高濃度有機(jī)廢水內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器處理方法及設(shè)備的制作方法
【專利摘要】高濃度有機(jī)廢水內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器處理方法及設(shè)備。一種有機(jī)廢水的處理方法：A)第一反應(yīng)室和第二反應(yīng)室內(nèi)接種厭氧污泥；B)有機(jī)廢水經(jīng)進(jìn)水管輸送至第一反應(yīng)室，再依次經(jīng)過第一三相分離器、第二反應(yīng)室、第二三相分離器和氣水分離器形成內(nèi)循環(huán)，循環(huán)過程中混合液透過膜組件分離后得到產(chǎn)出水；C)第一反應(yīng)室和第二反應(yīng)室中產(chǎn)生的沼氣分別經(jīng)過第一三相分離器和第二三相分離器富集，進(jìn)入氣水分離器分離后產(chǎn)出沼氣；D)氣水分離器分離后產(chǎn)出沼氣中，部分沼氣經(jīng)過加壓供給膜組件，再經(jīng)過第二三相分離器進(jìn)入氣水分離器，形成沼氣循環(huán)曝氣。本發(fā)明還公開了用于實(shí)現(xiàn)上述方法的設(shè)備。采用本發(fā)明的工藝處理高濃度有機(jī)廢水(如，農(nóng)副食品加工業(yè)、畜禽養(yǎng)殖廢水)，可實(shí)現(xiàn)高負(fù)荷、短流程一步達(dá)標(biāo)。
【專利說明】高濃度有機(jī)廢水內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器處理方法及設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢水處理和新能源【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地涉及一種高濃度有機(jī)廢水的處理方法。
[0002]本發(fā)明還涉及用于實(shí)現(xiàn)上述方法的處理設(shè)備，更具體地設(shè)備為內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器。

【背景技術(shù)】
[0003]作為典型的高濃度有機(jī)廢水，農(nóng)副食品加工業(yè)廢水污染物濃度高、排放量大且達(dá)標(biāo)排放率低，污染減排和資源化的潛力巨大。據(jù)年鑒統(tǒng)計(jì)，2010年農(nóng)副食品加工業(yè)(包括玉米加工、畜禽養(yǎng)殖等)廢水排放量13.2 X 10\，在41個(gè)分類行業(yè)中排名第4位，而排放達(dá)標(biāo)率僅僅為第37位。其中最為突出的污染物(1)0年排放49.6X1041排名第2位。隨著國家污染減排力度的加大和中央一號文件大力推動專業(yè)大戶、家庭農(nóng)場、農(nóng)民合作社等的規(guī)?；l(fā)展，農(nóng)副食品加工業(yè)將長期穩(wěn)定增長。同時(shí)，新出臺的淀粉、制糖和酒精等工業(yè)廢水標(biāo)準(zhǔn)提高了 ￠:00排放標(biāo)準(zhǔn)，農(nóng)副食品加工業(yè)廢水處理與資源化的技術(shù)要求正在迅速提高
[0004]高濃度有機(jī)污染物0X78611如胍仏，⑶0)是這類廢水達(dá)標(biāo)排放的限制性污染物，現(xiàn)有主流技術(shù)為厭氧、好氧和物化的組合工藝。典型的工藝流程如:以38+8八?、^88+^/0,^+0^88等厭氧-好氧組合生物工藝，或沉淀、氣浮等物化+生物處理。這些組合水處理工藝的問題是流程甚至比食品加工工藝長，給工廠帶來管理復(fù)雜、占地大等運(yùn)行困難，短流程化需求迫切。
[0005]厭氧消化無需曝氣且能回收甲烷，現(xiàn)有第三代厭氧工藝⑶0去除率可達(dá)90%以上，如果能夠進(jìn)一步將去除率提尚到99%，多數(shù)農(nóng)副食品加工業(yè)廢水可以一步達(dá)到接管標(biāo)準(zhǔn)。通常把厭氧反應(yīng)器的發(fā)展分為三類(代)，以沼氣池/卵形消化池為代表的完全混合式反應(yīng)器，以他/八88/以38為代表的升流式反應(yīng)器，和以1以％38為代表的(膨脹)床式反應(yīng)器。三類反應(yīng)器最大的區(qū)別就是:沼氣、污水和厭氧生物的氣液固三相分離特征的不同。
[0006](1)完全混合式反應(yīng)器，固液混合出料，簡單的氣液分離。
[0007](2)升流式反應(yīng)器，通過三相分離器和顆粒污泥強(qiáng)化固液分離，同時(shí)改善了氣液分離效果。
