【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及厌氧发酵，具体涉及一种用于处理高脂质餐厨垃圾的外置式厌氧膜生物反应器。
技术介绍
1、目前，有多种技术可用于餐厨垃圾处理，包括填埋、焚烧、堆肥和厌氧消化等。其中，厌氧消化被认为是处理餐厨垃圾的最有利途径。除了具有对气候变化影响最小、实现碳减排等环境效益以外，该技术能够将餐厨垃圾转化为可再生能源沼气，实现资源的回收和再生。然而采用该技术处理高脂质餐厨垃圾时，由于其主要成分为易生化降解的碳水化合物和脂肪类物质，在高负荷条件下，容易造成微生物流失、长链脂肪酸的积累、污泥上浮、起泡等问题，从而导致产甲烷效率降低甚至系统崩溃。
2、厌氧膜生物反应器(anmbr)技术是一种将厌氧生物处理与膜分离技术相结合的新型技术，与传统厌氧技术相比，大大提高了微生物的截留效率，实现了srt和hrt的有效分离，解决了微生物流失问题；它还能够通过过滤去除溶解的厌氧抑制剂(如氨氮和vfas)并实现优良的出水水质。然而，长链脂肪酸的积累、严重的起泡以及不可逆的膜污染等问题限制了anmbr在处理高脂质餐厨垃圾的发展。因此，如何能够实现高脂质餐厨垃圾更稳定的消化过程以及更高效的能源回收仍然是一个重要的研究问题。
技术实现思路
1、为了克服以上现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种用于处理高脂质餐厨垃圾的外置式厌氧膜生物反应器，该反应器能够长期稳定运行，实现对cod的稳定高效去除以及甲烷产率的提高。解决了在处理高脂质餐厨垃圾时微生物流失、长链脂肪酸的积累、污泥上浮以及膜污染的问题。p>
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种用于处理高脂质餐厨垃圾的外置式厌氧膜生物反应器，所述厌氧膜生物反应器为外置式厌氧反应器，包括基质罐、cstr厌氧反应器以及外置膜池；
4、所述基质罐用于存放高脂质餐厨垃圾，基质罐底部放置磁力搅拌器，保持基质均匀混合，基质罐通过进料泵与cstr厌氧反应器连通；
5、所述cstr厌氧反应器为厌氧发酵主体，cstr厌氧反应器上方设有出气口、出气口；cstr厌氧反应器的下侧设有出料口，出料口通过循环泵连通膜池底部，餐厨垃圾经循环泵进入膜池中，cstr厌氧反应器上侧出口端放置的联通管与外置膜池顶部相连；保持气压的平衡以及污泥的循环。
6、所述基质罐包括内胆一和外胆一，外胆一与4℃恒温水浴箱相连，防止基质变质。
7、所述cstr厌氧反应器包括内胆二与外胆二，内胆二里设有搅拌器，保证微生物与餐厨垃圾混合均匀，所述外胆二与35℃恒温水浴箱相连，在cstr厌氧反应器外围保持恒温循环水浴流，从而保证微生物所需的中温环境。
8、所述cstr厌氧反应器侧上方设有进料口，餐厨垃圾经进料泵从基质罐进入cstr厌氧反应器中。
9、所述cstr厌氧反应器产生的沼气从顶部出口端排出，排出的管道上设置水封以及气体流量计，通过水封以及气体流量计测量甲烷产气量。
10、所述cstr厌氧反应器上方出口端连接曝气泵，cstr厌氧反应器顶空通过曝气泵向外置膜池下方曝气，使外置膜池中污泥混合均匀并通过气体对膜表面的冲刷作用而使膜污染得到缓解。
11、所述外置膜池包括外胆三和膜池内胆三，膜池内胆三里设有膜组件，外置膜池上方设有出水口，所述出水口与出水泵连通，处理后的水经出水泵排出，多余的出水回流至反应器内与污泥混合，同时出水管上设有压力传感器，监测跨膜压差(tmp)；所述外胆三与35℃恒温水浴箱相连。
