CN111056632A - 一种厌氧型外置式管式超滤膜生物反应器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种厌氧型外置式管式超滤膜生物反应器，涉及废水处理技术领域，本发明为一种厌氧型外置式管式超滤膜生物反应器，包括厌氧反应器、管式超滤膜装置、膜清洗装置、沼气收集装置，厌氧反应器包括厌氧进水泵、厌氧反应罐、设置于厌氧反应箱底部的厌氧底部布水管；所述管式超滤膜装置包括超滤膜进水泵、多个相互连通的超滤膜管、设置于所述超滤膜管内部的超滤膜、超滤膜透析液管；膜清洗装置包括清洗罐、清洗水泵、与管式超滤膜装置相连通的清洗泵出水管。本申请中通过外置式管式超滤膜的拦截作用，减少厌氧污泥的流失，可将厌氧反应器内的污泥浓度提高到40g/L，提高了厌氧处理效率。

Description

一种厌氧型外置式管式超滤膜生物反应器

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种厌氧型外置式管式超滤膜生物反应器。

背景技术

高浓度工业废水(如垃圾焚烧厂渗滤液)的有机物浓度高，COD高达70-80g/L,甚至更高，必须采用厌氧处理工艺。由于常规非膜法厌氧反应器内的厌氧污泥是通过自然沉淀进行泥水分离，厌氧出水会带出厌氧污泥，导致厌氧反应器内的厌氧污泥浓度无法提高，仅能达到10g/L左右，厌氧反应效率低；同时由于厌氧出水有污泥带出，会对后续处理工艺的造成不利影响；另外厌氧反应器内设置有复杂的三相分离器，为提高厌氧效率，需要将厌氧反应器的高度做高到25m，建造成本高。为提高厌氧反应器的处理效率，降低投资费用，也有采用厌氧反应器和内置式超滤膜相结合组成厌氧型内置式超滤膜生物反应器；但其采用内置式超滤膜来进行泥水分离，需要在厌氧池外设置膜池，将超滤膜设置在膜池内，厌氧出水进入膜池进行过滤处理，然后再用泵将膜池内的截留的污泥抽回厌氧池，厌氧型内置式超滤膜生物反应器在过滤出水时必须需要空气在线冲洗，从而变相的给泥水混合液进行充氧曝气，影响厌氧污泥的状态，影响厌氧处理效果，内置式超滤膜所能承受的污泥浓度不高于15g/L，因此厌氧反应器内的污泥浓度不能超过此值，无法进一步提高厌氧污泥浓度，影响了厌氧反应器的处理效果的进一步提升，现有的厌氧反应器为提高处理效率，高度达25多米，施工麻烦，造价高。另外，内置式膜离线清洗时需要吊离膜池至清洗浸泡水池，操作繁琐且不方便。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种厌氧型外置式管式超滤膜生物反应器，可以提高厌氧反应器内的厌氧污泥浓度到40g/L，不需要空气在线冲洗，厌氧反应罐结垢简单，厌氧处理效果好，操作简单。

本发明为一种厌氧型外置式管式超滤膜生物反应器，包括厌氧反应器、管式超滤膜装置、膜清洗装置、沼气收集装置，所述厌氧反应器包括厌氧进水泵、厌氧反应罐、设置于所述厌氧反应罐底部的厌氧底部布水管；所述管式超滤膜装置包括超滤进水泵（4）、多个相互连通的超滤膜管、设置于所述超滤膜管内部的超滤膜、超滤膜透析液管；所述膜清洗装置包括清洗罐、清洗水泵、与所述管式超滤膜装置相连通的清洗泵出水管；所述厌氧进水泵出水管与厌氧进水管连通，厌氧进水管与厌氧底部布水管连通，设置于所述厌氧反应罐顶部的厌氧上部收水管与厌氧出水管相连，还包括超滤进水泵，所述厌氧出水管也与超滤进水泵进水管连通；超滤进水泵出水管与超滤膜进水管连通，超滤膜循环出水管与厌氧回流管道连通，厌氧回流管又与厌氧进水管连通，清洗罐出水管与清洗泵连通，清洗泵出水管与超滤膜进水管连通，所述超滤膜透析液管与MBR出水管连通。

