CN108163976A - 一种分散式厌氧膜生物反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分散式厌氧膜生物反应器，主要由反应器系统、近红外光照射系统、曝气循环系统、污泥系统、进出水系统构成。所述的复合型厌氧膜生物反应器主体由聚氯乙烯（PCV）材料外壳构成，内部中心设有浸没式板框膜组件、支撑板，选用聚偏二氟乙烯（PVDF）作为膜主体部分，膜组件下部为曝气装置、进水口及储泥斗；反应器顶部安装波长为850nm的近红外LED灯，上方设有出水口及排气口。优点：本装置具有能耗低，可高效且同时去除生活污水中高浓度的化学需氧量（COD）、总氮（TN）、总磷（TP），同时解决了传统污水处理方法截留致病微生物和病毒不佳的问题，且拥有占地面积小，净化效率高，不易产生膜污染等显著优点。

Description

一种分散式厌氧膜生物反应器

技术领域

本发明涉及一种污水处理技术，特别涉及一种分散式厌氧膜生物反应器。

背景技术

近年来，由于人口的持续增长及经济的不断发展，淡水资源污染问题日渐加剧，淡水资源短缺已成为全世界大多数地区面临的普遍问题，这使得人们开始重点关注再生水的利用。城市污水经过一系列处理之后，得到净化从而满足其他行业的使用要求，成为再生水进一步利用。再生水也被称为城市的第二水源，同淡化的海水、跨流域调水相比，再生水成本较低，有助于减小水生环境污染，同时提高了水资源的综合利用率等，无论是从经济、环境、还是社会的角度，都具有巨大的优势。

但传统的再生水处理法，如活性污泥法和生物膜法去除有机碳及营养物质效率不高，易受到进水水质变化，能耗较高，占地面积大，无法同时处理浓度较高的有机物及致病微生物、病毒等的限制。近年来，膜生物反应器作为膜过滤技术和污水生物处理技术结合的一种新型水处理技术，被越来越广发的开发和使用。它主要由膜组件、生物反应器和物质输送三部分构成，其工作原理是利用生物反应器内的大量微生物对污水进行净化，去除所含的有机碳等污染物，可以完全取代传统活性污泥法中的二沉池，最大限度的提高了泥水分离效果，有效防止了污泥膨胀。另外，膜分离可以从很大程度上截留如大肠杆菌等致病微生物和小于膜孔径的病毒，这也是传统污水处理工艺所达不到的。

然而现有的膜生物反应器绝大多存在以下问题：

1、由于高强度的曝气方式，极易产生膜污染且污染严重，需人工定期去除；

2、另一方面，高强度的曝气及复杂设备的使用进一步带来动力能源消耗，同时增加了产水成本。

光合细菌是一种广泛存在于河流、湖泊、潮湿土壤中的细菌，它主要依靠自然界中的光源作为能量供给，可以在厌氧光照的或好氧黑暗的条件下，结合水中富含的有机物、氨基酸等迅速增值，使水质得到净化。利用光合细菌这一特性，其被广泛地应用在各种类型的污水处理上，如中药废水、啤酒废水、印染废水等，均达到了良好的出水效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是客服现有技术的缺陷，提供一种净化高效、出水水质稳定且能长时间运行，装置能耗较小的分散式厌氧膜生物反应器，可用于含有高COD、TN和TP浓度生活污水的同时去除。

为解决上述技术问题，本发明提供一种分散式厌氧膜生物反应器，包括反应器系统、曝气循环系统、污泥系统、进出水系统以及反应器主体外壳，其特征是，还包括近红外光照射系统主要包括近红外LED灯；所述反应器主体外壳主要由PCV材料的棱柱外壳构成，所述反应器系统主要由浸没式板框膜组件、支撑板组成，浸没式板框膜组件平行放置于厌氧膜生物反应器中心位置，下部依次设有曝气装置、进水口及储泥斗，反应器顶部安装所述近红外LED灯。

进一步的，所述浸没式板框膜组件平行放置于厌氧膜生物反应器中心位置，选择聚偏二氟乙烯膜（PVDF）膜作为膜组件主体，两块膜中间设置聚氯乙烯（PVC）支撑板，膜总面积为0.3m²，孔径为0.5μm，膜最大运行流量控制在每平方米2L/h，反应器内部富含大量的光合细菌。

进一步的，所述近红外LED灯采用波长为850nm、功率2W的近红外LED灯。

进一步的，所述反应器主体外壳的上部设有出水口及排气口。

进一步的，所述曝气装置，选用橡胶（EPDM）为材料的穿孔管作为曝气设备，该曝气装置与反应器外部的气体循环管道相连接，反应器顶部设有气体回收口，内部厌氧气体经由气体循环泵作用下重新进入底部曝气装置，内外气体以此形成回路，实现连续曝气，流量范围控制在3-5L/min。

进一步的，所述反应器主体外壳的尺寸采用30cm、35cm、50cm长方体构成；原污水由水泵经流量调节阀和开关进入反应器底部的入水口，出水口设置在反应器上方一侧，外接水泵将处理水排出反应器外；反应器下部为储泥斗，底部安装排泥管道和排泥口，实现定期排泥。

进一步的，所述储泥斗采用锥形斗，锥形斗底部装有排泥管，通过由计算机控制的蠕动泵以将活性污泥排出。

进一步的，所述的分散式厌氧膜生物反应器在生活污水处理中的应用。

本发明所达到的有益效果：

1、该分散式厌氧膜生物反应器以近红外LED灯作为内部光合细菌的能量来源，使其始终保持在高效合成的状态，可高效地去除污水中高浓度COD、TN、TP，最大程度上净化污水；

