一种环流式甲烷基质膜生物膜反应器及污水处理方法技术

本发明专利技术涉及一种环流式甲烷基质膜生物膜反应器及污水处理方法，封头封闭主反应区的上端，封头设有进气管，中空纤维膜的一端封于封头中并与进气管连通，主反应区的下部与防冲击多孔板相连，防冲击多孔板的下部与污泥区相连，污泥区底部设有放空管，主反应区和循环管连接到一起组成上部过渡管和下部过渡管，循环管上端连接有驱动电机，驱动电机的电机轴连接有轴流式搅拌桨，循环管的下端设有进水管，循环管的上端一侧设有出水管。本发明专利技术运行方便；甲烷传质效果好、利用率高；污泥易附着；可处理含氮废水。

A Circulating Methyl Alkyl Membrane Biofilm Reactor and Sewage Treatment Method

The present invention relates to a circulating methyl alkyl membrane biofilm reactor and a sewage treatment method. The head closes the upper end of the main reaction area, and the head is provided with an intake pipe. One end of the hollow fiber membrane is sealed in the head and connected with the intake pipe. The lower part of the main reaction area is connected with the impact-proof porous plate, the lower part of the impact-proof porous plate is connected with the sludge area, and the bottom of the sludge area is provided with an emptying pipe, and the main and reverse are connected with the slu The upper transition pipe and the lower transition pipe are connected together to form the upper transition pipe and the lower transition pipe. The upper end of the circulation pipe is connected with a driving motor. The motor shaft of the driving motor is connected with an axial flow agitator. The lower end of the circulation pipe is provided with an inlet pipe, and the upper side of the circulation pipe is provided with an outlet pipe. The invention has the advantages of convenient operation, good mass transfer effect of methane and high utilization rate, easy adherence of sludge, and treatment of nitrogen-containing wastewater.