作为优选的，所述超滤膜透析液管与清洗罐透析液回流管连通，所述清洗罐透析液回流管与清洗罐连通。

作为优选的，所述超滤膜循环出水管、清洗罐之间通过一清洗循环回流管连通；还包括一端与超滤进水泵出水管连通，另一端与厌氧进水管连通的厌氧超滤回流管。

作为优选的，所述厌氧底部布水管的一端与厌氧排泥管相连。

作为优选的，所述沼气收集装置包括气液分离罐、沼气收集管、沼气水封罐，所述气液分离罐通过沼气收集管与厌氧反应罐的上部相连通，气液分离罐出气管与沼气水封罐相连通，气液分离罐底部设置有沼液回流管，所述沼液回流管与厌氧反应罐相连通。

作为优选的，还包括设置在所述厌氧反应罐底部的厌氧反应器液位计，设置在所述超滤膜进水管上的超滤进水流量计、超滤膜进膜端压力传感器，设置在超滤膜出水管上的超滤膜出膜端压力传感器，设置在超滤膜透析液管上的超滤透析液流量计。

作为优选的，还包括气动阀组，所述气动阀组包括设置在所述超滤进水泵出水管上的超滤进水气动阀、设置在所述厌氧超滤回流管上的厌氧超越回流气动阀、设置在所述清洗泵出水管上的清洗泵出水气动阀、设置在所述MBR出水管上的MBR出水气动阀、设置在所述清洗罐透析液回流管上的清洗罐透析液回流气动阀、设置在所述清洗循环回流管上的清洗循环回流气动阀、设置在厌氧回流管上的厌氧回流气动阀。

作为优选的，还包括设置在清洗罐底部的清洗罐液位计。

作为优选的，还包括设置在清洗罐底部的清洗罐排空管、设置在超滤膜进水管底部的超滤膜放空管。

本申请中通过外置式管式超滤膜的拦截作用，减少厌氧污泥的流失，可将厌氧反应器内的污泥浓度提高到40g/L，甚至更高，而普通的厌氧反应器的厌氧污泥浓度仅到10g/L左右，厌氧型内置式超滤膜生物反应器也仅仅能到15g/L左右，提高了厌氧处理效率；

由于厌氧出水采用超滤膜进行拦截，从而降低了厌氧出水水质浓度，减轻了后续处理工艺的负荷。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中提供的一种厌氧型外置式管式超滤膜生物反应器的结构示意图。

其中：

100-厌氧反应器；200-管式超滤膜装置；300-膜清洗装置；400-沼气收集装置；500-气动阀组；1-厌氧进水泵；2-厌氧进水泵出水管；3-超滤进水泵进水管；4-超滤进水泵；5-超滤进水泵出水管；6-超滤进水气动阀；7-超滤膜进水管；8-超滤膜进水流量计；9-超滤进膜端压力传感器；10-超滤膜；11-超滤出膜端压力传感器；12-超滤膜循环出水管；13-厌氧回流气动阀；14-厌氧回流管；15-厌氧进水管；16-厌氧底部布水管；17-厌氧反应罐；18-厌氧上部收水管；19-厌氧出水管；20-厌氧排泥管；21-厌氧反应器液位计；22-超滤膜透析液管；23-超滤膜透析液流量计；24-MBR出水管；25-MBR出水气动阀；26-清洗罐；27-清洗罐出水管；28-清洗泵；29-清洗泵出水管；30-清洗泵出水气动阀；31-清洗循环回流气动阀；32-清洗循环回流管；33-清洗透析液回流管；34-清洗透析液回流气动阀；35-清洗罐液位计；36-清洗罐排空管；37-厌氧超越回流管；38-厌氧超越回流气动阀；39-沼气管收集管；40-气液分离罐；41-气液分离罐出气管；42-沼液回流管；43-沼气水封罐；44-沼气出气管；45-超滤膜放空管； 46-超滤膜管。

