CN115259364B - 一种厌氧生物膜反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种厌氧生物膜反应器，包括反应器罐体、填料收集器、填料和双曲面搅拌器；填料分布于反应器罐体内部，双曲面搅拌机包括依次连接的搅拌器电机、搅拌杆和搅拌器叶轮；填料收集器和叶轮均设置于反应器罐体内部，填料收集器的底部为可开合的收集器挡板，收集器挡板上均匀分布有多个挡板孔，挡板孔的孔径小于填料的直径，搅拌杆贯穿填料收集器，搅拌器叶轮设置于反应器罐体底部，反应器罐体上开设有进水口、出水口和污泥回流口。通过控制填料收集系统上的开关装置的开启与关闭时间，使反应器内的填料在固定流化状态之间不断切换，从而保证该反应器既具有固定床生物反应器挂膜速度快，生物量大的优点。

Description

一种厌氧生物膜反应器

技术领域

本发明涉及生物膜领域，特别是一种厌氧生物膜反应器。

背景技术

厌氧氨氧化作为一种新型高效的污水脱氮技术目前受到越来越多的关注和研究，目前厌氧氨氧化反应器的运行形式大部分是在传统厌氧反应器的基础上进行改进及优化。废水厌氧生物处理采用的反应器类型主要包括基于颗粒污泥的厌氧污泥床（UASB）、颗粒污泥膨胀床（EGSB）以及内循环反应器（IC），而颗粒污泥在一般工业废水尤其是垃圾渗滤液的厌氧处理当中难以培养、形成，即使接种，在实际项目运行中也经常因水质问题或运行管理不当造成颗粒污泥解体、流失，反应器性能因此也大受影响，因此依赖于颗粒污泥的厌氧反应器在处理高浓度有机及氨氮废水的项目在运行中均存在较大的问题，在运行中受到污水中盐分、硬度、有机物及重金属毒性等影响，存在颗粒污泥解体流失的风险，后期运行操作条件要求较高。厌氧氨氧化作为一种厌氧处理技术，以颗粒污泥形式运行同样存在上述风险。

生物膜法是利用附着在填料表面的微生物降解污水营养物质的生物处理方法，具有微生物多样化、生物量高的特点。生物膜法中的微生物，由于是固定在填料上的，可以形成比较稳定的生态系统。相较颗粒污泥法，生物膜法对盐分、硬度、有机物及重金属等具有较强的耐受性。

因此相较于颗粒污泥，生物膜法更适用于厌氧氨氧化技术处理高浓度工业废水，尤其是垃圾渗滤液这一类高盐、高硬度的废水。但是由于厌氧氨氧化菌存在世代时间长(不小于11d)、增殖速率慢等缺陷，限制了其进一步的推广应用。针对这一问题，研究人员多采用生物膜反应器让厌氧氨氧化菌在载体上附着、生长，以提高其增殖速率。但是，现行的厌氧氨氧化生物膜反应器多是直接使用的传统的生物膜反应装置，如MBBR、固定床填料反应器、颗粒污泥与生物膜相结合等形式，很少考虑厌氧氨氧化菌独特的生理特性和生长特点及水质对厌氧氨氧化菌的影响，导致其生长速率缓慢，挂膜过程时间长，生物膜易脱落，操作复杂，填料容易堵塞及结垢等。还有接种前期微生物生长缓慢，挂膜较慢以及搅拌桨的叶轮与填料直接接触增大填料的破损，降低其使用寿命等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种介于固定床生物填料反应器和流化床填料生物反应器之间的一种厌氧氨氧化生物膜反应器，通过控制填料收集系统上的开关装置的开启与关闭时间，使反应器内的填料在固定流化状态之间不断切换，为厌氧氨氧化工艺提供一种新形式的反应器，并为厌氧生物膜法提供一种快速挂膜的方式。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种厌氧生物膜反应器，包括反应器罐体、填料收集器、填料和双曲面搅拌器；填料分布于反应器罐体内部，双曲面搅拌机包括依次连接的搅拌器电机、搅拌杆和搅拌器叶轮；填料收集器和叶轮均设置于反应器罐体内部，填料收集器的底部为可开合的收集器挡板，收集器挡板上均匀分布有多个挡板孔，挡板孔的孔径小于填料的直径，搅拌杆贯穿填料收集器，搅拌器叶轮设置于反应器罐体底部，反应器罐体上开设有进水口、出水口和污泥回流口。

