太阳能厌氧好氧膜反应器

1.本发明属于环境工程领域，涉及污水处理技术，尤其涉及太阳能厌氧好氧膜反应器。


背景技术：

2.在我国水资源日益贫乏的情况下，污水资源化已经成为解决城镇用水短缺的主要途径，也是减轻水资源环境污染的重要手段。因此，大力研究和开发污水资源化利用技术，对于我国实现污水资源化战略决策具有十分重要的意义。
3.膜生物反应器作为污水净化再用的先进技术方法之一，已经得到水处理行业专家、教授的普遍认同和青睐，这种先进技术方法将传统的水处理技术和现代的水处理技术溶合在一起，形成了独特的技术优势，它不仅对污水进行生物降解，而且进行膜反渗透处理，最大程度地降低了环境污染，提高了净水水质，为我国污水资源化战略决策的实施提供了一定的技术支持。然而由于该技术方法能耗较大，运行成本较高，始终不能进行全面推广和应用。为了解决能耗较大、运行成本较高的问题，国内外水处理行业的专家做了大量的工作，例如利用厌氧生物处理技术，对污水进行前期处理，可以实现大幅度地削减污水中的有机污染物，降低运行成本的目的。uasb是应用最广泛的一种厌氧生物反应技术，而后在此基础上又研制出外循环厌氧反应器egsb和内循环厌氧反应器ic。循环式厌氧反应器技术通过强化反应器内污水和微生物的接触而提高厌氧反应速率。egsb厌氧反应器则通过外置循环泵将反应器上部澄清液循环到反应器底部，ic厌氧反应器则利用沼气使上部和底部的混合液进行循环。这两种反应器均强化了传质，在一定程度上提高了厌氧反应器的容积负荷，加快了厌氧反应过程，具有污泥活性高，菌种持留量大，泥水接触好，传质效果佳的优点。与此同时也存在着一些不足之处，主要表现为配布水不均，极易出现短流现象，生物菌活性大幅下降，严重影响生物降解效率；循环管路容易堵塞，三相分离效果不佳，在一定程度上影响了出水水质。正是由于上述缺点，在一定程度上阻碍了该技术的发展与应用。
4.该发明鉴于上述好氧厌氧生物技术存在的不足之处，通过厌氧好氧联合运用和工艺技术创新，通过水蚯蚓和微生物协同作用，可以大幅度降低能耗、降低运行成本。


