一体式厌氧旋转管式膜生物反应器及其运行方法
【技术领域】
[0001]本发明属于厌氧工艺为主体的水处理技术领域，具体涉及一种一体式厌氧旋转管式膜生物反应器及其运行方法。
【背景技术】
[0002]厌氧生物反应器是一种可以处理高浓度有机废水并行之有效的工艺。厌氧生物反应器抗冲击能力强，适用于高有机物浓度的废水。处理过程能耗低于好氧工艺，并且产生的甲烷气体可作为能源回收利用。
[0003]传统的厌氧工艺常采用三相分离器进行气体、泥、水分离，但三相分离器结构复杂，安装要求高，且装置启动时间长，污泥絮体常随水流流出，导致出水效果不好。将膜技术应用于厌氧生物反应器中可以更好地实现泥水分离。
[0004]厌氧膜生物反应器有效结合膜分离技术和厌氧生化处理单元。分离膜可以有效地截留反应器中的微生物防止污泥流失，保证反应器具有较高的污泥浓度，同时膜对胶体物质和大分子有机物的高效截留作用可增强反应器的处理效果，使出水水质保持稳定。
[0005]常见厌氧膜生物反应器分为一体式(浸没式)和分置式(旁流式)。传统的厌氧膜生物反应器多采用分置式，将膜组件分置于厌氧反应器之外，利用栗驱动混合液在膜表面流动形成较高错流速率以减缓膜污染，从而获得较大膜通量，但是这种方式需要较高的能量消耗以及空间要求，并且栗的剪切作用破坏了污泥絮体的结构，减弱了微生物的代谢活性，降低了污水处理效率。也有一些研究将膜组件置于厌氧反应器内，可以使占地面积减小，但是这种方式会造成膜污染现象严重，针对此现象，有些装置安装搅拌桨，也有些将产生的甲烷气体栗送到反应器底部，作为曝气系统减缓膜污染，这些方法通常能耗较高且污染控制效果有限。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种一体式厌氧旋转管式膜生物反应器及其运行方法，克服现有技术中厌氧膜生物反应器污染现象严重、能耗较高的问题。
[0007]本发明的技术方案是:一种一体式厌氧旋转管式膜生物反应器，主要包括反应器主体、压力控制系统、管式膜组件及转动装置，所述反应器主体由上部球面顶盖和下部圆柱形反应器箱体构成，两者以法兰结构连接，顶盖上设有排气口，箱体侧设有进水口和止回阀，箱体底部设排水口和排泥口 ；所述压力控制系统由压力传感器和自动排气阀组成，设置于排气口处；所述管式膜组件设置于反应器主体内部，管式膜组件上部与转动装置的传动轴连接，下部通过旋转轴密封圈与出水口连接；转动装置设置于反应器主体顶部，传动轴与管式膜组件连接；反应器主体内部还设有液位传感器。
[0008]所述管式膜组件中管式膜以一字、十字或米字形式排列，管式膜组件上端以环氧树脂密封，下端通过环氧树脂固定在倒锥型出水收集斗中，出水口位于膜组件底端。
[0009]所述管式膜为外压型无机管式膜或有机管式膜，直径为5-25mm，能承受0.2MPa以上的跨膜压力而不发生变形，能够进行反清洗。
[0010]一种一体式厌氧旋转管式膜生物反应器的运行方法，反应器依靠厌氧过程生成气体在封闭反应器内所形成的压力以及液体重力共同作为管式膜组件过滤动力实现可控的膜过滤自流出水，通过自动排气阀控制反应器内气相压力为0.01-0.1MPa，根据停留时间调节气相压力控制出水流量，通过液位传感器控制进水栗的启停，搅拌装置带动膜组件转动，一方面实现反应器中厌氧污泥与污水的充分混合，另一方面通过水力剪切减缓膜污染的形成和发展，当运行一段时间需要进行反冲洗时，通过排气阀卸掉反应器中压力，由出水口连接反洗栗进行反冲洗。
[0011]本发明的有益效果为:(1)将厌氧过程生成气体在封闭在反应器内，利用反应器中气相压力和液体重力共同作为管式膜组件过滤出水动力，通过调节气相压力实现膜组件可控自流出水；(2)以转动的膜组件替代搅拌桨，充分利用管式膜膜管的刚性，通过膜组件转动过程中形成的水力剪切减缓膜污染的形成和发展。当膜通量下降较快时，可通过增大旋转速度，增强膜表面剪切力，使污泥剥落，从而控制膜污染。基于以上两点，本发明装置能降低系统运行能耗，且维护方便。
【附图说明】
[0012]图1本发明一体式厌氧旋转管式膜生物反应器的结构示意图；
[0013]图2为图1A-A截面图；
