜组件，膜组件由一个膜框架和框架内的膜元件构成，膜元件采用聚氯乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯等材料的平板式多孔微滤膜，微滤膜的孔径一般为微米级，其可有效截留水中的悬浮物、微粒和细菌等大于膜孔径的杂质，但是无法截留离子和分子级的物质，因此水中的绝大部分污染物可有效去除，而水则通过膜元件得以净化；本体顶部安装有环形配水渠和水封罐，其中环形配水渠为钢、不锈钢或钢砼制，对进水起到配水作用，水封罐为一钢或不锈钢制圆柱形罐体，水封罐中装有碱性水溶液吸收剂，可吸收沼气中的H₂S、硫醇、NH₃等有害气体，对沼气起到净化作用；配水管、出水管、沼气收集管、沼气输气管、排泥管、沼气充气管、加药管根据不同要求分别采用高密度聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或不锈钢材质管道，其作用为输送进出反应器和反应器内部的各种介质，其中第一配水管用于由环形配水渠向第一布水管输水，第二配水管用于由环形出水堰向第二布水管输水；出水管用于由第二反应室经膜组件向外排水，沼气收集管用于收集第一反应室产生的沼气，沼气收集管用于收集第二反应室产生的沼气；沼气输气管用于将经水封罐净化后的沼气输送至外部沼气储罐；沼气充气管在膜组件底部一段开有一定数量的小孔，外部沼气储罐中的一小部分沼气经鼓风机送至膜组件底部的沼气充气管中，经小孔释放后形成大量小的沼气泡，大量气泡和水一起上升冲刷膜表面，可对膜元件起到很好的清洗作用，可有效减轻膜表面的污染；排泥管用于排出反应器内产生的剩余污泥，其中排泥管用于排出第二反应室所产生的污泥，排泥管用于排出第二反应室所产生的污泥，厌氧反应器产生的污泥量很少，并且均为稳定化的厌氧消化污泥，可直接用作肥料改良土壤；由于膜元件表面仍然存在轻微的污染，因此需定期(3个月左右)由加药管向膜组件内输送进一定量的清洗液进行在线清洗；出水阀和加药阀一般采用塑料或不锈钢球阀或闸阀，分别安装在出水管和加药管上，用于出水和加药之间的切换，通常情况下出水阀打开而加药阀关闭，反应器正常运行出水；进行在线清洗时，加药阀打开而出水阀关闭，外置加药泵送来的清洗液经加药管和出水管进入膜组件内对膜元件进行清洗。

本双级厌氧膜生物反应器各部分的连接关系为：环形配水渠和第一布水管之间通过第一配水管连接，环形出水堰和第二布水管之间通过第二配水管连接，沼气收集器和水封罐之间通过第一沼气收集管连接，第二反应室和水封罐之间通过第二沼气收集管连接，膜组件顶部连接出水管，膜组件底部连接沼气充气管，水封罐连接沼气输气管，第一反应室和第二反应室下部分别连接有第一排泥管和第二排泥管，膜组件通过出水管向外排放处理后的出水，加药管连接到出水管上用于定期的清洗，水封罐排放的沼气由沼气输气管送去沼气储罐回收利用，第一反应室和第二反应室产生的剩余污泥分别由第一排泥管和第二排泥管排出。

本发明的工作过程如下所述：所需处理的废水进入环形配水渠，经配水后废水由第一配水管自流进入第一布水管，废水通过第一布水管在第一反应室底部均匀分配，废水自下而上流动，废水中的有机物与反应室内的高浓度颗粒污泥充分接触，通过厌氧菌的作用降解有机物反应产生沼气，沼气和上升的污水一起搅动污泥层，部分颗粒污泥随气流和水流向上运动形成悬浮污泥区，剩余的有机物在此获得进一步降解，上升的沼气经沼气收集器收集后由第一沼气收集管至水封罐，上升的泥水混合物经斜板沉淀后废水进入环形出水堰，下沉的污泥依靠重力返回反应区，环形出水堰收集的废水由第二配水管自流进入第二布水管，废水通过第二布水管分配到第二反应室，废水在第二反应室中的反应过程与在第一反应室中的反应过程类似，但是第二反应室的废水进水为经过第一反应室处理的废水，废水中的污泥浓度较低，因而容积负荷也较低，其主要作用为进一步去除废水中的有机污染物，经处理的废水上升到第二反应室上部时，将通过膜组件和出水管直接排出，由于膜组件中膜元件的截留作用，可有效截留水中的悬浮物、微粒和细菌等大于膜孔径的杂质，保证出水水质，同时使细菌和剩余的污染物停留在第二反应室内进行进一步反应，第二反应室中产生的沼气通过第二沼气收集管至水封罐，沼气经碱性水溶液吸收剂吸收其中的H₂S、硫醇、NH₃等有害气体后由沼气输气管送至外部沼气储罐以进行回收利用，同时，为了减轻膜元件表面的污染，外部沼气储罐中的一小部分沼气经鼓风机送至膜组件底部的沼气充气管中，经小孔释放后形成大量小的沼气泡，大量气泡和水一起上升冲刷膜表面，对膜元件起到很好的清洗作用，上升的沼气在第二反应室上部聚集，经第二沼气收集管、水封罐和沼气输气管回到外部沼气储罐中，由于膜元件表面仍然存在轻微的污染，因此需定期(3个月左右)由加药管向膜组件内输送进一定量的清洗液进行在线清洗，通常情况下出水阀打开而加药阀关闭，反应器正常运行出水，进行在线清洗时，加药阀打开而出水阀关闭，外置加药泵送来的清洗液经加药管和出水管进入膜组件内对膜元件进行清洗。

