外置式厭氧氨氧化膜生物反應器的製作方法

2023-09-10 18:38:30

專利名稱：外置式厭氧氨氧化膜生物反應器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種外置膜生物反應器。
背景技術：
生物脫氮技術在近20年來得到了飛速發展，已廣泛應用於生產實踐中。但應用最 多的依然是傳統的硝化反硝化工藝。但傳統硝化反硝化工藝存在諸多問題流程較長，佔地 面積大，基建投資高；為獲得較高的汙泥濃度和脫氮效率，需進行汙泥回流和硝化液回流， 動力消耗大；加鹼中和硝化過程中產生酸度，反硝化過程外加碳源，運行成本高；汙泥抗衝 擊負荷能力弱；可能造成二次汙染等。因此，尋求低能耗、高效率的新型脫氮技術勢在必行。在新型的生物脫氮工藝中， 厭氧氨氧化工藝優勢顯著而備受關注。與全程硝化_反硝化工藝相比，理論上它能夠節省 62. 5%的曝氣量和50%的耗鹼量，並且無需投加有機碳源；另外，由於厭氧氨氧化菌的細 胞產率遠遠低於反硝化菌，厭氧氨氧化工藝的汙泥產量只有傳統脫氮過程的15 %，大量減 輕剩餘汙泥的處理和處置。厭氧氨氧化現象於1995年在荷蘭被發現並命名以來，很多學者利用實驗室規模 反應器通過接種不同的種泥成功富集了厭氧氨氧化菌，並對其特性進行多方面的研究。但 只有歐洲的一些國家和日本有以厭氧氨氧化工藝為主的汙水處理實際工程項目。而厭氧 氨氧化菌世代時間長、細胞產率低的特點嚴重限制了厭氧氨氧化工藝在實際工程中廣泛應 用。因此，保持厭氧氨氧菌在反應器中的汙泥濃度對提高厭氧氨氧化脫氮效率至關重 要。目前實驗室研究和實際工程應用的反應器的主要形式是序列間歇式活性汙泥法和升流 式厭氧汙泥床，但汙泥流失是一大問題。對於已有的內置式膜生物反應器，因膜組件需要經 常更換導致氧進入體系內，對反應器內的厭氧氨氧菌的生存環境十分不利。

發明內容
本發明的目的是提供一種外置式厭氧氨氧化膜生物反應器，以解決目前厭氧氨氧 化反應器汙泥流失嚴重和內置式厭氧氨氧化膜生物反應器經常取出膜組件對厭氧氨氧菌 的生存環境十分不利的問題。本發明為解決上述技術問題採取的技術方案是所述生物反應器包括進水箱、進 水泵、電子浮球閥、厭氧罐、攪拌槳、溼式氣體流量計、出水泵、回流泵、出水筒、壓力傳感器、 數據採集模塊、膜組件和液位儀，膜組件由圓柱形有機玻璃筒、氣壓平衡管和多個膜絲構 成，有機玻璃筒的頂端設有氣壓平衡管，多個膜絲沿中心軸線方向設在有機玻璃筒內，進水 箱與進水泵的進口端連通，進水泵與電子浮球閥電連接，電子浮球閥設在厭氧罐內，進水泵 的出口端與厭氧罐的第一進口端連通，攪拌槳和溼氣流量計的連接管設在厭氧罐內，厭氧 罐的出口端與有機玻璃筒的進口端連通，每個膜絲的出水端與出水泵的進口端連通，有機 玻璃筒的第二出口端與回流泵的進口端連通，回流泵的出口端與厭氧罐的第二進口端連
3通，出水泵的出口端與出水筒連通，壓力傳感器設在膜組件與出水泵之間，壓力傳感器的信 號輸出端與數據採集模塊的第一信號輸入端連接，出水筒內設有液位儀，液位儀的信號輸 出端與數據採集模塊的第二信號輸入端連接。本發明具有以下有益效果1.本發明具有高效截留汙泥的作用，使反應器內厭氧 氨氧化菌的濃度達到最大，避免汙泥流失，影響出水水質；汙泥產量最小(除非人工拍泥， 否則基本上不會有汙泥產生)，高的汙泥濃度使其實現高效的脫氮作用。2.本發明將膜組 件設在厭氧罐的外部，更換膜組件時不影響厭氧罐內的生物環境，最大程度的保護了厭氧 氨氧化菌的濃度，保證厭氧環境。3.參見圖2，在厭氧罐中裝有厭氧氨氧化菌，經過本發明 反應器處理後，汙水中氨氮的去除率達到85%以上，亞硝酸鹽氮去除率達到90%以上。


