CN102951734A

CN102951734A - 一种厌氧动态膜反应器废水处理装置

Info

Publication number: CN102951734A
Application number: CN2012104837497A
Authority: CN
Inventors: 周雪飞; 张亚雷; 褚华强; 苏鸿洋; 郭肃晋; 赵静
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2013-03-06

Abstract

本发明涉及一种厌氧动态膜反应器废水处理装置，由厌氧生物反应器和动态膜组件两部分组成，厌氧生物反应器含有下部污泥层和泥水分离层，动态膜组件置于厌氧反应器中。污泥层动态膜的形成提高了大孔支撑体的泥水混合液分离效果，具有良好的过滤和分离功能，同时将混合液中掺杂的甲烷气体分离，可以代替传统厌氧反应器中三相分离器在进行液、固、气三相分离的作用，并有效利用了上流式厌氧污泥反应器的上部空间，将厌氧生物处理和动态膜分离结合在一起，使经过处理的污水经过动态膜过滤、分离后的出水具有良好的水质。本发明动态膜支撑网选材广泛，成本低，动态膜反冲洗气压为50-100kPa，水反冲洗强度为10-20倍动态膜过滤通量，反冲洗方便。

Description

一种厌氧动态膜反应器废水处理装置

技术领域

本发明涉及一种厌氧动态膜反应器废水处理装置，将动态膜加入厌氧池中，替代了三相分离器，提高了水、气、固三相分离的效率，属废水厌氧处理领域。

背景技术

相对于好氧处理技术，废水的厌氧处理是把废水处理和能源回收相结合，且成本低廉的一种水处理技术。厌氧生物处理技术有如下的特点：（1）建造、运行和操作简单，基建和运行的费用低；（2）能量需求低，节约能源；（3）厌氧处理的剩余污泥的产生量少等。

20世纪40年代以来，厌氧处理技术得到了较大的发展，而达到突破性进展的是1970年荷兰Lettinga开发的升流式厌氧污泥床（Upflow Anaerobic Sludge Bed，简称UASB）工艺，其最大特点是反应器内拥有沉降性能良好的颗粒污泥和设计合理的三相分离器，保证了反应器内拥有高浓度的厌氧污泥，是其高效的一个前提。虽然UASB成为了第二代厌氧反应器的杰出代表，但还存在一些不足，例如结构较复杂、启动速度较慢、泥水混合不够理想以及气液固效率受制于颗粒污泥培养和三相分离器设计。针对上述不足，进行新型厌氧反应器开发使之能够长期、高效、稳定运行，具有极为广阔的工程应用前景。

动态膜分离技术，由于其相对投资成本低，膜污染容易控制，能耗低等优点，成为当前膜研究热点。动态膜（dynamic membrane）又可以称为次生膜（second membrane），是指通过预涂剂或活性污泥在微滤膜、超滤膜或大孔径支撑体表面形成的新膜。动态膜的形成可以提高大孔支撑体的截留能力。动态膜一般分为自生膜和预涂膜两种类型：自生膜仅需要依靠分离的混合液中物质，而预涂膜则需有向分离的水中投加一种或多种专门组分物质，通过直接或预涂循环形成。可以作为动态膜支撑体的材料和组件形式很多，如大孔尼龙网、不锈钢网或无纺布材料等均可以作为动态膜的支撑体。

近年来，厌氧膜-生物反应器的应用已经引起人们的注意，与常规的厌氧反应器相比，厌氧膜-生物反应器具有容积负荷高、占地面积小、出水水质好、水力停留时间和污泥停留时间可完全分离等优点。现有的动态膜工艺大多应用于好氧活性污泥处理工艺中，关于厌氧状态下采用动态膜技术进行废水处理，尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提出一种厌氧动态膜反应器废水处理装置，采用动态膜代替传统三相分离器，进行水、气、固三相分离和污染物降解去除，提高了分离和去除效率。

