一种废水处理厌氧膜生物反应器及其废水处理方法与流程

1.本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种废水处理厌氧膜生物反应器。


背景技术：

2.生物处理技术是废水处理常用的方法，主要分为好氧生物处理和厌氧生物处理。好氧生物处理效果稳定可靠，但需要曝气，能耗较大，且不适于高浓度废水处理。厌氧生物处理技术因其能耗低、污泥产量少，以及在消化过程中能够回收沼气等优势，已被广泛应用于高浓度废水的处理。然而，现有厌氧消化工艺普遍存在微生物生长缓慢、启动时间长、厌氧污泥流失严重、污染物去除效率低等问题。
3.因此厌氧膜生物反应器近年来引起了人们的广泛关注，该反应器是一种将厌氧生物技术与膜分离技术相结合用来处理污水的新型设备。该技术具有厌氧生物处理中高负荷低能耗,以及厌氧条件下产甲烷气体回收再利用等优点,膜分离技术可根据膜孔径的大小实现对悬浮物、微生物的截留等优良特性。与传统污水处理工艺相比,厌氧膜生物反应器具有出水水质好、剩余污泥量低和能源可回收利用等优点。然而，在厌氧条件下，无法对膜组件进行曝气，导致膜污染加剧，增加清洗频次，降低了膜组件使用寿命，这一因素严重制约了厌氧膜生物反应器的应用。因此，如何实现对膜组件的高效曝气，缓解膜污染，是目前需要解决的重要问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种厌氧膜生物反应器，该反应器能够有效抑制膜组件受到污染，延长使用寿命，从而提高处理效率。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
6.一种厌氧膜生物反应器，包括厌氧罐和mbr膜池，废水通过进水泵输送至厌氧罐，厌氧罐的出水通过其顶部的出口阀自流进入mbr膜池，
7.厌氧罐顶部上设置有沼气回流阀，沼气回流阀与mbr膜池顶部沼气出口阀通过管线相连接，使mbr膜池内沼气回流；mbr膜池为厌氧环境，外部设置有平板膜组件，平板膜组件设置有抽吸泵，
8.进一步的，厌氧罐上设有氧化还原电位计、ph计和温度传感器和电加热器。
9.氧化还原电位用于根据orp数值判断氧含量，防止厌氧环境的破坏，ph计用来监测消化过程中酸碱度，防止出现酸化造成系统崩溃，温度传感器与电加热器通过联动，维持厌氧消化温度，使其在中温环境下进行，当温度传感器温度低于35℃时，电加热器自动启动，开始加热，当温度高于39℃时，电加热器自动关闭，停止加热。
10.进一步的，厌氧罐底布设有进水布置管线，其目的是使废水均匀散布，防止出现局部处理负荷过大的现象。
11.进一步的，厌氧罐顶设有压力表，用来监测罐内压力，防止超压；
12.进一步的，厌氧罐顶部还设有沼气出口阀与沼气曝气阀，其中沼气出口阀与湿式
气体流量计相连，用来统计沼气产量；沼气曝气阀通过管线与沼气曝气风机相连。
13.mbr膜池与厌氧罐，均处于厌氧环境，采用外部浸没式平板膜组件，安装便捷且易于清理维护。
14.mbr膜池底部也设有布水管线，使厌氧出水均匀布置在池底。厌氧罐与mbr膜池底部均设有沼气曝气管线，其中沼气曝气管线在厌氧罐内，利用沼气的回曝可使罐内消化污泥处于悬浮状态，使废水与微生物充分接触，提高处理效率，同时可使溶解性甲烷析出，提高沼气中甲烷含量，可通过流量计与阀门调节曝气量；
15.mbr膜池内沼气曝气管线，利用回曝的沼气冲刷膜表面，缓解膜污染的形成，可通过流量计与阀门调节曝气量。
16.mbr膜池内设有液位联锁，由控制柜控制，当mbr膜池内处于高液位时，抽吸泵会开始运行，处于低液位时，停止运行，并安装负压表判断膜污染情况。
17.进一步的，膜池内拦截下来的消化污泥通过污泥回流泵回流至厌氧罐，使厌氧罐内污泥浓度增加，提高处理负荷。
18.进一步的，平板膜组件的孔径在0.1～0.2um。
19.厌氧罐和mbr膜池的厌氧环境需控制氧化还原电位在-450～-550mv范围内，ph在7.2～7.5之间，温度保持在中温环境下(37
±
2℃)，当温度传感器显示温度低于35℃时，通过控制系统联锁启动加热装置，当温度显示高于39℃时，自动停止加热。
20.一种厌氧膜生物反应器的废水处理方法，具体如下：
21.在厌氧反应器内厌氧微生物的生化作用去除废水中的污染物。其生化过程主要包括三个阶段：一是水解酸化阶段，水解酸化菌将废水中的大分子有机物降解为小分子物质，使难溶性有机物转化为可溶性有机物，增加了废水的可生化性；二是产氢产乙酸阶段，在产氢产乙酸细菌的作用下，将有机物分解转化成乙酸和氢气，为后续厌氧消化产甲烷提供机质；三是产甲烷阶段，利用产甲烷菌将乙酸、二氧化碳、氢气等转化成甲烷。虽然厌氧消化过程可分为以上几个阶段，但是在厌氧反应器内，三个阶段是同时进行的，并保持动态平衡，其影响因素主要有温度、ph、氧含量、有机负荷等。
