CN111470623A - 一种膜藕上流式厌氧污泥床反应器系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种膜藕上流式厌氧污泥床反应器系统，其包括调质池、厌氧反应器、进水管道，厌氧反应器包括壳体，壳体从下至上依次设置有布水器系统、污泥膨胀区、复膜固定床反应区、三相分离器、沼气集气室，复膜固定床反应区沿上升水流方向布置，不会影响整个厌氧反应器总体水力流态，复膜固定床反应区会附着大量的厌氧污泥，厌氧产生的沼气在通过固定膜间隙上升的过程中，会产生强烈的局部紊流，增强废水和附着在膜床上的厌氧微生物的接触和传质作用，从而保障有机污染物在固定膜床区的降解效果，同时可以减缓污泥膨胀区污泥的上升流速和改变上升途径，对污泥上升具有一定的阻截作用，从而保障污泥膨胀区的污泥浓度。
Description
技术领域
本发明涉及水污染处置领域，特别是涉及一种膜藕上流式厌氧污泥床反应器系统。
背景技术
现有近年来，我国化工、制药等行业发展速度持续加快，尤其是化工和制药行业，其污水排放量大、处理难度高，不仅对环境造成了严重的影响，在环保要求日趋严格的形势下，也严重影响这些企业的发展。当前，我国高度重视环境保护，对工业企业排放的废水、废气等的排放要求越来越严格，企业在环境保护方面的投入也越来越大。然而，国内制药和化工领域废水处理的系统性解决方案多数无法达到国家队企业的要求，很多企业由于很难找到最佳的解决方案，从而造成很多企业在选择废水处理工艺时常常无法获得最佳的系统性处理方案，造成大部分制药和化工企业环保处理投资成本高、运行费用高等问题。
厌氧生物处理技术是目前高浓度有机废水处理首选的预处理工艺，该工艺是在厌氧条件下，污水中的有机污染物被厌氧微生物分解、代谢、消化，从而使废水得以净化的一种低能耗的污水处理方式，在厌氧处理废水的过程中还可产生可利用的沼气能源，从而达到节能降耗的目的。近年来，污水厌氧处理工艺发展十分迅速，各种新工艺、新方法不断出现，但是基本都是着眼于高负荷的厌氧反应器，如内循环厌氧反应器(IC)。高速厌氧反应器基本都是基于厌氧颗粒污泥才能达到好的处理效果，然而并非所有的工业废水都能形成高速厌氧反应器所依赖的颗粒污泥，尤其是制药和多数化工行业的废水，由于废水成分复杂、水质水量变化大，颗粒污泥几乎无法形成，都是以絮状厌氧污泥为主，而目前市场上普遍采用的上流式厌氧污泥床(UASB)工艺，由于设计问题，普遍存在污泥流失严重、布水不均匀等导致厌氧系统处理效果差、运行维护难度大等困难。因此，国内涉及的大部分上流式厌氧污泥床工艺，后续都建有大的沉淀池，以期能将流失的厌氧污泥回流至厌氧反应器，以维持厌氧反应器的正常运行，但是由于厌氧流失的污泥和水混合物中，还含有微小的沼气气泡附着在污泥上，使得厌氧污泥的沉淀效果并不理想，而且增设真空托起装置不仅增加运行维护的复杂性，往往也很难达到预期效果。
众所周知，化工制药等行业的工业废水，浓度高、可生化性一般较弱，在厌氧工艺可行的条件下，普遍采用UASB和EGSB或IC厌氧工艺很难正常运行，其关键问题是由于该类废水条件下，颗粒污泥形成不良或根本无法形成，以颗粒污泥为基础的厌氧工艺会出现严重的厌氧污泥流失，从而导致厌氧反应器失效。此外，UASB厌氧反应器还有其他一些缺点，例如：进水中悬浮物需要适当控制，不宜过高，一般控制在500mg/l一下，常规穿孔管布水造成污泥床内有短流现象，影响系统处理效果，对水质和负荷变化敏感，耐冲击力差。尽管常规UASB厌氧工艺依然是多数企业选择的主要预处理工艺，但是该工艺存在的问题多年来一直没有得到改进和提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用性强的膜藕上流式厌氧污泥床反应器系统。
本发明所采取的技术方案是：
