外置膜分离半完全混合式厌氧污泥床反应器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种污水处理装置，特别是外置膜分离半完全混合式厌氧污泥床反应器，适用于垃圾渗滤液、市政污水、食品废水、屠宰废水、生物制药废水、焦化废水、造纸废水、石化废水、高盐份榨菜废水等污染治理领域。
【背景技术】
[0002]处理高、低浓度有机物废水或含大分子难降解有机物废水的厌氧反应器形式有升流式厌氧污泥床反应器(UASB)、厌氧颗粒污泥膨胀床反应器(EGSB)和完全混合式厌氧反应器(CMAR)0
[0003]UASB反应器为了确保出水水质及污泥的截留，反应器内废水的上升流速宜小于
0.8m/h，同时采用较低的有机容积负荷约为3-10kgC0D/(m3.d) ;EGSB为了具有较好的出水水质，在高度方向上设两级泥水分离装置，装置的高度很高，有效水深宜为15-24m，高径比3-8，其上升流速宜在3-7m/h之间，其容积负荷比UASB高，约为10_30kgC0D八m3.d)。这两种反应器都靠三相分离器进行泥水和沼气的分离，污泥层要维持在三相分离器下0.5-1.5m，污泥过多时应进行排泥，因此反应器内的混合强度、升流速度和污泥浓度受到了限制，底部污泥浓度可达30gVSS/L，但上部分离区的污泥浓度较低，造成平均污泥浓度较低。它们对易降解废水的COD的去除率约为70%-90%，对SS的去除率约为30%-50%，对难降解废水的COD的去除率约为50%-70%，对SS的去除率约为20%-40%。
[0004]完全混合式厌氧反应器(CMAR)分为无回流和有回流两种形式，设置搅拌措施使反应池内呈完全混合状态，厌氧出水进入脱气器及沉淀池。其整体对COD的去除率为70%-90%，对SS的去除率为80%-90%。
[0005]这几种厌氧反应器的高负荷、高反应速度、高升流速度、高湍流程度，其与泥水分离效果之间仍存在矛盾。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的是为了解决上述问题而提供一种既保证反应器的高效率，又确保出水水质的外置膜分离半完全混合式厌氧污泥床反应器。
[0007]为了实现上述目的，本实用新型所设计的外置膜分离半完全混合式厌氧污泥床反应器，相当于厌氧污泥床反应器与外置式膜生物反应器的结合形式，流态上介于厌氧颗粒污泥膨胀床反应器(EGSB)和完全混合式厌氧反应器(CMAR)之间，故可称之为QCMA-TMBR(Quasi Complete Mixed Anaerobic -Tube Membrane B1-Reactor)，包括位于底部的颗粒污泥区、上部的絮状污泥区、顶部的集气区以及外置膜分离组件，所述颗粒污泥区的底部设有布水器，在布水器上方设有气体分散装置;所述絮状污泥区的侧壁上设有混合液出口，该混合液出口与外置膜分离组件连接;所述集气区的上方通过气体收集管连接有气液分离器，该气液分离器的上端连接有给气体分散装置提供气体的沼气收集单元，下端与布水器之间连接有下降回流管。
[0008]所述外置膜分离组件的底部设有混合液进口，顶部设有产水出口，侧部设有浓水出口，该浓水出口与布水器连接，同时在产水管路上设有产水调节阀，在浓水管路上设有浓水调节阀，在进水管路上设有循环分离栗。
[0009]在沼气收集单元与气体分散装置之间还设有沼气压缩机和气体稳压罐。经气液分离器初步分离得到的沼气经沼气压缩机和气体稳压罐后被送至气体分散装置对污泥床和进水进行搅动，同时形成沼气流的气提效应，在污泥床内形成气、液、固三相循环流，实现沼气的循环搅拌作用。其流量可通过气体流量计进行计量，并可根据反应器内进水流量和外置膜分离组件的浓水循环流量引起的搅动程度进行调整，形成互为补充的效应。多余的沼气可进行火炬燃烧或净化后进行回收利用。