22.s2)厌氧出水从顶部自流至mbr膜池进行膜处理。利用抽吸泵抽吸平板膜组件，将厌氧出水带走的污泥拦截在膜表面，且池内缺氧环境有厌氧利于甲烷菌的生长，甲烷菌将污水中的有机质转换为生物沼气。厌氧反应器和膜池内的沼气由管道收集至沼气柜，通过鼓风机将沼气抽至膜池，膜池底部布置曝气装置使沼气均匀冲刷膜表面，实现对其反冲洗，抑制膜污染形成，延长膜组件使用寿命。同时，可根据负压表变化情况，调整曝气量，当负压增大时增加曝气量，负压减少时降低曝气量。膜池内厌氧污泥可通过污泥回流泵回流至厌氧反应器，提高反应器污泥浓度。
23.本发明所达到的有益效果是：
24.本发明是在传统厌氧生物处理技术基础上，引入膜组件，由于膜分离技术对微生物的截留作用可实现污泥停留时间(srt)和水力时间(hrt)完全分离，保持系统较高的污泥浓度。因此与传统的厌氧发酵工艺相比，厌氧膜生物反应器具有启动快、污染物去除率高、污泥产生量低、占地面积少以及操作管理灵活等优势，使整个系统不仅达到经济上投资省、能耗低，技术上可回收利用沼气能源、有机负荷高、耐冲击负荷等诸多优点。除此之外，还具有生化效果好，产水水质稳定的特点。通过沼气回曝使厌氧出水中污泥混合物不易附着在
膜表面，降低对膜孔堵塞污染，从而降低处理工艺的运行和维护成本。
附图说明
25.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
26.图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
27.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
28.实施例
29.如图1所示，一种厌氧膜生物反应器，废水通过进水泵1送至厌氧罐2，进行消化处理。厌氧罐2与mbr膜池3组合成厌氧膜生物反应器，降解废水中污染物。进水通过厌氧罐布水管线8，使废水均匀散布在罐底，防止出现局部处理负荷过大的现象。厌氧罐2内安装氧化还原电位计4，控制氧化还原电位在-450～-550mv范围内，防止厌氧环境的破坏；ph计5用来监测消化过程中酸碱度，控制ph在7.2～7.5之间，防止出现酸化造成系统崩溃；利用温度传感器6及加热装置7进行温度联锁，由控制柜24控制厌氧消化所需温度条件，为微生物生长繁殖创造良好的中温环境(37
±
2℃)，当温度传感器6显示温度低于35℃时，通过控制柜24联锁启动电加热装置7，当温度显示高于39℃时，自动停止加热，适宜的温度有利于微生物活性，提高污染物降解率。厌氧罐顶设有压力表10，用来监测罐内压力，防止超压(》5kpa)。
30.沼气回流阀9与mbr膜池3顶部沼气出口阀23通过管线相连接，使膜池内曝气的沼气回流至厌氧罐2；厌氧罐2顶部还设有沼气出口阀11与沼气曝气阀13，其中沼气出口阀11与湿式气体流量计12相连，用来统计沼气产量；沼气曝气阀13通过管线与沼气曝气风机15相连，在厌氧罐2内布置第一沼气曝气管线18，利用沼气的回曝可使罐内消化污泥处于悬浮状态，使废水与微生物充分接触，提高处理效率，同时可使溶解性甲烷析出，提高沼气中甲烷含量，可通过第一流量计17与第一阀门16调节曝气量。
31.厌氧出水通过出口阀14自流进入mbr膜池3，mbr膜池与厌氧罐2均处于厌氧环境。利用膜分离技术将厌氧出水带走的污泥拦截在膜表面，且池内缺氧环境有厌氧利于甲烷菌的生长，甲烷菌将污水中的有机质转换为生物沼气。所采用的外部浸没式膜组件22，安装便捷且易于清理维护，该膜组件为浸膜式平板膜，其孔径在0.1～0.2um。mbr膜池内布置有第二沼气曝气管线21，利用回曝的沼气冲刷膜表面，缓解膜污染形成，可通过第二流量计20与第二阀门19调节曝气量。膜池内设有液位联锁由控制柜24控制，当mbr膜池3内处于高液位时，抽吸泵26会开始运行，处于低液位时，停止运行。抽吸泵按照抽8min停2min的方式运行，其运行、停止时间可通过控制器设定。当膜组件在同一过滤流量下负压表25显示的跨膜压差比初期稳定运行时的跨膜压差高35kpa时，代表着膜污染情况较严重。此时可通过化学清洗的方式恢复膜性能，当膜污染主要为生物性有机污染时，采用碱洗的方法控制，所用药剂为次氯酸钠，浓度在3000-5000mg/l，浸泡时间3-5小时；当主要为无机污染时，采用酸洗的方法进行控制，常用药剂为草酸或柠檬酸，其浓度在300-5000mg/l，浸泡时间3-5小时。注意清洗时，请勿将次氯酸钠与草酸或柠檬酸混合，它们混合后会产生有毒氯气。膜池内拦截下
来的消化污泥通过污泥回流泵27回流至厌氧罐，使厌氧罐内污泥浓度增加，提高处理负荷。
32.本发明除了可以使反应器具有污染物去除率高、污泥产量低、有机负荷高及耐冲击负荷能力强等优势外，还可以通过沼气回曝的方式使厌氧出水中污泥混合物不易附着在膜表面，降低污泥对膜孔的堵塞污染，从而降低处理工艺的运行和维护成本。
33.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。