CN111892159A - 厌氧膜生物反应器及膜污染控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种厌氧膜生物反应器及膜污染控制方法。该厌氧膜生物反应器包括相互连通的流化床和膜池，流化床包括流化床壳体和位于流化床壳体内的导流管和布水装置以及填充在流化床壳体内的吸附载体，流化床壳体与导流管均竖直设置，布水装置位于导流管的下方，在导流管内部，吸附载体在布水装置的导向下沿着导流管轴向从下往上移动，并从导流管顶部排出到导流管外部且在流化床壳体内部向底部沉积。通过使用导流管，有利于吸附载体充分流化，从而有利于吸附载体与污泥混合液充分接触，继而有利于减少污泥混合液中的混合液悬浮固体，有利于延缓膜污染。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种厌氧膜生物反应器及膜污染控制方法。
背景技术
污水资源能源化是缓解水和能源危机的重要策略，该策略已成为社会共识。厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor，简称“AnMBR”)是一种将厌氧生物技术与膜分离技术进行耦合的水处理装置，其能够在回收污水中能量的同时保证出水水质良好，因此其成为了城镇污水资源能源化的最具潜力的技术之一。
颗粒的沉积、微生物、胞外代谢产物均能造成膜污染。膜污染是制约厌氧膜生物反应器推广应用的主要瓶颈。膜污染可导致厌氧膜生物反应器的产水通量下降、运行能耗升高、膜清洗成本增加及膜寿命缩短等一系列问题。因此，膜污染的有效控制将为厌氧膜生物反应器在污水资源能源化中的应用提供关键保障。
现有的膜污染控制方法包括膜清洗技术，其需要使用化学清洗剂，难以应付复杂多变的混合液，导致效果难以保障。
因此，需要研发一种新的厌氧膜生物反应器及膜污染控制方法以更有效地降低膜污染。
发明内容
针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种厌氧膜生物反应器及膜污染控制方法，其无需依靠化学清洗剂，能够应付复杂多变的混合液，有效降低膜污染。
第一方面，本发明提供了一种厌氧膜生物反应器，该厌氧膜生物反应器包括相互连通的流化床和膜池，所述流化床包括流化床壳体、竖直设置于所述流化床壳体内的导流管和布水装置以及填充在所述流化床壳体内的吸附载体，所述布水装置位于所述导流管的下方，所述导流管内部为吸附载体上升区，所述导流管外部为吸附载体下降区，所述吸附载体在上升流体和所述布水装置的作用下在所述吸附载体上升区内沿着轴向从下往上移动，从所述导流管顶部排出并在所述吸附载体下降区向底部沉积，以实现对所述吸附载体的充分流化。利用该厌氧膜生物反应器，通过设置导流管能够有利于吸附载体的充分流化，从而有利于吸附载体与原始混合液充分接触，继而有利于减少污泥混合液中的混合液悬浮固体，有利于延缓膜污染。
在第一方面的一个实施方式中，所述流化床壳体的底端开设有流化床污水进口，所述流化床壳体的侧壁顶端开设有流化床上端出水口。通过该实施方式，有利于增大原始混合液在流化床内的行程并充分流化吸附载体，从而有利于吸附载体与原始混合液充分接触，继而有利于减少污泥混合液中的混合液悬浮固体，达到延缓膜污染的目的。
在第一方面的一个实施方式中，所述导流管的上方设置有位于所述流化床壳体内的三相分离器。通过该实施方式，能够确保流出流化床上端出水口的中间混合液内不混有吸附载体，即确保吸附载体被限制在流化床内不进入膜池。
在第一方面的一个实施方式中，所述膜池的侧壁底端开设有膜池底端进水口，所述膜池的侧壁顶端开设有膜池上端出水口；所述流化床上端出水口与所述膜池底端进水口连通，所述膜池上端出水口通过循环泵与所述流化床污水进口连通，以使污泥混合液在所述流化床和所述膜池间循环流动。通过该实施方式，有利于实现污泥混合液的完全循环，从而提高厌氧污泥的利用率。
