申请日2020.01.07
公开(公告)日2020.05.05
IPC分类号C02F3/28; C02F101/30; C02F103/20; C02F103/32
摘要
一种基于分体式厌氧膜生物反应器的水处理系统及方法，该水处理系统包括厌氧反应器，用于厌氧发酵、产生沼气;膜池，其内设有膜组件，用于排出处理后的废水;以及气体循环装置，用于在厌氧反应器和膜池内形成沼气循环。本发明可适应高浓度有机废水，能实现工艺运行系统稳定，出水水质短程达标等优点;通过膜分离技术截留污泥混合液中大分子量污染物，提升反应器内污泥浓度，稳定了出水水质;本处理装置混合度高，耐冲击负荷能力强，特别对于易酸化的有机废水具有良好的适应性。
权利要求书
1.一种水处理系统，其特征在于，包括：
厌氧反应器，用于厌氧发酵、产生沼气;
膜池，其内设有膜组件，用于排出处理后的废水;以及
气体循环装置，用于在厌氧反应器和膜池内形成沼气循环。
2.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，
所述气体循环装置包括：
集气单元，用于分离收集厌氧反应器产生的沼气;
气体循环单元，用于将集气单元内的沼气引入膜池内曝气;以及
气体回流单元，用于将膜池内的沼气回流至集气单元内。
3.根据权利要求2所述的水处理系统，其特征在于，
所述的集气单元包括集气罩;
所述的气体循环单元包括气体循环泵和设置在膜池上的膜池曝气口;
所述气体循环泵与集气单元之间设有气体缓冲瓶;
所述气体回流单元包括膜池排气口，所述膜池排气口与集气罩连通。
4.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，
所述膜池上设有用于将厌氧反应器内的液体导入膜池的膜池进水口;
所述膜池上设有用于将膜池内的液体回流至厌氧反应器的膜池出水口。
5.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，
所述膜组件包括平板膜;
其中，所述平板膜上设有平板膜出水口，用于输出分离后的水。
6.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，
所述厌氧反应器内设有第一反应室和第二反应室，
所述第一反应室内设有第一三相分离器;
所述第二反应室内设有第二三相分离器。
7.根据权利要求6所述的水处理系统，其特征在于，
所述第一三相分离器为双层倒三角结构;
所述第二三相分离器为单层倒圆锥结构;所述圆锥下部设有喉状箍;所述第一三相分离器的排气管伸入倒圆锥内部;
所述第二反应室上设有溢流堰和溢流堰出口，第二反应室内的液体通过所述溢流堰出口流入膜池内。
8.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，
所述厌氧反应器还包括用于将膜池内的液体回流到第一反应室的外循环单元;
其中，所述外循环单元包括外循环管路;
所述厌氧反应器为圆柱形，厌氧反应器的高径比为8至20。
9.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，
所述水处理系统还包括用于调节厌氧反应器的温度控制装置;
所述水处理系统还包括进水装置，所述进水装置与厌氧反应器连接;
所述水处理系统还包括排水装置，所述排水装置与膜池连接;
其中，所述排水装置包括出水容器和出水泵;
所述水处理系统还包括排气装置，所述排气装置与气体循环装置连接;
其中，所述排气装置包括安全瓶和气体流量计。
10.一种水处理方法，采用如权利要求1至9任一项所述的水处理系统，包括：
在厌氧反应器内接种厌氧污泥;
将待处理废水引入厌氧反应器内反应;
将厌氧反应器反应内产生的沼气通过气体循环装置在膜池和厌氧反应器之间循环并收集多余的气体;
将厌氧反应器内产生的液体在膜池和厌氧反应器之间循环并收集处理后的水，完成所述水处理。
说明书
基于分体式厌氧膜生物反应器的水处理系统及方法
技术领域
本发明属于水处理和新能源技术领域，特别涉及一种基于分体式厌氧膜生物反应器的水处理系统及方法。
