一體式氣體內循環厭氧折流板膜生物反應器的製作方法

2023-10-23 00:49:13

本發明涉及一種一體式氣體內循環厭氧折流板膜生物反應器，屬於廢水厭氧發酵領域。

背景技術：

隨著我國水環境的惡化，對於各種廢水的處理提出了更高的要求。高濃度有機廢水對環境水體的汙染程度大，而且處理難度較高，是目前環保研究領域的難題之一。目前主要的厭氧處理技術或不能有效的處理含有高懸浮物的廢水或攪拌混合的動力大，出水懸浮物濃度高，後續處理困難，且常需要多個單元的組合，工藝流程長，管理難度大，短流程化需求迫切。因此，提供一種低能耗、高效率、且能有效去除懸浮物的一體式的汙水厭氧處理裝置勢在必行。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種一體式氣體內循環厭氧折流板膜生物反應器，本發明在在整個反應器的前部設置折板，使廢水以此通過厭氧汙泥床層被高效的降解，之後進入膜過濾反應區，在厭氧環境下，通過微濾過濾掉懸浮固體，出水中不含懸浮物。

本發明所提供的一體式氣體內循環厭氧折流板膜生物反應器，它包括厭氧折流板反應區和厭氧膜生物反應區；

所述厭氧折流板反應區的側壁上設有進水口和排泥口Ⅰ，其頂部設有集氣口Ⅰ；

所述厭氧折流板反應區包括若干個隔室，每個所述隔室內設有一折流板，沿待處理汙水的流動方向，所述折流板將所述隔室分隔成降流區和升流區；

所述厭氧膜生物反應區的側壁上設有排泥口Ⅱ，其頂部設有集氣口Ⅱ；

所述厭氧膜生物反應區內設有若干個厭氧膜，所述厭氧膜的上部設有膜出水口，所述膜出水口與出水管相連通，所述出水管的另一端連接出料容器；

所述排泥口Ⅰ和所述排泥口Ⅱ均與排泥管相連通，所述排泥管與排泥容器相連通；

所述集氣口Ⅰ和所述集氣口Ⅱ均與集氣袋相連通。

上述的生物反應器中，所述排泥口Ⅰ和所述排泥口Ⅱ均設於所述厭氧膜生物反應區的側壁的底部。

上述的生物反應器中，每個所述隔室內，所述升流區的寬度大於所述降流區的寬度，所述寬度指的是汙水的流動方向，如所述降流區與所述升流區的寬度比為1：3，如此設置有利於汙水流動過程中與厭氧微生物之間進行良好接觸。

上述的生物反應器中，所述折流板的下端向所述升流區折起，可促進汙水與厭氧微生物的良好接觸。

上述的生物反應器中，所述厭氧折流板反應區內，在每個所述升流區的上方設有所述集氣口Ⅰ，方便產氣進入收集系統，保證生物反應器內部處於常壓狀態。

上述的生物反應器中，所述厭氧折流板反應區與所述厭氧膜生物反應區之間設有格柵，可過濾汙水裡的懸浮物及其他顆粒雜質，防止進入厭氧膜生物反應區的汙水攜帶懸浮物等雜質對所述厭氧膜的刮破和堵塞。

上述的生物反應器中，所述集氣袋與曝氣迴路相連接；

所述曝氣迴路的另一端連接微孔曝氣管，所述微孔曝氣管設於所述厭氧膜生物反應區內所述厭氧膜的下部，用泵將所述生物反應器和所述集氣袋內的沼氣抽出，並通入到所述微孔曝氣管中，所述微孔曝氣管中排出的沼氣帶動液體在所述厭氧膜(與擋板)之間的空間內上升，對所述厭氧膜的表面進行衝刷，防治膜汙染的形成。