一种膜藕上流式厌氧污泥床反应器系统，其包括：
调质池，所述调质池包括池体，所述池体上设置有污水进水口，所述池体内壁上设置有射流混合器和喷汽喷射器；
厌氧反应器，所述厌氧反应器包括密闭的壳体，所述壳体从下至上依次设置有布水器系统、污泥膨胀区、复膜固定床反应区、三相分离器、沼气集气室；
进水管道，所述调质池底部和厌氧反应器的底部通过进水管道连通，所述进水管道上设置有进料泵，所述进料泵将经调质池调质后的废水提升至布水器系统中；
所述三相分离器包括主体，所述主体内设置有脱气沉淀区、泥水分离区、污泥沉淀区、淹没式出水收集系统，所述主体的底部设置有开口。
进一步作为本发明技术方案的改进,所述布水器系统采用双线脉冲布水系统。
进一步作为本发明技术方案的改进,所述厌氧反应器的底部还设置有排泥系统。
进一步作为本发明技术方案的改进,所述进水管道上设置有流量计、温度传感器、pH传感器。
进一步作为本发明技术方案的改进,所述厌氧反应器上设置有人孔，所述人孔包括第一人孔和第二人孔，所述第一人孔位于厌氧反应器底部的侧壁上，所述第二人孔位于厌氧反应器的顶部。
进一步作为本发明技术方案的改进,还包括循环系统，所述循环系统将厌氧反应器出水和调质池的废水混合循环。
进一步作为本发明技术方案的改进,所述主体呈漏斗状，所述主体的底部锥形区设置污泥沉淀区，所述污泥沉淀区的上方设置左右分隔设置的脱气沉淀区和泥水分离区，所述淹没式出水收集系统设置在厌氧反应器的水位线下。
进一步作为本发明技术方案的改进,所述淹没式出水收集系统采用淹没式出水管。
进一步作为本发明技术方案的改进,还包括反冲洗管，所述反冲洗管分别设置在污泥沉淀区和复膜固定床反应区内。
进一步作为本发明技术方案的改进,还包括沼气连通管，所述沼气连通管连通沼气集气室和调质池，所述调质池的顶部设置有沼气出口。
本发明的有益效果：此膜藕上流式厌氧污泥床反应器系统，其包括调质池、厌氧反应器、进水管道，厌氧反应器包括密闭的壳体，壳体从下至上依次设置有布水器系统、污泥膨胀区、复膜固定床反应区、三相分离器、沼气集气室，复膜固定床反应区沿上升水流方向布置，不会影响整个厌氧反应器总体水力流态，复膜固定床反应区会附着大量的厌氧污泥，厌氧产生的沼气在通过固定膜间隙上升的过程中，会产生强烈的局部紊流，增强废水和附着在膜床上的厌氧微生物的接触和传质作用，从而保障有机污染物在固定膜床区的降解效果，同时，由于复膜固定床反应区的配置，可以减缓污泥膨胀区污泥的上升流速和改变上升途径，对污泥上升具有一定的阻截作用，从而保障污泥膨胀区的污泥浓度，同时，在复膜固定床反应区上方设置的三相分离器可以有效实现絮状厌氧污泥与沼气和水的分离，从而可以在厌氧反应器内保留高浓度的厌氧污泥。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明实施例结构示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1，一种膜藕上流式厌氧污泥床反应器系统，其包括调质池1、厌氧反应器2、进水管道3。此膜藕上流式厌氧污泥床反应器系统内部无任何维护需要，不会出现其他填料类厌氧反应器填料堵塞的问题。
其中，调质池1包括池体11，池体11上设置有污水进水口12，池体11内壁上设置有射流混合器13和喷汽喷射器14；外部污水经污水进水口12进入调质池1内进行均衡水质水量，射流混合器13可以在较短时间内快速缓和调质池1内的进水、循环水、投加药剂等，蒸汽喷射器14对调质池1内废水升温加热。
参照附图，厌氧反应器2包括密闭的壳体21，壳体21从下至上依次设置有布水器系统22、污泥膨胀区23、复膜固定床反应区24、三相分离器25、沼气集气室26。密闭的壳体21不会产生需要处理的废气，无沼气泄漏的风险，并可最佳收集沼气作为可利用的能源，且不产生需要处理的工艺废气。厌氧反应器2设计的容积负荷根据废水水质不同可达5～30kg/m3·d。
