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一种单反应区的内循环厌氧膜生物反应器 Download PDF

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Abstract

一种单反应区的内循环厌氧膜生物反应器，含有反应器主体、进水(泥)管、出水管、升流管、降流管、出泥管和沼气管。反应区主体内设隔板，该隔板将反应区主体内分为上下两部分，下部为反应区；在上部设第二隔板，第二隔板把上部又分为降流区和膜组件区，在膜组件区设有膜组件。用气水反冲系统采用沼气去除膜污染。由于膜组件的设置，膜组件区的容积小于原来的沉淀区，使得反应器总容积减小。处理废水时，膜组件采用10-50微米的不锈钢微滤膜，反应器内的颗粒污泥浓度可达到60gSSL-1以上，处理淀粉废水时有机负荷达到35kgCODm-3d-1以上。污泥消化时，采用孔径为1-2微米的无纺布微滤膜，停留时间可缩短至15d以内。

Description

一种单反应区的内循环厌氧膜生物反应器
技术领域
本发明涉及一种内循环厌氧膜生物反应器，属于废水和污泥厌氧处理技术领域。
背景技术
单反应区的内循环厌氧反应器是在目前在建数量众多的内循环厌氧反应器基础上发展起来的一种高效厌氧反应器，如图1所示。废水经反应器底部进水管1a进入反应区2，大部分有机物在反应区2去除。废水处理后，经沉淀区8沉淀后排放。其内循环系统包括升流管4和降流管7，利用沼气将反应区2的部分流体提升到气液分离器5中，沼气逸出后，流体在重力作用下经降流管7回到反应区2底部，形成反应器内流体循环。反应器中的三相分离器3主要起固、气、液三相分离和沼气收集的作用。内循环的主要作用是：①提高了第一反应区的液相上升流速，增加该区的混合强度，强化有机物和颗粒污泥间的传质。②稀释进水，提高反应器抗冲击负荷的能力。③回流碱度，减少进水的加碱量，降低运行成本。单反应区的内循环厌氧反应器比传统的内循环反应器结构更简单，造价更低。
上述单反应区的内循环厌氧反应器具有如下优点：①由于保留了内循环的作用，有机物和微生物间的传质效果得到保障，使得在处理同类废水时该反应器的有机负荷和传统内循环反应器相近。该种反应器多采用瘦高型的塔式反应器，高径比为4～8，所以占地面积少，特别适合用地紧张的企业。②结构比传统内循环反应器结构更简便，节省了造价。
内循环污泥厌氧消化器是在单反应区的内循环厌氧反应器基础上开发出适合污泥消化的新型反应器(见图2)。该反应器在反应区内增加了填料16。污泥经反应区底部的进泥管1b进入反应区2，在反应区内与厌氧生物充分接触、反应，污泥中有机物被转化为沼气，沼气提升流体由升流管4进入降流区6，流体通过降流管7回流到反应区2的底部，实现内循环，其余流体经过导流板进入沉淀区8，并在该区沉降。内循环的作用和内循环厌氧反应器相同，不过这种反应器的内循环还得到了回流沼气的强化，即通过内循环回流的沼气泵15及沼气曝气器17将产生的沼气回流到反应区2中。内循环污泥厌氧消化器也具备了传质较好的优点。
单反应区的内循环厌氧反应器在实际运行中，存在运行不够稳定的问题，主要是因为，高水力条件和高有机负荷对污泥产生了物理和化学的负面影响，包括强度降低、胞外多聚物增加、活性恶化，从而导致污泥破碎和污泥流失。而处理污泥的内循环污泥厌氧消化器也存在泥水分离困难的问题。为了克服上述问题，提出单反应区的内循环厌氧膜生物反应器。
发明内容
本发明的目的是提出一种单反应区的内循环厌氧膜生物反应器，以克服单反应区的内循环厌氧反应器跑泥以及内循环污泥厌氧消化器泥水分离困难的问题，使该反应器既能保留内循环厌氧反应器效率高、占地少的优点，同时克服了污泥流失的问题，反应器运行更稳定，反应器容积更小。本发明提供的一种处理废水的单反应区内循环厌氧膜生物反应器，含有反应器主体、进水管、出水管、设置在反应区底部的出泥管以及位于反应区顶部的沼气管，所述反应器主体内部设有反应区、降流区、升流管和降流管，其特征在于：在反应区主体内部设有第一隔板，该隔板将反应区主体内部分为上下两个区域，下部区域为反应区，在上部区域设有第二隔板，该第二隔板将上部区域又分为降流区和膜组件区；所述的升流管设置在降流区内，在膜组件区内设有膜组件；所述的沼气管通过反冲洗的沼气泵和沼气反冲洗管与膜组件底部的气水反冲系统连接，采用沼气对膜组件进行反冲洗。
本发明提供的一种处理污泥的单反应区内循环厌氧膜生物反应器，含有反应器主体、进泥管、出水管、设置在反应区底部的沼气曝气器、内循环回流的沼气泵，以及设置在反应器顶部的沼气管；在反应器主体内部设有升流管、降流管和填料，其特征在于：在反应区主体内部设有第一隔板，该隔板将反应区主体内部分为上下两个区域，下部区域为反应区，所述的填料设置在反应区中部，在上部区域设有第二隔板，该第二隔板将上部区域又分为降流区和膜组件区；所述的升流管设置在降流区内，在膜组件区内设有膜组件；所述的沼气管通过反冲洗的沼气泵和沼气反冲洗管与膜组件底部的气水反冲系统连接，采用沼气对膜组件进行反冲洗。
上述处理废水的单反应区内循环厌氧膜反应器，其特征在于：所述的膜组件采用孔径为10～50微米的不锈钢微滤膜。
