公布日：2022.12.23
申请日：2022.08.16
分类号：C02F9/14(2006.01)I;C02F1/44(2006.01)I;C02F3/28(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
一种基于振动膜分离设备的厌氧污水处理系统，所述系统包括厌氧反应器(1)和振动膜分离设备(2)，其中，振动膜分离设备(2)与厌氧反应器(1)组合构建；高浓度有机废水从进水单元进入厌氧反应器(1)，在厌氧反应器(1)内反应，反应得到的生物气体上浮、被所述三相分离器分离并排出至反应器外，反应得到的一部分低污染浓度的混合液向上进入振动膜分离设备(2)，经过振动膜分离设备(2)处理的清液从系统上部被抽吸出水；经厌氧反应器(1)处理的、被所述三相分离器分离的另一部分低污染浓度的混合物通过回流管路(8)回流至所述进水单元。本发明的系统吨水电耗有效降低，具备显著的节能环保效果。
权利要求书
1.一种基于振动膜分离设备的厌氧污水处理系统，所述系统包括厌氧反应器(1)和振动膜分离设备(2)；其特征在于振动膜分离设备(2)与厌氧反应器(1)组合构建，所述系统还包括设置在振动膜分离设备(2)底部的曝气装置(7)、设置在振动膜分离设备(2)以下的搅拌装置、设置在厌氧反应器(1)外部的驱动振动膜分离设备(2)水平方向往复运动的驱动装置(3)；高浓度有机废水从进水单元进入厌氧反应器(1)，在厌氧反应器(1)内反应，反应得到的生物气体上浮、被所述三相分离器分离并排出至反应器外，反应得到的一部分低污染浓度的混合液向上进入振动膜分离设备(2)，经过振动膜分离设备(2)处理的清液从系统上部被抽吸出水；经厌氧反应器(1)处理的、被所述三相分离器分离的另一部分低污染浓度的混合物通过回流管路(8)回流至所述进水单元。
2.根据权利要求1所述的厌氧污水处理系统，其特征在于所述系统还包括沼气收集装置(5)对厌氧反应器生成的生物气体回收，将回收的生物气体用于振动膜设备的曝气和能量回收利用。
3.根据权利要求1所述的厌氧污水处理系统，其特征在于厌氧反应器(1)是UASB厌氧反应器、EGSB厌氧反应器、IC厌氧反应器、流化床厌氧反应器或者完全混合式厌氧反应器。
4.根据权利要求1所述的厌氧污水处理系统，其特征在于振动膜分离设备(2)在产水时的膜通量为10-25L/(m2•d)、污泥浓度不大于40g/L、振动频率为0.4-0.7Hz、振幅为40-100mm。
5.根据权利要求1所述的厌氧污水处理系统，其特征在于振动膜分离设备(2)的曝气装置(7)的曝气强度20-100m3/m2•h。
6.根据权利要求1所述的厌氧污水处理系统，其特征在于厌氧反应器(1)的下部设置搅拌器。
7.根据权利要求1所述的厌氧污水处理系统，其特征在于所述进水单元包括调节池、格栅和沉砂池。
8.根据权利要求1所述的厌氧污水处理系统，其特征在于所述另一部分低污染浓度的混合物通过回流管路(8)回流至所述进水单元的回流比为100-300％，总水力停留时间为10-24h。
9.根据权利要求1所述的厌氧污水处理系统，其特征在于所述振动膜分离设备(2)与厌氧反应器(1)以分体式或者一体式构建。
发明内容
本发明的目的针对高浓度有机废水处理系统能耗高的缺陷，提供一种简单高效的处理系统。
本发明的思路是将厌氧生物反应器与膜反应器结合，并用振动膜分离技术以传动电机带动膜组器往复运动的方式代替了以曝气吹扫为主的方式控制膜污染，克服了曝气吹扫受沼气产气量不稳定、沼气腐蚀风机等问题，使膜污染更可控，膜系统运行更稳定。
为了实现上述目的，本发明提供一种基于振动膜分离设备的厌氧污水处理系统，所述系统包括厌氧反应器(1)和振动膜分离设备(2)；其中，振动膜分离设备(2)设置在厌氧反应器(1)内、位于厌氧反应器(1)的上部，所述系统还包括设置在振动膜分离设备(2)底部的曝气装置(7)、设置在振动膜分离设备(2)以下的三相分离器、设置在厌氧反应器(1)外部的驱动振动膜分离设备(2)水平方向往复运动的驱动装置(3)；
