公布日：2023.01.17
申请日：2022.11.07
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F11/04(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明属于厌氧消化技术领域，具体涉及一种高含固率全混式厌氧反应器，包括厌氧消化罐和设置在厌氧消化罐外的过滤分离装置，所述过滤分离装置包括壳体及设置在所述壳体内的过滤元件，所述壳体通过管路与厌氧消化罐串联形成循环回路，所述过滤元件包括中空旋转轴和碟片状中空陶瓷膜，所述碟片状中空陶瓷膜沿其轴向套设并固定在中空旋转轴的外周，所述中空旋转轴通过其侧壁的通孔与碟片状中空陶瓷膜的内部连通，过滤清液经中空旋转轴排出过滤分离装置。该反应器适用于处理高粘度物料的原料，如热水解污泥、餐厨垃圾等厌氧消化提高固体浓度或有机负荷，同时解决了厌氧消化液含固率提高和消化液过滤的问题，厌氧消化含固率可达到12％。
权利要求书
1.一种高含固率全混式厌氧反应器，其特征在于：包括厌氧消化罐和设置在厌氧消化罐外的过滤分离装置，所述过滤分离装置包括壳体及设置在所述壳体内的过滤元件，所述壳体通过管路与厌氧消化罐串联形成循环回路，所述过滤元件包括中空旋转轴和碟片状中空陶瓷膜，所述碟片状中空陶瓷膜沿其轴向套设并固定在中空旋转轴的外周，所述中空旋转轴通过其侧壁的通孔与碟片状中空陶瓷膜的内部连通，过滤清液经中空旋转轴排出过滤分离装置。
2.根据权利要求1所述的高含固率全混式厌氧反应器，其特征在于：所述过滤分离装置的排液管连通厌氧消化罐的反应区上部，所述过滤分离装置的进液管连接厌氧消化罐反应区的下部。
3.根据权利要求2所述的高含固率全混式厌氧反应器，其特征在于：所述碟片状中空陶瓷膜的孔径为0.05μm～2μm，材质为氧化铝、氧化锆、二氧化钛和氧化硅中的至少一种。
4.根据权利要求2所述提高厌氧消化含固率的方法，其特征在于：所述进液管上串接有循环泵，膜过滤通量控制在15～20L/m2·h，过滤的压力控制在0.1MPa～0.6Mpa，旋转轴的的转速控制在400～900rpm/min。
5.根据权利要求1所述提高厌氧消化含固率的方法，其特征在于：厌氧消化启动期，通过调节进料量，来调节厌氧消化的水力停留时间，直至沼气产量稳定，沼气中甲烷含量大于55％；稳定期，每天定量将厌氧消化罐中消化液泵入过滤分离装置，定量排出膜透过液；当消化液含固率达到8％～12％时，停止过滤。
6.根据权利要求1所述高含固率全混式厌氧反应器，其特征在于：所述碟片状中空陶瓷膜同轴设置有多个。
7.根据权利要求1所述高含固率全混式厌氧反应器，其特征在于：所述碟片状中空陶瓷膜的外表面设置有棱状凸起，所述棱状凸起垂直于碟片状中空陶瓷膜的切线方向。
8.根据权利要求7所述高含固率全混式厌氧反应器，其特征在于：所述棱状凸起的高度从转轴的一端向远离转轴的一端递减。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全混式厌氧反应器，以克服现有全混式厌氧反应器存在的滤液悬浮物高、脱氮负荷低效率低、难降解COD去除效果差的问题。
本发明提供了本发明提供了一种高含固率全混式厌氧反应器，包括厌氧消化罐和设置在厌氧消化罐外的过滤分离装置，所述过滤分离装置包括壳体及设置在所述壳体内的过滤元件，所述壳体通过管路与厌氧消化罐串联形成循环回路，所述过滤元件包括中空旋转轴和碟片状中空陶瓷膜，所述碟片状中空陶瓷膜沿其轴向套设并固定在中空旋转轴的外周，所述中空旋转轴通过其侧壁的通孔与碟片状中空陶瓷膜的内部连通，过滤清液经中空旋转轴排出过滤分离装置。优选的，所述中空旋转轴的一端封闭，另一端设有出滤液口。
作为优选方案，为了使高含固率的溶液能够方便的进行分离，所述过滤分离装置的排液管连通厌氧消化罐的反应区上部，所述过滤分离装置的进液管连接厌氧消化罐反应区的下部。
作为优选方案，为了保证过滤效果，所述碟片状中空陶瓷膜的孔径为0.05μm～2μm，材质选自氧化铝、氧化锆、二氧化钛和氧化硅中的一种。
作为优选方案，所述进液管上串接有循环泵，泵抽出厌氧消化液送入过滤分离装置，通过阀门控制压力，过滤分离将厌氧消化液进行动态错流过滤，膜过滤通量控制在15～20L/m2·h，过滤的压力控制在0.1MPa～0.6Mpa，旋转轴的的转速控制在400～900rpm/min。随着碟片状中空陶瓷膜的高速旋转，在碟片状中空陶瓷膜表面产生高剪切力形成旋流扫流，使膜的表面的滤饼层很薄，以尽量避免发生堵塞。
进一步地，在厌氧消化启动期，通过调节进料量，来调节厌氧消化的水力停留时间，直至沼气产量稳定，沼气中甲烷含量大于55％。稳定期，每天定量将厌氧消化罐中消化液泵入过滤分离装置，定量排出膜透过液。当消化液含固率达到目标值(8％～12％)时候，停止过滤。
作为优选方案，为了增大过滤面积，提高过滤效率，所述碟片状中空陶瓷膜同轴设置有多个。
作为优选方案，所述碟片状中空陶瓷膜的外表面设置有棱状凸起，所述棱状凸起垂直于碟片状中空陶瓷膜的切线方向，这样的设置可以在碟片状中空陶瓷膜与消化液旋切摩擦时，产生紊流，从而在棱状凸起前方形成更大的正压力，以冲击滤饼，而在棱状凸起的后方形成具有一定真空度的区域，从而更好的剥除滤饼，避免堵塞，保持足够的膜过滤通量。
进一步的，为了减轻碟片状中空陶瓷膜中心位置的滤饼积累，棱状凸起的高度从转轴的一端向远离转轴的一端递减，较高的棱状凸起前方产生了更大的冲击力，后方也产生较大的真空度，从而可以补偿了中心位置线速度低带来剪切力和离心力不足导致的滤饼清除力不足的问题。
与现有技术相比，本发明所取得的有益效果：
(1)本发明将厌氧消化罐与过滤分离装置分置，碟片状中空陶瓷膜陶瓷膜形成的错流过滤运行相对稳定，易于膜清洗且不影响厌氧消化罐的正常运行。
(2)本发明提供的过滤分离装置，膜片为碟片状中空陶瓷膜陶，其高速旋转可以加大流体在膜组件内部的流速，增加了流体的剪切力，冲击力以及真空度，不仅能够更有效的减少污染物在泵压力作用下在膜表面的沉积，还能剥离膜表面吸附不紧密的污染物，有效地降低陶瓷膜组件的污染。
(3)此装置对厌氧消化液泥质指标如悬浮物、有机物等都具有显著的耐受性和可调控性，因此可以满足不同原料(污泥、热水解污泥、餐厨垃圾、垃圾渗滤液等)、不同温度(中温和高温，35℃～55℃)的厌氧消化处理要求。
（发明人：左壮;张海新;贾洋;陈庆;王元月）