在第一方面的一个实施方式中，所述流化床壳体的顶端开设有流化床顶端集气口，所述膜池的顶端开设有膜池顶端集气口，所述膜池的底端开设有膜池底端曝气口；通向所述膜池底端曝气口的管路为曝气管路，连通所述流化床顶端集气口与所述曝气管路的第一曝气支路上设置有第一曝气泵，连通所述膜池顶端集气口与所述曝气管路的第二曝气支路上设置有第二曝气泵。通过该实施方式，有利于厌氧膜生物反应器应用自产沼气实现循环曝气。
在第一方面的一个实施方式中，所述厌氧膜生物反应器还包括集气袋，所述膜池通过位于其顶端的收集口与所述集气袋连通。通过该实施方式，剩余沼气可被集气袋收集，以备后续的加工利用，有利于进一步提高厌氧膜生物反应器的环保性能。
在第一方面的一个实施方式中，所述吸附载体为颗粒活性炭，所述吸附载体的填充密度在25-30％之间，所述吸附载体的粒度在30-45目之间。通过该实施方式，有利于保证吸附载体在流化床内充分流化，且有利于吸附载体被三相分离器高效分离，避免吸附载体进入膜池。
在第一方面的一个实施方式中，所述膜池内设置有中空纤维膜组件，所述中空纤维膜组件采用聚四氟乙烯PTFE制成，运行膜通量为20L/m2h。
第二方面，本发明还提供了一种基于第一方面及其任一实施方式的厌氧膜生物反应器的膜污染控制方法，该膜污染控制方法包括：所述布水装置将原始混合液从下方导入所述导流管，所述原始混合液带动所述吸附载体在所述吸附载体上升区内沿竖直方向向上移动，并在所述吸附载体下降区内沉降，以流化所述吸附载体，其中所述原始混合液包括来自于污染源的污水与来自循环泵的循环液，所述循环液中包括厌氧污泥。利用该膜污染控制方法，通过使用导流管，有利于吸附载体充分流化，从而有利于吸附载体与原始混合液充分接触，继而有利于减少污泥混合液中的混合液悬浮固体，有利于延缓膜污染。
在第二方面的一个实施方式中，所述的膜污染控制方法包括以下步骤：所述原始混合液经流化床污水进口进入所述流化床壳体；所述原始混合液在布水装置的导向作用下进入所述导流管，并在所述吸附载体上升区内带动所述吸附载体向上移动，使得所述吸附载体从所述导流管的顶端流出并在所述吸附载体下降区内沉降，从而使所述吸附载体与所述原始混合液充分接触并流化所述吸附载体；经过三相分离器分离后，经过吸附后形成的中间混合液从流化床上端出水口溢出，并从膜池底端进水口进入所述膜池，在流化床内产生的沼气从所述流化床壳体顶部逸出并作为所述膜池的吹扫气相的一部分。通过该实施方式，有利于吸附载体充分流化。
在第二方面的一个实施方式中，所述的膜污染控制方法包括，所述中间混合液进入所述膜池经中空纤维膜体净化后产生的膜出水在膜池外部收集，所述中间混合液流经所述膜池后从膜池上端出水口流出所述膜池形成循环液；所述循环液在循环泵的作用下流入所述流化床污水进口，以完成循环；在所述膜池工作过程中产生的沼气部分地从膜池顶端集气口逸出，并经由膜池底端曝气口返回膜池以作为膜池的所述吹扫气相的一部分。通过该实施方式，有利于实现厌氧膜生物反应器中污泥混合液的完全循环及应用自产沼气进行循环曝气，从而有利于提升厌氧膜生物反应器的环保性能。
在第二方面的一个实施方式中，所述的膜污染控制方法包括以下步骤：从所述膜池内排出的沼气部分地流经收集口进入集气袋。通过该实施方式，能够利用集气袋收集剩余沼气以备后续的加工利用，有利于进一步提高厌氧膜生物反应器的环保性能。
在第二方面的一个实施方式中，在净水泵的作用下，经所述膜池内的中空纤维膜体净化而获取的膜出水从设置在所述膜池顶端的净水出口流出。通过该实施方式，有利于提高膜出水的产量，实现膜出水的高效回收。
在第二方面的一个实施方式中，所述的膜污染控制方法包括，所述循环液进入所述流化床污水进口的流速是所述污水进入所述流化床污水进口的流速的10-30倍。通过该实施方式，能够保持原始混合液的流速保持在较高水平，确保污水与循环液构成的原始混合液能够被布水装置成功布入导流管内且使原始混合液在导流管内沿竖直方向从下向上流动，有利于形成吸附载体的完全流化状态。