本发明的优点是：(1)本双级厌氧膜生物反应器采用上下两级厌氧反应器组合而成，上级厌氧反应器采用较高的负荷，去除废水中大多数的污染物，下级厌氧反应器采用较低的负荷，对污水中的污染物进行进一步处理，保证最大限度的去除水中的污染物，因此较其他的厌氧膜生物反应器具有更高的污染物去除效率，其COD去除效率通常可达99％以上，出水水质较其他反应器更好；(2)取消了膜分离器，将膜装置置于下级厌氧反应器中，相对于其他的厌氧膜生物反应器，本装置可省略厌氧反应器和膜分离器之间的提升设备，上下两级厌氧反应器之间依靠水力重力自流连接，结构简单，无需动力；(3)由于下级厌氧反应器内的污泥浓度较低，同时由于厌氧反应器内部反应产生的沼气和膜分离组件底部沼气充气产生的气液都会对膜表面产生冲洗作用，因此本双级厌氧膜生物反应器较其他厌氧膜生物反应器可有效减轻膜污染，从而延长膜的寿命；(4)本双级厌氧膜生物反应器本身容积负荷高，且采用上下两层设置，同时省去了膜分离器，可有效节省基建投资及占地面积；(5)反应器内没有内循环系统和污泥回流系统，结构简单，运行稳定，有利于反应器的检修和维护。

本发明采用结合厌氧生物处理技术和膜分离技术，对中、高浓度废水进行厌氧生物处理，并可回收沼气。适用于制浆造纸、酿酒、制药、食品、屠宰、养殖、垃圾处理等行业所产生的中、高浓度废水的处理。

附图说明

图1为一种双级厌氧膜生物反应器结构示意图；

图2为一种双级厌氧膜生物反应器俯视示意图；

其中：1-环形配水渠；

2-配水管，其中2a-环形配水渠1至布水管3a的第一配水管，2b-环形出水堰8至布水管3b的第二配水管；

3-布水管，其中3a-第一反应室4a内的第一布水管，3b-第二反应室4b内的第二布水管；

4-反应室，其中4a-第一反应室，4b-第二反应室；

5-沼气收集器(由四块相对的斜板组合而成，斜板均采用螺栓和不锈钢支撑固定在第一固定支架6a上，斜板的连接处采用塑料膜熔融密封。)；

6-固定支架，其中6a-第一反应室4a内的第一固定支架，6b-第二反应室4b内的第二固定支架；

7-斜板；

8-环形出水堰；

9-膜组件(由一个膜框架和框架内的多块膜元件构成，膜元件采用聚氯乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯等材料的平板式多孔微滤膜。)；

10-出水管；

11-沼气收集管，其中11a-沼气收集器5至水封罐12的第一沼气收集管，11b-第二反应室4b至水封罐12的第二沼气收集管；

12-水封罐(钢或不锈钢制圆柱形罐体)；

13-沼气输气管；

14-排泥管，其中14a-第一反应室4a的第一排泥管，14b-第二反应室4b的第二排泥管；

15-沼气充气管；

16-加药管；

17-出水阀；

18-加药阀；

19-本体(钢、不锈钢或钢砼制的圆柱形罐体结构，中部分隔为上下两层)。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例进一步描述本发明。