具体实施方式

请参阅图1，一种厌氧型外置式管式超滤膜生物反应器，包括厌氧反应器100、管式超滤膜装置200、膜清洗装置300、沼气收集装置400，所述厌氧反应器100包括厌氧进水泵1、厌氧反应罐17、设置于所述厌氧反应罐17底部的厌氧底部布水管16；所述管式超滤膜装置200包括超滤膜进水泵4、多个相互连通的超滤膜管46、设置于所述超滤膜管46内部的超滤膜10、超滤膜透析液管22；所述膜清洗装置300包括清洗罐26、清洗水泵28、与所述管式超滤膜装置200相连通的清洗泵出水管29；所述厌氧进水泵出水管2与厌氧进水管15连通，厌氧进水管15与厌氧底部布水管16连通，设置于所述厌氧反应罐17顶部的厌氧上部收水管18与厌氧出水管19相连，还包括超滤进水泵4，所述厌氧出水管19也与超滤进水泵进水管3连通；超滤进水泵出水管5与超滤膜进水管7连通，超滤膜循环出水管12与厌氧回流管道14连通，厌氧回流管14又与厌氧进水管15连通，清洗罐出水管27与清洗泵28连通，清洗泵出水管29与超滤膜进水管7连通，所述超滤膜透析液管22与MBR出水管24连通。

所述超滤膜透析液管22与清洗罐透析液回流管33连通，所述清洗罐透析液回流管33与清洗罐26连通。所述超滤膜循环出水管12、清洗罐26之间通过一清洗循环回流管32连通；还包括一端与超滤进水泵出水管5连通，另一端与厌氧进水管15连通的厌氧超滤回流管37。所述厌氧底部布水管16的一端与厌氧排泥管20相连。

其中，所述沼气收集装置400包括气液分离罐40、沼气收集管39、沼气水封罐43，所述气液分离罐40通过沼气收集管39与厌氧反应罐17的上部沼气收集区相连通，气液分离罐出气管41与沼气水封罐43相连通，沼气经沼气水封罐43后通过沼气出气管44进入后续回收利用系统；气液分离罐40底部设置有沼液回流管42，所述沼液回流管42与厌氧反应罐17相连通。

还包括设置在所述厌氧反应罐17底部的厌氧反应器液位计21，设置在所述超滤膜进水管7上的超滤进水流量计8、超滤膜进膜端压力传感器9，设置在超滤膜出水管12上的超滤膜出膜端压力传感器11，设置在超滤膜透析液管22上的超滤透析液流量计23。

还包括气动阀组500，所述气动阀组500包括设置在所述超滤进水泵出水管5上的超滤进水气动阀6、设置在所述厌氧超滤回流管37上的厌氧超越回流气动阀38、设置在所述清洗泵出水管29上的清洗泵出水气动阀30、设置在所述MBR出水管24上的MBR出水气动阀25、设置在所述清洗罐透析液回流管33上的清洗罐透析液回流气动阀34、设置在所述清洗循环回流管32上的清洗循环回流气动阀31、设置在厌氧回流管14上的厌氧回流气动阀13。

还包括设置在清洗罐26底部的清洗罐液位计35。

还包括设置在清洗罐26底部的清洗罐排空管36、设置在超滤膜进水管10底部的超滤膜放空管45。

厌氧反应器100的作用是通过厌氧反应，去除废水中的大部分有机物，并产生沼气；管式超滤膜装置200的作用是超滤进水泵4将从厌氧反应罐上部抽取的泥水混合物泵入超滤进水泵4的进水端，然后废水通过超滤进水泵4在管式超滤膜装置200的超滤膜内形成流速高达4-5m/s水流，如此高速的水流在膜内一方面可以做到错流清洗，防止膜表面结垢，另一方面提供内压力，使废水透过超滤膜10得到过滤，透析液通过透析液管路进入后续处理系统；同时污泥被截留在超滤膜10内部，通过回流管路重新回到厌氧反应器底部，同时对厌氧反应器底部泥水混合物提供充分的水力搅拌，使厌氧进水跟底部厌氧污泥充分接触反应，在厌氧池内形成至少1m/h的上升流速，提高厌氧反应的效率。