[0014]其中:1搅拌电机；2压力控制器；3顶盖；4液位传感器；5传动轴；6管式膜组件；7管式膜；8箱体；9止回阀；10进水口； 11排泥口 ； 12阀门；13密封轴承；14出水口。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0016]以一体式厌氧旋转管式膜生物反应器处理高浓度养殖废水。如图1所示，所用反应器主体直径20cm、高60cm，有效容积为12L。管式膜组件直径为10cm，长度为16cm，其中含9根膜管呈十字形排布(图2)，膜管为PVDF材质，直径1.2cm，有效长度为10cm，有效过滤面积为340cm2，上下液位计与上法兰间的距离分别调整至5cm和20cm。反应器中接种相当于其有效容积1/2的驯化好的厌氧污泥，随后注入养殖废水。反应器启动阶段，关闭出水口，反应器内压力逐步升高。设定当气相压力高于0.06MPa时排气阀自动打开，低于0.03MPa时排气阀自动关闭。16h后打开出水口阀门，反应器内液体在气相压力和混合液重力的作用下透过管式膜流出。当反应器中液位降至下液位计时，排气阀完全打开，进水栗开启，向反应器中注入养殖废水至上液位计，进水栗关闭，排气阀关闭，16h后打开出水口阀门排水。转动装置转速在排水阶段设定为25r/min，在非排水阶段设定为5r/min。该处理过程停留时间约为48h，稳定时C0D去除率为85%。
[0017]尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种一体式厌氧旋转管式膜生物反应器，主要包括反应器主体、压力控制系统、管式膜组件及转动装置，其特征在于，所述反应器主体由上部球面顶盖和下部圆柱形反应器箱体构成，两者以法兰结构连接，顶盖上设有排气口，箱体侧设有进水口和止回阀，箱体底部设排水口和排泥口 ；所述压力控制系统由压力传感器和自动排气阀组成，设置于排气口处；所述管式膜组件设置于反应器主体内部，管式膜组件上部与转动装置的传动轴连接，下部通过旋转轴密封圈与出水口连接；转动装置设置于反应器主体顶部，传动轴与管式膜组件连接；反应器主体内部还设有液位传感器。2.根据权利要求1所述的一体式厌氧旋转管式膜生物反应器，其特征在于，所述管式膜组件中管式膜以一字、十字或米字形式排列，管式膜组件上端以环氧树脂密封，下端通过环氧树脂固定在倒锥型出水收集斗中，出水口位于膜组件底端。3.根据权利要求2所述一体式厌氧旋转管式膜生物反应器，其特征在于，所述管式膜为外压型无机管式膜或有机管式膜，直径为5-25mm，能承受0.2MPa以上的跨膜压力而不发生变形，能够进行反清洗。4.一种权利要求1所述的一体式厌氧旋转管式膜生物反应器的运行方法，其特征在于，反应器依靠厌氧过程生成气体在封闭反应器内所形成的压力以及液体重力共同作为管式膜组件过滤动力实现可控的膜过滤自流出水，通过自动排气阀控制反应器内气相压力为.0.01-0.1MPa，根据停留时间调节气相压力控制出水流量，通过液位传感器控制进水栗的启停，搅拌装置带动膜组件转动，一方面实现反应器中厌氧污泥与污水的充分混合，另一方面通过水力剪切减缓膜污染的形成和发展，当运行一段时间需要进行反冲洗时，通过排气阀卸掉反应器中压力，由出水口连接反洗栗进行反冲洗。
【专利摘要】本发明公开了一种一体式厌氧旋转管式膜生物反应器及其运行方法，主要包括反应器主体、压力控制系统、管式膜组件及转动装置，反应器主体由顶盖和反应器箱体构成，顶盖上设有排气口，箱体侧设有进水口和止回阀，箱体底部设排水口和排泥口；压力控制系统由压力传感器和自动排气阀组成，设置于排气口处；管式膜组件设置于反应器主体内部，管式膜组件上部与转动装置的传动轴连接，下部通过旋转轴密封圈与出水口连接；转动装置设置于反应器主体顶部。本发明装置利用厌氧过程产生气体在密闭反应器内形成的压力以及液体重力共同作为管式膜组件的过滤动力，实现可控的膜过滤自流出水。本发明具有结构简单，操作方便，膜污染轻，运行成本低等优点，有较强的实用价值。
【IPC分类】C02F3/28
【公开号】CN105236569
【申请号】CN201510767432
【发明人】王亮, 赵斌, 张朝晖, 王晨瑾, 刘安琪, 谭赟
【申请人】天津工业大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年11月11日