本发明提出的一种厌氧动态膜反应器废水处理装置，由厌氧生物反应器和动态膜组件组成，动态膜组件置于厌氧反应器中上部；其中：

厌氧生物反应器包括进水管1、污泥层2、泥水分离层3、出水管5、出气管6、反冲洗气压罐7和反冲洗水箱8，泥水分离层3位于污泥层2上方，污泥层2底部设有进水管1，泥水分离层3上方设有动态膜组件4，动态膜组件4一侧连接有出水管5，所述出水管5上设有反冲气压罐7和反冲洗水箱8，厌氧生物反应器顶部设有出气管6；

动态膜组件4包括动态膜支撑网9、滤布骨架10和支撑脚11，滤布骨架10固定于动态膜支撑网9上，支撑脚11通过机械或化学的方法，有序的固定在滤布骨架10上，滤布骨架10上设置有出水管5，同时也为反冲洗进水口。

本发明中，所述动态膜支撑网9主要是由大孔材料构成，如易于生物膜生长的纤维滤布、无纺布、筛娟或金属丝网等中一种以上，也可根据不同的废水水质选择不同孔径规格与材质的动态膜组件支撑材料。

本发明所述的一种厌氧动态膜反应器废水处理装置的工作过程如下：

进行废水处理时，废水首先由下部进水管进入厌氧动态膜反应器废水处理装置，废水中的有机物污染物被厌氧污泥层中厌氧污泥降解，同时产生甲烷气体；混合液上升过程中同时进行泥水重力分离并连续通过动态膜支撑网，由于动态膜组件由大孔材料构成，在连续进行经泥水分离层后泥水混合液的分离过程中，最先会截流一些较大颗粒的污染物，使得动态膜组件支撑网上的孔径会被逐渐堵塞，之后在动态膜支撑网上形成一层厌氧污泥层动态膜。污泥层动态膜的形成提高了大孔支撑体的泥水混合液分离效果，具有良好的过滤和分离功能，同时将混合液中掺杂的甲烷气体分离，可以完美的代替传统厌氧反应器中三相分离器在进行液、固、气三相分离的作用，并有效利用了上流式厌氧污泥反应器的上部空间，将厌氧生物处理和动态膜分离结合在一起，使经过处理的污水经过动态膜过滤、分离后的出水具有良好的水质。

动态膜组件经过连续的水处理，随着运行时间的延长，沉积在动态膜组件上的动态膜会越来越厚，会影响液、固、气三相分离的效果，需要对动态膜组件进行清洗，利用装置产生的甲烷气体和动态膜出水进行反冲洗，保证厌氧动态膜后续过滤的正常运行。

本发明中，所述污泥层2为厌氧生物反应器主体有效高度的40%-50%。

本发明中，所述动态膜支撑网结构采用双面加工，可以是圆形，或者是与厌氧反应器筒体制作形状相同的其它形状。

本发明中，动态膜反冲洗首先为气反冲洗，之后为水反冲洗；反冲洗气压罐7进气为装置产生的甲烷气体，气反冲洗气压为50-100kPa，冲洗时间5-20s；反冲洗水箱为动态膜过滤出水，水反冲洗强度为10-20倍动态膜过滤通量，冲洗时间10-30s。

本发明的主要优点是：

1、动态膜形成时间短，易进行清洗；采用大孔径材料作为动态膜基材，如筛娟、滤布、金属丝网，或无纺布，取材容易，造价低廉。

2、与在传统厌氧反应器上部设置复杂的三相分离器相比，动态膜安装操作简单，气、液、固三相分离效果好，并有效利用了上流式厌氧污泥反应器的上部空间。

附图说明

图1是本发明一种厌氧动态膜反应器废水处理装置示意图。

图2是动态膜组件构造示意图。

图中标号：1为进水管；2为污泥层；3为泥水分离层；4为动态膜组件；5为出水管；6为出气管；7为反冲洗气压罐；8为反冲洗水箱；5为出水管；9为动态膜支撑网；10为动态膜组件骨架；11为动态膜组件支撑脚。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。