上述的生物反應器中，所述厭氧膜生物反應區內，每個所述厭氧膜的兩側均設有一擋板，用於對所述微孔曝氣管產生的氣體進行導流。

上述的生物反應器中，所述厭氧膜為微濾膜，用於過濾微生物和懸浮固體。

本發明一體式氣體內循環厭氧折流板膜生物反應器具有如下優點：

(1)汙水經過了厭氧固定床(即厭氧折流板反應區)的生物降解後，進入到膜分離區(即厭氧膜生物反應區)的懸浮固體大幅度降低，膜汙染程度大幅度的減少，有利於膜的長期運行維護，提高經濟性。

(2)汙水經過本發明的裝置後，膜出水不含懸浮物，水質大幅度提高，有利於後續進一步的生化處理、深度處理和回用。

(3)膜的分離在厭氧發酵的體系內原位進行，採用產生的沼氣進行內循環清洗膜，降低了能耗。

(4)在汙水進入膜分離區前，設置了用於分離懸浮顆粒的格柵，減少對膜的汙染。

附圖說明

圖1為本發明一體式氣體內循環厭氧折流板膜生物反應器的主視圖。

圖2為本發明一體式氣體內循環厭氧折流板膜生物反應器的俯視圖。

圖3為本發明一體式氣體內循環厭氧折流板膜生物反應器中格柵的局部放大圖。

圖中各標記如下：

1厭氧折流板反應區、2排泥口、3裝置外殼、4折流板、5進水口、6集氣袋、7格柵、8擋板、9厭氧膜、10集氣口、11曝氣迴路、12出水管、13出料泵、14出料容器、15氣體循環泵、16微孔曝氣管、17厭氧膜生物反應區、18膜出水口、19排泥管、20排泥泵、22排泥容器。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明，但本發明並不局限於以下實施例。

下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。

下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。

如圖1和圖2所示，分別為本發明一體式氣體內循環厭氧折流板膜生物反應器的主視圖和俯視圖，包括厭氧折流板反應區1(左側虛線方框內)和厭氧膜生物反應區17(右側虛線方框內)。厭氧折流板反應區1內設有多個隔室(本實施例設置2個)，每個隔室內設有1個折流板4，沿汙水的流動方向，將厭氧折流板反應區1內的每個隔室分隔成1個降流區和1個升流區，其中，降流區的寬度小於升流區的寬度，這樣有利於汙水流動過程中與厭氧微生物之間進行良好接觸，本實施例中降流區與升流區的寬度比為1：3。每個隔室內折流板4的下端向升流區折起，以促進汙水與厭氧微生物的良好接觸。厭氧折流板反應區1的側壁上設有進水口5和排泥口2，均設置於裝置外殼3上，且排泥口2設於裝置外殼3的底部處，排泥口2與排泥管19相連，通過排泥泵20將汙泥排到排泥容器21中；厭氧折流板反應區1的頂部於升流區的位置相應處均設有一集氣口10，其與集氣袋6相連通，從而將厭氧折流板反應區1內產生的氣體收集於集氣袋6中。厭氧折流板反應區1和厭氧膜生物反應區17之間設有格柵7，如圖3所示，用於去除汙水裡的雜質，防止對膜的刮破和堵塞。厭氧膜生物反應區17的頂部設有集氣口10，其與集氣袋6相連通，從而將厭氧膜生物反應區17內產生的氣體收集於集氣袋6中，側壁上設有排泥口2，排泥口2與排泥管19相連，通過排泥泵20將汙泥排到排泥容器21中；厭氧膜生物反應區17內部設有5個厭氧膜9，厭氧膜9為微濾膜，用於過濾微生物和懸浮固體。每個厭氧膜9的頂部設有膜出水口18，膜出水口18與出水管12相連通，出水管12的另一端連接出料容器14，且出水管12上設置出料泵13。為利用汙水處理過程中產生的沼氣，將集氣袋6與曝氣迴路11相連接，曝氣迴路11的另一端連接微孔曝氣管16，微孔曝氣管16設於厭氧膜生物反應區17內厭氧膜9的下部，用於對膜進行衝刷清洗，同時實現採用厭氧折流板反應區1產生的沼氣內循環的目的，保證厭氧膜生物反應區17的厭氧環境。為了實現對氣體的導流，在每個厭氧膜9的兩側均設置擋板8，以對微孔曝氣管16產生的氣體進行導流。

