申请日2017.09.06
公开(公告)日2017.11.07
IPC分类号C02F9/14; C02F3/28
摘要
本发明公开了一种两相厌氧污水处理系统，该系统包含：自下而上依次设置的厌氧流化床反应区、污泥沉降区和膜分离区。厌氧流化床反应区、污泥沉降区和膜分离区之间相互连通。厌氧流化床反应区包含：依次并列连通的产酸相反应区、中间调节相反应区和产甲烷相反应区，以及控温装置，其用于控制各相反应区的温度。各相反应区内均含有：厌氧微生物的载体颗粒。产酸相反应区的优势菌为产酸菌，产甲烷相反应区的优势菌为产甲烷菌。本发明的污水处理系统能够利用微生物作用在不同阶段的特点和菌种优势提高污水处理效率的甲烷产率，而且还能监测旋转膜组件的耐用性和污染程度。
权利要求书
1.一种两相厌氧污水处理系统，其特征在于，该系统包含：自下而上依次设置的厌氧流化床反应区(10)、污泥沉降区(20)和膜分离区(30);
所述的厌氧流化床反应区(10)、污泥沉降区(20)和膜分离区(30)之间相互连通;
所述的厌氧流化床反应区(10)包含：
依次并列连通的产酸相反应区(11)、中间调节相反应区(12)和产甲烷相反应区(13);以及
控温装置(18)，其用于控制各相反应区的温度;
所述的各相反应区内均含有：厌氧微生物的载体颗粒;
所述的产酸相反应区(11)的优势菌为产酸菌;所述的产甲烷相反应区(13)的优势菌为产甲烷菌;
所述的各相反应区内均设置有：
导流筒(14)， 其用于污水导流;
固液分离器(15)，其设置在所述的导流筒(14)上端，用于载体颗粒和污水的分离;以及
膜前水出口(112)，其用于调节各相反应区的pH值和溶解氧量;
所述的膜分离区(30)包含：
旋转膜组件，其设置在所述的膜分离区(30)内，用于将污泥和水分离;
膜压力表(32)，其用于监测所述的旋转膜组件的压力变化;以及
动力装置(33)，其与所述的旋转膜组件连接，且用于使旋转膜组件转动;
所述的旋转膜组件为错流式旋转膜组件。
2.根据权利要求1所述的两相厌氧污水处理系统，其特征在于，所述的各相反应区还均设置有：
pH仪，其用于检测产酸相反应区(11)、中间调节相反应区(12)和产甲烷相反应区(13)的pH值;以及
溶解氧测定仪，其用于检测产酸相反应区(11)、中间调节相反应区(12)和产甲烷相反应区(13)的溶解氧量;
所述的pH仪和溶解氧测定仪均设置在膜前水出口(112)上。
3.根据权利要求2所述的两相厌氧污水处理系统，其特征在于，所述的厌氧流化床反应区(10)还包含：
相通道(16)，其设置在所述的产酸相反应区(11)与中间调节相反应区(12)、中间调节相反应区(12)与产甲烷相反应区(13)之间，且用于连通相邻两个相反应区;以及
显示屏(17)，其与所述的pH仪和溶解氧测定仪均电连接;
所述的相通道(16)由两块隔离板构成;
所述的隔离板为高精度温度传感器，或隔离板上设有高精度温度传感器。
4.根据权利要求1所述的两相厌氧污水处理系统，其特征在于，所述的旋转膜组件包含：膜腔(311)，以及设置在膜腔(311)上的若干金属膜(312);
所述的金属膜(312)上含有若干小孔，该小孔的孔径小于等于10μm;
所述的动力装置(33)为电机。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的两相厌氧污水处理系统，其特征在于，所述的产甲烷相反应区(13)的侧壁上部设有：冲洗关闭阀门(113);
所述的产酸相反应区(11)的下部设有：污水入口(111);
所述的污泥沉降区(20)的侧壁上设有：清洗液流出口(21);
所述的膜分离区(30)的侧壁上设有：清水出口(34)和生物气体出口(35)。
6.根据权利要求5所述的两相厌氧污水处理系统，其特征在于，该系统还包括：