背景技术
随着垃圾分类的推行，以厨余垃圾及其新鲜渗滤液为典型代表的高浓度有机废水排放处于较高水平，厌氧处理能够同步回收能源和水资源，有必要进行现场设备化开发。以厨余垃圾渗滤液为例，其富含碳水化合物和蛋白质，化学需氧量(COD)可高达40-50g.L-1，固含率TS可到3～5%，总磷和总氮分别为70-90mg·L-1和1500-2000mg·L-1，可生化性能较好，适于厌氧处理。
厨余渗滤液废水易水解酸化，在运行过程中产生的挥发性脂肪酸(VolatileFatty Acids，VFAs)如果不能得到快速的甲烷化去除，易对厌氧微生物造成一定程度的抑制，从而导致反应器酸化崩溃。同时厨余渗滤液废水在厌氧过程中易造成污泥上浮和流失，如其水解产物长链脂肪酸(Long Chain Fatty Acids，LCFAs)有厌氧抑制作用和疏水性，可能造成污泥上浮和流失。因此传统厌氧工艺处理厨余渗滤液存在COD去除率受限，污泥流失等缺点。
采用分体式厌氧反应器与膜分离耦合形成外置式厌氧膜生物反应器，能够有效地强化固液分离，减少污泥流失;同时利于保持较高的容积负荷，降低系统酸化风险。AnMBR(厌氧膜生物反应器)是一种结合厌氧生物处理单元和膜分离技术的新型废水处理工艺，其不仅保留了厌氧技术的部分优点，而且膜组件的引入可以将微生物完全截留，从而实现了SRT(污泥停留时间)和HRT(水力停留时间)的解耦。因此，厌氧膜生物反应器具备污染物去除率高、处理效果稳定等优点，其在高浓度和复杂有机废水处理方面展现出很好的应用前景，由于膜对悬浮物的完全截留及其较高的处理效率，AnMBR能获得良好的出水水质。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种基于分体式厌氧膜生物反应器的水处理系统及方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。
为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种基于分体式厌氧膜生物反应器的水处理系统，包括：
厌氧反应器，用于厌氧发酵、产生沼气;
膜池，其内设有膜组件，用于排出处理后的废水;以及
气体循环装置，用于在厌氧反应器和膜池内形成沼气循环。
作为本发明的另一个方面，还提供了一种水处理方法，采用如上所述的水处理系统，包括：
在厌氧反应器内接种厌氧污泥;
将待处理废水引入厌氧反应器内反应;
将厌氧反应器反应内产生的沼气通过气体循环装置在膜池和厌氧反应器之间循环并收集多余的气体;
将厌氧反应器内产生的液体在膜池和厌氧反应器之间循环并收集处理后的水，完成所述水处理。
基于上述技术方案可知，本发明的基于分体式厌氧膜生物反应器的水处理系统及方法相对于现有技术至少具有以下优势之一：
1.本处理装置可适应高浓度有机废水，能实现工艺运行系统稳定，出水水质短程达标等优点;
2.通过膜分离技术截留污泥混合液中大分子量污染物，提升反应器内污泥浓度，稳定了出水水质;
3.本处理装置混合度高，耐冲击负荷能力强，特别对于易酸化的有机废水具有良好的适应性;
4.本处理装置采用部分加热，通过气液升流循环构成一定温度梯度，节省能源，进而能够在不同区域营造不同温度环境，使不同类型微生物在不同区域达到较高活性;产气效果好，处理效率高;
5.通过在气体流量计的计数，能够根据产气速率大小灵活调整反应器负荷和控制出水COD浓度，操作灵活;
6.通过沼气曝气循环控制膜污染，强化二氧化碳传质，增加污泥混合液无机碳TIC含量，对酸性有机废水有更好缓冲作用;
7.本发明的高浓度有机废水处理装置结构紧凑，减少废水处理装置占地面积，操作运维方便，易于实现自动化控制，适合推广使用;
8.本发明可应用于高浓度有机废水，如农副食品加工业废水、发酵酿造废水、酒精废水和畜禽废水，实现一步达到接管标准的处理排放;
9.本发明循环能耗低、容积负荷高、出水水质稳定;
10.本发明可提高厌氧工艺COD去除率，达到短流程达标目的，实现农副食品加工业废水、发酵废水和厨余废水一步达到接管标准。（发明人陈梅雪;王拓;郁达伟;魏源送;陈彦霖）