膜清洗装置为超滤膜10提供清水清洗及化学清洗。

沼气收集装置及时收集厌氧反应产生的沼气。

工作原理如下：厌氧进水泵1通过厌氧进水泵出水管2及厌氧进水管15将废水抽入厌氧反应器100的厌氧反应罐17中；超滤进水泵4通过厌氧出水管19及厌氧上部收水管18，将厌氧上部反应后的泥水混合物抽入超滤膜10，泥水混合物在超滤膜管中的流速达到4-5m/s，对超滤膜进行错流清洗，同时由于内压的存在，使泥水混合物中的清水透过超滤膜10得到过滤，透析液通过超滤膜透析液管路22及MBR出水管24进入后续处理系统。过滤后的污泥留在超滤膜管内跟着循环水通过超滤膜循环出水管12、厌氧回流管14、厌氧进水管15进入厌氧反应器底部设置的布水管16和厌氧进水泵泵入的厌氧进水混合，并均匀地进入厌氧反应罐17的底部，对厌氧反应罐17的底部厌氧污泥进行充分的搅拌并与其均匀混合接触反应，同时确保厌氧反应罐17内部污泥上升流速不低于1m/h。废水跟厌氧污泥从厌氧底部向上上升过程中充分接触并进行厌氧反应，废水中的大部分有机物被厌氧分解，同时产生沼气，产生的沼气也会对厌氧中的泥水混合液进行搅拌，也有助于厌氧反应的进行。经厌氧反应后的泥水混合物又通过厌氧上部收水管18、厌氧出水管19被超滤进水泵4抽入超滤膜10处理，就这样周而复始，不断循环。厌氧反应产生的沼气通过沼气收集管39进入气液分离罐40，进行气液分离，分离后的沼气通过气液分离罐出气管41进入水封罐43，最后沼气通过沼气出气管44进入后续回用利用系统；分离出来的液体通过气液分离罐40底部的沼液回流管42重新回到厌氧反应罐17内。厌氧反应罐17内设置有液位计21，对厌氧反应器内的液位进行监控，当液位达到厌氧池高位时，自动控制系统反馈降低厌氧进水泵1的进水流量，若液位继续上升，则超过警报高位时，停止进水。若液位低于设置的厌氧低位时（此液位应比厌氧池上部收集管路至少要高出0.3m），此时自动控制系统，关闭超滤膜进水气动阀6，打开厌氧超越回流气动阀38，使超滤进水泵4从厌氧池顶部抽取的泥水混合物超越超滤膜10，直接进入厌氧池底部布水管16，此时超滤膜就停止出水，直至厌氧池液位超过启动液位时，再打开超滤膜进水气动阀6，关闭厌氧超越回流气动阀38，再次使超滤膜进入过滤出水状态。

当超滤膜10的透析液流量少于设计量的80%或者超滤膜跨膜压力超过0.5MPa时或超滤膜10中的流量少于设计量的80%时，需要对超滤膜10进行清洗操作。此时关闭超滤膜进水气动阀6，打开厌氧超越回流气动阀38，使超滤进水泵从厌氧池顶部抽取的泥水混合物超越超滤膜管10，直接进入厌氧池底部布水管16；同时打开清洗泵28及清洗泵出水气动阀30，将清洗罐26内的清水抽入超滤膜10，将超滤膜10内的泥水混合物全部顶入厌氧池底部布水管；然后关闭厌氧回流气动阀13及MBR出水气动阀25，打开清洗循环回流气动阀31及清洗透析液回流气动阀34，进入清水清洗过程，清洗30分钟后停止清洗，排空。可视清洗情况，在清洗罐26中依次配置碱液及酸液对超滤膜10进行碱洗及酸洗操作。

当超滤膜10停止清洗需要投入正常运行时，停止清洗泵28及关闭清洗泵出水气动阀30、清洗循环回流气动阀31及清洗透析液回流气动阀34，并打开超滤膜10中的放空管45的阀门将超滤膜内的清洗液放空；然后关闭放空管45的阀门、打开超滤进水气动阀6、厌氧回流气动阀13、MBR出水气动阀25，关闭厌氧超越回流气动阀38，超滤膜10进入正常运行中。

本发明的有益效果：

（1）通过外置式管式超滤膜的拦截作用，减少厌氧污泥的流失，可将厌氧反应器内的污泥浓度提高到40g/L，甚至更高，而普通的厌氧反应器的厌氧污泥浓度仅到10g/L左右，厌氧型内置式超滤膜生物反应器也仅仅能到15g/L左右，提高了厌氧处理效率；

