一种有效控制膜污染的浸没式厌氧膜生物反应器及处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及膜生物反应器，具体的说是一种有效控制膜污染的浸没式厌氧膜生物反应器及处理方法。
【背景技术】
[0002]膜生物反应器(Membrane b1reactor, MBR)是膜分离技术与生物处理技术相结合的新型废水处理技术。它利用膜分离设备的截流作用，在有效去除污染物的同时，将大分子有机质截留在反应器内，克服了传统生物处理技术中生物量流失的现象。根据膜生物反应器类型不同，可以分为好氧MBR和厌氧MBR，其中好氧MBR主要应用于有机负荷低，可高效生化反应的废水，而对于有机物负荷较高的工业废水，其应用过程中曝气消耗过高能耗，制约其应用。相比之下，厌氧MBR反应负荷高，占地少，反应动力消耗少，同时还产生可利用能源一一沼气，有较高的应用前景。
[0003]厌氧MBR是厌氧生物技术与高效膜分离技术相结合的新型水处理技术，该技术具有占地面积小、微生物浓度高、负载高、能使分子物质得到充分降解等优点。厌氧MBR可分为分置式厌氧MBR和一体式厌氧MBR，其中分置式有助于设备的清洗、更换、增设，但占地面积较大、且循环栗高速旋转产生的剪切力会使某些微生物失活；一体式将膜组件和反应器安装在一起，减少占地面积，使微生物更有效的积累，但存在膜污染问题较严重、膜清洗较困难等问题。目前，厌氧MBR技术的研究集中在:(I)预防膜污染、降低清洗成本；(2)开发新型膜材料、降低膜成本；(3)提高反应器的自动化程度、降低运行成本。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明提供一种有效控制膜污染的浸没式厌氧膜生物反应器及处理方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0006]—种有效控制膜污染的浸没式厌氧膜生物反应器，生物反应器顶端设有沼气收集装置7，底部设有排泥管11，反应器内部由上至下依次包括膜组件2、三相分离器4和主反应区5 ;反应器底部设有进水管6，气体分布装置10在三相分离器4的上部，出水管8和冲洗管I分别与膜组件2相连。
[0007]所述膜组件(2)位于三相分离器的上部清水区。
[0008]所述膜组件为平板膜、管式膜或中空纤维膜。
[0009]所述出水管(8)和冲洗管(I)分别连接在膜组件(2)的两侧。冲洗管可以实现有效控制反冲洗压力。
[0010]所述三相分离器(4)设置在膜组件区下部；三相分离器与气体分布装置(10)相连，气体分布装置的顶部设有气体单向阀(3)。
[0011]膜组件区同时连有出水管⑶和冲洗管⑴。
[0012]所述三相分离器为圆锥形结构。
[0013]所述沼气收集装置通过气体反冲管(9)与气体分布装置连接，沼气反冲洗是间歇进行，回流量可以通过流量调节阀控制。
[0014]所述主反应器(5)为升流式厌氧污泥床反应器(UASB)、膨胀颗粒污泥床反应器(EGSB)、内循环反应器(IC)或任何包含三相分离器的反应器。
[0015]—种利用有效控制膜污染的浸没式厌氧膜生物反应器处理废水的方法，废水从进水管通入反应器内接种厌氧污泥的主反应区(5)，再依次进入三相分离器(4)、膜组件区
(2)，进而使废水得以处理，并从出水管(8)流出；产生的气体通过三相分离器进入沼气收集装置(7)进行收集。
[0016]具体是，废水处理产生的气体首先被气体分布装置收集(10)，当气压超过上方液体的压力时，气体分布装置上方的气体单向阀(3)打开，形成曝气，沼气收集装置收集的气体用于间歇式气体回流反冲洗，控制膜组件的污染。
[0017]进一步的描述污水处理方法:
[0018]A废水处理阶段:
[0019](I)在主反应区接种厌氧污泥；
[0020](2)废水从进水管进入主反应区，在通过三相分离器、膜组件区，得到的水从出水管流出；
[0021](3)产生的气体通过三相分离器进入气体分布装置，当气压超过上方液体的压力时冲开气体单向阀，形成曝气，冲洗膜组件；
[0022](4)通过膜组件的气体通过上方沼气收集装置进行收集。
[0023]B膜组件清洗阶段:
[0024]冲洗液从出水管进入，通过膜组件区，对膜组件进行冲洗，冲洗后液体从冲洗管排出；冲洗压力可以在冲洗管端调控。
[0025]所述的处理方法，其中，废水处理阶段，冲洗管密封，出水管连有栗，水从出水管流出；膜组件清洗阶段，冲洗管打开，连栗，出水管的栗关闭，清理液从出水管进入，冲洗管流出。
[0026]本发明具有如下优点:
[0027]本发明膜生物反应器可有效减少膜污染、延长膜的使用寿命、强化厌氧膜生物反应器对污染物的处理能力、同时实现膜组件的原位冲洗，具体:
[0028]I)三相分离器位于膜组件的下方，使污水首先进行三相分离、然后通过膜组件，减少对膜组件的污染。
[0029]2)三相分离器与膜组件中间有单一流向的气体分布装置，产生的气体收集后曝气，加强对膜的冲洗作用。
[0030]3)通过安装冲洗管及栗，实现膜组件的原位反冲洗，同时可以调节反冲洗压力。本发明可应用于常规浓度的生活有机废水及高浓度的工业有机废水的处理。
【附图说明】
[0031]图1为本发明实施例提供的浸没式厌氧膜生物反应器的示意图；其中，I冲洗管，2膜组件，3气体单向阀，4三相分离器，5主反应区，6进水管，7沼气收集装置，8出水管，9气体反冲管，10气体分布装置，11排泥管。
【具体实施方式】
[0032]实施例1
[0033]—种有效控制膜污染的浸没式厌氧膜生物反应器(参见图1)，生物反应器顶端设有沼气收集装置7，底部设有排泥管11，反应器内部由上至下依次包括膜组件2、三相分离器4和主反应区5 ;主反应器5的底部的设有进水管6，三相分离器4上部连接气体分布装置10，膜组件2上部设有出水管8，下部设有冲洗管I。
[0034]所述膜组件位于三相分离器的上部，经过主反应区的净化和三相分离器的分离，废水已经比较澄清，因此可以降低其对膜组件的污染。
[0035]所述三相分离器的上部与气体分布装置相连，气体分布装置的顶部设有气体单向阀，废水降解产生的气体首先在气体分布装置收集，当气体压力大于其上部水的压力时，气体单向阀打开冲洗膜组件，降低膜组件的污染。
[0036]所述膜组件同时连有出水管和冲洗管，冲洗液从出水管进入，通过膜组件区，对膜组件进行冲洗，冲洗后液体从冲洗管排出；冲洗压力可以在冲洗管端调控。
[0037]废水的处理方法:
[0038]有机废水(生活污水或其他废水)通过进水管6栗入厌氧生物膜反应器，在主反应区5通过厌氧微生物的降解作用得到净化，并产生一定量的沼气；产生的沼气在三相分离器4处实现气、固和液三相分离，气体经过气体分布装置10，并通过沼气收集装置7实现收集；和废水经过膜组件2进一步净化排出。
[0039]通过膜组件2的气体利用上方沼气收集装置7收集，并经过气体反冲洗管9加压供给膜组件2，形成沼气循环曝气；曝气的时间间歇、循环曝气量和流量可以进行调节。
[0040]实施例2
[0041]有效控制膜污染的浸没式厌氧膜生物反应器的主反应区为升流式污泥床反应器(UASB)，圆柱形，高径比为3-8。膜组件为平板式超滤膜，孔径为0.03-0.06 μ m。
[0042]向反应器中接种厌氧污泥，并进行驯化，驯化周期为2-3个月；当出水COD去除率达到85-95%时，驯化结束，待用。
[0043]废水处理方法:
[0044]生活污水通过进水管栗入，输送至主反应区，然后和产生的气体一起经过三相分离器，在三相分离器实现污泥、水和气体的分离；其中，产生的气体经过三相分离器分离后被气体分布装置收集，当其内气压大于上方水的压力时，气体单相阀打开，冲洗膜组件。经过主反应区处理的废水，通过膜组件，从出水管栗出。整个运行过程中，保持UASB反应器的水温为35±1°C，主反应区污泥浓度为8.0-15.0g/L。进入UASB的生活污水的浓度为800±200mg/L，膜出水COD平均浓度为8±2mg/L，则COD去除率为99.0±0.3%，有机物去除效果显著。
[0045]同时，经反复处理废水后降低膜污染的主要措施是I)膜组件的安装位置在三相分离器的上部；2)膜组件安装有出水管和冲洗管；3)气体冲洗，降解污水产生的气体通过气体分布装置预收集后，冲洗膜组件，膜组件的寿命可以延长3-5年。
【主权项】
1.一种有效控制膜污染的浸没式厌氧膜生物反应器，其特征在于:生物反应器顶端设有沼气收集装置(7)，底部设有排泥管(11)，反应器内部由上至下依次包括膜组件(2)、三相分离器(4)和主反应区(5);反应器底部设有进水管￠)，气体分布装置(10)在三相分离器(4)的上部，出水管(8)和冲洗管(I)分别与膜组件(2)相连。2.按权利要求1所述的有效控制膜污染的浸没式厌氧膜生物反应器，其特征在于:所述膜组件位于三相分离器的上部清水区。3.按权利要求2所述的有效控制膜污染的浸没式厌氧膜生物反应器，其特征在于:所述膜组件为平板膜、管式膜或中空纤维膜。4.根据权利要求1所述的有效降低膜污染的浸没式厌氧膜生物反应器，其特征在于:所述出水管⑶和冲洗管⑴分别连接在膜组件⑵的两侧。5.按权利要求1所述的有效控制膜污染的浸没式厌氧膜生物反应器，其特征在于:所述三相分离器设置在膜组件区下部；三相分离器与气体分布装置相连，气体分布装置的顶部设有气体单向阀(3)。6.按权利要求5所述的有效控制膜污染的浸没式厌氧膜生物反应器，其特征在于:所述三相分离器为圆锥形结构。7.按权利要求1所述的有效控制膜污染的浸没式厌氧膜生物反应器，其特征在于:所述沼气收集装置(7)通过气体反冲管(9)与气体分布装置(10)连接。8.按权利要求1所述的有效控制膜污染的浸没式厌氧膜生物反应器，其特征在于:所述主反应器(5)为升流式厌氧污泥床反应器(UASB)、膨胀颗粒污泥床反应器(EGSB)、内循环反应器(IC)或任何包含三相分离器的反应器。9.一种利用有效控制膜污染的浸没式厌氧膜生物反应器处理废水的方法，其特征在于:废水从进水管通入反应器内接种厌氧污泥的主反应区，再依次进入三相分离器、膜组件区，进而使废水得以处理，并从出水管流出；产生的气体通过三相分离器进入沼气收集装置进行收集。10.按权利要求9所述的利用有效控制膜污染的浸没式厌氧膜生物反应器处理废水的方法，其特征在于:废水处理产生的气体首先被气体分布装置收集，当气压超过上方液体的压力时，气体分布装置上方的气体单向阀打开，形成曝气，沼气收集装置收集的气体用于间歇式气体回流反冲洗，控制膜组件的污染。
【专利摘要】本发明涉及膜生物反应器，具体的说是一种有效控制膜污染的浸没式厌氧膜生物反应器及处理方法。生物反应器顶端设有沼气收集装置，底部设有排泥管，反应器内部由上至下依次包括膜组件、三相分离器和主反应区；反应器底部设有进水管，气体分布装置在三相分离器的上部，出水管和冲洗管分别与膜组件相连。本发明能有效减少膜污染、延长膜的使用寿命、强化厌氧膜生物反应器对污染物的处理能力、实现膜组件的原位冲洗。
【IPC分类】C02F3/28
【公开号】CN105110466
【申请号】CN201510607001
【发明人】张杨, 颜丙花, 周苗苗, 邵梅生, 许敏
【申请人】中国科学院青岛生物能源与过程研究所
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月22日