设置在所述的污泥沉降区(20)和膜分离区(30)之间的隔膜泵，
用于连接所述的污水入口(111)和膜分离区(30)的第一管道(40)，
与所述的污水入口(111)连接的污水储罐(50)，
用于连接所述的污水入口(111)和污水储罐(50)的第二管道(60)，
与所述的清水出口(34)连接的清水储存罐(70)，
用于连接所述的清水出口(34)和清水储存罐(70)的第三管道(80)，
与所述的生物气体出口(35)连接的集气装置(90)，以及
连接所述的生物气体出口(35)和集气装置(90)的第四管道(1)。
7.根据权利要求6所述的两相厌氧污水处理系统，其特征在于，所述的第一管道(40)上设有：
第一膜抽吸泵(43)，其用于将膜分离区(30)内的水回流至厌氧流化床反应区(10)，和将污水储罐(50)内的污水输送至厌氧流化床反应区(10);
第一控制阀门(42)，其用于控制膜分离区(30)回流水的开启与关闭;以及
第一液体流量计(41)，其用于测量膜分离区(30)回流的水流量。
8.根据权利要求6所述的两相厌氧污水处理系统，其特征在于，所述的第二管道(60)上设有：
第二控制阀门(62)，其用于控制所述的污水储罐(50)输送污水的开启与关闭，以及
第二液体流量计(61)，其用于测量污水储罐(50)输送的污水流量。
9.根据权利要求6所述的两相厌氧污水处理系统，其特征在于，所述的第三管道(80)由总管道和与总管道连接的两个支管道构成，两个支管道的端部均设置在所述的清水储存罐(70)内，总管道的端部与所述的清水出口(34)连接;
所述的第四管道(1)上设有：用于检测气体产量的气体流量计(1A)。
10.根据权利要求9所述的两相厌氧污水处理系统，其特征在于，所述的第三管道(80)的两个支管道上分别设有：
膜抽吸泵(81)，其用于将清水抽出所述的膜分离区(30)并储存至所述的清水储存罐(70);以及
膜清洗泵(82)，其用于将所述的清水储存罐(70)中的清水抽进所述的膜分离区(30)内并对所述的旋转膜组件进行反冲洗。
说明书
一种两相厌氧污水处理系统
技术领域
本发明涉及一种污水处理系统，具体涉及一种两相厌氧污水处理系统。
背景技术
经研究发，现污水中蕴含着巨大的能量，得到世界各国广泛关注。不论工业还是生活领域污水产量日益增加。传统污水处理技术并不能回收其中能源，且能耗高，运行不稳定，净化效率低，出水水质难以达到中水标准。
高效厌氧生物技术处理污水虽能产生沼气等清洁能源，但并不能发挥菌种优势，提高甲烷产率，使得污水中蕴含的能量不能得到更好的开发利用。
厌氧膜生物技术今年来发展迅速得到各国的广泛关注，其将膜技术与厌氧生物技术进行耦合发挥各自优势，采用主动错流，生物气体方式在膜表面形成剪切力降低膜污染和能耗，经膜分离器的有效截留使微生物完全截留在反应器内，保证了微生物浓度能有效降解微生物等，解决了传统反应器的缺陷。
但是，已有的厌氧膜生物反应器(AnMBR)保证污水净化效率的同时并不能提高污水中能源开发利用，势必造成资源浪费，其在运行中不能反应膜污染程度，且膜清洗操作过程繁琐。
发明内容
本发明的目的是提供一种两相厌氧污水处理系统，该系统解决了现有厌氧膜生物反应器不能反应膜污染程度，以及不能提高污水中能源开发利用的问题，其能够利用微生物作用在不同阶段的特点和菌种优势提高污水处理效率的甲烷产率，而且还能监测旋转膜组件的耐用性和污染程度。
为了达到上述目的，本发明提供了一种两相厌氧污水处理系统，该系统包含：自下而上依次设置的厌氧流化床反应区、污泥沉降区和膜分离区。所述的厌氧流化床反应区、污泥沉降区和膜分离区之间相互连通。
其中，所述的厌氧流化床反应区包含：依次并列连通的产酸相反应区、中间调节相反应区和产甲烷相反应区;以及控温装置，其用于控制各相反应区的温度。
其中，所述的各相反应区内均含有：厌氧微生物的载体颗粒。