[0008](3)膨脹床式反應(yīng)器，通過兩級三相分離器強(qiáng)化固液分離，并協(xié)同氣水分離器強(qiáng)化氣液分離。同其他兩類厭氧反應(yīng)器相比，膨脹床式反應(yīng)器更適用于高濃度有機(jī)廢水，是具有發(fā)展前途的新技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種高濃度有機(jī)廢水的處理方法。
[0010]本發(fā)明的又一目的是提供一種用于實(shí)現(xiàn)上述方法的內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器。
[0011]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器，其包括有:
[0012]第一反應(yīng)室的底部為進(jìn)水管，第一反應(yīng)室的上部設(shè)有第一三相分離器；
[0013]第一三相分離器設(shè)置在第二反應(yīng)室的下部，第二反應(yīng)室中設(shè)有膜組件，膜組件設(shè)有出水口 ；膜組件的上部設(shè)有第二三相分離器，第二反應(yīng)室的上部設(shè)有排泥管；
[0014]第二三相分離器設(shè)置在氣水分離器的下部；
[0015]第一三相分離器通過第一氣水收集管與氣水分離器連接，第二三相分離器通過第二氣水收集管與氣水分離器連接；
[0016]氣水分離器通過第一回流管連接第一反應(yīng)室，氣水分離器通過第二回流管連接第二反應(yīng)室，第二回流管為流量可調(diào)控結(jié)構(gòu)；
[0017]氣水分離器通過氣體循環(huán)泵與膜組件的曝氣管連接，氣水分離器的頂部設(shè)有沼氣出口。
[0018]所述的內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器，其中，第一三相分離器為多層倒三角結(jié)構(gòu)。
[0019]所述的內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器，其中，第二三相分離器為單層倒圓錐或多層倒三角結(jié)構(gòu)。
[0020]所述的內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器，其中，膜組件為沼氣循環(huán)曝氣。
[0021]所述的內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器，其中，第二回流管設(shè)有調(diào)節(jié)閥以控制流量。
[0022]所述的內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器，其中，內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器為圓柱形，高徑比為4?9。
[0023]本發(fā)明提供的有機(jī)廢水的處理方法:
[0024]八)第一反應(yīng)室和第二反應(yīng)室內(nèi)接種厭氧污泥；
[0025]8)有機(jī)廢水經(jīng)進(jìn)水管輸送至第一反應(yīng)室，依次經(jīng)過第一三相分離器、第二反應(yīng)室、第二三相分離器和氣水分離器后，再由第一回流管回流至第一反應(yīng)室、第二回流管回流至第二反應(yīng)室，以形成內(nèi)循環(huán)，循環(huán)過程中混合液透過膜組件分離后得到產(chǎn)出水；
[0026]0第一反應(yīng)室和第二反應(yīng)室中產(chǎn)生的沼氣分別經(jīng)過第一三相分離器和第二三相分離器富集，進(jìn)入氣水分離器分離后產(chǎn)出沼氣；
[0027]0)氣水分離器分離后產(chǎn)出沼氣中，部分沼氣經(jīng)過加壓供給膜組件，再經(jīng)過第二三相分離器進(jìn)入氣水分離器，形成沼氣循環(huán)曝氣。
[0028]所述的處理方法，其中，有機(jī)廢水的內(nèi)循環(huán)量通過調(diào)節(jié)沼氣循環(huán)曝氣量或第二回流管回流量進(jìn)行控制。
[0029]所述的處理方法，其中，通過控制沼氣循環(huán)曝氣量清洗膜組件。
[0030]本發(fā)明可提高厭氧工藝(1)0去除率，達(dá)到短流程化目的，實(shí)現(xiàn)農(nóng)副食品加工業(yè)廢水、發(fā)酵廢水和畜禽廢水一步達(dá)到接管標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0031]1)反應(yīng)器容積負(fù)荷高，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，運(yùn)行操作與維護(hù)簡便，易于實(shí)現(xiàn)自動化控制。