【技术实现步骤摘要】
一种环流式甲烷基质膜生物膜反应器及污水处理方法
本专利技术属于污水处理设备领域，尤其是涉及一种环流式甲烷基质膜生物膜反应器及污水处理方法。
技术介绍
甲烷是一种重要的化石燃料，是一种不可忽视的温室气体，是自然界中一种丰富的碳氢化合物，同时也可作为微生物生长的底物。近年来，由于工业和农业废水的超标排放，我国地表水体氮素含量不断升高，水体富营养化事件频频发生，严重威胁人畜饮用水安全。厌氧和好氧处理相结合的工艺是目前我国工业和农业废水处理常用的技术。然而此类技术的应用，尤其是在中小型废水处理厂，往往导致厌氧段温室气体甲烷难以有效资源化利用而大量被无序排放、好氧段处理出水C/N低、反硝化深度脱氮处理碳源不足、出水难以达标等一系列环境与经济问题。反硝化型甲烷厌氧氧化过程的发现为处理含氮废水提供了新方法。反硝化型甲烷厌氧氧化过程可以利用污水厂厌氧过程产生的甲烷作为反硝化过程中的电子供体，既节约反硝化过程中外加碳源的成本，又可减少温室气体的排放。虽然反硝化型甲烷厌氧氧化（DAMO）有诸多优点，但是现有的反硝化型甲烷厌氧氧化过程多采用SBR反应器（序批式间歇活性污泥法）和厌氧MBR反应器（厌氧膜生物反应器），这些反应器在应用中普遍存在甲烷的利用率低、甲烷的传质效果差等问题，采用此类反应器培养富集反硝化型甲烷厌氧氧化功能微生物通常需要200天以上，耗时极长。反硝化型甲烷厌氧氧化废水处理工艺因甲烷传质效率以及微生物生长速率等其他方面的问题限制，存在以下一些亟待解决的问题：（1）改善供气方式以避免可燃气体混合存在的安全隐患；（2）优化反应器设计，以提高甲烷利用速率和传质速率。专利
技术实现思路
专利技术目的本专利技术的目的是为解决反硝化型甲烷厌氧氧化过程常用的SBR、厌氧MBR等反应器存在的烷的利用率低，甲烷的传质效果差等问题，以及反硝化型甲烷厌氧氧化功能菌群难以在短时间内驯化、富集和培养的难题，提供一种运行方便；甲烷传质效果好、利用率高；污泥易附着；可处理含氮废水的环流式甲烷基质膜生物膜反应器及污水处理方法。技术方案一种环流式甲烷基质膜生物膜反应器，其特征在于：包括主反应区、封头、中空纤维膜、污泥区、上部过渡管、下部过渡管、循环管、驱动电机和轴流式搅拌桨，所述封头封闭主反应区的上端，封头设有进气管，中空纤维膜外表面上附着反硝化型甲烷厌氧氧化功能微生物，中空纤维膜的一端封于封头中并与进气管连通，中空纤维膜主体部分置于主反应区内；主反应区的下部与防冲击多孔板相连，防冲击多孔板的下部与污泥区相连，污泥区底部设有放空管，主反应区侧边上部和循环管的侧边上部分别向外探出部分并连接到一起组成上部过渡管，主反应区侧边下部和循环管的侧边下部分别向外探出部分并连接到一起组成下部过渡管；循环管上端连接有驱动电机，驱动电机的电机轴连接有轴流式搅拌桨，导流定轴器固定于循环管的内壁上，轴流式搅拌桨穿过导流定轴器，导流定轴器用于支撑轴流式搅拌桨的下端；循环管的下端设有进水管，循环管的上端一侧设有出水管。所述轴流式搅拌桨上焊接有相同间距的多组桨叶。所述循环管内高度位于上部过渡管的上侧设有三角溢流堰，位于上部过渡管的高度和三角溢流堰的高度之间的区域为沉淀区，沉淀区内不设桨叶，出水管与循环管相连所在位置的高度高于三角溢流堰的下端面高度。所述所述轴流式搅拌桨上端通过万向节与驱动电机的电机轴连接。所述污泥区内设有漏斗状的污泥泥斗，污泥区的下端为柱形裙座，放空管位于污泥泥斗的底端。所述驱动电机与循环管通过法兰连接，主反应区与防冲击多孔板通过法兰相连，防冲击多孔板与污泥区通过法兰相连，上部过渡管的中间侧通过法兰连接成一个整体，下部过渡管的中间侧也通过法兰连接成一个整体；各部件连接的法兰处均以O型圈密封；法兰连接所用的螺栓两端皆包有硅胶密封件，所述硅胶密封件内有螺母容纳腔并且下端为内翻状底边，内翻状底边与法兰盘的接触面为粗糙面，粗糙面涂抹硅脂或凡士林。一种使用如所述的环流式甲烷基质膜生物膜反应器处理污水的方法，其特征在于：方法如下：污水由进水管输送到循环管，启动驱动电机，在轴流式搅拌桨的推流作用下，循环管中的污水向上流动，由上部过渡管进入主反应区中；主反应区的污水向下流动，由下部过渡管进入循环管中，整个反应器内污水呈现环流式状态；甲烷气体在控制操作压力低于泡点的情况下，由进气管通入至中空纤维膜内部，甲烷在膜腔内流动，甲烷在膜两侧分压差的推动下透过膜的微小孔隙，以微观分子态的形式扩散进入到附着在中空纤维膜外表面的生物膜内部，污水中的底物从生物膜的表层贯穿到生物膜的内部；在生物膜中的反硝化型甲烷厌氧氧化功能菌群的代谢作用下，污水中的硝态氮等被去除；在连续进水的运行过程中，经过主反应区的经过处理的污水进入至循环管中，一部分通过上部过渡管再回流至主反应区中，一部分进入至循环管内部顶端的沉淀区，污水经过沉淀后，上清液从三角溢流堰排出至U型出水管，再排出反应器。优点及效果本专利技术具有的优点和积极效果是：（1）能够利用污水处理过程中排放的温室气体甲烷，实现废水的资源化处理；（2）附着在纤维膜上的微生物可以直接利用从纤维膜中传递过来的甲烷，从而避免甲烷在水中溶解度低的缺陷（3）可满足不同底物浓度、不用进水流速的要求；（4）与传统的鼓泡曝气相比：节省能源、气体利用率高；（5）避免表面活性剂发泡问题；（6）不会将溶于水的气态污染物再吹脱出来；（7）可最大限度降低反硝化型甲烷厌氧氧化功能微生物的培养和驯化时间；（8）可以实现设备的间歇性运行，降低了能耗，提高了设备的效率；（9）针对含氮污水的水质特征，本专利技术采用了稳定的处理工艺，出水稳定，实现污水的资源化利用；（10）工程造价低，运行费用低，并在经济效益，环境效益和社会效益方面均具有贡献意义。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是防冲击多孔板结构示意图；图3是导流定轴器结构示意图；图4是法兰处包有硅胶密封件的螺栓的结构示意图。附图标记说明：1-进气管；2-封头；3-主反应区；4-中空纤维膜；5-防冲击多孔板；6-污泥区；7-污泥泥斗；8-放空管；9-柱形裙座；10-驱动电机；11-万向节；12-三角溢流堰；13-出水管；14-沉淀区；15-上部过渡管；16-轴流式搅拌桨；17-循环管；18-下部过渡管；19-导流定轴器；20-进水管；21-锥形裙座22-螺栓；23-硅胶密封件；24-螺母容纳腔。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的说明：如图1、图2和图3所示，一种环流式甲烷基质膜生物膜反应器，包括主反应区3、封头2、中空纤维膜4、污泥区6、上部过渡管15、下部过渡管18、循环管17、驱动电机10和轴流式搅拌桨16，所述封头2封闭主反应区3的上端，封头2设有进气管1，优选的，中空纤维膜4具有微小孔隙，是插入到封头2的下面然后胶封固定住的，封头2下端与主反应区3上部通过螺纹连接，中空纤维膜4外表面上附着反硝化型甲烷厌氧氧化功能微生物，中空纤维膜4的一端封于封头2中并与进气管1连通，中空纤维膜4主体部分置于主反应区3内；主反应区3是活性功能微生物主要的代谢活动的场所，中空纤维膜4将甲烷以微观分子态的形式扩散进入到生物膜内部，甲烷以及污水中的硝态氮等污染物在此处被微生物利用，发生反硝化型甲烷厌氧氧化过程。主反应区3的下部与防冲击多孔板5通过法兰相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环流式甲烷基质膜生物膜反应器，其特征在于：包括主反应区、封头、中空纤维膜、污泥区、上部过渡管、下部过渡管、循环管、驱动电机和轴流式搅拌桨，所述封头封闭主反应区的上端，封头设有进气管，中空纤维膜外表面上附着反硝化型甲烷厌氧氧化功能微生物，中空纤维膜的一端封于封头中并与进气管连通，中空纤维膜主体部分置于主反应区内；主反应区的下部与防冲击多孔板相连，防冲击多孔板的下部与污泥区相连，污泥区底部设有放空管，主反应区侧边上部和循环管的侧边上部分别向外探出部分并连接到一起组成上部过渡管，主反应区侧边下部和循环管的侧边下部分别向外探出部分并连接到一起组成下部过渡管；循环管上端连接有驱动电机，驱动电机的电机轴连接有轴流式搅拌桨，导流定轴器固定于循环管的内壁上，轴流式搅拌桨穿过导流定轴器，导流定轴器用于支撑轴流式搅拌桨的下端；循环管的下端设有进水管，循环管的上端一侧设有出水管。