其中，所述的产酸相反应区的优势菌为产酸菌;所述的产甲烷相反应区的优势菌为产甲烷菌。
其中，所述的各相反应区内均设置有：导流筒， 其用于污水导流;固液分离器，其设置在所述的导流筒上端，用于载体颗粒和污水的分离;以及膜前水出口，其用于调节各相反应区的pH值和溶解氧量。
其中，所述的膜分离区包含：旋转膜组件，其设置在所述的膜分离区内，用于将污泥和水分离;膜压力表，其用于监测所述的旋转膜组件的压力变化;以及动力装置，其与所述的旋转膜组件连接，且用于使旋转膜组件转动。
其中，所述的旋转膜组件为错流式旋转膜组件。
所述的各相反应区还均设置有：pH仪，其用于检测产酸相反应区、中间调节相反应区和产甲烷相反应区的pH值;以及溶解氧测定仪，其用于检测产酸相反应区、中间调节相反应区和产甲烷相反应区的溶解氧量。
其中，所述的pH仪和溶解氧测定仪均设置在膜前水出口上。
所述的厌氧流化床反应区还包含：相通道，其设置在所述的产酸相反应区与中间调节相反应区、中间调节相反应区与产甲烷相反应区之间，且用于连通相邻两个相反应区;以及显示屏，其与所述的pH仪和溶解氧测定仪均电连接。
其中，所述的相通道由两块隔离板构成;所述的隔离板为高精度温度传感器，或隔离板上设有高精度温度传感器。
所述的旋转膜组件包含：膜腔，以及设置在膜腔上的若干金属膜。所述的金属膜上含有若干小孔，该小孔的孔径小于等于10μm。所述的动力装置为电机。
所述的产甲烷相反应区的侧壁上部设有：冲洗关闭阀门;所述的产酸相反应区的下部设有：污水入口;所述的污泥沉降区的侧壁上设有：清洗液流出口;所述的膜分离区的侧壁上设有：清水出口和生物气体出口。
该系统还包括：设置在所述的污泥沉降区和膜分离区之间的隔膜泵，用于连接所述的污水入口和膜分离区的第一管道，与所述的污水入口连接的污水储罐，用于连接所述的污水入口和污水储罐的第二管道，与所述的清水出口连接的清水储存罐，用于连接所述的清水出口和清水储存罐的第三管道，与所述的生物气体出口连接的集气装置，以及连接所述的生物气体出口和集气装置的第四管道。
所述的第一管道上设有：第一膜抽吸泵，其用于将膜分离区内的水回流至厌氧流化床反应区，和将污水储罐内的污水输送至厌氧流化床反应区;第一控制阀门，其用于控制膜分离区回流水的开启与关闭;以及第一液体流量计，其用于测量膜分离区回流的水流量。
所述的第二管道上设有：第二控制阀门，其用于控制所述的污水储罐输送污水的开启与关闭，以及第二液体流量计，其用于测量污水储罐输送的污水流量。
所述的第三管道由总管道和与总管道连接的两个支管道构成，两个支管道的端部均设置在所述的清水储存罐内，总管道的端部与所述的清水出口连接;所述的第四管道上设有：用于检测气体产量的气体流量计。
所述的第三管道的两个支管道上分别设有：膜抽吸泵，其用于将清水抽出所述的膜分离区并储存至所述的清水储存罐;以及膜清洗泵，其用于将所述的清水储存罐中的清水抽进所述的膜分离区内并对所述的旋转膜组件进行反冲洗。
本发明的两相厌氧污水处理系统，解决了现有厌氧膜生物反应器不能反应膜污染程度，以及不能提高污水中能源开发利用的问题，具有以下优点：
(1)本发明的系统采用产酸菌和产甲烷菌，产酸菌通过其生命活动为产甲烷菌提供合成细胞物质和产甲烷所需的食物，产酸菌还为产甲烷菌清除有毒物质，并通过中间调节相反应区作为过度调节反应区，使得甲烷菌能够在最佳的生长环境条件下经一系列生物作用，产气量提高;
(2)本发明的系统采用膜压力表，其显示在金属膜污染的不同程度下，膜腔内压力的变化，由此表现出旋转膜组件的耐用性和污染程度;
(3)本发明的系统采用错流式旋转膜组件，使得水流会在金属膜表面形成剪切力，产生的生物气体经膜分离区时会加大在膜表面形成的剪切力，进一步降低膜污染速率;
(4)本发明的系统的膜清洗泵利用清水储存罐中的清水进入旋转膜组件的膜腔内，对旋转膜组件进行反冲洗，操作简单方便。