上述处理污泥的单反应区内循环厌氧膜反应器，其特征在于：所述的膜组件采用孔径为1～2微米的无纺布微滤膜。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：由于膜组件的设置，膜组件区的容积小于原来的沉淀区，使得反应器的总容积减小。处理废水时，内循环厌氧膜反应器内的颗粒污泥浓度可以达到60gSSL-1以上，在处理淀粉废水时有机负荷达到35kgCODm-3d-1以上。污泥消化时，停留时间可以缩短至15d以内。本发明克服了现有技术中单反应区的内循环厌氧反应器跑泥以及内循环污泥厌氧消化器泥水分离困难的问题，在该反应器中可以获得更高的污泥浓度，彻底杜绝污泥流失和泥水分离差的问题。
附图说明
图1现有技术中单反应区的内循环厌氧反应器结构示意图。
图2现有技术中内循环污泥厌氧消化器结构示意图。
图3a为用于处理污水的单反应区内循环厌氧膜生物反应器结构示意图。
图3b为用于污泥消化的单反应区内循环厌氧膜生物反应器的结构示意图。
图中：1a-进水管；1b-进泥管；2-反应区；3-三相分离器；4-升流管；5-气液分离器；6-降流区；7-降流管；8-沉淀区；9-出水管；10-沼气管；11-第一隔板；12-膜组件区；13-膜组件；14-排泥管；15-内循环回流的沼气泵；16-填料；17-沼气曝气器；18-第二隔板；19-反冲洗的沼气泵；20-沼气反冲洗管。
具体实施方式
本发明所提供的用于处理污水的内循环厌氧膜生物反应器结构如图3a所示，含有反应器主体、进水管1a、出水管9、设置在反应区底部的出泥管14以及位于反应区顶部的沼气管10，所述反应器主体内部设有反应区2、降流区6、升流管4和降流管7；在反应区主体内部设有第一隔板11，该隔板将反应区主体内部分为上下两个区域，下部区域为反应区2；在上部区域设有第二隔板18，该第二隔板将上部区域又分为降流区6和膜组件区12；所述的升流管4设置在降流区6内，在膜组件区12内设有膜组件13，所述的沼气管10通过反冲洗的沼气泵19和沼气反冲洗管20与膜组件底部的气水反冲系统连接。膜污染的控制依赖膜组件中的气水反冲洗装置来实现。反冲洗的气采用内循环厌氧膜生物反应器产生的沼气。由于该反应器还会连接后续处理工艺，因此所述膜组件不采用传统水处理的中空纤维膜(孔径0.001～0.02微米)，而是采用孔径为10～50微米的不锈钢的微滤膜。孔径控制在10～50微米，既能防止污泥流失，又能降低膜组件的能耗。
本发明提供的用于处理污泥的单反应区内循环厌氧膜反应器结构如图3b所示，含有反应器主体、进泥管1b、出水管9、设置在反应区底部的出泥管14，以及设置在反应器顶部的沼气管10，在反应区2底部安装有沼气曝气器17，沼气曝气器17与反应器外部的内循环回流的沼气泵15相连；在反应器主体内部设有升流管4、降流管7和填料16；在反应区主体内部设有第一隔板11，该隔板将反应区主体内部分为上下两个区域，下部区域为反应区，所述的填料设置在反应区中部，在上部区域设有第二隔板18，该第二隔板将上部区域又分为降流区6和膜组件区12；所述的升流管4设置在降流区6内，在膜组件区12内设有膜组件13；所述的沼气管10通过反冲洗的沼气泵19和沼气反冲洗管20与膜组件底部的气水反冲系统连接，设置气水反冲系统来去除膜污染，反冲洗气采用内循环厌氧膜生物反应器自身产生的沼气。
用于处理废水的单反应区内循环厌氧膜反应器的工作过程如下：废水由反应器底部的进水管1a或进泥管进入反应区2，在反应区2中大部分有机物被降解，产生沼气，沼气在第一隔板11的引导作用下进入升流管4，造成升流管4中密度下降。在升流管4内外的密度差的作用下，反应区2中的混合液被提升到降流区6中。沼气和废水分离后，由位于反应器顶部的沼气管10逸出后，废水则由降流区6和降流管7回到反应器底部，实现内循环。内循环使得反应区2的液相上升流速大大提高，加加强了传质，提高了反应器的处理效率。而降流区6部分混合液进入膜组件区12，经膜组件13的固液分离后，由出水管9排出。自此，处理的全过程完成。该反应器的主要特点是：①核心是内循环和膜的结合。膜采用采用孔径为10-50微米的不锈钢微滤膜。②该反应器为升流式反应器，处理废水时采用颗粒污泥。而一般的膜反应器为完全混合式反应器，采用絮状污泥。颗粒污泥反应速率更高，同时污泥浓度更高，以高浓度生物量来实现高容积负荷下的低污泥有机负荷运行，稳定性提高。③与内循环和EGSB等传统升流式反应器相比，该反应器容积更小、结构更紧凑。处理废水时，内循环厌氧膜生物反应器内的颗粒污泥浓度可以达到60gSSL-1以上，在处理淀粉废水时有机负荷达到35kgCODm-3d-1以上。
用于污泥消化的单反应区内循环厌氧膜反应器的工作过程同处理废水的单反应区内循环厌氧膜反应器基本相同，膜组件采用孔径为1～2微米的无纺布微滤膜，设置气水反冲系统来去除膜污染，反冲洗气采用内循环厌氧膜生物反应器自身产生的沼气。该反应器实现了污泥龄与水力停留时间的分离，污泥龄长，有利于污泥彻底降解。停留时间可以缩短至15d以内时，VSS去处理仍可到达50％。出水的水质好，可以达到COD500mgL-1左右。