技术实现要素：

5.本发明的目的是这样实现的：一种太阳能厌氧好氧膜反应器，其特征在于该装置包括有：由布水器、水泵、透水层和支撑架所组成的进水布水室，由圆台形外壳、颗粒污泥、流化填料、排气管和出水管所组成的厌氧反应室，由布水管、圆筒形外壳、水蚯蚓和生物膜过滤层所组成的沉淀过滤室，由进、出污泥管和污泥泵所组成的污泥循环系统，由罗茨风机、生物立体弹性填料、水蚯蚓、中空纤维膜组件和加压水泵所组成的好氧反应室，由阳光板、门窗和骨架所组成的太阳能集热罩；上述进水布水室外壳为倒放圆锥筒结构，设置在厌氧反应室的下部，厌氧反应室为圆台筒结构，好氧反应室设置在厌氧反应室的上部，好氧反应室为圆柱筒结构，沉淀过滤
室外壳为圆柱筒结构，嵌套布置在厌氧反应室和好氧反应室的外部，和厌氧反应室、好氧反应室为同圆心嵌套结构，太阳能集热罩设置在好氧反应室和沉淀过滤室的上部；进水布水室通过其透水层和厌氧反应室相连通，厌氧反应室通过其出水管和沉淀过滤室相连通，沉淀过滤室通过其出水管和好氧反应室相连通；上述进水布水室、厌氧反应室、沉淀过滤室和好氧反应室可以采用砖混结构建造，也可以采用钢板焊接结构，也可以采用玻璃钢结构建造，上述整体结构可以设置在地面以上，也可以设置在地面以下。
6.进水布水室为倒放圆锥筒式封闭容积室，回流污泥管设置在倒放圆锥锥顶部位。
7.厌反应室内放置有颗粒污泥和流化填料，该填料为活性炭和粉煤灰，回流污泥管设置在厌氧反应室底部，并和环形集泥器相连接。
8.沉淀过滤室内设置有水蚯蚓和生物膜过滤层，水蚯蚓为苏氏尾鳃蚓和霍氏水蚓，苏氏尾鳃蚓设置在生物膜过滤层下部空间，霍氏水蚓设置在生物膜过滤层上面，形成水蚯蚓降解层，生物过滤层填料为海绵和炉渣，回流污泥管和进水管均设置在底部，出水管设置在上部表层水中。
9.好氧反应室中的生物填料为立体弹性填料，生物立体弹性填料是由许多纤维线团用尼龙绳串结而成，悬挂在好氧反应室上盖，生物立体弹性填料的作用就是为众多生物团提供载体；水蚯蚓为霍氏水蚓。
10.该发明的基本工作原理是这样的：污水通过水泵3进入进水布水室2，布水器1将污水均匀分布并形成一定水压，在水压作用下，污水透过透水层6首先进入厌氧反应室7，和反应室中的颗粒污泥区进行厌氧消化，经厌氧颗粒污泥中的微生物的初步降解，污水中部分有机质转化为沼气等物质，沼气在随水流上升的过程中，携带部分颗粒污泥上浮，并形成悬浮区，污水在连续进水水压的推动下，不断从污泥区进入悬浮区，并继续进行厌氧消化，进入该反应室的污水经过一定的水力停留时间后，通过厌氧反应室出水管8搜集表层水，再通过沉淀过滤室布水管9进入沉淀过滤室10，与此同时，厌氧反应室中的沼气经收集后进入厌氧反应室出气管，一部分沼气通过进水布水室进气管11进入进水布水室2，其目的是加强对厌氧反应室7的颗粒污泥搅拌悬浮，提高生物降解效率；另一部分沼气通过输气管12供给燃气用户。进入沉淀过滤室10的污水一方面通过水蚯蚓再次降解，另一方面在池中沉淀，含有少量颗粒污泥污水进入蚯蚓生物膜过滤层13，颗粒污泥经过过滤层被截留，会在其填料上逐渐形成生物膜，该生物膜不仅截留悬浮物，同时会在一定程度上进一步对污水中的有机物进行进一步的降解。蚯蚓在滤料中穿梭往来吞噬被截留污泥中的有机物和老化生物膜。蚯蚓与生物膜协同作用，从多方面对污水净化处理发挥作用，有效去除污水中重金属元素，强化了污水净化效果。首先对污水中的有机物进行分解和吸收，其次是改变微生物的结构并提高其生物活性，促进滤层中c、n的转化，有效降解重金属元素，增加过滤层的通气性，防止堵塞。经蚯蚓生物膜过滤层处理的表层水，通过沉淀过滤室出水管14和布水管15进入好氧反应室，在好氧反应室通过罗茨风机将空气加入污水中，高速气流一方面起扰动搅拌作用，使沉在底部的污泥不断上浮，另一方面将空气充分在污水中溶解，以使污水中的水蚯蚓、浮游生物团和生物立体弹性填料17中的生物团在好氧状态下，不断对污水中的有机物及重金属元素进行降解。降解后的污水通过膜组件19进行进一步膜净化处理，处理后的中水通过出水管20输送到用户。
11.在环境温度较低时，太阳能集热罩27将太阳热能输送到该装置内部，通过水流的传导和储热作用，从而保证该装置的正常工作温度要求。当沉淀过滤室10或进水布水室2的污泥较多时，通过污泥泵26将污泥回流到厌氧反应室7，进而强化厌氧反应室处理效果。
12.该发明具有一定的新颖性，具体体现在在申请日以前没有同样的发明，在国内外出版物上公开发表过，在国内外公开使用过或者以其它方式为公众所知，也没有同样的发明由他人向专利局提出过申请并且记载在申请日以后公布的专利申请文件中。
13.该发明也具有一定的创造性，具体体现在在申请日以前，在国内外近几十年发展起来的厌氧好氧生物膜处理技术，虽然在一定程度上提高了容积负荷，降低了运行成本，但也存在着生物降解效率不高、出水水质不够稳定等问题。该发明通过厌氧好氧联合运用和工艺技术创新，通过水蚯蚓和微生物协同作用，不仅可以大幅度降低能耗、降低运行成本，还可以大幅提高生物降解效率，稳定出水水质，能在环境温度较低时仍能正常高效工作。该发明和目前国内外普遍采用的厌氧好氧生物膜处理技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步。
