CN111115813A - 一种生物厌氧多膜反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物厌氧多膜反应器，包括：反应器、膜池和储水池，所述膜池至少设置一个；所述反应器上设置有进水管、循环管、出水管、出气管和回流管，所述出水管与所述膜池的一端相连接；所述回流管与所述膜池的另一端相连接，所述膜池内设置有膜组件，所述膜组件靠近所述出水管的一端设置有反洗管和抽吸管，所述反洗管和所述抽吸管分别与所述储水池相连接；所述膜组件的另一端设置有曝气器，所述曝气器与所述出气管相连接，所述出气管上设置有气囊，所述气囊上设置有液碱循环管路，所述液碱循环管路上设置有液碱槽和液碱泵。该装置不仅缓解膜表面污染使甲烷循环利用，还可以避免由于膜组件的清洗及更换导致的厌氧生物处理的运行中断。
Description
技术领域
本发明涉及生物厌氧多膜反应装置技术领域，特别涉及一种生物厌氧多膜反应器。
背景技术
厌氧膜生物反应器是厌氧生物处理技术和膜技术相耦合而产生的新一代厌氧反应器，与传统厌氧生物处理工艺相比可以实现水中厌氧污泥及SS的完全截留，维持厌氧反应体系内高的污泥浓度从而提高厌氧处理效率；由于膜的优良过滤效果，使厌氧膜生物反应器的出水SS低，出水水质好，节省沉淀工艺优化废水处理工艺流程，比传统厌氧反应器相比占地面积更少。
膜污染是指各类无机或有机物质在膜孔内和膜表面的积累，膜的污染会导致膜通量下降或跨膜压差增加，导致膜组件无法正常运作而需要化学清洗，增加厌氧膜生物反应器运行成本，厌氧的特殊情况决定了用于厌氧膜生物反应器的膜污染问题要比好氧状态下的膜组件严重，如何缓解厌氧膜组件的污染同时确保在膜清洗过程厌氧系统的连续运行是厌氧膜生物反应器应用过程中的挑战。
公开号为：CN 103588297 A的中国专利文献提供了《一种废水处理方法及实现该方法的厌氧膜生物反应器》，提出将厌氧反应器内产生的沼气用风机对沼气进行加压后设为两个循环回路，分别进入厌氧反应器和膜分离器中进行沼气搅拌，该方案未考虑厌氧产生的沼气中甲烷的含量为30%～45%，剩余的大部分为二氧化碳，而二氧化碳可溶于水，如果直接对沼气进行加压曝气厌氧反应器内水溶性的二氧化碳浓度会逐渐达到饱和，厌氧反应器的酸性下降对厌氧生物处理产生不利影响。
公开号为： CN 102642922 A的中国专利文献提供了《外置式厌氧膜生物反应器》提出微孔曝气装置持续通入氮气，以冲刷积聚在超滤束状膜组件上的污泥，减缓膜污染状况。该方案未考虑膜采用鼓气冲刷膜减轻膜的污染为保证冲刷效果气量需求大，大量的纯氮气制备存在困难，且在膜池也会产生沼气，被大量氮气稀释后无法资源化利用。
公开号为：CN 109553188 A的中国专利文献提供了《一种厌氧膜生物反应器》，提出将膜组件放置在厌氧反应器的三相分离器上而做成的一体厌氧膜生物反应器，该方案考虑缓解膜的污染问题，及时在低浓度污泥条件下，膜的堵塞非常迅速，该方案无法工程化连续运行。并且厌氧反应器一般高度较高，在反应器的顶部进行操作的难度高，存在安全隐患。
但是以上提供的方案均未考虑膜清洗及更换时厌氧处理的连续性问题，因此如何高效地缓解膜组件污染，减少缓解膜污染措施对厌氧生化体系的影响，在实施清洗过程中避免厌氧生物处理中断，仍然是本领域技术人员目前需要解决的重要技术问题。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种生物厌氧多膜反应器。
为实现上述目的，本发明提供一种生物厌氧多膜反应器，包括：反应器、膜池和储水池，所述膜池至少设置一个；所述反应器上设置有进水管、循环管、出水管、出气管和回流管，所述出水管与所述膜池的一端相连接；所述回流管与所述膜池的另一端相连接，所述膜池内设置有膜组件，所述膜组件的一端设置有反洗管和抽吸管，所述反洗管和所述抽吸管分别与所述储水池相连接；所述膜组件的另一端设置有曝气器，所述曝气器与所述出气管相连接，所述出气管上设置有气囊，所述气囊上设置有液碱循环管路，所述液碱循环管路上设置有液碱槽和液碱泵。
进一步地，所述膜池的一端设置有甲烷管，所述甲烷管与所述出气管相连接。
进一步地，所述气囊和所述膜池上分别设置有排气管。