如图1所示，本发明包括：本体19、环形配水渠1、配水管2(包括第一配水管2a、第二配水管2b)、布水管3(包括第一布水管3a、第二布水管3b)、反应室4(包括第一反应室4a、第二反应室4b)、沼气收集器5、固定支架6(包括第一固定支架6a、第二固定支架6b)、斜板7、环形出水堰8、膜组件9、出水管10、沼气收集管11(包括第一沼气收集管11a、第二沼气收集管11b)、水封罐12、沼气输气管13、排泥管14(包括第一排泥管14a、第二排泥管14b)、沼气充气管15、加药管16、出水阀17、加药阀18。本体19为一钢、不锈钢或钢砼制的圆柱形罐体结构，其中部对应罐体材质采用钢板、不锈钢板或钢砼，反应室4中部采用隔板隔为第一反应室4a和第二反应室4b，反应室4内为经过驯化的生物活性高的厌氧颗粒污泥与污水的混合物，其中第一反应室4a底部安装有第一布水管3a，布水管3采用高密度聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯等塑料材质或不锈钢材质，布水管3上均匀地开有小孔，废水从小孔中流出，其作用是使进水在反应室4底部形成均匀的上升流，第一反应室4a上部安装有第一固定支架6a，固定支架6由若干根不锈钢扁钢连接组成，与钢制罐体一般采用焊接固定，与钢砼罐体则连接端预埋固定，第一固定支架6a上固定有沼气收集器5和斜板7，沼气收集器5和斜板7均采用聚丙烯、聚氯乙烯或工程塑料等材料或不锈钢材质制作，每个沼气收集器5均由如图1所示的四块相对的斜板组合而成，斜板均采用螺栓和不锈钢支撑固定在第一固定支架6a上，斜板的连接处采用塑料膜熔融密封，上升的沼气直接向上进入沼气收集器5顶部，固液混合物则通过沼气收集器5的斜板之间的空隙流出进入斜板7，沼气收集器5顶部有沼气收集管11，其作用为气体和固液进行分离，可对厌氧生物处理过程中产生的沼气进行收集，斜板7由若干块斜板组成，用于进行固液分离，其原理与斜板沉淀池相同，采用斜板7可明显提高固液分离效果，第一反应室4a最上部为钢、不锈钢或钢砼制的环形出水堰8，固定在本体19上；第二反应室4b底部安装有第二布水管3b，上部安装有钢制第二固定支架6b，第二固定支架6b上固定有膜组件9，膜组件9由一个膜框架和框架内的膜元件构成，膜元件采用聚氯乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯等材料的平板式多孔微滤膜，微滤膜的孔径一般为微米级，其可有效截留水中的悬浮物、微粒和细菌等大于膜孔径的杂质，但是无法截留离子和分子级的物质，因此水中的绝大部分污染物可有效去除，而水则通过膜元件得以净化；本体19顶部安装有环形配水渠1和水封罐12，其中环形配水渠1为钢、不锈钢或钢砼制，对进水起到配水作用，水封罐12为一钢或不锈钢制圆柱形罐体，水封罐12中装有碱性水溶液吸收剂，可吸收沼气中的H₂S、硫醇、NH₃等有害气体，对沼气起到净化作用；配水管2、出水管10、沼气收集管11、沼气输气管13、排泥管14、沼气充气管15、加药管16根据不同要求分别采用高密度聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或不锈钢材质管道，其作用为输送进出反应器和反应器内部的各种介质，其中第一配水管2a用于由环形配水渠1向第一布水管3a输水，第二配水管2b用于由环形出水堰8向第二布水管3b输水；出水管10用于由第二反应室4b经膜组件9向外排水，沼气收集管11a用于收集第一反应室4a产生的沼气，第二沼气收集管11b用于收集第二反应室4b产生的沼气；沼气输气管13用于将经水封罐12净化后的沼气输送至外部沼气储罐；沼气充气管15在膜组件9底部一段开有一定数量的小孔，外部沼气储罐中的一小部分沼气经鼓风机送至膜组件底部的沼气充气管15中，经小孔释放后形成大量小的沼气泡，大量气泡和水一起上升冲刷膜表面，可对膜元件起到很好的清洗作用，可有效减轻膜表面的污染；排泥管14用于排出反应器内产生的剩余污泥，其中第一排泥管14a用于排出第二反应室4a所产生的污泥，第二排泥管14b用于排出第二反应室4b所产生的污泥，厌氧反应器产生的污泥量很少，并且均为稳定化的厌氧消化污泥，可直接用作肥料改良土壤；由于膜元件表面仍然存在轻微的污染，因此需定期(3个月左右)由加药管16向膜组件9内输送进一定量的清洗液进行在线清洗；出水阀17和加药阀18一般采用塑料或不锈钢球阀或闸阀，出水阀17和加药阀18分别安装在出水管10和加药管16上，用于出水和加药之间的切换，通常情况下出水阀17打开而加药阀18关闭，反应器正常运行出水；进行在线清洗时，加药阀18打开而出水阀17关闭，外置加药泵送来的清洗液经加药管16和出水管10进入膜组件9内对膜元件进行清洗。