12、所述cstr厌氧反应器有效体积为3.6l，工作温度为35±1℃，外置膜池中所用膜组件为外置式中空纤维膜，膜孔径为0.10μm，膜面积为0.0319m2，膜材料为聚偏二氯乙烯(pvdf)。
13、一种用于处理高脂质餐厨垃圾的外置式厌氧膜生物反应器的运行方法，包括以下步骤；
14、运行时，将待处理的餐厨垃圾以及油脂倒入基质罐中，通过进料泵进入cstr厌氧反应器内，经过厌氧生物处理后，继续通过cstr厌氧反应器底部的循环泵进入膜池中，通过膜组件过滤后经出水泵从出水口流出，产生的气体通过气体流量计测量甲烷产气量。
15、所述cstr厌氧反应器与膜池通过联通管和循环泵连接，从而保持气压的平衡以及污泥的循环，整个厌氧膜生物反应器的瞬时膜通量为10.00lmh，平均膜通量为2.53lmh(f/r＝1/3)，通过曝气泵由cstr厌氧反应器顶空向膜池下方曝气，使膜池中污泥混合均匀并通过气体对膜表面的冲刷作用缓解膜污染，曝气强度为6～8l/min，剩余的沼气从cstr厌氧反应器顶部排出，并通过水封以及气体流量计测量产气量。
16、所述cstr厌氧反应器以有机负荷(olr)为1.26gcod/l/d、hrt60d的条件启动，逐渐缩短进料间隔，提高反应器的运行负荷，待cstr厌氧反应器运行稳定后，在0％含油率的模拟餐厨垃圾条件下运行40d，之后依次在2％、5％、8％含油率的模拟餐厨垃圾条件下各运行40d。
17、本专利技术的有益效果：
18、(1)与传统的厌氧生物处理技术相比，本专利技术采用厌氧生物处理与膜分离相结合的新型技术，利用外置式厌氧膜生物反应器在含油率为0-8％的条件下运行，实现了srt和hrt的有效分离，提高了甲烷产率，蛋白、多糖、cod去除率均维持在95％以上，脂质降解率在70％以上，实现了系统的稳定运行以及对高脂质餐厨垃圾的高效能源回收。
19、(2)通过逐步提高餐厨垃圾的含油率，减少高脂质对于厌氧发酵系统中功能菌群的抑制，使系统中微生物能够有足够的时间适应环境，可筛选得到适应高脂质餐厨垃圾的优势厌氧菌群；
20、(3)该外置式厌氧膜反应器通过循环沼气曝气冲刷膜组件，能够有效地缓解膜污染，提高了微生物的截留效率，实现良好的出水水质。
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1.一种用于处理高脂质餐厨垃圾的外置式厌氧膜生物反应器，其特征在于，厌氧膜生物反应器为外置式厌氧反应器，包括基质罐(1)、CSTR厌氧反应器(2)以及外置膜池(3)；
2.根据权利要求1所述的一种用于处理高脂质餐厨垃圾的外置式厌氧膜生物反应器，其特征在于，所述基质罐(1)包括内胆一(4)和外胆一(5)，外胆一(5)与4℃恒温水浴箱(6)相连，防止基质变质。
3.根据权利要求1所述的一种用于处理高脂质餐厨垃圾的外置式厌氧膜生物反应器，其特征在于，所述CSTR厌氧反应器(2)包括内胆二(9)与外胆二(10)，内胆二(9)里设有搅拌器(12)，所述外胆二(10)与35℃恒温水浴箱(11)相连，在CSTR厌氧反应器(2)外围保持恒温循环水浴流。
4.根据权利要求1所述的一种用于处理高脂质餐厨垃圾的外置式厌氧膜生物反应器，其特征在于，所述CSTR厌氧反应器(2)侧上方设有进料口(17)，餐厨垃圾经进料泵(8)从基质罐(1)进入CSTR厌氧反应器(2)中。
5.根据权利要求1所述的一种用于处理高脂质餐厨垃圾的外置式厌氧膜生物反应器，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的一种用于处理高脂质餐厨垃圾的外置式厌氧膜生物反应器，其特征在于，所述CSTR厌氧反应器(2)上方出口端(14)连接曝气泵(25)，CSTR厌氧反应器(2)顶空通过曝气泵(25)向外置膜池(3)下方曝气。
