一种厌氧动态膜生物反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种厌氧动态膜生物反应器，采用分置浸没式设置，包括消化区和动态膜区；消化区设有进泥口，顶部设有第一沼气出口，内部设有搅拌装置，通过污泥泵及污泥管道分别与动态膜区连接；动态膜区包括膜分离区和沉降区；膜分离区设有动态膜组件；动态膜组件与抽吸泵连接，动态膜组件包括膜框架、设于膜框架上的平板膜及设于膜框架下方的沼气扩散管；沼气扩散管上设有交错分布的支管气孔，其方向斜向下设置；动态膜区顶部通过气体循环泵与沼气扩散管连接；沉降区底部与排泥泵连接。该厌氧动态膜生物反应器不仅实现了高污泥浓度下的动态膜正常运行和持续膜出水，使厌氧消化体系内的污泥含固率得到提升，而且有助于提高沼气产率和有机物的降解。产率和有机物的降解。产率和有机物的降解。

【技术实现步骤摘要】
一种厌氧动态膜生物反应器


[0001]本专利技术涉及污泥处理领域，尤其涉及一种厌氧动态膜生物反应器，主要用于消化污水处理后的剩余污泥。

技术介绍

[0002]剩余污泥是污水生物处理过程中的副产物；近年来，随着我国城镇化水平的提高，污水处理厂的建设得到了高速发展，随之而来的是污水处理量的增加导致剩余污泥也逐年增多；大量污泥对生态环境来说是极大的威胁，其后续的处理处置已经成为亟待解决的问题；长期以来，我国在污泥处理方面以“减量化、无害化”的处理思路为主，填埋、焚烧的处置方式已然不适用，而厌氧消化处理被认为是具有较高经济适用性的污泥稳定化和资源化技术，并且厌氧消化过程对环境影响较小，厌氧消化处理沿用传统的厌氧消化池，能够将污泥中部分有机组分转化成以甲烷为主的沼气，实现污泥的显著减量化的同时，还能杀灭大部分的病原菌和有害微生物等；由于传统的厌氧消化处理存在一些固有缺陷，污泥中复杂有机物质的水解过程较慢，导致了污泥停留时间较长，污泥停留时间与水力停留时间相等，两者不能独立控制；若采用动态膜分离技术可以很好的解决上述问题，厌氧动态膜生物反应器可以实现对水力停留时间的灵活控制，具有占地面积小和高效固液分离的优势。污泥厌氧消化过程中，污泥含固率的提升使得反应器内单位微生物量能接触消化的有机物量得到提升，产气效率和处理符合也随之升高，同时可显著降低建设所需投资，具有显著的处理效能和经济优势；对于依赖泥饼层过滤的动态膜分离技术而言，提高污泥含固率的过程中不可避免会存在动态膜正常运行的膜区污泥浓度上限，而上限值直接决定了厌氧消化体系的污泥减量化程度；比如申请号201410079360.5公开了一种动态膜-生物反应器的动态膜形成控制方法，涉及处理剩余污泥的分置浸没式厌氧动态膜-生物反应器的连续动态膜过滤模式；该动态膜-生物反应器耦合了传统厌氧发酵与新型动态膜分离工艺，既可以在动态膜组件清洗时保证主体反应区的厌氧条件，又方便了传统厌氧发酵罐的升级改造；虽然该动态膜-生物反应器解决了膜污染问题，但是其对污泥含固率的提升幅度有限，而且厌氧消化的效果也无法进一步提升；
[0003]鉴于上述情况，亟待研发一种新型的厌氧动态膜生物反应器，能够克服其在污泥消化应用中污泥固含率极限并能提高厌氧消化效能。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术目的是提供一种厌氧动态膜生物反应器，通过对动态膜区布局设计，针对膜框架下方的沼气扩散管的气孔以及消化区与动态膜区的管道排布进行优化，不仅实现了高污泥浓度下的动态膜正常运行和持续膜出水，使厌氧消化体系内的污泥含固率得到进一步提升，而且有助于提高沼气产率和有机物的降解；另外通过在动态膜区底部增设了沉降区，可以在动态膜浓缩基础上提高排泥浓度，降低后续污泥处理负担。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种厌氧动态膜生物反应器，采用分置浸没式设置，包括消化区和动态膜区；
[0007]所述消化区设有进泥口，顶部设有第一沼气出口，内部设有搅拌装置；所述消化区通过上部设置的污泥泵以及下部设置的污泥管道分别与所述动态膜区连接；
[0008]所述动态膜区包括膜分离区以及设于所述膜分离区下部的沉降区，所述动态膜区顶部设有第二沼气出口；所述膜分离区设有动态膜组件；所述动态膜组件与抽吸泵连接，所述动态膜组件包括膜框架、设于所述膜框架上的平板膜以及设于所述膜框架下方的沼气扩散管；所述沼气扩散管上设有交错分布的支管气孔，所述支管气孔方向斜向下设置；所述动态膜区顶部通过气体循环泵与所述沼气扩散管连接，实现动态膜区内的沼气循环；所述沉降区底部与排泥泵连接。