具体地，壳体21可以根据运用实际情况，做成土建构筑物、圆形金属罐体结构或FRP玻璃钢一体化装置。沼气集气室26收集厌氧反应器2产生的沼气，沼气集气室26通过沼气连通管6连通至调质池1的顶部，将收集到厌氧反应器2顶部沼气集气室26内的沼气输送到调质池1顶部。污泥膨胀区23的厌氧污泥浓度较高，含高浓度有机污染物的废水经布水器系统均匀分布后与该区域大量的厌氧微生物污泥混合、传质并得到初步降解和净化，同时产生大量的沼气。
在本实施例中，布水器系统22采用双线脉冲布水系统，采用定制设计的双线脉冲布水系统可以有效避免常规穿孔管布水导致的布水不均匀和短流现象。
在某些实施例中，还可以设置反冲洗管5，反冲洗管5设置在复膜固定床反应区24，可以定期对复膜固定床反应区24的复膜生物填料反冲洗，可以定期冲刷膜床上老化的厌氧生物膜，保持膜床附着厌氧微生物的活性。复膜固定床反应区24的膜床上附着大量的厌氧微生物，污泥膨胀区23降解净化处理后的废水在通过该区域时可进一步得到净化处理，污泥膨胀区23产生的沼气在通过复膜固定床标准化模块间隙上升的过程中，会产生强烈的局部紊流，增强废水和附着在膜床上的厌氧微生物的接触和传质作用，从而保障有机污染物在复膜固定床反应区24得到进一步的深度净化，同时减缓污泥膨胀区23污泥和沼气混合液的上升流速，从而保障厌氧反应器2总体厌氧污泥浓度以及厌氧系统的稳定性和污染物的去除效率。
可以理解地，为了使厌氧反应器2达到更好的处理效果，厌氧反应器2的底部还设置有排泥系统27，剩余厌氧污泥排放。
进水管道3将调质池1调质后的废水输送至后续流程，调质池1底部和厌氧反应器2的底部通过进水管道3连通，进水管道3上设置有进料泵31，进料泵31将经调质池1调质后的废水提升至布水器系统22中。进水管道3上设置有流量计32、温度传感器33、pH传感器34。流量计32监测厌氧反应器2的进水流量。温度传感器33监测调质池1中进水的温度，pH传感器34监测调质池31中的厌氧反应器2的进水pH。
三相分离器25包括主体251，所述主体251内设置有脱气沉淀区252、泥水分离区253、污泥沉淀区253、淹没式出水收集系统255，几部分共同组成高效的沼气、污泥、出水分离装置，泥水混合液经三相分离器25分离后，释放沼气气泡后的厌氧污泥从三相分离器25的污泥斗中回落至厌氧反应器2。在污泥沉淀区253设置有反冲洗管5，用于污泥沉淀区253的反冲洗，有效防止污泥沉淀区253污泥堵塞问题。处理后废水和厌氧污泥以及溶解的部分进入脱气沉淀区252，沼气释放到厌氧反应器2顶部的沼气集气室26内，污泥和脱气的废水混合液进入至后续泥水分离区253。
三相分离器25可有效实现絮状厌氧污泥(或颗粒污泥)与沼气和出水的分离，从而可以在厌氧反应器内保留高浓度的厌氧污泥(颗粒污泥或絮状污泥)。
可以理解地，淹没式出水收集系统255采用淹没式出水管。淹没式出水管设置在厌氧反应器2的水位线下，将三相分离器25出水输送至调质池1中，采用淹没式出水管代替常规溢流堰出水模式，有效避免了溢流堰安装不水平时造成的出水不均匀问题，极大提高了出水的稳定性和均匀性。
泥水分离区253来自脱气沉淀区252脱气后的泥水混合物进入泥水分离区253，由于消除了沼气微小气泡的提升作用，在沉降去的水流流态为层流，在上升过程中流速逐渐降低，使污泥沉降，并沿着内壁表面回落至厌氧反应器2。污泥沉淀区253泥水混合物经脱气、泥水分离之后，污泥在沉淀区絮凝、沉降和浓缩，然后回落至厌氧反应器2。
厌氧反应器上设置有人孔28，人孔28包括第一人孔281和第二人孔282，第一人孔281位于厌氧反应器2底部的侧壁上，第二人孔282位于厌氧反应器2的顶部，系统检修时方便维修人员进入进行厌氧反应器2内维修和安装复膜固定膜膜块。
