專利名稱：一種單反應區(qū)的內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應器，屬于廢水和污泥厭氧處理技術領域。
技術背景
單反應區(qū)的內(nèi)循環(huán)厭氧反應器是在目前在建數(shù)量眾多的內(nèi)循環(huán)厭氧反應器基礎上發(fā)展起來的一種高效厭氧反應器，如圖1所示。廢水經(jīng)反應器底部進水管Ia進入反應區(qū) 2，大部分有機物在反應區(qū)2去除。廢水處理后，經(jīng)沉淀區(qū)8沉淀后排放。其內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)包括升流管4和降流管7，利用沼氣將反應區(qū)2的部分流體提升到氣液分離器5中，沼氣逸出后，流體在重力作用下經(jīng)降流管7回到反應區(qū)2底部，形成反應器內(nèi)流體循環(huán)。反應器中的三相分離器3主要起固、氣、液三相分離和沼氣收集的作用。內(nèi)循環(huán)的主要作用是①提高了第一反應區(qū)的液相上升流速，增加該區(qū)的混合強度，強化有機物和顆粒污泥間的傳質(zhì)。② 稀釋進水，提高反應器抗沖擊負荷的能力。③回流堿度，減少進水的加堿量，降低運行成本。 單反應區(qū)的內(nèi)循環(huán)厭氧反應器比傳統(tǒng)的內(nèi)循環(huán)反應器結構更簡單，造價更低。
上述單反應區(qū)的內(nèi)循環(huán)厭氧反應器具有如下優(yōu)點①由于保留了內(nèi)循環(huán)的作用， 有機物和微生物間的傳質(zhì)效果得到保障，使得在處理同類廢水時該反應器的有機負荷和傳統(tǒng)內(nèi)循環(huán)反應器相近。該種反應器多采用瘦高型的塔式反應器，高徑比為4 8，所以占地面積少，特別適合用地緊張的企業(yè)。②結構比傳統(tǒng)內(nèi)循環(huán)反應器結構更簡便，節(jié)省了造價。
內(nèi)循環(huán)污泥厭氧消化器是在單反應區(qū)的內(nèi)循環(huán)厭氧反應器基礎上開發(fā)出適合污泥消化的新型反應器(見圖2)。該反應器在反應區(qū)內(nèi)增加了填料16。污泥經(jīng)反應區(qū)底部的進泥管Ib進入反應區(qū)2，在反應區(qū)內(nèi)與厭氧生物充分接觸、反應，污泥中有機物被轉化為沼氣，沼氣提升流體由升流管4進入降流區(qū)6，流體通過降流管7回流到反應區(qū)2的底部，實現(xiàn)內(nèi)循環(huán)，其余流體經(jīng)過導流板進入沉淀區(qū)8，并在該區(qū)沉降。內(nèi)循環(huán)的作用和內(nèi)循環(huán)厭氧反應器相同，不過這種反應器的內(nèi)循環(huán)還得到了回流沼氣的強化，即通過內(nèi)循環(huán)回流的沼氣泵15及沼氣曝氣器17將產(chǎn)生的沼氣回流到反應區(qū)2中。內(nèi)循環(huán)污泥厭氧消化器也具備了傳質(zhì)較好的優(yōu)點。
單反應區(qū)的內(nèi)循環(huán)厭氧反應器在實際運行中，存在運行不夠穩(wěn)定的問題，主要是因為，高水力條件和高有機負荷對污泥產(chǎn)生了物理和化學的負面影響，包括強度降低、胞外多聚物增加、活性惡化，從而導致污泥破碎和污泥流失。而處理污泥的內(nèi)循環(huán)污泥厭氧消化器也存在泥水分離困難的問題。為了克服上述問題，提出單反應區(qū)的內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應器。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種單反應區(qū)的內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應器，以克服單反應區(qū)的內(nèi)循環(huán)厭氧反應器跑泥以及內(nèi)循環(huán)污泥厭氧消化器泥水分離困難的問題，使該反應器既能保留內(nèi)循環(huán)厭氧反應器效率高、占地少的優(yōu)點，同時克服了污泥流失的問題，反應器運行更穩(wěn)定，反應器容積更小。