在第二方面的一个实施方式中，所述的膜污染控制方法还包括以下步骤：在将所述吸附载体填充到所述流化床壳体内部之前，对所述吸附载体进行污水驯化以使其达到预先饱和状态。
本申请提供的厌氧膜生物反应器及膜污染控制方法，相较于现有技术，具有如下的有益效果：
1、通过使用导流管，有利于吸附载体充分流化，从而有利于吸附载体与污泥混合液充分接触，继而有利于减少污泥混合液中的混合液悬浮固体，有利于延缓膜污染。
2、由于流化床污水进口位于流化床壳体的底端，流化床上端出水口位于流化床壳体的侧壁顶端，有利于增大原始混合液在流化床内的行程并充分流化吸附载体，从而有利于吸附载体与原始混合液充分接触，继而有利于减少污泥混合液中的混合液悬浮固体，达到延缓膜污染的目的。
3、通过投放吸附载体，能够吸附微生物、胞外代谢产物等膜污染物，减少污泥混合液中的混合液悬浮固体，优化污泥循环液的过滤性，从而延缓膜污染。
上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述，其中：
图1显示了根据本发明实施例的厌氧膜生物反应器的结构示意图；
图2显示了根据本发明实施例的跨膜压力差相对时间的变化曲线。
附图标记清单：
100-流化床；110-流化床壳体；120-导流管；130-三相分离器；140-吸附载体；151-流化床污水进口；152-流化床上端出水口；161-流化床顶端集气口；200-膜池；210-中空纤维膜体；221-膜池底端进水口；222-膜池上端出水口；223-净水出口；231-膜池底端曝气口；232-膜池顶端集气口；233-收集口；240-集气袋；310-净水泵；320-第一曝气泵；330-第二曝气泵；340-循环泵；410-曝气管路；420-第一曝气支路；430-第二曝气支路。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本实施方式提供了一种厌氧膜生物反应器，该厌氧膜生物反应器包括相互连通的流化床100和膜池200，流化床100包括流化床壳体110、竖直设置于流化床壳体110内的导流管120和布水装置以及填充在流化床壳体110内的吸附载体140，布水装置位于导流管120的下方，导流管120内部为吸附载体上升区，导流管120外部为吸附载体下降区，吸附载体140在上升流体和布水装置的作用下在吸附载体上升区内沿着轴向从下往上移动，从导流管120顶部排出并在吸附载体下降区向底部沉积，以实现对吸附载体140的充分流化。
厌氧膜生物反应器的作用是净化污水，污水从位于流化床100底端的流化床污水进口151进入厌氧膜生物反应器，经厌氧膜生物反应器处理，形成的净水从膜池200顶端的净水出口223排出。
流化床100和膜池200中均接种有厌氧污泥，厌氧污泥在厌氧膜生物反应器内随污泥混合液循环、流动。厌氧污泥中的厌氧微生物能够将污水中的有机物去除，并产生沼气，以达到净化污水的目的。
厌氧膜生物反应器的流化床100和膜池200相互连通，其有利于污泥混合液和沼气的循环利用。污水在流化床100内与循环液充分混合后形成中间混合液进入膜池200。为了减缓膜污染，需要减少中间混合液中混合液悬浮固体(mixed liquor suspended solids，简称“MLSS”)，因此在流化床100内添加吸附载体140。
吸附载体140能够吸附微生物、胞外代谢产物等膜污染物，减少中间混合液中的混合液悬浮固体，优化厌氧污泥混合液的过滤性，从而延缓膜污染。由于无需消耗化学试剂，且不产生有害物质，吸附载体140工艺是一种绿色、经济、安全的膜污染控制手段。
膜池200内设置有中空纤维膜体210，中空纤维膜体210具有选择性渗透特性，其能够进行固液分离，通过高效地截留厌氧污泥达到泥水分离的作用。另外，中空纤维膜体210的过滤作用，还有利于实现水力停留时间与污泥龄的彻底分离。