[0010]所述颗粒污泥区的底部设有排泥阀。由于外置膜分离组件浓水的循环回流、沼气的循环搅拌，本反应器实现了较完全的混合和反应。此做法不需在厌氧反应器本体的中上部设置排泥点，只需在颗粒污泥区的底部设置排泥阀，定期排出经无机稳定化的剩余污泥。[0011 ]所述外置膜分离半完全混合式厌氧污泥床反应器的内部流态兼具推流式和完全混合式的特征，形式介于厌氧颗粒污泥膨胀床反应器(EGSB)和完全混合式厌氧反应器(CMAR)之间，底部的颗粒污泥区和上部的絮状污泥区之间并无明确的分界线。搅拌混合的动力来源于四个方面:一，进水的搅动;二，外置膜分离组件浓水循环液的搅动;三，气液分离器内液体通过下降回流管回流的搅动；四，沼气压缩机通过气体分散装置上升沼气引起的气提作用。其中第二条和第四条的搅动程度可分别通过循环分离栗和沼气压缩机进行调节，两者与厌氧反应器本体的高径比和升流速度协调统一，且可相互补充。
[0012]本实用新型提供的外置膜分离半完全混合式厌氧污泥床反应器中对厌氧污泥的截留完全依靠外置膜分离组件的机械截留作用，而不需要依靠如UASB反应器中低的水力负荷和三相分离器的分离效果，无反应器高径比、升流速度、湍流程度和沉淀区泥水分离效果的限制，只需定期排放经高度矿化稳定的剩余污泥即可。底部的颗粒污泥区和上部的絮状污泥区的污泥浓度可高达30-40gVSS/L，可培养出粒径大、密度大、沉降性能好、食物链长的颗粒污泥，具有尚的有机物降解速率和尚的容积负荷。
[0013]外置膜分离组件延缓和防止膜污染的措施主要有:采用亲水膜材料或改性疏水膜材料;维持膜管内膜面流速3-6m/s，实现错流过滤;通过调节产水调节阀和浓水调节阀的开度，控制跨膜压差，保持高的膜通量下，有效延缓膜污染;定期维护性清洗。
[0014]所述外置膜分离组件采用纳米介孔管式膜，其以玻璃纤维合成纸和无纺布做支撑管，截留分子量5000-300000 Dalton，分离推动力由循环分离栗提供。通量大、分离精度高、机械强度高、抗氧化还原能力强、耐酸碱腐蚀和微生物侵蚀能力强、抗污染能力强、易于清洗，且清洗后通量恢复性好等特征。采用开放式流道设计，对活性污泥的耐受程度可达40gVSS/L，通量可达60-100Ι7(πι2.1ι)，且能长期运行，通量衰减率小。另外膜的分离孔径为
0.05μπι?0.lwii，对反应器中的厌氧微生物、悬浮物和大分子难降解胶体物质等进行机械截留，对微生物和悬浮物的截留率达100%，对大分子有机物的截留率达70%-80%，产水水质非常好，浊度几乎为O。出水不需要另做混凝沉淀等处理，可直接排放或进入深度处理单元。
[0015]所述外置膜分离组件的膜材料采用改性PVDF膜材料，使水分子在其表面的结合力大于有机污染物如微生物胞外聚合物、溶解性微生物产物等胶体物质以及溶解性大分子，避免它们吸附在膜表面及孔道内形成滤饼层或永久性覆盖层。
[0016]本实用新型得到的外置膜分离半完全混合式厌氧污泥床反应器，在高的颗粒污泥浓度、高的反应速率和高的容积负荷下，采用外置膜对混合液进行泥水分离，不需要设置要求严格的三相分离器，不需要限制反应器内的上升流速和湍流程度，即可实现对厌氧污泥、悬浮物的截留，且截留率达100%，对胶体等大分子物质的截留率达70%?80%，出水水质好，浊度接近O。另外反应器有机物降解效率高，中温容积负荷可达10?40kgC0D八m3.d)，对易降解废水的COD的去除率可达75%?90%，对难降解废水的COD的去除率为60%?70%。该形式很好地解决了反应器内混合强度、处理效果与出水水质之间的矛盾，集膜优良的分离性能和厌氧生化法对有机物降解的高效性于一体，与常规的颗粒污泥或絮状污泥厌氧反应器相比，具有显著的优势:
[0017](I)固液分离效果好，出水悬浮物和浊度接近零，且可以去除细菌病毒。膜为固液分离提供了绝对的保证，排水的质量与生物絮体的沉降性没有关联；同时由于出水水质好，不需要另设脱气池和沉淀池进行固液分离，其后可直接接深度处理单元如人工湿地等，使系统的处理效率大大提尚。
[0018](2)膜的高效截留作用使微生物完全截留在反应器内，实现了HRT(水力停留时间)与SRT(污泥停留时间)的完全分离，使运行控制更加灵活、稳定。
[0019](3)不管是絮状污泥还是颗粒污泥，都能有效地被截留在反应器中，不受水流升流速度的影响，反应器内的微生物浓度完全可控，保持高的微生物浓度，耐冲击负荷能力更强。
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