高浓度有机废水从进水单元进入厌氧反应器(1)，在厌氧反应器(1)内反应，反应得到的生物气体上浮、被所述三相分离器分离并排出至反应器外，反应得到的一部分低污染浓度的混合液向上进入振动膜分离设备(2)，经过振动膜分离设备(2)处理的清液从系统上部被抽吸出水；经厌氧反应器(1)处理的、被所述三相分离器分离的另一部分低污染浓度的混合物通过回流管路(8)回流至所述进水单元。
在本发明中，高浓度有机废水是以有机污物如COD污染为主，例如市政污水和污泥厌氧消化、餐厨废水，肉类加工废水，酒精、制糖、啤酒、淀粉等食品加工废水，以及各类发酵、造纸、制药、石油精炼及石油加工等工业废水。
根据一种优选的实施方式，所述系统还包括收集系统中生成的生物气体并回收利用。厌氧反应过程产生的生气气体(一般为沼气)由收集装置进行收集处理，处理后的沼气一部分进入沼气鼓风机用于振动膜分离设备，一部分进行能源回收利用，如用于发电、锅炉制热等。
在本发明中，为了能将振动膜分离设备设置在厌氧反应器(1)内，优选采用UASB厌氧反应器、EGSB厌氧反应器、IC厌氧反应器或流化床厌氧反应器这类建筑高度较大的厌氧反应器。
在本发明中，振动膜分离设备(2)在产水时的膜通量为10-25L/(m2•d)、污泥浓度不大于40g/L、振动频率为0.4-0.7Hz、振幅为40-100mm。
在本发明中，为了避免严重的膜污染或膜的结构稳定性，对振动膜分离设备在产水时的运行参数进行了大量试验，最终选择了最优范围。如膜通量、污泥浓度超出此范围，振动频率低于设定范围，将会导致膜分离设备发生严重的膜污染。设计通量选择较低数值，将会导致膜面积增加，进而加大投资成本。
另一方面，振动频率、振动幅度超出取值范围，会导致振动膜分离设备受力增大，导致设备结构稳定性在高强度振动频率下，无法长期保持稳定。
优选的，振动膜分离设备(2)的曝气装置(7)的曝气强度20-100m3/m2•h。
根据一种优选的实施方式，厌氧反应器(1)的下部设置搅拌器。厌氧反应器中的搅拌器用于保证进水均匀和反应过程混合完全，反应条件为厌氧环境；高浓度有机废水由厌氧反应器底部或者前端通过配水设施进入厌氧反应器，经过厌氧反应将进水中有机物转化为生物气体；厌氧反应器末端不设置搅拌，进行简单固液分离，低污染浓度的混合液进入振动膜分离设备，经抽吸泵出水，厌氧反应器的出水进入后续深度处理单元再进行脱氮除磷。
在本发明中，所述进水单元包括调节池、格栅和/或沉砂池，截留进水中的漂浮物、无机颗粒、毛发等大颗粒物。通常原水水量水质波动较大，需要通过调节池对原水的水量水质进行调节。经过预处理后的污水经进水泵的提升，由厌氧反应器的进水系统均匀进入厌氧反应器底部污泥层参与厌氧反应。
本发明将厌氧工艺与振动膜设备进行结合，设计了针对厌氧污水的处理系统。振动膜分离设备一方面通过自身振动参数控制膜污染，一方面通过厌氧反应产生的气体进行曝气，在两种作用下共同对膜污染状况进行调控，降低了曝气设备的曝气量。与常规的在厌氧工艺中，膜采用曝气或者水力作用的“动水”方式来控制膜污染相比，本发明主要依靠膜组器运动、辅助反应过程产生的沼气曝气的“动水”方式共同实现膜污染的控制，能够有效降低曝气能耗。
另一方面，将振动膜分离设备应用于厌氧反应器中可以充分发挥膜的截留作用，使得厌氧工艺污泥浓度维持在较高水平，这个过程是通过污泥自身的重力沉降和膜分离共同实现的。由于振动膜分离设备只在局部搅动组器，在膜周围污泥会出现沉降现象，有效维持厌氧工艺污泥浓度，与常规的大气量曝气时将全反应器的污泥完全混合相比，本发明的结合方式能够进一步改善膜污染情况。
与现有技术的常规膜生物反应器与厌氧工艺结合的吨水电耗相比，本发明的系统吨水电耗可达到0.05kW•h/m3以下，相比单纯曝气作用，可降低50％以上的吨水电耗，而采用振动与曝气共同控制膜污染时，曝气强度可相比单纯曝气作用大幅降低，且在实际运行过程曝气仅作为一种膜污染调控手段，不需要连续高强度曝气，用于膜污染的吨水电耗相比曝气吹扫降低40％以上。
此外，本发明的系统还可以采用升级改造方式获得，对原有的各类发酵、造纸、制药、石油精炼及石油加工等工业废水的厌氧处理系统进行升级改造，具备显著的节能环保效果。
（发明人：袁璐璐;关欢欢;张彩云;薛涛;俞开昌;陈春生;黄江龙;戴日成;贾海涛;方莎;尤颖;马泽宇;车淑娟）