作为本发明的进一步优选，还包括填料隔板，填料隔板设置于收集器挡板与搅拌器叶轮之间，搅拌杆贯穿填料隔板，填料隔板与反应器罐体底部平行设置，填料隔板的直径等于反应器罐体内壁的直径，填料隔板上均匀设有多个隔板孔，隔板孔的孔径小于填料的直径，填料设置于填料隔板的上方。

作为本发明的进一步优选，还包括保护套，保护套套设于搅拌杆外部，保护套与搅拌杆非接触式布设。

作为本发明的进一步优选，还包括导流板，导流板设置于反应器罐体底部内壁与填料隔板之间；导流板与填料隔板和反应器罐体内部底壁形成截面为倒梯形的倒梯形结构。

作为本发明的进一步优选，导流板的角度为45°—60°。

作为本发明的进一步优选，反应器罐体的高径比大于2。

作为本发明的进一步优选，填料收集装置的体积为反应器罐体容积的20—30%。

作为本发明的进一步优选，出水口处设有出水隔网，出水隔网的孔径小于填料孔径。

作为本发明的进一步优选，还包括自动冲洗装置，自动冲洗装置设置于出水隔网处。

作为本发明的进一步优选，所述收集器挡板为可自动开合的挡板。

本发明具有如下有益效果：

1. 填料隔板使填料与搅拌桨未直接接触，避免了高速旋转的搅拌机对填料的碰撞导致填料破损，从而降低填料的使用周期，增大运行成本；同时降低破损填料对后续处理单元的影响及相关设备运行风险；

2.填料收集装置及下方设置的隔板，可使填料在固定床和流化床这两种状态之间任意切换，可根据微生物的生长特性，在微生物接种驯化初期通过开启和关闭隔板，提高填料挂膜速度，同时降低填料结垢风险。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是填料收集装置的收集器挡板打开状态的示意图；

图3为填料收集装置的收集器挡板关闭转台下的示意图。

其中有：1-反应器罐体； 2-进水口； 3-搅拌器电机；4-搅拌杆；5-搅拌器叶轮；6-保护套；7-填料收集器；8-收集器挡板；9-填料隔板；10-导流板；11-污泥回流口；12-出水隔网；13-出水口；14-填料。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”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，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

如图1-3所示，一种厌氧生物膜反应器，及微生物快速培养驯化方法。包括反应器罐体1、填料收集器7、填料14和双曲面搅拌器。填料14的总体积一般为反应器罐体1容积的30—50%。填料14分布于反应器罐体1内部，双曲面搅拌机包括依次连接的搅拌器电机3、搅拌杆4和搅拌器叶轮5；填料收集器7和叶轮均设置于反应器罐体1内部，填料收集器7的底部为可开合的收集器挡板8，收集器挡板8上均匀分布有多个挡板孔，挡板孔的孔径小于填料14的直径，搅拌杆4贯穿填料收集器7，搅拌器叶轮5设置于反应器罐体1底部，反应器罐体1上开设有进水口2、出水口13和污泥回流口11。污水由进水口2流入反应器罐体1，双曲面搅拌器会带动反应器罐体1内部的污水及填料14沿图2或图3所示的箭头方向上下翻动，从而达到填料14与污水中的污染充分接触的目的。填料收集器7底部的收集器挡板8可自动开合，收集器挡板8开启和关闭的时间根据培养驯化的微生物的生长特定和实际情况确定。所述填料收集器7可为箱体式方形结构，也可为圆柱体结构。

在微生物接种驯化时，在水力作用下，反应器罐体1内大部分填料14逐渐被收集到填料收集器7内，装满整个填料收集器7，再关闭收集器挡板8，此时填料收集器7内部填料14为固定状态，污水在搅拌杆4的作用下仍然能够与内的填料14充分接触，此种状态有利于微生物的生长繁殖，提高填料14挂膜速度。在经过1-2个微生物世代周期，即10-15天后，打开填料收集器7下方的收集器挡板8，开启约30min，使反应器罐体1内的填料14与污水完全混合后关闭收集器挡板8，进入下一个驯化周期。

还包括填料隔板9，填料隔板9设置于收集器挡板8与搅拌器叶轮5之间，搅拌杆4贯穿填料隔板9，填料隔板9与反应器罐体1底部平行设置，填料隔板9的直径等于反应器罐体1内壁的直径，填料隔板9卡合于反应器罐体1的内壁上，填料隔板9上均匀设有多个隔板孔，隔板孔的孔径小于填料14的直径，填料14设置于填料隔板9的上方。填料隔板9的作用是将填料14与搅拌器叶轮5分开，避免了高速旋转的搅拌器叶轮5与填料14的直接接触，导致填料14的破损，降低填料14使用寿命，降低后续单元设备的运行风险。还包括保护套6，保护套6套设于搅拌杆4外部，保护套6与搅拌杆4非接触式布设。保护套6固定设置，不随搅拌杆4转动。搅拌杆4保护套6同样具有隔离填料14与搅拌杆4的作用，避免填料14破损。