复膜固定床反应区24包括支架和若干间隔固定在支架上的复膜固定床标准化模块。复膜固定床标准化模块为标准化复膜厌氧生物填料模块，容易安装和维护，而且该模块带有反冲洗系统，可以定期冲刷老化生物膜，便于新厌氧生物膜的生长和附着。本方案实施例设置的复膜固定床标准化膜块尺寸大小为400×400×1000mm,含有六个膜片，膜片间隔为60mm，该膜块为标准化复膜厌氧生物填料模块，容易安装和日常维护，可节省大量时间成本和人力成本，可根据废水特性和反应器规格方便搭建合理的复膜固定床反应区24的高度和面积；固定膜反应器下方设有反冲洗管5，对复膜固定床反应区24的膜床进行反冲洗，可定期冲刷膜床上的老化生物膜，加快新生物膜的生长。
该膜块采用自主研发的高强度无纺布纤维填料，该无纺布纤维填料主要使用改姓高分子材料作为基材，耐碱、耐酸、对含有难降解有机物，如烃类、苯类等具有很好的降解作用和降解效果，奶腐蚀性强，使用寿命可达5-10年。
还包括循环系统4，厌氧反应器2的出水和调质池1通过循环系统4连接，将厌氧反应器2出水和调质池1的废水混合循环，以充分利用厌氧反应器2出水中的碱度。通过外部的循环，能够有效控制反应器的恒定进水流量，确保系统良好的抗冲击负荷能力以及运行的稳定性。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.一种膜藕上流式厌氧污泥床反应器系统，其特征在于，包括：
调质池，所述调质池包括池体，所述池体上设置有污水进水口，所述池体内壁上设置有射流混合器和喷汽喷射器；
厌氧反应器，所述厌氧反应器包括密闭的壳体，所述壳体从下至上依次设置有布水器系统、污泥膨胀区、复膜固定床反应区、三相分离器、沼气集气室；
进水管道，所述调质池底部和厌氧反应器的底部通过进水管道连通，所述进水管道上设置有进料泵，所述进料泵将经调质池调质后的废水提升至布水器系统中；
所述三相分离器包括主体，所述主体内设置有脱气沉淀区、泥水分离区、污泥沉淀区、淹没式出水收集系统，所述主体的底部设置有开口。
2.根据权利要求1所述的膜藕上流式厌氧污泥床反应器系统，其特征在于：所述布水器系统采用双线脉冲布水系统。
3.根据权利要求1所述的膜藕上流式厌氧污泥床反应器系统，其特征在于：所述厌氧反应器的底部还设置有排泥系统。
4.根据权利要求1所述的膜藕上流式厌氧污泥床反应器系统，其特征在于：所述进水管道上设置有流量计、温度传感器、pH传感器。
5.根据权利要求1所述的膜藕上流式厌氧污泥床反应器系统，其特征在于：所述厌氧反应器上设置有人孔，所述人孔包括第一人孔和第二人孔，所述第一人孔位于厌氧反应器底部的侧壁上，所述第二人孔位于厌氧反应器的顶部。
6.根据权利要求1所述的膜藕上流式厌氧污泥床反应器系统，其特征在于：还包括循环系统，所述循环系统将厌氧反应器出水和调质池的废水混合循环。
7.根据权利要求1所述的膜藕上流式厌氧污泥床反应器系统，其特征在于：所述主体呈漏斗状，所述主体的底部锥形区设置污泥沉淀区，所述污泥沉淀区的上方设置左右分隔设置的脱气沉淀区和泥水分离区，所述淹没式出水收集系统设置在厌氧反应器的水位线下。
8.根据权利要求7所述的膜藕上流式厌氧污泥床反应器系统，其特征在于：所述淹没式出水收集系统采用淹没式出水管。
9.根据权利要求7所述的膜藕上流式厌氧污泥床反应器系统，其特征在于：还包括反冲洗管，所述反冲洗管分别设置在污泥沉淀区和复膜固定床反应区内。
10.根据权利要求1-9任一项所述的膜藕上流式厌氧污泥床反应器系统，其特征在于：还包括沼气连通管，所述沼气连通管连通沼气集气室和调质池，所述调质池的顶部设置有沼气出口。
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