进一步地，所述出气管上设置有罗茨风机。
进一步地，所述罗茨风机位于所述气囊与所述曝气器之间。
进一步地，所述进水管、所述循环管、所述回流管、所述反洗管和所述抽吸管上分别设置有提升泵。
与现有技术相比，本发明产生了以下有益效果：本发明的一种生物厌氧多膜反应器，该通过设置首先通过带有液碱槽的气囊对厌氧过程中产生的沼气中二氧化碳进行吸附得到纯净的甲烷气体，并对纯净的甲烷气体进行加压，加压后的甲烷气体在膜池内进行曝气，缓解膜表面污染；甲烷循环利用，厌氧产生的过量甲烷进行有压排放并资源化利用。
通过反洗管和抽吸管周期性采用对膜过滤后的出水进行加压并对膜组件进行反向冲洗，对附着在膜孔内部的污染进行反冲，减缓膜孔污染同时剥离膜表面形成的片状堵塞，多组膜池并联运行，当一组膜组件需更换或化学清洗时，将本组膜池关闭进行相应的更换或清洗操作，其他膜池继续运行，避免了由于膜组件的清洗及更换导致的厌氧生物处理的运行中断。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
附图标记说明：1-反应器，2-膜池，3-储水池，4-循环管，5-进水管，6-出气管，7-回流管，8-膜组件，9-反洗管，10-抽吸管，11-曝气器，12-气囊，13-液碱循环管路，14-液碱槽，15-液碱泵，16-甲烷管，17-排气管，18-罗茨风机，19-出水管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参阅图1，本发明提供了一种生物厌氧多膜反应器，包括：反应器1、膜池2和储水池3，所述膜池2至少设置一个；所述反应器1上设置有进水管5、循环管4、出水管19、出气管6和回流管7，所述出水管19与所述膜池2的一端相连接；所述回流管7与所述膜池2的另一端相连接，所述膜池2内设置有膜组件8，所述膜组件8靠近所述出水管19的一端设置有反洗管9和抽吸管10，所述反洗管9和所述抽吸管10分别与所述储水池3相连接；所述膜组件8的另一端设置有曝气器11，所述曝气器11与所述出气管6相连接，所述出气管6上设置有气囊12，所述气囊12上设置有液碱循环管路13，所述液碱循环管路13上设置有液碱槽14和液碱泵15。 使用原理：由于厌氧反应对氧气的反应敏感，膜池2初次启用或清空再启用时，需要先对膜池2进行发酵液填充，后封闭膜池，减少厌氧体系内氧气的干扰；气囊12的有效体积大于反应器1及一组膜池2上部非物料填充区域体积之和，气囊12的体积可以柔性变化，以传冲生物厌氧多膜反应器所需气量的变化；反应器1内的强化搅拌依靠水力搅拌或机械搅拌，反应器1为密闭式厌氧反应器厌氧过程中产生的沼气，首先通过出气管6汇集到气囊12，在气囊12内通过液碱泵15将液碱槽14内的氢氧化钠浓溶液在液碱循环管路13上循环流动，吸收沼气中的二氧化碳成分得到纯净的甲烷，然后甲烷通过曝气器11对膜池2内曝气，用于缓解膜组件8中膜的表面污染。 膜池2内经膜过滤后产生的厌氧污泥通过回流管7回用到反应器1内；生物厌氧多膜反应器内的非物料填充空间的甲烷或沼气为有压态，且膜池2非水空间的气压大于反应器1内非水空间的气压；反应器1出水与膜池2液面高差而导致的液位压力应大于膜池2非水空间与反应器1内非水空间的气压差；膜池2的出水依靠抽吸管10的负压抽吸作用，出水到储水池3；多组膜池2内膜组件5总的过水能力大于生物厌氧多膜反应器正常的处理能力。
优选的，所述膜池2的一端设置有甲烷管16，所述甲烷管16与所述出气管6相连接，使得膜池2产生的甲烷可以进入气囊12，在气囊12内得到净化。
优选的，所述气囊12和所述膜池2上分别设置有排气管17，甲烷气体循环利用，多余的有压甲烷通过排气管17排放并资源化利用。
优选的，所述出气管6上设置有罗茨风机18，所述罗茨风机18位于所述气囊12与所述曝气器11之间，罗茨风机18主要用于对净化后的甲烷进行加压，然后通过曝气器11对膜池2内曝气。
优选的，所述进水管5、所述循环管4、所述回流管7、所述反洗管9和所述抽吸管10上分别设置有提升泵，为整个装置的循环提供动力支持，同时进水管5、循环管4、出水管19、回流管7、反洗管9、出气管6和抽吸管10上均设置有阀门，用于开启或关闭管路。
实施例：