为了实现流化床100内吸附载体140的充分流化，本实施方式的流化床100包括导流管120。布水装置将包括污水与循环液的原始混合液布入导流管120，在导流管120内，吸附载体140沿着导流管120轴向从下往上移动，从导流管120顶部排出后，吸附载体140在导流管120外部且在流化床壳体110内部向底部沉积。
导流管120的底端位于流化床100的底部，导流管120的顶端设置在流化床上端出水口152的下方。吸附载体140在高流速原始混合液的作用下在导流管120内沿竖直方向向上移动。在导流管120外，吸附载体140向流化床壳体110的底部沉积。导流管120的设置，有利于吸附载体140充分流化，从而有利于吸附载体140与原始混合液充分接触，继而有利于减少污泥混合液中的混合液悬浮固体，即减少中间混合液中的混合液悬浮固体，有利于延缓膜污染，其中流出流化床上端出水口152的污泥混合液为中间混合液，中间混合液经膜池处理后形成循环液，循环液经循环泵340与污水混合后形成原始混合液。原始混合液、中间混合液和循环液可被统称为污泥混合液。
本实施方式通过使用导流管120，有利于吸附载体140充分流化，从而有利于吸附载体140与原始混合液充分接触，继而有利于减少中间混合液中的混合液悬浮固体，有利于延缓膜污染。
如图1所示，可选地，本实施方式的流化床壳体110的底端开设有流化床污水进口151，流化床壳体110的侧壁顶端开设有流化床上端出水口152。
由于流化床污水进口151位于流化床壳体110的底端，流化床上端出水口152位于流化床壳体110的侧壁顶端，有利于增大原始混合液在流化床100内的行程并充分流化吸附载体140，从而有利于吸附载体140与原始混合液充分接触，继而有利于减少污泥混合液中的混合液悬浮固体，达到延缓膜污染的目的。
如图1所示，可选地，本实施方式的导流管120的上方设置有位于流化床壳体110内的三相分离器130。
三相分离器130用于分离流化床100内产生的沼气、吸附载体140以及原始混合液，确保流出流化床上端出水口152的中间混合液内不混有吸附载体140，即确保吸附载体140被限制在流化床100内不进入膜池200。
如图1所示，可选地，本实施方式的膜池200的侧壁底端开设有膜池底端进水口221，膜池200的侧壁顶端开设有膜池上端出水口222；流化床上端出水口152与膜池底端进水口221连通，膜池上端出水口222通过循环泵340与流化床污水进口151连通，以使污泥混合液在流化床100和膜池200间循环流动。
膜池200的侧壁底端开设有膜池底端进水口221，膜池200的侧壁顶端开设有膜池上端出水口222，有利于增大中间混合液在膜池200内的行程。
流化床上端出水口152与膜池底端进水口221连通，膜池上端出水口222与流化床污水进口151连通，有利于实现污泥混合液的完全循环，从而提高厌氧污泥的利用率。
膜池上端出水口222与流化床污水进口151间的循环泵340主要用于控制、调节循环液进入流化床100内的流速。当流速保持在较高水平时，污水与循环液构成的原始混合液能够被布水装置成功布入导流管120内且使原始混合液在导流管120内沿竖直方向从下向上流动，有利于形成吸附载体140的完全流化状态。
如图1所示，可选地，本实施方式的流化床壳体110的顶端开设有流化床顶端集气口161，膜池200的顶端开设有膜池顶端集气口232，膜池200的底端开设有膜池底端曝气口231；通向膜池底端曝气口231的管路为曝气管路410，连通流化床顶端集气口161与曝气管路410的第一曝气支路420上设置有第一曝气泵320，连通膜池顶端集气口232与曝气管路410的第二曝气支路430上设置有第二曝气泵330。
本实施方式实现了厌氧膜生物反应器应用自产沼气循环曝气。