[0009]优选地，所述膜分离区与所述沉降区的体积比为(4～6)：(1～3)。
[0010]优选地，所述平板膜的孔径为20～75μm。
[0011]优选地，所述沼气扩散管为可拆卸式。
[0012]优选地，所述支管气孔方向斜向下45
°
设置，所述支管气孔孔径为0.5～3mm。
[0013]优选地，所述污泥管道设于所述沉降区上部。
[0014]优选地，所述动态膜区内的沼气循环强度为35～50m3/(m2·
h)。
[0015]优选地，所述厌氧动态膜生物反应器在处理污泥时，所述消化区的污泥浓度为20～48g/L；所述动态膜区的污泥浓度为25～65g/L。
[0016]本专利技术的厌氧动态膜生物反应器的设计原理如下：动态膜区对厌氧动态膜生物反应器整个体系具有污泥浓缩作用；由于存在持续的膜出水，因此动态膜区稳定运行时的污泥浓度计算(c
膜
)如下：
[0017][0018]其中：c
回
、c
进
、c
出
分别表示动态膜区回流至传统消化区的污泥浓度、传统消化区流入动态膜区的污泥浓度、膜出水浓度；v
回
、v
进
、v
出
分别表示动态膜区回流至传统消化区的污泥体积、传统消化区流入动态膜区的污泥体积、膜出水体积。
[0019]由动态膜区的污泥浓度计算公式可知，当出水浓度c
出
接近零时，c
出
·
v
出
趋近于零，由于v
回
小于v
进
，所以c
膜
大于c
进
，即平衡状态下，膜区污泥浓度总是大于传统消化区；通过工艺参数调控，动态膜在上述基础上还可以进一步浓缩污泥；为了维持高浓度体系下的正常运行并强化厌氧消化效果，本专利技术对动态膜区布局进行了必要的创新性设计：沼气扩散管的气孔布局优化维持了高浓度体系下持续膜出水，气孔左右交错分布可以避免气流相互对撞而导致的冲刷力度抵消，而气孔向下45
°
的设计使气流能够扩大冲刷范围，动态膜区上部的进泥也保证了高浓度污泥的充分混匀，使动态膜得以稳定运行。同时，在竖直方向的空间布局上因势利导，增设了膜池底部的沉降区，而膜池下部的回流管道布设在沉降区之上以减少对污泥沉降的扰动，进一步提高排泥浓度。
[0020]本专利技术的有益效果为：
[0021]1.本专利技术的厌氧动态膜生物反应器，通过对动态膜区进行布局设计，并与传统污泥消化技术相结合以实现污泥厌氧消化的强化和含固率的提升；
[0022]2.本专利技术的厌氧动态膜生物反应器，通过对动态膜区布局设计，针对膜框架下方的沼气扩散管的气孔以及消化区与动态膜区的管道排布进行优化，不仅实现了高污泥浓度下的动态膜正常运行和持续膜出水，使厌氧消化体系内的污泥含固率得到进一步提升，而且有助于提高沼气产率和有机物的降解；
[0023]3.本专利技术的厌氧动态膜生物反应器，通过在动态膜区底部增设了沉降区，可以在动态膜浓缩基础上提高排泥浓度，降低后续污泥处理负担。
附图说明
[0024]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种厌氧动态膜生物反应器，采用分置浸没式设置，其特征在于，包括消化区和动态膜区；所述消化区设有进泥口，顶部设有第一沼气出口，内部设有搅拌装置；所述消化区通过上部设置的污泥泵以及下部设置的污泥管道分别与所述动态膜区连接；所述动态膜区包括膜分离区以及设于所述膜分离区下部的沉降区，所述动态膜区顶部设有第二沼气出口；所述膜分离区设有动态膜组件；所述动态膜组件与抽吸泵连接，所述动态膜组件包括膜框架、设于所述膜框架上的平板膜以及设于所述膜框架下方的沼气扩散管；所述沼气扩散管上设有交错分布的支管气孔，所述支管气孔方向斜向下设置；所述动态膜区顶部通过气体循环泵与所述沼气扩散管连接，实现动态膜区内的沼气循环；所述沉降区底部与排泥泵连接。2.如权利要求1所述的厌氧动态膜生物反应器，其特征在于，所述膜分离区与所述沉降区的体积比为(4～6)：(1～3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈广，王志伟，吴炜，张厚强，许军，裘湛，杨戌雷，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：