本發(fā)明提供的一種處理廢水的單反應區(qū)內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應器，含有反應器主體、進水管、出水管、設置在反應區(qū)底部的出泥管以及位于反應區(qū)頂部的沼氣管，所述反應器主體內(nèi)部設有反應區(qū)、降流區(qū)、升流管和降流管，其特征在于在反應區(qū)主體內(nèi)部設有第一隔板，該隔板將反應區(qū)主體內(nèi)部分為上下兩個區(qū)域，下部區(qū)域為反應區(qū)， 在上部區(qū)域設有第二隔板，該第二隔板將上部區(qū)域又分為降流區(qū)和膜組件區(qū)；所述的升流管設置在降流區(qū)內(nèi)，在膜組件區(qū)內(nèi)設有膜組件；所述的沼氣管通過反沖洗的沼氣泵和沼氣反沖洗管與膜組件底部的氣水反沖系統(tǒng)連接，采用沼氣對膜組件進行反沖洗。
本發(fā)明提供的一種處理污泥的單反應區(qū)內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應器，含有反應器主體、進泥管、出水管、設置在反應區(qū)底部的沼氣曝氣器、內(nèi)循環(huán)回流的沼氣泵，以及設置在反應器頂部的沼氣管；在反應器主體內(nèi)部設有升流管、降流管和填料，其特征在于在反應區(qū)主體內(nèi)部設有第一隔板，該隔板將反應區(qū)主體內(nèi)部分為上下兩個區(qū)域，下部區(qū)域為反應區(qū)， 所述的填料設置在反應區(qū)中部，在上部區(qū)域設有第二隔板，該第二隔板將上部區(qū)域又分為降流區(qū)和膜組件區(qū)；所述的升流管設置在降流區(qū)內(nèi)，在膜組件區(qū)內(nèi)設有膜組件；所述的沼氣管通過反沖洗的沼氣泵和沼氣反沖洗管與膜組件底部的氣水反沖系統(tǒng)連接，采用沼氣對膜組件進行反沖洗。
上述處理廢水的單反應區(qū)內(nèi)循環(huán)厭氧膜反應器，其特征在于所述的膜組件采用孔徑為10 50微米的不銹鋼微濾膜。
上述處理污泥的單反應區(qū)內(nèi)循環(huán)厭氧膜反應器，其特征在于所述的膜組件采用孔徑為1 2微米的無紡布微濾膜。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果由于膜組件的設置，膜組件區(qū)的容積小于原來的沉淀區(qū)，使得反應器的總容積減小。處理廢水時，內(nèi)循環(huán)厭氧膜反應器內(nèi)的顆粒污泥濃度可以達到eogSSL—1以上，在處理淀粉廢水時有機負荷達到SSkgCODnr3Cr1 以上。污泥消化時，停留時間可以縮短至15d以內(nèi)。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術中單反應區(qū)的內(nèi)循環(huán)厭氧反應器跑泥以及內(nèi)循環(huán)污泥厭氧消化器泥水分離困難的問題，在該反應器中可以獲得更高的污泥濃度，徹底杜絕污泥流失和泥水分離差的問題。


圖1現(xiàn)有技術中單反應區(qū)的內(nèi)循環(huán)厭氧反應器結構示意圖。
圖2現(xiàn)有技術中內(nèi)循環(huán)污泥厭氧消化器結構示意圖。
圖3a為用于處理污水的單反應區(qū)內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應器結構示意圖。
圖北為用于污泥消化的單反應區(qū)內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應器的結構示意圖。
圖中1a-進水管；Ib-進泥管；2-反應區(qū)；3_三相分離器；4_升流管；5_氣液分離器；6-降流區(qū)；7-降流管；8-沉淀區(qū)；9-出水管；10-沼氣管；11-第一隔板；12-膜組件區(qū)； 13-膜組件；14-排泥管；15-內(nèi)循環(huán)回流的沼氣泵；16-填料；17-沼氣曝氣器；18-第二隔板；19-反沖洗的沼氣泵；20-沼氣反沖洗管。
具體實施方式