流化床壳体110的顶端开设有流化床顶端集气口161，流化床顶端集气口161用于收集流化床100的自产沼气；膜池200的顶端开设有膜池顶端集气口232，膜池顶端集气口232用于回收部分吹扫气以及部分膜池200的自产沼气；从而为膜池底端曝气口231供气，以对中空纤维膜体210进行吹扫。
膜池200底端曝气还有利于带动厌氧污泥及中间混合液在膜池200内部的流动，提高传质效率，从而有利于提高膜池200的净化、降解效率。
如图1所示，可选地，本实施方式的厌氧膜生物反应器还包括集气袋240，膜池200通过位于其顶端的收集口233与集气袋240连通。
厌氧膜生物反应器可产生沼气，部分自产沼气在厌氧膜生物反应器内可应用于循环曝气，剩余沼气则可被集气袋240收集，以备后续的加工利用，有利于进一步提高厌氧膜生物反应器的环保性能。
可选地，本实施方式的吸附载体140为颗粒活性炭，吸附载体140的填充密度在25-30％之间，吸附载体140的粒度在30-45目之间。
可选地，吸附载体140可由碳材料构成。
可选地，吸附载体140可以是，但不限于为，颗粒煤质活性炭、生物炭及半焦中的一种或多种。
可选地，颗粒煤质活性炭既可以具有间隔的孔隙结构，也可以具有连通的孔隙结构。
吸附载体140的填充密度在25-30％之间，吸附载体140的粒度在30-45目之间，有利于保证其在流化床100内充分流化，且有利于被三相分离器130高效分离，避免吸附载体140进入膜池200。
可选地，本实施方式的膜池200内设置有中空纤维膜体210，中空纤维膜体210采用聚四氟乙烯PTFE制成，运行膜通量为20L/m2h。
中空纤维膜体210具有选择性渗透特性，可以用于净化污水并获得膜出水。
本实施方式还提供了一种膜污染控制方法，该膜污染控制方法包括：布水装置将原始混合液从下方导入导流管120，原始混合液带动吸附载体140在吸附载体上升区内沿竖直方向向上移动，并在吸附载体下降区内沉降，以流化吸附载体140，其中原始混合液包括来自于污染源的污水与来自循环泵340的循环液，循环液中包括厌氧污泥。
本实施方式通过使用导流管120，有利于吸附载体140充分流化，从而有利于吸附载体140与原始混合液充分接触，继而有利于减少污泥混合液中的混合液悬浮固体，有利于延缓膜污染。
可选地，本实施方式的膜污染控制方法包括以下步骤：原始混合液经流化床污水进口151进入流化床壳体110；原始混合液在布水装置的导向作用下进入导流管120，并在吸附载体上升区内带动吸附载体140向上移动，使得吸附载体140从导流管120的顶端流出并在吸附载体下降区内沉降，从而使吸附载体140与原始混合液充分接触并流化吸附载体140；经过三相分离器130分离后，经过吸附后形成的中间混合液从流化床100上端出水口溢出，并从膜池底端进水口221进入膜池200，在流化床100内产生的沼气从流化床壳体110顶部逸出并作为膜池200的吹扫气相的一部分。通过该实施方式，有利于吸附载体在流化床内充分流化。
可选地，本实施方式的膜污染控制方法包括以下步骤：中间混合液进入膜池200经中空纤维膜体210净化后产生的膜出水在膜池200外部收集，中间混合液流经膜池200后从膜池上端出水口222流出膜池200形成循环液；循环液在循环泵340的作用下流入流化床污水进口151，以完成循环；在膜池200工作过程中产生的沼气部分地从膜池顶端集气口232逸出，并经由膜池底端曝气口231返回膜池200以作为膜池200的吹扫气相的一部分。通过该实施方式，有利于实现厌氧膜生物反应器中污泥混合液的完全循环及应用自产沼气进行循环曝气，从而有利于提升厌氧膜生物反应器的环保性能。
可选地，本实施方式的膜污染控制方法包括，从膜池200内排出的沼气部分地流经收集口233进入集气袋240。通过该实施方式，能够利用集气袋收集剩余沼气以备后续的加工利用，有利于进一步提高厌氧膜生物反应器的环保性能。
可选地，本实施方式的膜污染控制方法包括，在净水泵310的作用下，经膜池200内的中空纤维膜体210净化而获取的膜出水从设置在膜池200顶端的净水出口223流出。