2、膜反应组件设有支撑板，使得污水能充分地通过膜组件，进一步提高净化效率；

3、曝气循环系统的设置，不但起到充分搅拌的作用，并且可充分清洁反应器内部，将生物膜的产生减少到最低，有效避免了膜污染问题，同时厌氧曝气无需供养，大大的节省了能耗。

附图说明

图1为分散式厌氧膜生物反应器的工作流程示意图；

图2为分散式厌氧膜生物反应器对污水中COD去除效果图；

图3为分散式厌氧膜生物反应器对污水中TN取出效果图；

图4为分散式厌氧膜生物反应器对污水中TP去除效果图；

图5为分散式厌氧膜生物反应器对污水中COD、TN、TP去除率效果图。

图中的1是反应器主体外壳；2是膜组件；3是支撑板；4是曝气装置；5是储泥斗；6是排泥口；7是进水口；8是进水口水泵；9是气体循环管道；10是近红外LED灯；11是出水口；12是出水口水泵。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。一下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种分散式厌氧膜生物反应器，包括厌氧墨系统、近红外光照射系统、曝气系统、污泥系统、进出水系统、反应器主体外壳1。反应器主体外壳1选用PVC材料，主体框架上部位长方体形，尺寸为30cm、35cm、50cm，膜最大运行流量控制在每平方米2L/h，两块膜中间设置PVC支撑板3。

反应器顶部安有波长为850nm、功率为2W的近红外LED灯10，作为光合细菌在厌氧条件下的能源供给，浸没式板框膜组件下部设有以EPDM为材料的穿孔管作为曝气装置4，管径40mm，孔眼速率为8m/s，穿孔管与反应器外部的气体循环管道9相连接，反应器顶部设有气体回收口，内部厌氧气体经由气体回收口、气体循环泵重新进入底部曝气装置，实现连续曝气，流量范围控制在3-5L/min。

输送系统中的进水口7侧开在长方体下半部，原污水在进水口水泵8的作用下，经流量调节阀和开关流入进水口7，出水口11侧开在长方体上半部，外界出水口水泵12将处理水排出反应器外。反应器主体外壳1下半部分由锥形储泥斗5构成，底部安装排污管和污泥泵，活性污泥通过重力自流方式进入底部锥形斗内，其流速为0.15L/min，在污泥泵的作用下从排泥口6实现定期排泥。

反应器内部含有大量的光合细菌，以外加近红外线作为光源，在厌氧条件下利用生活污水中大量的有机物作为供氢体兼碳源进行光合作用，充分去除大量有机物及营养物质，使高浓度有机污水得到净化。

如图2-5所示，该分散式厌氧膜生物反应器对高浓度COD、TN、TP生活污水去除实例：分别在厌氧膜生物反应器进出口进行取样，每间隔10填取一次水样，进出口分别取6组重复水样，反应装置运行40天后结束。水样经稀释后，COD指标采用分光光度法测出，TN和TP指标则采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测得，将所测得各指标分别取平均值。

详细实施案例结果见图2、3、4、5所示，该新型复合型厌氧膜生物反应器在持续运行的40天中对生活污水中COD、TN和TP的平均去除率分别超过90%、70%和80%。净化效率稳定，出水水质优良。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种分散式厌氧膜生物反应器，包括反应器系统、曝气循环系统、污泥系统、进出水系统以及反应器主体外壳，其特征是：还包括近红外光照射系统，所述红外光照射系统主要包括近红外LED灯；所述反应器主体外壳主要由PCV材料的棱柱外壳构成，所述反应器系统主要由浸没式板框膜组件、支撑板组成，浸没式板框膜组件平行放置于厌氧膜生物反应器中心位置，下部依次设有曝气装置、进水口及储泥斗，反应器顶部安装所述近红外LED灯。

2.根据权利要求1所述的一种分散式厌氧膜生物反应器，其特征是：所述浸没式板框膜组件平行放置于厌氧膜生物反应器中心位置，选择聚偏二氟乙烯膜作为膜组件主体，两块膜中间设置聚氯乙烯支撑板，膜总面积为0.3m²，孔径为0.5μm，膜最大运行流量控制在每平方米2L/h，反应器内部富含大量的光合细菌。

3.根据权利要求1所述的一种分散式厌氧膜生物反应器，其特征是，所述近红外LED灯采用波长为850nm、功率2W的近红外LED灯。

4.根据权利要求1所述的一种分散式厌氧膜生物反应器，其特征是，所述反应器主体外壳的上部设有出水口及排气口。

5.根据权利要求1所述的一种分散式厌氧膜生物反应器，其特征是，所述曝气装置，选用橡胶为材料的穿孔管作为曝气设备，该曝气装置与反应器外部的气体循环管道相连接，反应器顶部设有气体回收口，内部厌氧气体经由气体循环泵作用下重新进入底部曝气装置，内外气体以此形成回路，实现连续曝气，流量范围控制在3-5L/min。

6.根据权利要求1所述的一种分散式厌氧膜生物反应器，其特征是，所述反应器主体外壳的尺寸采用30cm、35cm、50cm长方体构成；原污水由水泵经流量调节阀和开关进入反应器底部的入水口，出水口设置在反应器上方一侧，外接水泵将处理水排出反应器外；反应器下部为储泥斗，底部安装排泥管道和排泥口，实现定期排泥。

7.根据权利要求6所述的一种分散式厌氧膜生物反应器，其特征是，所述储泥斗采用锥形斗，锥形斗底部装有排泥管，通过由计算机控制的蠕动泵以将活性污泥排出。

8.权利要求1-7任意一项所述的分散式厌氧膜生物反应器在生活污水处理中的应用。