本發(fā)明所提供的用于處理污水的內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應器結構如圖3a所示，含有反應器主體、進水管la、出水管9、設置在反應區(qū)底部的出泥管14以及位于反應區(qū)頂部的沼氣管10，所述反應器主體內(nèi)部設有反應區(qū)2、降流區(qū)6、升流管4和降流管7 ；在反應區(qū)主體內(nèi)部設有第一隔板11，該隔板將反應區(qū)主體內(nèi)部分為上下兩個區(qū)域，下部區(qū)域為反應區(qū) 2 ；在上部區(qū)域設有第二隔板18，該第二隔板將上部區(qū)域又分為降流區(qū)6和膜組件區(qū)12 ；所述的升流管4設置在降流區(qū)6內(nèi)，在膜組件區(qū)12內(nèi)設有膜組件13，所述的沼氣管10通過反沖洗的沼氣泵19和沼氣反沖洗管20與膜組件底部的氣水反沖系統(tǒng)連接。膜污染的控制依賴膜組件中的氣水反沖洗裝置來實現(xiàn)。反沖洗的氣采用內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應器產(chǎn)生的沼氣。由于該反應器還會連接后續(xù)處理工藝，因此所述膜組件不采用傳統(tǒng)水處理的中空纖維膜(孔徑0. 001 0. 02微米)，而是采用孔徑為10 50微米的不銹鋼的微濾膜?？讖娇刂圃?0 50微米，既能防止污泥流失，又能降低膜組件的能耗。
本發(fā)明提供的用于處理污泥的單反應區(qū)內(nèi)循環(huán)厭氧膜反應器結構如圖北所示， 含有反應器主體、進泥管lb、出水管9、設置在反應區(qū)底部的出泥管14，以及設置在反應器頂部的沼氣管10，在反應區(qū)2底部安裝有沼氣曝氣器17，沼氣曝氣器17與反應器外部的內(nèi)循環(huán)回流的沼氣泵15相連；在反應器主體內(nèi)部設有升流管4、降流管7和填料16 ；在反應區(qū)主體內(nèi)部設有第一隔板11，該隔板將反應區(qū)主體內(nèi)部分為上下兩個區(qū)域，下部區(qū)域為反應區(qū)，所述的填料設置在反應區(qū)中部，在上部區(qū)域設有第二隔板18，該第二隔板將上部區(qū)域又分為降流區(qū)6和膜組件區(qū)12 ；所述的升流管4設置在降流區(qū)6內(nèi)，在膜組件區(qū)12內(nèi)設有膜組件13 ；所述的沼氣管10通過反沖洗的沼氣泵19和沼氣反沖洗管20與膜組件底部的氣水反沖系統(tǒng)連接，設置氣水反沖系統(tǒng)來去除膜污染，反沖洗氣采用內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應器自身產(chǎn)生的沼氣。
用于處理廢水的單反應區(qū)內(nèi)循環(huán)厭氧膜反應器的工作過程如下廢水由反應器底部的進水管Ia或進泥管進入反應區(qū)2，在反應區(qū)2中大部分有機物被降解，產(chǎn)生沼氣，沼氣在第一隔板11的引導作用下進入升流管4，造成升流管4中密度下降。在升流管4內(nèi)外的密度差的作用下，反應區(qū)2中的混合液被提升到降流區(qū)6中。沼氣和廢水分離后，由位于反應器頂部的沼氣管10逸出后，廢水則由降流區(qū)6和降流管7回到反應器底部，實現(xiàn)內(nèi)循環(huán)。 內(nèi)循環(huán)使得反應區(qū)2的液相上升流速大大提高，加加強了傳質(zhì)，提高了反應器的處理效率。 而降流區(qū)6部分混合液進入膜組件區(qū)12，經(jīng)膜組件13的固液分離后，由出水管9排出。自此，處理的全過程完成。該反應器的主要特點是①核心是內(nèi)循環(huán)和膜的結合。膜采用采用孔徑為10-50微米的不銹鋼微濾膜。②該反應器為升流式反應器，處理廢水時采用顆粒污泥。而一般的膜反應器為完全混合式反應器，采用絮狀污泥。顆粒污泥反應速率更高，同時污泥濃度更高，以高濃度生物量來實現(xiàn)高容積負荷下的低污泥有機負荷運行，穩(wěn)定性提高。 ③與內(nèi)循環(huán)和EGSB等傳統(tǒng)升流式反應器相比，該反應器容積更小、結構更緊湊。處理廢水時，內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應器內(nèi)的顆粒污泥濃度可以達到eOgSSL—1以上，在處理淀粉廢水時有機負荷達到SSkgCODnr3Cr1以上。
用于污泥消化的單反應區(qū)內(nèi)循環(huán)厭氧膜反應器的工作過程同處理廢水的單反應區(qū)內(nèi)循環(huán)厭氧膜反應器基本相同，膜組件采用孔徑為1 2微米的無紡布微濾膜，設置氣水反沖系統(tǒng)來去除膜污染，反沖洗氣采用內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應器自身產(chǎn)生的沼氣。該反應器實現(xiàn)了污泥齡與水力停留時間的分離，污泥齡長，有利于污泥徹底降解。停留時間可以縮短至15d以內(nèi)時，VSS去處理仍可到達50%。出水的水質(zhì)好，可以達到C0D500mgL-l左右。