通过该实施方式，有利于提高膜出水的产量，实现膜出水的高效回收。
可选地，本实施方式的膜污染控制方法包括，循环液进入流化床污水进口151的流速是污水进入流化床污水进口151的流速的10-30倍。
通过该实施方式，能够保持原始混合液的流速保持在较高水平，确保污水与循环液构成的原始混合液能够被布水装置成功布入导流管120内且使原始混合液在导流管120内沿竖直方向从下向上流动，有利于形成吸附载体140的完全流化状态。
可选地，本实施方式的膜污染控制方法还包括以下步骤：在将吸附载体140填充到流化床壳体110内部之前，对吸附载体140进行污水驯化以使其达到预先饱和状态。
可选地，原始混合液经流化床污水进口151以及布水装置进入流化床壳体110；原始混合液进入导流管120并从导流管120的顶端流出从而流化吸附载体140以形成混合流体，其中混合流体包括原始混合液、吸附载体140以及在流化床壳体110内生成的沼气；混合流体在流化床壳体110内流动以使吸附载体140与原始混合液充分接触；混合流体经三相分离器130分离出中间混合液，中间混合液流出流化床上端出水口152；中间混合液经膜池底端进水口221流入膜池200，在流经膜池200后，循环液从膜池上端出水口222流出膜池200；流出膜池上端出水口222的循环液在循环泵340的作用下流入流化床污水进口151，以完成污泥混合液的循环。通过污泥混合液的循环利用，有利于提高厌氧污泥的利用率。
可选地，本实施方式的膜污染控制方法包括以下步骤：在流化床壳体110内，混合流体经三相分离器130分离出第一沼气，第一沼气在第一曝气泵320的作用下进入曝气管路410；从膜池200内排出的沼气分为第二沼气和第三沼气，第二沼气在第二曝气泵330的作用下进入曝气管路410，第三沼气流经收集口233进入集气袋240；第一沼气与第二沼气在曝气管路410内混合形成吹扫气通过膜池底端曝气口231进入膜池200；吹扫气在膜池200内对中空纤维膜体210进行吹扫后与膜池200内生成的沼气混合并从膜池200内排出形成第二沼气和第三沼气。通过该实施方式，有利于实现厌氧膜生物反应器应用自产沼气进行循环曝气，且能够用集气袋240收集剩余沼气以备后续的加工利用，有利于进一步提高厌氧膜生物反应器的环保性能。
实施例一
如图1所示，本实施例提供了一种厌氧膜生物反应器及膜污染控制方法。该厌氧膜生物反应器包括流化床100和膜池200。
流化床100包括流化床壳体110，流化床壳体110内填充有吸附载体140。流化床壳体110内从下到上依次设置有布水装置、导流管120及三相分离器130。在导流管120内，吸附载体140沿着导流管120轴向从下往上移动。吸附载体140从导流管120顶部排出后向流化床壳体110底部沉积。流化床壳体110的底端开设有流化床污水进口151，流化床壳体110的侧壁顶端开设有流化床上端出水口152。在流化床壳体110的顶端开设有流化床顶端集气口161。
膜池200内安装有中空纤维膜体210。中空纤维膜体210的外表面固定有边框，中空纤维膜体210的形状与膜池200的形状相适配。膜池200的侧壁底端开设有膜池底端进水口221，膜池200的侧壁顶端开设有膜池上端出水口222，膜池200的顶端开设有净水出口223。膜池200的侧壁底端开设有膜池底端曝气口231，膜池200的顶端开设有收集口233和膜池顶端集气口232。
在流化床100和膜池200中均接种厌氧污泥，并在流化床100内投加吸附载体140。厌氧膜生物反应器利用厌氧污泥中的厌氧微生物，将污水中的有机物去除，并产生沼气。污水从流化床污水进口151进入流化床100。循环泵340调节循环液的流速，当流速保持在较高水平时，吸附载体140在导流管120内沿着竖直方向上升，吸附载体140从导流管120顶部排出后向流化床壳体110底部沉积，从而充分流化吸附载体140。三相分离器130分离吸附载体140，避免吸附载体140进入膜池200。膜池200内的中空纤维膜体210可将污水净化为洁净的膜出水，通过净水泵310抽吸，有利于收集膜出水。