[0032]2)膜可有效截留厭氧污泥和有機(jī)污染物，簡化后續(xù)處理工藝，提高污染物去除率和沼氣產(chǎn)量，出水可以一步達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0033]3)沼氣循環(huán)曝氣可以強(qiáng)化同型產(chǎn)甲烷過程，提高(1)0甲烷化率。
[0034]本發(fā)明可應(yīng)用于高濃度有機(jī)廢水，如農(nóng)副食品加工業(yè)廢水、發(fā)酵釀造廢水、酒精廢水和畜禽廢水，實(shí)現(xiàn)一步達(dá)到接管標(biāo)準(zhǔn)的處理排放。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是本發(fā)明有機(jī)廢水的處理方法的流程示意圖。
[0036]圖2本發(fā)明的內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器的主示意圖。
[0037]附圖中符號說明:
[0038]1第一反應(yīng)室，2第一三相分離器，3第二反應(yīng)室，4膜組件，5第二三相分離器，6氣水分離器，7氣體循環(huán)泵，8第一回流管，9第二回流管，10第一氣水收集管，11第二氣水收集管，12進(jìn)水管，13排泥管。

【具體實(shí)施方式】
[0039]本發(fā)明的內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器由第一反應(yīng)室1、第一三相分離器2、第二反應(yīng)室3、膜組件4、第二三相分離器5、氣水分離器6、循環(huán)曝氣管7、第一回流管8、第二回流管9、第一氣水收集管10和第二氣水收集管11組成。第一反應(yīng)室1、第一三相分離器2、第二反應(yīng)室3、第二三相分離器5和氣水分離器6是按照從下到上的順序相互聯(lián)接。
[0040]具體結(jié)構(gòu)請結(jié)合圖2 ；
[0041]第一反應(yīng)室1的底部為進(jìn)水管12，高濃度有機(jī)廢水由該進(jìn)水管12注入內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器。第一反應(yīng)室1的上部設(shè)有第一三相分離器2，第一三相分離器2為多層倒三角結(jié)構(gòu)，該第一三相分離器2設(shè)置在第二反應(yīng)室3的下部，第二反應(yīng)室3中設(shè)有膜組件4，即膜組件4位于第二反應(yīng)室3內(nèi)，固定在反應(yīng)器構(gòu)件上，膜組件4為沼氣循環(huán)曝氣，膜組件4設(shè)有出水口，第二反應(yīng)室的上部設(shè)有排泥管13。膜組件4的上部設(shè)有第二三相分離器5，第二三相分離器5設(shè)置在氣水分離器6的下部，第二三相分離器5為單層倒圓錐或多層倒三角結(jié)構(gòu)。
[0042]第一三相分離器1通過第一氣水收集管10與氣水分離器6連接，第二三相分離器5通過第二氣水收集管11與氣水分離器6連接；
[0043]氣水分離器6通過第一回流管8連接第一反應(yīng)室1，氣水分離器6通過第二回流管9連接第二反應(yīng)室3，第二回流管9連接一調(diào)節(jié)閥以控制流量可調(diào)控結(jié)構(gòu)。氣水分離器6通過氣體循環(huán)泵7與膜組件4連接，氣水分離器6的頂部設(shè)有沼氣出口。
[0044]本發(fā)明的內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器用于有機(jī)廢水的處理流程如圖1所示:
[0045]八)根據(jù)第一反應(yīng)室1和第二反應(yīng)室3的不同污泥濃度接種厭氧污泥。
[0046]8)根據(jù)容積負(fù)荷，高濃度有機(jī)廢水經(jīng)進(jìn)水管12輸送至第一反應(yīng)室1，依次經(jīng)過第一三相分離器2、第二反應(yīng)室3、第二三相分離器5和氣水分離器6后，再由第一回流管8回流至第一反應(yīng)室1、第二回流管9回流至第二反應(yīng)室3，以形成內(nèi)循環(huán)，循環(huán)過程中，混合液透過膜組件4分離后產(chǎn)出處理水。