圖1是本發明的整體結構示意圖，圖2是含有不同濃度的氨氮和硝酸鹽氮的汙水 經本發明反應器處理後，汙水中含氨氮和硝酸鹽氮的濃度的實驗效果圖，其中MBR為本發 明反應器。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖1說明本實施方式，本實施方式的生物反應器包括進水 箱1、進水泵2、電子浮球閥3、厭氧罐4、攪拌槳5、溼式氣體流量計6、出水泵7、回流泵8、出 水筒9、壓力傳感器10、數據採集模塊11、膜組件12和液位儀13，膜組件12由圓柱形有機 玻璃筒12-1、氣壓平衡管12-2和多個膜絲12-3構成，有機玻璃筒12_1的頂端設有氣壓平 衡管12-2，多個膜絲12-3沿中心軸線方向設在有機玻璃筒12-1內，進水箱1與進水泵2的 進口端連通，進水泵2與電子浮球閥3電連接，電子浮球閥3設在厭氧罐4內，進水泵2出 口端與厭氧罐4的第一進口端連通，攪拌槳5和溼氣流量計6的連接管設在厭氧罐4內，厭 氧罐4的出口端與有機玻璃筒12-1的進口端連通，每個膜絲12-3的出水端與出水泵7的 進口端連通，有機玻璃筒12-1的第二出口端與回流泵8的進口端連通，回流泵8的出口端 與厭氧罐4的第二進口端連通，出水泵7的出口端與出水筒9連通，壓力傳感器10設在膜 組件12與出水泵7之間，壓力傳感器10的信號輸出端與數據採集模塊11的第一信號輸入 端連接，出水筒9內設有液位儀13，液位儀13的信號輸出端與數據採集模塊11的第二信號 輸入端連接。電子浮球閥3設在厭氧罐4的頂蓋下方5-7cm處，用於調控進水開關，當厭氧罐4 內的液位超過電子浮球閥3，進水泵2停止工作；其中數據採集模塊11的信號輸出端與計 算機14連接，膜組件12為可拆卸式，並儲備多個膜絲。當現有膜絲的性能下降且無法通過 反衝洗減輕汙染時，則及時更換新的膜絲，並對舊膜絲進行化學清洗以循環利用；攪拌漿5 的轉速設置為120rpm以保持罐內汙泥的懸浮狀態，回流泵流速為170mL/min，汙泥在膜組 件中平均停留時間約為1. Imin ；膜絲採用日本三菱公司生產的PVC中空纖維微濾膜，膜絲 表面孔徑為4 μ m，理論最大膜通量為0. 27m3 · m_2 · cf1。
具體實施方式
二 結合圖1說明本實施方式，本實施方式的壓力傳感器10的低端 高於每個膜絲12-3的出水端，二者之間的差值為2-3cm。其他組成及連接關係與具體實施 方式一相同。
具體實施方式
三結合圖1說明本實施方式，本實施方式的生物反應器還包括水 浴容器15和溫控棒16，厭氧罐4設在水浴容器15內，水浴容器15內設有溫控棒16，此結 構保證厭氧罐4內溫度維持在35°C。其他組成及連接關係與具體實施方式