中间混合液从流化床上端出水口152流出经膜池底端进水口221进入膜池200。接着，循环液从膜池上端出水口222流出依次经过循环泵340和流化床污水进口151进入流化床100。该过程实现污泥混合液的完全循环。
流化床顶端集气口161、膜池顶端集气口232与膜池底端曝气口231连通。厌氧生物反应器产生的沼气一部分被集气袋240收集，另一部分进入膜池底端曝气口231作为曝气的气体来源。
再将吸附载体140投入流化床100前先要对吸附载体140进行污水驯化以使其达到预先饱和状态。污水驯化包括以下步骤：将吸附载体140投加至反应器；充分搅拌、循环模拟生活污水和吸附载体140；定期监测污水的化学需氧量(chemical oxygen demand，“COD”)；当污水的化学需氧量保持稳定时，认为吸附载体140已达到饱和状态。
在使用厌氧生物反应器前，还需要进行污泥驯化。污泥驯化包括以下步骤：使得厌氧生物反应器中的厌氧污泥含量达到6.0-8.0g/L；采用模拟生活污水，水力停留时间为8-10h；厌氧生物反应器的温度维持在35℃左右；曝气流量设置为0.15m3/h；在驯化过程中监控产气、出水的化学需氧量等指标，直至完成污泥驯化。
运行厌氧膜生物反应器，运行过程采用恒通量模式，通量为20L/(m2-h)，且中空纤维膜体210由聚四氟乙烯制成。如图2所示，投加吸附载体140的厌氧膜生物反应器中的跨膜压差发展速度非常缓慢，在第16天仅仅达到6kPa。因此，本实施例中的厌氧膜生物反应器能够有效富集微生物，减少污泥混合液的混合液悬浮固体，从而优化污泥混合液的过滤性，并有效减缓膜污染。
对比例一
在相同条件下，使用实施例一中的厌氧膜生物反应器，但不投加吸附载体140，从而研究吸附载体140的作用。
如图2所示，不投加吸附载体140的厌氧膜生物反应器的跨膜压差相比于投加吸附载体140的厌氧膜生物反应器的跨膜压差发展迅速，其在第6天后快速上升并在第16天达到30kPa。投加吸附载体140的厌氧膜生物反应器跨膜压差在第16天仅仅达到6kPa。因此，投加吸附载体140可以明显减缓厌氧膜生物反应器中的膜污染的发展。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“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。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (15)
1.一种厌氧膜生物反应器，其特征在于，包括相互连通的流化床和膜池，所述流化床包括流化床壳体、竖直设置于所述流化床壳体内的导流管和布水装置以及填充在所述流化床壳体内的吸附载体，所述布水装置位于所述导流管的下方，所述导流管内部为吸附载体上升区，所述导流管外部为吸附载体下降区，所述吸附载体在上升流体和所述布水装置的作用下在所述吸附载体上升区内沿着轴向从下往上移动，从所述导流管顶部排出并在所述吸附载体下降区向底部沉积，以实现对所述吸附载体的充分流化。
2.根据权利要求1所述的厌氧膜生物反应器，其特征在于，所述流化床壳体的底端开设有流化床污水进口，所述流化床壳体的侧壁顶端开设有流化床上端出水口。
3.根据权利要求2所述的厌氧膜生物反应器，其特征在于，所述导流管的上方设置有位于所述流化床壳体内的三相分离器。
4.根据权利要求2所述的厌氧膜生物反应器，其特征在于，所述膜池的侧壁底端开设有膜池底端进水口，所述膜池的侧壁顶端开设有膜池上端出水口；所述流化床上端出水口与所述膜池底端进水口连通，所述膜池上端出水口通过循环泵与所述流化床污水进口连通，以使污泥混合液在所述流化床和所述膜池间循环流动。