采用该装置处理COD浓度为4.0×104 mg/L的有机废水，厌氧反应器有效容积100L，膜池有效容积15L，并联设置两组。采用PTFE中空纤维膜制作的膜组件，膜孔径0.08-2.0μm，单组膜件有效过滤面积0.08m2，PTFE中空纤维膜的膜通量为14L/m2·h，厌氧反应器内为絮状厌氧污泥，平均污泥浓度15000mg/L。四台蠕动泵分别用于厌氧反应器的进水，膜池污泥回流，抽滤出水和膜组件反洗，泵的运行由PLC控制。抽滤泵和膜组件反洗泵的运行模式为抽滤10分钟，膜组件反冲洗1分钟，泵的操作由PLC自动控制。日处理废水20L。气囊有效容积为20L，单组膜池甲烷循环流量40.0 L/h，沼气二氧化碳的吸附依靠3%氢氧化钠溶液不间断在气囊内循环实现，氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液pH低于11.5补充氢氧化钠将pH调至13.5。厌氧反应器的温度控制在35±1℃。气囊的出口外界水封排放，水封有效高度20cm，排放沼气中甲烷浓度为93～98%。经一种生物厌氧多膜反应器处理后的废水COD浓度小于2.0×103mg/L，COD去除率大于95%，厌氧反应器的容积负荷8 kgCOD/m3，膜抽滤出水污泥浓度小于20mg/L，膜组件可稳定运行三个月，膜组件采用1.5%氢氧化钠，2.0%盐酸和1.5%次氯酸钠依次过膜清洗30分钟，经化学清洗后膜通量回复率为97%。膜组件的拆卸及化学清洗安装累积2天，期间生物厌氧多膜反应器运行正常。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：该装置首先通过带有液碱槽14的气囊12对厌氧过程中产生的沼气中二氧化碳进行吸附得到纯净的甲烷气体，并对纯净的甲烷气体进行加压，加压后的甲烷气体在膜池内进行曝气，缓解膜表面污染；甲烷循环利用，厌氧产生的过量甲烷进行有压排放并资源化利用。
通过反洗管9和抽吸管10周期性采用对膜过滤后的出水进行加压并对膜组件8进行反向冲洗，对附着在膜孔内部的污染进行反冲，减缓膜孔污染同时剥离膜表面形成的片状堵塞，多组膜池2并联运行，当一组膜组件8需更换或化学清洗时，将本组膜池2关闭进行相应的更换或清洗操作，其他膜池2继续运行，避免了由于膜组件8的清洗及更换导致的厌氧生物处理的运行中断。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种生物厌氧多膜反应器，其特征在于，包括：反应器（1）、膜池（2）和储水池（3），所述膜池（2）至少设置一个；所述反应器（1）上设置有进水管（5）、循环管（4）、出水管（19）、出气管（6）和回流管（7），所述出水管（19）与所述膜池（2）的一端相连接；所述回流管（7）与所述膜池（2）的另一端相连接，所述膜池（2）内设置有膜组件（8），所述膜组件（8）的一端设置有反洗管（9）和抽吸管（10），所述反洗管（9）和所述抽吸管（10）分别与所述储水池（3）相连接；所述膜组件（8）的另一端设置有曝气器（11），所述曝气器（11）与所述出气管（6）相连接，所述出气管（6）上设置有气囊（12），所述气囊（12）上设置有液碱循环管路（13），所述液碱循环管路（13）上设置有液碱槽（14）和液碱泵（15）。
2.根据权利要求1所述的一种生物厌氧多膜反应器，其特征在于：所述膜池（2）的一端设置有甲烷管（16），所述甲烷管（16）与所述出气管（6）相连接。
3.根据权利要求1所述的一种生物厌氧多膜反应器，其特征在于：所述气囊（12）和所述膜池（2）上分别设置有排气管（17）。
4.根据权利要求1所述的一种生物厌氧多膜反应器，其特征在于：所述出气管（6）上设置有罗茨风机（18）。
5.根据权利要求4所述的一种生物厌氧多膜反应器，其特征在于：所述罗茨风机（18）位于所述气囊（12）与所述曝气器（11）之间。
6.根据权利要求1所述的一种生物厌氧多膜反应器，其特征在于：所述进水管（5）、所述循环管（4）、所述回流管（7）、所述反洗管（9）和所述抽吸管（10）上分别设置有提升泵。
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