实施例1：如图1-图2所示，一种厌氧动态膜反应器废水处理装置，包括：进水管1；污泥层2；泥水分离层3；动态膜组件4；出水管5；出气管6；反冲洗气压罐7；反冲洗水箱8。支撑脚11通过机械或化学的方法，有序的固定在滤布骨架10上，滤布骨架10上设置有出水管5，同时也为反冲洗进水口。滤布形状为圆形断面，能够获得最优化的水利条件，有效避免动态膜预涂时由于堵塞减少有效过流面积以及反冲水流分布不均造成冲洗效果差等问题。

废水浓度为2500mg/L的模拟工业有机废水。装置启动运行第13天，COD去除率逐渐提高，COD去除率稳定在85%以上，说明反应器已完成启动。污泥层占有效容积的50%，水力停留时间为24h，出水pH值保持在7.2左右。装置启动后出水悬浮物浓度逐渐减少，启动20小时后，出水悬浮物浓度小于50mg/L，表明动态膜有效形成。动态膜由微小的污泥颗粒物质组成，具有过滤作用，能够过滤大部分污水中的颗粒物质。动态膜4形成后，开始对废进行过滤并进行气液分离，经过动态膜4过滤得到的出水由出水口5排出，分离得到的甲烷气体由出气管6进行收集。

经过滤约2-3d，动态膜4膜内颗粒间的间隙会被废水中的杂质堵塞，开始进行反冲洗。此时，通过出水口向动态膜组件内注入装置产生的甲烷气体和动态膜出水进行动态膜反冲洗。动态膜反冲洗首先为气反冲洗，之后为水反冲洗；反冲洗气压罐7进气为装置产生的甲烷气体，气反冲洗气压为50-100kPa，冲洗时间5-10s；反冲洗水箱为动态膜过滤出水，水反冲洗强度为10-20倍动态膜过滤通量，冲洗时间10-20s。反冲后，覆盖在滤布的动态膜泥饼被冲落，重新回到下部污泥中去。

Claims

1.一种厌氧动态膜反应器废水处理装置，其特征在于由厌氧生物反应器和动态膜组件组成，动态膜组件置于厌氧反应器中上部；其中：

厌氧生物反应器包括进水管(1)、污泥层(2)、泥水分离层(3)、出水管(5)、出气管(6)、反冲洗气压罐(7)和反冲洗水箱(8)，泥水分离层(3)位于污泥层(2)上方，污泥层(2)底部设有进水管(1)，泥水分离层(3)上方设有动态膜组件(4)，动态膜组件(4)一侧连接有出水管(5)，所述出水管(5)上设有反冲气压罐(7)和反冲洗水箱(8)，厌氧生物反应器顶部设有出气管(6)；

动态膜组件(4)包括动态膜支撑网(9)、滤布骨架(10)和支撑脚(11)，滤布骨架(10)固定于动态膜支撑网(9)上，支撑脚(11)通过机械或化学的方法，有序的固定在滤布骨架(10)上，滤布骨架(10)上设置有出水管(5)，同时也为反冲洗进水口。

2.根据权利要求1所述的厌氧动态膜反应器废水处理装置，其特征在于动态膜支撑网由大孔材料构成，即为纤维滤布、无纺布、筛娟或金属丝网中一种以上，或根据不同的废水水质选择不同孔径规格与材质的动态膜组件支撑材料；所述动态膜支撑网采用双面加工，采用圆形，或者是与厌氧反应器筒体制作形状相同的其它形状。

3.根据权利要求1所述的厌氧动态膜反应器废水处理装置，其特征在于所述污泥层(2)为厌氧生物反应器主体有效高度的40%-50%。

4.根据权利要求1所述的厌氧动态膜反应器废水处理装置，其特征在于所述动态膜反冲洗首先为气反冲洗，之后为水反冲洗；反冲洗气压罐(7)进气为装置产生的甲烷气体，气反冲洗气压为50-100kPa，冲洗时间5-20s；反冲洗水箱为动态膜过滤出水，水反冲洗强度为10-20倍动态膜过滤通量，冲洗时间10-30s。