本双级厌氧膜生物反应器各部分的连接关系为：环形配水渠1和第一布水管3a之间通过第一配水管2a连接，环形出水堰8和第二布水管3b之间通过第二配水管2b连接，沼气收集器5和水封罐12之间通过第一沼气收集管11a连接，第二反应室4b和水封罐12之间通过第二沼气收集管11b连接，膜组件9顶部连接出水管10，膜组件9底部连接沼气充气管15，水封罐12连接沼气输气管13，第一反应室4a和第二反应室4b下部分别连接有第一排泥管14a和第二排泥管14b，膜组件9通过出水管10向外排放处理后的出水，加药管16连接到出水管10上用于定期的清洗，水封罐12排放的沼气由沼气输气管13送去沼气储罐回收利用，第一反应室4a和第二反应室4b产生的剩余污泥分别由第一排泥管14a和第二排泥管14b排出。加药管16连接到出水管10，出水管10连接到膜组件9上部，沼气充气管15连接到膜组件9下部。

本发明的工作过程如下所述：所需处理的废水进入环形配水渠1，经配水后废水由第一配水管2a自流进入第一布水管3a，废水通过第一布水管3a在第一反应室4a底部均匀分配，废水自下而上流动，废水中的有机物与第一反应室4a内的高浓度颗粒污泥充分接触，通过厌氧菌的作用降解有机物反应产生沼气，沼气和上升的污水一起搅动污泥层，部分颗粒污泥随气流和水流向上运动形成悬浮污泥区，剩余的有机物在此获得进一步降解，上升的沼气经沼气收集器5收集后由第一沼气收集管11a至水封罐12，上升的泥水混合物经斜板7沉淀后废水进入环形出水堰8，下沉的污泥依靠重力返回反应区，环形出水堰8收集的废水由第二配水管2b自流进入第二布水管3b，废水通过第二布水管3b分配到第二反应室4b，废水在第二反应室4b中的反应过程与在第一反应室4a中的反应过程类似，但是第二反应室4b的废水进水为经过第一反应室4a处理的废水，废水中的污泥浓度较低，因而容积负荷也较低，其主要作用为进一步去除废水中的有机污染物，经处理的废水上升到第二反应室4b上部时，将通过膜组件9和出水管10直接排出，由于膜组件9中膜元件的截留作用，可有效截留水中的悬浮物、微粒和细菌等大于膜孔径的杂质，保证出水水质，同时使细菌和剩余的污染物停留在第二反应室4b内进行进一步反应，第二反应室4b中产生的沼气通过第二沼气收集管11b至水封罐12，沼气经碱性水溶液吸收剂吸收其中的H₂S、硫醇、NH₃等有害气体后由沼气输气管13送至外部沼气储罐以进行回收利用，同时，为了减轻膜元件表面的污染，外部沼气储罐中的一小部分沼气经鼓风机送至膜组件底部的沼气充气管15中，经小孔释放后形成大量小的沼气泡，大量气泡和水一起上升冲刷膜表面，对膜元件起到很好的清洗作用，上升的沼气在第二反应室4b上部聚集，经第二沼气收集管11b、水封罐12和沼气输气管13回到外部沼气储罐中，由于膜元件表面仍然存在轻微的污染，因此需定期(3个月左右)由加药管16向膜组件内输送进一定量的清洗液进行在线清洗，通常情况下出水阀17打开而加药阀18关闭，反应器正常运行出水，进行在线清洗时，加药阀18打开而出水阀17关闭，外置加药泵送来的清洗液经加药管16和出水管10进入膜组件9内对膜元件进行清洗。