利用本發明一體式氣體內循環厭氧折流板膜生物反應器進行汙水處理：

實施例1、

採用的一體式氣體內循環厭氧折流板膜生物反應器為長方體，厭氧折流板反應區與厭氧膜生物反應區的長度比為1：3。

根據厭氧折流板反應區1與厭氧膜生物反應區17的不同汙泥濃度接種厭氧汙泥。從進水口5泵入豬場廢水(COD＝10000-15000mg/L，SS＝1000-2000mg/L)，泵送到厭氧折流板反應區1的第一隔室，然後經過第二隔室(每個隔室內依次經過降流區和升流區)，COD和SS去除率分別為90-93％和75-80％，即COD和SS經厭氧折流板反應區後，進入厭氧膜生物反應區17的濃度分別為700-1500mg/L和200-500mg/L；豬場廢水在進入厭氧膜生物反應區17要經過格柵7，截留80-85％的雜質，廢水經過厭氧膜9的作用(膜的通量為5L/h)，淨化的水從出水管12由出料泵13排出。厭氧膜生物反應區17下方的微孔曝氣管16通過氣體循環泵15，將整個反應器產生的沼氣循環到微孔曝氣管16中，對所對應的厭氧膜9進行清洗。膜出水的COD為300-400mg/L，SS為150-200mg/L。總的水力停留時間為5天，整個運行過程中，保持整個反應器的水溫為35～37℃。

可知整個反應器對於COD和SS的去除率分別可達到96-98％和80-92.5％。

實施例2、

採用的一體式氣體內循環厭氧折流板膜生物反應器為長方體，厭氧折流板反應區與厭氧膜生物反應區的長度比為1：3。

根據厭氧折流板反應區1與厭氧膜生物反應區17的不同汙泥濃度接種厭氧汙泥。從進水口5泵入牛場廢水(COD＝20000-22000mg/L，SS＝25000-28000mg/L)，泵送到厭氧折流板反應區1的第一隔室，然後經過第二隔室(每個隔室內依次經過降流區和升流區)，COD和SS去除率分別為85-90％和80-85％，即COD和SS經厭氧折流板反應區後，進入厭氧膜生物反應區17的濃度分別為2000-3300mg/L和3750-5600mg/L；牛場廢水在進入厭氧膜生物反應區17要經過格柵7，截留80-85％的雜質，廢水經過厭氧膜9的作用(膜的通量為5L/h)，淨化的水從出水管12由出料泵13排出。厭氧膜生物反應區17下方的微孔曝氣管16通過氣體循環泵15，將整個反應器產生的沼氣循環到微孔曝氣管16中，對所對應的厭氧膜9進行清洗。膜出水的COD為400-600mg/L，SS為200-700mg/L。總的水力停留時間為5天，整個運行過程中，保持整個反應器的水溫為35～37℃。整個反應器對於COD和SS的去除率分別可達到97-98％和97-99.2％。膜在反應器運行6個月後，出現輕微堵塞現象。

設置普通厭氧膜生物反應器作為對比：

普通厭氧膜生物反應器接種的厭氧汙泥同厭氧膜生物反應區接種的一樣。進水高濃度牛場廢水(COD＝20000mg/L，SS＝25000mg/L)，廢水經過膜的作用(膜的通量為5L/h)，淨化的水從出水管由出料泵排出。膜下方的微型曝氣管通過氣體循環泵，將整個反應器產生的沼氣循環到曝氣管中，對所對應的膜進行清洗。膜出水的COD為6000mg/L，SS為2000mg/L。總的水力停留時間為5天，整個運行過程中，保持整個反應器的水溫為35～37℃。整個反應器對於COD和SS的去除率分別可達到70％和92％，出水濃度未達到畜禽廢水排放標準。膜在反應器運行1個月後，出現輕微堵塞現象。

由上述對比可以看出，本發明生物反應器對於高濃度牛場廢水的COD和SS有較好的處理效果，且延長了膜受汙染的時間。