Claims (4)

1.一种用于处理废水的单反应区内循环厌氧膜生物反应器，含有反应器主体、进水管(1a)、出水管(9)、设置在反应区底部的出泥管(14)以及位于反应区顶部的沼气管(10)，所述反应器主体内部设有反应区(2)、升流管(4)、降流区(6)和降流管(7)，其特征在于：在反应区主体内部设有第一隔板(11)，该隔板将反应区主体内部分为上下两个区域，下部区域为反应区(2)，在上部区域设有第二隔板(18)，该第二隔板将上部区域又分为降流区(6)和膜组件区(12)；所述的升流管(4)设置在降流区(6)内，在膜组件区(12)内设有膜组件(13)；所述的沼气管(10)通过反冲洗的沼气泵(19)和沼气反冲洗管(20)与膜组件底部的气水反冲系统连接，采用沼气对膜组件进行反冲洗。
2.按照权利要求1所述的一种处理废水的单反应区内循环厌氧膜生物反应器，其特征在于：所述的膜组件采用孔径为10～50微米的不锈钢微滤膜。
3.一种用于处理污泥的单反应区内循环厌氧膜生物反应器，含有反应器主体、进泥管(1b)、出水管(9)、出水管(14)、设置在反应区底部的沼气曝气器(17)、沼气泵(15)以及设置在反应器顶部的沼气管(10)；在反应器主体内部设有升流管(4)、降流管(7)和填料(16)，其特征在于：在反应区主体内部设有第一隔板(11)，该隔板将反应区主体内部分为上下两个区域，下部区域为反应区(2)，所述的填料设置在反应区(2)中部，在上部区域设有第二隔板(18)，该第二隔板将(18)上部区域又分为降流区(6)和膜组件区(12)；所述的升流管(4)设置在降流区(6)内，在膜组件区(12)内设有膜组件(13)；所述的沼气管(10)通过反冲洗的沼气泵(19)和沼气反冲洗管(20)与膜组件底部的气水反冲系统连接，采用沼气对膜组件进行反冲洗。
4.按照权利要求2所述的一种处理污泥的单反应区内循环厌氧膜生物反应器，其特征在于：所述的膜组件采用孔径为1～2微米的无纺布微滤膜。
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