5.根据权利要求1所述的厌氧膜生物反应器，其特征在于，所述流化床壳体的顶端开设有流化床顶端集气口，所述膜池的顶端开设有膜池顶端集气口，所述膜池的底端开设有膜池底端曝气口；
通向所述膜池底端曝气口的管路为曝气管路，连通所述流化床顶端集气口与所述曝气管路的第一曝气支路上设置有第一曝气泵，连通所述膜池顶端集气口与所述曝气管路的第二曝气支路上设置有第二曝气泵。
6.根据权利要求1所述的厌氧膜生物反应器，其特征在于，还包括集气袋，所述膜池通过位于其顶端的收集口与所述集气袋连通。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的厌氧膜生物反应器，其特征在于，所述吸附载体为颗粒活性炭，所述吸附载体的填充密度在25-30％之间，所述吸附载体的粒度在30-45目之间。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的厌氧膜生物反应器，其特征在于，所述膜池内设置有中空纤维膜体，所述中空纤维膜体采用聚四氟乙烯PTFE制成，运行膜通量为20L/m2h。
9.一种基于权利要求1至8中任一项所述的厌氧膜生物反应器的膜污染控制方法，其特征在于，所述布水装置将原始混合液从下方导入所述导流管，所述原始混合液带动所述吸附载体在所述吸附载体上升区内沿竖直方向向上移动，并在所述吸附载体下降区内沉降，以流化所述吸附载体，其中所述原始混合液包括来自于污染源的污水与来自循环泵的循环液，所述循环液中包括厌氧污泥。
10.根据权利要求9所述的膜污染控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
所述原始混合液经流化床污水进口进入所述流化床壳体；
所述原始混合液在布水装置的导向作用下进入所述导流管，并在所述吸附载体上升区内带动所述吸附载体向上移动，使得所述吸附载体从所述导流管的顶端流出并在所述吸附载体下降区内沉降，从而使所述吸附载体与所述原始混合液充分接触并流化所述吸附载体；
经过三相分离器分离后，经过吸附后形成的中间混合液从流化床上端出水口溢出，并从膜池底端进水口进入所述膜池，在流化床内产生的沼气从所述流化床壳体顶部逸出并作为所述膜池的吹扫气相的一部分。
11.根据权利要求10所述的膜污染控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述中间混合液进入所述膜池经中空纤维膜体净化后产生的膜出水在膜池外部收集，所述中间混合液流经所述膜池后从膜池上端出水口流出所述膜池形成循环液；
所述循环液在循环泵的作用下流入所述流化床污水进口，以完成循环；
在所述膜池工作过程中产生的沼气部分地从膜池顶端集气口逸出，并经由膜池底端曝气口返回膜池以作为膜池的所述吹扫气相的一部分。
12.根据权利要求11所述的膜污染控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：从所述膜池内排出的沼气部分地流经收集口进入集气袋。
13.根据权利要求11所述的膜污染控制方法，其特征在于，在净水泵的作用下，经所述膜池内的中空纤维膜体净化而获取的膜出水从设置在所述膜池顶端的净水出口流出。
14.根据权利要求9所述的膜污染控制方法，其特征在于，所述循环液进入所述流化床污水进口的流速是所述污水进入所述流化床污水进口的流速的10-30倍。
15.根据权利要求9所述的膜污染控制方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：在将所述吸附载体填充到所述流化床壳体内部之前，对所述吸附载体进行污水驯化以使其达到预先饱和状态。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201106 |
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