【技术特征摘要】
1.一种环流式甲烷基质膜生物膜反应器，其特征在于：包括主反应区、封头、中空纤维膜、污泥区、上部过渡管、下部过渡管、循环管、驱动电机和轴流式搅拌桨，所述封头封闭主反应区的上端，封头设有进气管，中空纤维膜外表面上附着反硝化型甲烷厌氧氧化功能微生物，中空纤维膜的一端封于封头中并与进气管连通，中空纤维膜主体部分置于主反应区内；主反应区的下部与防冲击多孔板相连，防冲击多孔板的下部与污泥区相连，污泥区底部设有放空管，主反应区侧边上部和循环管的侧边上部分别向外探出部分并连接到一起组成上部过渡管，主反应区侧边下部和循环管的侧边下部分别向外探出部分并连接到一起组成下部过渡管；循环管上端连接有驱动电机，驱动电机的电机轴连接有轴流式搅拌桨，导流定轴器固定于循环管的内壁上，轴流式搅拌桨穿过导流定轴器，导流定轴器用于支撑轴流式搅拌桨的下端；循环管的下端设有进水管，循环管的上端一侧设有出水管。2.根据权利要求1所述的环流式甲烷基质膜生物膜反应器，其特征在于：所述轴流式搅拌桨上焊接有相同间距的多组桨叶。3.根据权利要求2所述的环流式甲烷基质膜生物膜反应器，其特征在于：所述循环管内高度位于上部过渡管的上侧设有三角溢流堰，位于上部过渡管的高度和三角溢流堰的高度之间的区域为沉淀区，沉淀区内不设桨叶，出水管与循环管相连所在位置的高度高于三角溢流堰的下端面高度。4.根据权利要求1所述的环流式甲烷基质膜生物膜反应器，其特征在于：所述所述轴流式搅拌桨上端通过万向节与驱动电机的电机轴连接。5.根据权利要求1所述的环流式甲烷基质膜生物膜反应器，其特征在于：所述污泥区...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔丽，祝浩，隋桂吉，梁吉艳，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21