（2）由于厌氧出水采用超滤膜进行拦截，从而降低了厌氧出水水质浓度，减轻了后续处理工艺的负荷；

（3）将厌氧反应器需要的水力搅拌所配置的大流量污水泵同时作为超滤膜需要的进水泵，从而降低系统的电耗，减少运行费用；

（4）省去厌氧反应器中的三相分离器，节省了设备投资费用，改进后的厌氧反应器构造简单，超滤膜的清洗操作简单。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种厌氧型外置式管式超滤膜生物反应器，其特征在于，包括厌氧反应器（100）、管式超滤膜装置（200）、膜清洗装置（300）、沼气收集装置（400），所述厌氧反应器（100）包括厌氧进水泵（1）、厌氧反应罐（17）、设置于所述厌氧反应罐（17）底部的厌氧底部布水管（16）；所述管式超滤膜装置（200）包括超滤进水泵（4）、多个相互连通的超滤膜管46、设置于所述超滤膜管46内部的超滤膜（10）、超滤膜透析液管（22）；所述膜清洗装置（300）包括清洗罐（26）、清洗水泵（28）、与所述管式超滤膜装置（200）相连通的清洗泵出水管（29）；所述厌氧进水泵出水管（2）与厌氧进水管（15）连通，厌氧进水管（15）与厌氧底部布水管（16）连通，设置于所述厌氧反应罐（17）顶部的厌氧上部收水管（18）与厌氧出水管（19）相连，还包括超滤进水泵（4），所述厌氧出水管（19）与超滤进水泵进水管（3）连通；超滤进水泵出水管（5）与超滤膜进水管（7）连通，超滤膜循环出水管（12）与厌氧回流管道（14）连通，厌氧回流管（14）又与厌氧进水管（15）连通，清洗罐出水管（27）与清洗泵（28）连通，清洗泵出水管（29）与超滤膜进水管（7）连通，所述超滤膜透析液管（22）与MBR出水管（24）连通。

2.根据权利要求1所述的一种厌氧型外置式管式超滤膜生物反应器，其特征在于，所述超滤膜透析液管（22）与清洗罐透析液回流管（33）连通，所述清洗罐透析液回流管（33）与清洗罐（26）连通。

3.根据权利要求2所述的一种厌氧型外置式管式超滤膜生物反应器，其特征在于，所述超滤膜循环出水管（12）、清洗罐（26）之间通过清洗循环回流管（32）连通；还包括一端与超滤循环泵出水管（5）连通，另一端与厌氧进水管（15）连通的厌氧超滤回流管（37）。

4.根据权利要求3所述的一种厌氧型外置式管式超滤膜生物反应器，其特征在于，所述厌氧底部布水管（16）的一端与厌氧排泥管（20）相连。

5.根据权利要求4所述的一种厌氧型外置式管式超滤膜生物反应器，其特征在于，所述沼气收集装置（400）包括气液分离罐（40）、沼气收集管（39）、沼气水封罐（43），所述气液分离罐（40）通过沼气收集管（39）与厌氧反应罐（17）的上部相连通，气液分离罐出气管（41）与沼气水封罐（43）相连通，气液分离罐（40）底部设置有沼液回流管（42），所述沼液回流管（42）与厌氧反应罐（17）相连通。

6.根据权利要求5所述的一种厌氧型外置式管式超滤膜生物反应器，其特征在于，还包括设置在所述厌氧反应罐（17）底部的厌氧反应器液位计（21），设置在所述超滤膜进水管（7）上的超滤进水流量计（8）、超滤膜进膜端压力传感器（9），设置在超滤膜出水管（12）上的超滤膜出膜端压力传感器（11），设置在超滤膜透析液管（22）上的超滤透析液流量计（23）。

7.根据权利要求6所述的一种厌氧型外置式管式超滤膜生物反应器，其特征在于，还包括气动阀组（500），所述气动阀组（500）包括设置在所述超滤进水泵出水管（5）上的超滤进水气动阀（6）、设置在所述厌氧超滤回流管（37）上的厌氧超越回流气动阀（38）、设置在所述清洗泵出水管（29）上的清洗泵出水气动阀（30）、设置在所述MBR出水管（24）上的MBR出水气动阀（25）、设置在所述清洗罐透析液回流管（33）上的清洗罐透析液回流气动阀（34）、设置在所述清洗循环回流管（32）上的清洗循环回流气动阀（31）、设置在厌氧回流管（14）上的厌氧回流气动阀（13）。

8.根据权利要求7所述的一种厌氧型外置式管式超滤膜生物反应器，其特征在于，还包括设置在清洗罐（26）底部的清洗罐液位计（35）。

9.根据权利要求8所述的一种厌氧型外置式管式超滤膜生物反应器，其特征在于，还包括设置在清洗罐（26）底部的清洗罐排空管（36）、设置在超滤膜进水管（10）底部的超滤膜放空管（45）。

Images