[0047]0第一反應(yīng)室1和第二反應(yīng)室3中產(chǎn)生的沼氣經(jīng)對應(yīng)的第一三相分離器2和第二三相分離器5富集，進(jìn)入氣水分離器6進(jìn)一步分離后產(chǎn)出沼氣。
[0048]0)部分沼氣經(jīng)過氣體循環(huán)泵7加壓供給膜組件4，再經(jīng)過第二三相分離器5進(jìn)入氣水分離器6，形成沼氣循環(huán)曝氣。
[0049]￡)通過控制沼氣循環(huán)曝氣量或第二回流管9的流量以以調(diào)整內(nèi)循環(huán)量，并且通過沼氣循環(huán)曝氣清洗膜污染。
[0050]本發(fā)明的膜內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器及其操作方法可提高厭氧工藝(1)0去除率，達(dá)到短流程化目的，實(shí)現(xiàn)農(nóng)副食品加工業(yè)廢水一步達(dá)到接管標(biāo)準(zhǔn)。
[0051]本發(fā)明的內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器及其操作方法可應(yīng)用于農(nóng)副食品加工業(yè)、發(fā)酵工業(yè)和畜禽業(yè)的高濃度有機(jī)廢水的處理，實(shí)現(xiàn)一步達(dá)到接管標(biāo)準(zhǔn)。
[0052]本發(fā)明可根據(jù)進(jìn)水(1)0的要求，確定反應(yīng)器總體積。按(1)0負(fù)荷比例，分別配置第一反應(yīng)室和第二反應(yīng)室反應(yīng)器容積。根據(jù)(1)0負(fù)荷波動，采用沼氣循環(huán)曝氣和第二回流管調(diào)節(jié)回流量。當(dāng)000負(fù)荷較高時(shí)，第一反應(yīng)室產(chǎn)氣量較大，因此減小沼氣循環(huán)曝氣量或增大第二回流管回流量，從而增大了第一反應(yīng)室內(nèi)循環(huán)量，提高了反應(yīng)器整體負(fù)荷；當(dāng)(1)0負(fù)荷較低時(shí)，第一反應(yīng)室產(chǎn)氣量較小，因此增大沼氣循環(huán)曝氣量或減小第二回流管回流量，從而穩(wěn)定了第一反應(yīng)室內(nèi)循環(huán)量，在低負(fù)荷下仍然能穩(wěn)定第一反應(yīng)室的顆粒污泥形態(tài)。經(jīng)過本發(fā)明的處理后，不僅農(nóng)副食品加工業(yè)廢水一步達(dá)到了接管排放標(biāo)準(zhǔn)，簡化了工藝流程和管理，避免了曝氣嗅味排放，而且沼氣可做燃料，達(dá)到資源化的目的。
[0053]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0054]1)反應(yīng)器容積負(fù)荷高，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，運(yùn)行操作與維護(hù)簡便，易于實(shí)現(xiàn)自動化控制。
[0055]2)膜可有效截留厭氧污泥和有機(jī)污染物，簡化后續(xù)處理工藝，提高污染物去除率和沼氣產(chǎn)量，出水可以一步達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0056]3)沼氣循環(huán)曝氣可以強(qiáng)化同型產(chǎn)甲烷過程，提高(1)0甲烷化率。
[0057]以下結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步的說明。
[0058]實(shí)施例1
[0059]本實(shí)施例的內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器為圓柱形，高徑比為4?9。
[0060]根據(jù)第一反應(yīng)室1和第二反應(yīng)室3的不同污泥濃度接種厭氧污泥。從進(jìn)水管泵入的農(nóng)副食品加工業(yè)廢水，輸送至第一反應(yīng)室，然后依次經(jīng)過第一反應(yīng)室的三相分離器、第二反應(yīng)室、第二反應(yīng)室的三相分離器、氣水分離器，然后再回到第一反應(yīng)室，形成內(nèi)回流。整個(gè)運(yùn)行過程中，保持內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器的水溫為35?371，第一反應(yīng)室為高濃度(10.0-30.0^/1)顆粒污泥，第二反應(yīng)室污泥濃度8.0-15.08凡。