还包括导流板10，导流板10设置于反应器罐体1底部内壁与填料隔板9之间；导流板10与填料隔板9和反应器罐体1内部底壁形成截面为倒梯形的倒梯形结构。导流板10的作用是起到导流作用，且避免污泥在反应器底部堆积，导流板10将污泥集中在搅拌器叶轮5附近，方便搅拌器叶轮5将污泥搅拌充分，且不形成污泥堆积死角。导流板10的角度为45°—60°。

反应器罐体1内因采用双曲面搅拌机的形式，所以反应器罐体1的高径比大于2。填料收集器7的体积为反应器罐体1容积的20—30%。出水口13处设有出水隔网12，出水隔网12的孔径小于填料14孔径，出水隔网12用于拦截填料14，还包括自动冲洗装置，自动冲洗装置设置于出水隔网12处，自动冲洗装置对隔网进行定期冲洗，防止污泥堵塞。为防止反应器罐体1内部发生不必要的化学反应，反应器罐体1内壁、填料收集器7、搅拌杆4和保护套6等均为不锈钢材质。

填料隔板9使填料14与搅拌杆4未直接接触，避免了高速旋转的搅拌机对填料14的碰撞导致填料14破损，从而降低填料14的使用周期，增大运行成本；同时降低破损填料14对后续处理单元的影响及相关设备运行风险。

填料收集器7及下方设置的收集器挡板8，可使填料14在固定床和流化床这两种状态之间任意切换，可根据微生物的生长特性，在微生物接种驯化初期通过开启和关闭收集器挡板8，提高填料14挂膜速度，同时降低填料14结垢风险；

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种厌氧生物膜反应器，其特征在于：包括反应器罐体（1）、填料收集器（7）、填料（14）和双曲面搅拌器；填料（14）分布于反应器罐体（1）内部，双曲面搅拌机包括依次连接的搅拌器电机（3）、搅拌杆（4）和搅拌器叶轮（5）；填料收集器（7）和叶轮均设置于反应器罐体（1）内部，填料收集器（7）的底部为可开合的收集器挡板（8），收集器挡板（8）上均匀分布有多个挡板孔，挡板孔的孔径小于填料（14）的直径，搅拌杆（4）贯穿填料收集器（7），搅拌器叶轮（5）设置于反应器罐体（1）底部，反应器罐体（1）上开设有进水口（2）、出水口（13）和污泥回流口（11）；

还包括填料隔板（9），填料隔板（9）设置于收集器挡板（8）与搅拌器叶轮（5）之间，搅拌杆（4）贯穿填料隔板（9），填料隔板（9）与反应器罐体（1）底部平行设置，填料隔板（9）的直径等于反应器罐体（1）内壁的直径，填料隔板（9）上均匀设有多个隔板孔，隔板孔的孔径小于填料（14）的直径，填料（14）设置于填料隔板（9）的上方。

2.根据权利要求1所述的一种厌氧生物膜反应器，其特征在于：还包括保护套（6），保护套（6）套设于搅拌杆（4）外部，保护套（6）与搅拌杆（4）非接触式布设。

3.根据权利要求1所述的一种厌氧生物膜反应器，其特征在于：还包括导流板（10），导流板（10）设置于反应器罐体（1）底部内壁与填料隔板（9）之间；导流板（10）与填料隔板（9）和反应器罐体（1）内部底壁形成截面为倒梯形的倒梯形结构。

4.根据权利要求3所述的一种厌氧生物膜反应器，其特征在于：导流板（10）的角度为45°—60°。

5.根据权利要求1所述的一种厌氧生物膜反应器，其特征在于：反应器罐体（1）的高径比大于2。

6.根据权利要求1所述的一种厌氧生物膜反应器，其特征在于：填料收集器（7）的体积为反应器罐体（1）容积的20—30%。

7.根据权利要求1所述的一种厌氧生物膜反应器，其特征在于：出水口（13）处设有出水隔网（12），出水隔网（12）的孔径小于填料（14）孔径。

8.根据权利要求7所述的一种厌氧生物膜反应器，其特征在于：还包括自动冲洗装置，自动冲洗装置设置于出水隔网（12）处。

9.根据权利要求1所述的一种厌氧生物膜反应器，其特征在于：所述收集器挡板（8）为可自动开合的挡板。