如图2所示，本体19为一钢、不锈钢或钢砼制的圆柱形罐体结构，其中部对应罐体材质采用钢板、不锈钢板或钢砼分隔为第一反应室4a和第二反应室4b，本体19顶端中心为水封罐12，周边为环形配水渠1，本体19罐壁四周布置有各连接管，包括配水管2、出水管10、沼气收集管11、排泥管14、沼气充气管15、加药管16，水封罐12顶端布置有沼气输气管13，出水管10和加药管16上分别安装有出水阀17和加药阀18。其中环形配水渠1为钢、不锈钢或钢砼制，对进水起到配水作用，水封罐12为一钢或不锈钢制圆柱形罐体，水封罐12中装有碱性水溶液吸收剂，可吸收沼气中的H₂S、硫醇、NH₃等有害气体，对沼气起到净化作用；配水管2、出水管10、沼气收集管11、沼气输气管13、排泥管14、沼气充气管15、加药管16根据不同要求分别采用高密度聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或不锈钢材质管道，其作用为输送进出反应器和反应器内部的各种介质，其中第一配水管2a用于由环形配水渠1向第一反应室4a输水，第二配水管2b用于由第一反应室4a向第二反应室4b输水；出水管10用于由第二反应室4b向外排水，第一沼气收集管11a用于收集第一反应室4a产生的沼气，第二沼气收集管11b用于收集第二反应室4b产生的沼气和沼气充气管向第二反应室4b输送的循环沼气；沼气输气管13用于将经水封罐12净化后的沼气输送至外部沼气储罐；沼气充气管15用于向第二反应室4b输送膜元件抗污染清洗所需的沼气；排泥管14用于排出反应器内产生的剩余污泥，其中第一排泥管14a用于排出第二反应室4a所产生的污泥，第二排泥管14b用于排出第二反应室4b所产生的污泥；加药管16用于向膜组件内输送清洗液；出水阀17和加药阀18用于出水和加药之间的切换。

Claims (6)

1.一种双级厌氧膜生物反应器，包括本体(19)、布水管(3)、反应室(4)、沼气收集器(5)、斜板(7)、膜组件(9)、沼气收集管(11)、沼气输气管(13)、沼气充气管(15)，其特征在于：本体(19)为一圆柱形罐体结构，反应室(4)中部采用隔板隔为第一反应室(4a)和第二反应室(4b)，第一反应室(4a)底部安装有第一布水管(3a)，第一反应室(4a)上部安装有第一固定支架(6a)，固定支架(6)由不锈钢扁钢连接组成，与钢制罐体用焊接固定，与钢砼罐体连接端预埋固定，第一固定支架(6a)上固定有沼气收集器(5)和斜板(7)，沼气收集器(5)由四块相对的斜板组合，斜板均采用螺栓和不锈钢支撑固定在第一固定支架(6a)上，斜板的连接处采用塑料膜熔融密封，沼气收集器(5)上部有沼气收集管(11)，第一反应室(4a)上部为钢、不锈钢或钢砼制的环形出水堰(8)固定在本体(19)上，第二反应室(4b)底部安装有第二布水管(3b)，上部安装有钢制第二固定支架(6b)，第二固定支架(6b)上固定有膜组件(9)，膜组件(9)由一个膜框架和框架内的膜元件构成，本体(19)顶部安装有环形配水渠(1)和水封罐(12)，沼气充气管(15)在膜组件(9)底部开有小孔，出水阀(17)和加药阀(18)采用塑料或不锈钢球阀或闸阀，出水阀(17)和加药阀(18)分别安装在出水管(10)和加药管(16)上。

2.根据权利要求1所述的一种双级厌氧膜生物反应器，其特征在于：所述的环形配水渠(1)和第一布水管(3a)之间通过第一配水管(2a)连接，环形出水堰(8)和第二布水管(3b)之间通过第二配水管(2b)连接，沼气收集器(5)和水封罐(12)之间通过第一沼气收集管(11a)连接，第二反应室(4b)和水封罐(12)之间通过第二沼气收集管(11b)连接，膜组件(9)顶部连接出水管(10)，膜组件(9)底部连接沼气充气管(15)，水封罐(12)连接沼气输气管(13)，第一反应室(4a)和第二反应室(4b)下部分别连接有第一排泥管(14a)和第二排泥管(14b)。

3.根据权利要求1所述的一种双级厌氧膜生物反应器，其特征在于：所述的加药管(16)连接出水管(10)，出水管(10)连接膜组件(9)上部，沼气充气管15连接膜组件(9)下部。

4.根据权利要求1所述的一种双级厌氧膜生物反应器，其特征在于：所述 的布水管(3)采用高密度聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯等塑料材质或不锈钢材质，布水管(3)上均匀地开有孔。

5.根据权利要求1所述的一种双级厌氧膜生物反应器，其特征在于：所述的沼气收集器(5)和斜板(7)采用聚丙烯、聚氯乙烯或工程塑料等材料或不锈钢材质制作。

6.根据权利要求1所述的一种双级厌氧膜生物反应器，其特征在于：所述的膜组件(9)由一个膜框架和框架内的膜元件构成，其中的膜元件采用聚氯乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯等材料的平板式多孔微滤膜，微滤膜的孔径为微米级。 

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