[0061]緩解膜組件污染的主要措施是沼氣循環(huán)曝氣，沼氣循環(huán)曝氣同時(shí)還可以調(diào)控總回流量。總回流量與第二回流管的回流量配合，可以調(diào)控第一回流管的回流量，從而靈活地控制第一反應(yīng)室的內(nèi)循環(huán)量，在第一反應(yīng)室形成穩(wěn)定的顆粒污泥和良好的混合傳質(zhì)。通過第一反應(yīng)室的高負(fù)荷厭氧降解與第二反應(yīng)室的膜截留耦合，提高(1)0的甲烷化率，從而達(dá)到出水(1)0—步達(dá)標(biāo)的目的。
[0062]進(jìn)入膜內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器的農(nóng)副食品加工業(yè)廢水平均(:00濃度為22300±98001^/1，膜出水的(1)0 平均濃度為 210±801^/1，則(1)0 去除率為 99.2±0^ 3%，
⑶0有機(jī)污染物去除效果顯著。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器，其包括有: 第一反應(yīng)室的底部為進(jìn)水管，第一反應(yīng)室的上部設(shè)有第一三相分離器； 第一三相分離器設(shè)置在第二反應(yīng)室的下部，第二反應(yīng)室中設(shè)有膜組件，膜組件設(shè)有出水口 ；膜組件的上部設(shè)有第二三相分離器，第二反應(yīng)室的上部設(shè)有排泥管； 第二三相分尚器設(shè)置在氣水分尚器的下部； 第一三相分離器通過第一氣水收集管與氣水分離器連接，第二三相分離器通過第二氣水收集管與氣水分離器連接； 氣水分離器通過第一回流管連接第一反應(yīng)室，氣水分離器通過第二回流管連接第二反應(yīng)室，第二回流管為流量可調(diào)控結(jié)構(gòu)； 氣水分離器通過氣體循環(huán)泵與膜組件的曝氣管連接，氣水分離器的頂部設(shè)有沼氣出□ O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器，其中，第一三相分離器為多層倒三角結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器，其中，第二三相分離器為單層倒圓錐或多層倒三角結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器，其中，膜組件為沼氣循環(huán)曝氣，采用平板膜或中空纖維膜組件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器，其中，第二回流管設(shè)有調(diào)節(jié)閥以控制流量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器，其中，內(nèi)循環(huán)厭氧膜生物反應(yīng)器為圓柱形，高徑比為4?9。
7.一種有機(jī)廢水的處理方法: A)第一反應(yīng)室和第二反應(yīng)室內(nèi)接種厭氧污泥； B)有機(jī)廢水經(jīng)進(jìn)水管輸送至第一反應(yīng)室，依次經(jīng)過第一三相分離器、第二反應(yīng)室、第二三相分離器和氣水分離器后，再由第一回流管回流至第一反應(yīng)室、第二回流管回流至第二反應(yīng)室，以形成內(nèi)循環(huán)，循環(huán)過程中混合液透過膜組件分離后得到產(chǎn)出水； C)第一反應(yīng)室和第二反應(yīng)室中產(chǎn)生的沼氣分別經(jīng)過第一三相分離器和第二三相分離器富集，進(jìn)入氣水分離器分離后產(chǎn)出沼氣； D)氣水分離器分離后產(chǎn)出沼氣中，部分沼氣經(jīng)過加壓供給膜組件，再經(jīng)過第二三相分離器進(jìn)入氣水分離器，形成沼氣循環(huán)曝氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的處理方法，其中，有機(jī)廢水的內(nèi)循環(huán)量通過調(diào)節(jié)沼氣循環(huán)曝氣量或第二回流管回流量進(jìn)行控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的處理方法，其中，通過控制沼氣循環(huán)曝氣量清洗膜組件。
【文檔編號】C02F3/28GK104445608SQ201410787294
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月17日
【發(fā)明者】魏源送, 郁達(dá)偉 申請人:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心