一相同。工作原理進水箱1中的汙水由進水泵2連續泵入厭氧罐4中，當厭氧罐內水位達 到定值時電子浮球閥3上升，並關閉進水泵2，以避免液位過高造成汙泥流失；厭氧罐4內 設有厭氧氨氧化菌，攪拌槳5將厭氧罐4內的汙水與厭氧氨氧化菌充分混勻，形成泥水混合 物，泥水混合物靠重力從厭氧罐4內流入有機玻璃筒12-1中內，泥水混合物經膜絲12-3表 面的微孔過濾，清水進入多個膜絲12-3內部，並經出水泵7進入到出水筒9中；有機玻璃筒 12-1中剩餘的泥水混合物經回流泵8回流至厭氧罐4中；壓力傳感器10用來監測跨膜壓力TMP ；出水泵7的出水被收集到出水筒9中後， 液位儀每10秒鐘將出水筒9的液位高度信號傳輸一次給數據採集模塊11，數據採集模塊 11匯總到計算機上，計算機根據出水筒9的內徑和液位上升速度，核算出實際通量，跨膜壓 力每5分鐘記錄一次，膜的實際通量每30分鐘記錄一次。
權利要求
一種外置式厭氧氨氧化膜生物反應器，其特徵在於所述生物反應器包括進水箱(1)、進水泵(2)、電子浮球閥(3)、厭氧罐(4)、攪拌槳(5)、溼式氣體流量計(6)、出水泵(7)、回流泵(8)、出水筒(9)、壓力傳感器(10)、數據採集模塊(11)、膜組件(12)和液位儀(13)，膜組件(12)由圓柱形有機玻璃筒(12 1)、氣壓平衡管(12 2)和多個膜絲(12 3)構成，有機玻璃筒(12 1)的頂端設有氣壓平衡管(12 2)，多個膜絲(12 3)沿中心軸線方向設在有機玻璃筒(12 1)內，進水箱(1)與進水泵(2)的進口端連通，進水泵(2)與電子浮球閥(3)電連接，電子浮球閥(3)設在厭氧罐(4)內，進水泵(2)的出口端與厭氧罐(4)的第一進口端連通，攪拌槳(5)和溼氣流量計(6)的連接管設在厭氧罐(4)內，厭氧罐(4)的出口端與有機玻璃筒(12 1)的進口端連通，每個膜絲(12 3)的出水端與出水泵(7)的進口端連通，有機玻璃筒(12 1)的第二出口端與回流泵(8)的進口端連通，回流泵(8)的出口端與厭氧罐(4)的第二進口端連通，出水泵(7)的出口端與出水筒(9)連通，壓力傳感器(10)設在膜組件(12)與出水泵(7)之間，壓力傳感器(10)的信號輸出端與數據採集模塊(11)的第一信號輸入端連接，出水筒(9)內設有液位儀(13)，液位儀(13)的信號輸出端與數據採集模塊(11)的第二信號輸入端連接。
2.根據權利要求1所述外置式厭氧氨氧化膜生物反應器，其特徵在於壓力傳感器(10) 的低端高於每個膜絲(12-3)的出水端，二者之間的差值為2-3cm。
3.根據權利要求1或2所述外置式厭氧氨氧化膜生物反應器，其特徵在於所述生物反 應器還包括水浴容器(15)和溫控棒(16)，厭氧罐(4)設在水浴容器(15)內，水浴容器(15) 內設有溫控棒(16)。
全文摘要
一種外置式厭氧氨氧化膜生物反應器，它涉及一種外置膜生物反應器。針對目前厭氧氨氧化反應器汙泥流失嚴重和內置式厭氧氨氧化膜生物反應器經常取出膜組件對厭氧氨氧菌的生存環境十分不利的問題。多個膜絲沿中心軸線方向設在有機玻璃筒內，進水箱與進水泵的進口端連通，進水泵與電子浮球閥電連接，電子浮球閥設在厭氧罐內，進水泵與厭氧罐連通，攪拌槳和溼氣流量計的連接管設在厭氧罐內，厭氧罐與有機玻璃筒連通，每個膜絲與出水泵連通，有機玻璃筒與回流泵連通，回流泵與厭氧罐連通，出水泵與出水筒連通，壓力傳感器與數據採集模塊連接，數據採集模塊與計算機連接，出水筒內設有液位儀，液位儀與數據採集模塊連接。本發明用於汙水處理。
文檔編號C02F3/28GK101962225SQ20101052341
公開日2011年2月2日 申請日期2010年10月28日 優先權日2010年10月28日
發明者任南琪, 侯國鳳, 陶彧, 高大文 申請人:哈爾濱工業大學