14.该发明也具有一定的实用性，具体体现在该发明能够制造或者使用，并且能够产生以下积极有益的效果：（1）本发明通过在厌氧反应室中投放颗粒污泥填料，不仅可以大大缩短厌氧菌的驯化时间，而且还可以增加颗粒污泥的悬浮性。将颗粒活性污泥和水蚯蚓及生物膜的生化效应有机结合在一起，不仅可以大幅提高生物降解效率，有效去除污水中重金属元素，使三相分离效果显著提高；而且也从根本上解决了厌氧反应室污泥易流失的问题，延长污泥停留时间，省去了厌氧滤池，不仅降低了运行成本，而且也达到了提高出水水质的目的。
15.（2）本发明通过沼气回用循环，不仅可以使颗粒污泥处于悬浮活性状态，提高生物氧化效率，而且还可以提高生物膜过滤层透水性；通过设置进水布水室，可以保证布水均匀稳定，不会发生外流现象。
16.（3）本发明通过对太阳能的采集和储蓄，可以保证该装置能在环境温度较低时仍能正常高效工作。该发明不受季节温度变化的影响，不仅可以在春夏季节温度较高时正常运行，而且也可以在秋冬季节温度较低时正常运行。（4）本发明可用于对污水处理及净化回用的各种工程项目中。
附图说明
17.图1是本发明实施例立面剖视图图中，1.布水器2.污水进水布水室3.水泵4.支撑架5.污水进水管6.透水层7.厌氧反应室7
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1.厌氧流化填料8.厌氧反应室出水管9.沉淀过滤室进水布水管10.沉淀过滤室10
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1.水蚯蚓11.沼气回流管12.沼气出气管13.蚯蚓生物膜过滤层14.沉淀过滤室出水管15.好氧反应室进水布水管16.罗茨风机17.生物立体弹性填料18.好氧反应室19.膜组件20.好氧反应室出水管21.水泵22.污水进水布水室污泥回流管23.厌氧反应室颗粒污泥进流管24.沉淀过滤室颗粒污泥回流管25.沉淀过滤室颗粒污泥回流搜集管26.污泥泵27.太阳能集热罩
具体实施方式
该发明包括：由布水器、水泵、透水层和支撑架所组成的进水布水室，由圆台形外壳、颗粒污泥、流化填料、排气管和出水管所组成的厌氧反应室，由布水管、圆筒形外壳、水蚯蚓和生物膜过滤层所组成的沉淀过滤室，由进、出污泥管和污泥泵所组成的污泥循环系统，由罗茨风机、生物立体弹性填料、水蚯蚓、中空纤维膜组件和加压水泵所组成的好氧反应室，由阳光板、门窗和骨架所组成的太阳能集热罩；上述进水布水室外壳为倒放圆锥筒结构，设置在厌氧反应室的下部，厌氧反应室为圆台筒结构，好氧反应室设置在厌氧反应室的上部，好氧反应室为圆柱筒结构，沉淀过滤室外壳为圆柱筒结构，嵌套布置在厌氧反应室和厌氧反应室的外部，和厌氧反应室、好氧反应室为同圆心嵌套结构，太阳能集热罩设置在好氧反应室和沉淀过滤室的上部；进水布水室通过其透水层和厌氧反应室相连通，厌氧反应室通过其出水管和沉淀过滤室相连通，沉淀过滤室通过其出水管和好氧反应室相连通；上述进水布水室、厌氧反应室、沉淀过滤室和好氧反应室可以采用玻璃钢结构建造，上述整体结构可以设置在地面以下。
18.进水布水室为倒放圆锥筒式封闭容积室，回流污泥管设置在倒放圆锥锥顶部位。
19.厌反应室内放置有颗粒污泥和流化填料，该填料为活性炭和粉煤灰，回流污泥管设置在厌氧反应室底部，并和环形布泥器相连接。
20.沉淀过滤室内设置有水蚯蚓和生物膜过滤层，水蚯蚓为苏氏尾鳃蚓和霍氏水蚓，苏氏尾鳃蚓设置在生物膜过滤层下部空间，霍氏水蚓设置在生物膜过滤层上面，形成水蚯蚓降解层，生物过滤层填料为海绵和炉渣，回流污泥管和进水管均设置在底部，出水管设置在上部表层水中。
21.好氧反应室中的生物填料为立体弹性填料，生物立体弹性填料是由许多纤维线团用尼龙绳串结而成，悬挂在好氧反应室上盖，生物立体弹性填料的作用就是为众多生物团提供载体；水蚯蚓为霍氏水蚓。
22.实施例:采用该发明，处理污水为黄姜制药生产污水，进水cod3800～4500mg/l，启动时接种厌氧颗粒污泥，采用微生物菌剂tr10
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20和活性碳、粉煤灰载体形成生物颗粒污泥。在温度32℃左右下运行，有机负荷为35kgcod/m3d，cod去除率为92～97%，运行成本为0.45～0.56元/立方。
23.在上述图示中，虽然列举了本发明较佳实施例进行了说明，但众所周知，不应由该实施例反而限制了本发明的权利保护范围，亦即，任何熟悉该发明创新点的工程技术科学研究人员，若应用本发明主要之特征，进行若干细节的变动，皆仍应属于本发明的专利保护范围。