權利要求
1.一種用于處理廢水的單反應區(qū)內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應器，含有反應器主體、進水管 (la)、出水管(9)、設置在反應區(qū)底部的出泥管(14)以及位于反應區(qū)頂部的沼氣管(10)，所述反應器主體內(nèi)部設有反應區(qū)O)、升流管G)、降流區(qū)(6)和降流管(7)，其特征在于在反應區(qū)主體內(nèi)部設有第一隔板(11)，該隔板將反應區(qū)主體內(nèi)部分為上下兩個區(qū)域，下部區(qū)域為反應區(qū)O)，在上部區(qū)域設有第二隔板(18)，該第二隔板將上部區(qū)域又分為降流區(qū)(6) 和膜組件區(qū)(12)；所述的升流管⑷設置在降流區(qū)(6)內(nèi)，在膜組件區(qū)(12)內(nèi)設有膜組件 (13)；所述的沼氣管(10)通過反沖洗的沼氣泵(19)和沼氣反沖洗管00)與膜組件底部的氣水反沖系統(tǒng)連接，采用沼氣對膜組件進行反沖洗。
2.按照權利要求1所述的一種處理廢水的單反應區(qū)內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應器，其特征在于所述的膜組件采用孔徑為10 50微米的不銹鋼微濾膜。
3.一種用于處理污泥的單反應區(qū)內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應器，含有反應器主體、進泥管 (lb)、出水管(9)、出水管(14)、設置在反應區(qū)底部的沼氣曝氣器(17)、沼氣泵(15)以及設置在反應器頂部的沼氣管(10)；在反應器主體內(nèi)部設有升流管G)、降流管(7)和填料 (16)，其特征在于在反應區(qū)主體內(nèi)部設有第一隔板(11)，該隔板將反應區(qū)主體內(nèi)部分為上下兩個區(qū)域，下部區(qū)域為反應區(qū)O)，所述的填料設置在反應區(qū)O)中部，在上部區(qū)域設有第二隔板(18)，該第二隔板將(18)上部區(qū)域又分為降流區(qū)(6)和膜組件區(qū)(12)；所述的升流管(4)設置在降流區(qū)(6)內(nèi)，在膜組件區(qū)(12)內(nèi)設有膜組件(13)；所述的沼氣管(10) 通過反沖洗的沼氣泵(19)和沼氣反沖洗管00)與膜組件底部的氣水反沖系統(tǒng)連接，采用沼氣對膜組件進行反沖洗。
4.按照權利要求2所述的一種處理污泥的單反應區(qū)內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應器，其特征在于所述的膜組件采用孔徑為1 2微米的無紡布微濾膜。
全文摘要
一種單反應區(qū)的內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應器，含有反應器主體、進水(泥)管、出水管、升流管、降流管、出泥管和沼氣管。反應區(qū)主體內(nèi)設隔板，該隔板將反應區(qū)主體內(nèi)分為上下兩部分，下部為反應區(qū)；在上部設第二隔板，第二隔板把上部又分為降流區(qū)和膜組件區(qū)，在膜組件區(qū)設有膜組件。用氣水反沖系統(tǒng)采用沼氣去除膜污染。由于膜組件的設置，膜組件區(qū)的容積小于原來的沉淀區(qū)，使得反應器總容積減小。處理廢水時，膜組件采用10-50微米的不銹鋼微濾膜，反應器內(nèi)的顆粒污泥濃度可達到60gSSL-1以上，處理淀粉廢水時有機負荷達到35kgCODm-3d-1以上。污泥消化時，采用孔徑為1-2微米的無紡布微濾膜，停留時間可縮短至15d以內(nèi)。
文檔編號C02F3/28GK102502957SQ20111035360
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月9日 優(yōu)先權日2011年11月9日
發(fā)明者吳靜, 姜艷, 左劍惡, 曹知平, 王凱軍 申請人:清華大學