7.根据权利要求1所述的一种用于处理高脂质餐厨垃圾的外置式厌氧膜生物反应器，其特征在于，所述外置膜池(3)包括外胆三(22)和膜池内胆三(23)，膜池内胆三(23)里设有膜组件(24)，外置膜池(3)上方设有出水口(26)，所述出水口(26)与出水泵(27)连通，处理后的水经出水泵(27)排出，多余的出水回流(28)至反应器内与污泥混合，同时出水管上设有压力传感器(29)，监测跨膜压差(TMP)；所述外胆三(22)与35℃恒温水浴箱(11)相连。
8.根据权利要求1所述的一种用于处理高脂质餐厨垃圾的外置式厌氧膜生物反应器，其特征在于，所述CSTR厌氧反应器(2)有效体积为3.6L，工作温度为35±1℃，外置膜池(3)中所用膜组件为外置式中空纤维膜，膜孔径为0.10μm，膜面积为0.0319m2，膜材料为聚偏二氯乙烯(PVDF)。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种用于处理高脂质餐厨垃圾的外置式厌氧膜生物反应器的运行方法，其特征在于，包括以下步骤；
10.根据权利要求9所述的一种用于处理高脂质餐厨垃圾的外置式厌氧膜生物反应器的运行方法，其特征在于，所述CSTR厌氧反应器(2)与膜池(3)通过联通管和循环泵连接，整个厌氧膜生物反应器的瞬时膜通量为10.00LMH，平均膜通量为2.53LMH(F/R＝1/3)，通过曝气泵(25)由CSTR厌氧反应器(2)顶空向膜池(3)下方曝气，曝气强度为6～8L/min，剩余的沼气从CSTR厌氧反应器(2)顶部排出，并通过水封(15)以及气体流量计(16)测量产气量；
...【技术特征摘要】
1.一种用于处理高脂质餐厨垃圾的外置式厌氧膜生物反应器，其特征在于，厌氧膜生物反应器为外置式厌氧反应器，包括基质罐(1)、cstr厌氧反应器(2)以及外置膜池(3)；
2.根据权利要求1所述的一种用于处理高脂质餐厨垃圾的外置式厌氧膜生物反应器，其特征在于，所述基质罐(1)包括内胆一(4)和外胆一(5)，外胆一(5)与4℃恒温水浴箱(6)相连，防止基质变质。
3.根据权利要求1所述的一种用于处理高脂质餐厨垃圾的外置式厌氧膜生物反应器，其特征在于，所述cstr厌氧反应器(2)包括内胆二(9)与外胆二(10)，内胆二(9)里设有搅拌器(12)，所述外胆二(10)与35℃恒温水浴箱(11)相连，在cstr厌氧反应器(2)外围保持恒温循环水浴流。
4.根据权利要求1所述的一种用于处理高脂质餐厨垃圾的外置式厌氧膜生物反应器，其特征在于，所述cstr厌氧反应器(2)侧上方设有进料口(17)，餐厨垃圾经进料泵(8)从基质罐(1)进入cstr厌氧反应器(2)中。
5.根据权利要求1所述的一种用于处理高脂质餐厨垃圾的外置式厌氧膜生物反应器，其特征在于，所述cstr厌氧反应器(2)产生的沼气从顶部出口端(13)排出，排出的管道上设置水封(15)以及气体流量计(16)，通过水封(15)以及气体流量计(16)测量甲烷产气量。
6.根据权利要求1所述的一种用于处理高脂质餐厨垃圾的外置式厌氧膜生物反应器，其特征在于，所述cstr厌氧反应器(2)上方出口端(14)连接曝气泵(25)，cstr厌氧反应器(2)顶空通过曝气泵(25)向外置膜池...
【专利技术属性】
技术研发人员：李倩，张孟娜，赵丹阳，陈松，袁帅，陈荣，赵鹤翔，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：
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