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一种潜水搅拌式水解酸化膜生物反应器.pdf

  • 上传人:b***
  • 文档编号:859638
  • 上传时间:2018-03-15
  • 格式:PDF
  • 页数:6
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN201010544739.0

    申请日:

    2010.11.15

    公开号:

    CN102001742A

    公开日:

    2011.04.06

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情:

    未缴年费专利权终止IPC(主分类):C02F 3/00申请日:20101115授权公告日:20120321终止日期:20141115|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C02F 3/00申请日:20101115|||公开

    IPC分类号:

    C02F3/00

    主分类号:

    C02F3/00

    申请人:

    东华大学

    发明人:

    李方; 娄云鹏; 杨波; 田晴; 李俊生; 陶菲菲; 李盼; 吴亮; 王歌; 付乐乐

    地址:

    201620 上海市松江区松江新城区人民北路2999号

    优先权:

    专利代理机构:

    上海泰能知识产权代理事务所 31233

    代理人:

    黄志达;谢文凯

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    内容摘要

    本发明涉及一种潜水搅拌式水解酸化膜生物反应器。水解酸化池中设置可旋转的平板膜组件,该膜组件同时具备水力搅拌和污泥混合液膜分离的双重功能。膜组件具有中空式转动主轴,中空式转动主轴水平置于水解酸化反应池中;中空转动主轴上垂直连接若干个径向金属杆,以中空转动主轴为轴心,通过径向金属杆设置两个环向钢圈。两个环向钢圈之间固定膜片。转动主轴一端封闭,与池外的电动转轮机通过链条连接,另一端通过密封轴承与抽吸泵和出水管连接。本发明可用于处理高浓度有机废水,解决目前水解酸化反应池泥水混合不均,厌氧膜生物反应器中膜片表层易形成滤饼等技术难题。本发明模块化设计,安装简易,便于维修,有着较强的实用价值。

    权利要求书

    1.一种潜水搅拌式水解酸化膜生物反应器,包括填料,抽吸泵,电动转轮机,传动链条,密封轴承,出水管,水解酸化池,平板膜组件;其特征在于:所述填料(1)和平板膜组件在水解酸化池内,填料(1)在平板膜组件上方;所述平板膜组件包括中空转动主轴(5),膜组件转盘,所述的中空转动主轴(5)水平置于水解酸化池中,上面垂直连接3~20组平行布置的膜组件转盘,膜组件转盘由膜片(6)、内环向钢圈(9)、外环向钢圈(10)和3~6根径向金属杆(11)组成,均以中空转动主轴(5)为圆心径向分布于同一竖直面内,径向金属杆(11)末端与中空转动主轴(5)焊接,所述内环向钢圈(9)和所述外环向钢圈(10)固定在较长的径向金属杆(11)的中部和外端部,所述膜片(6)在内环向钢圈(9)和外环向钢圈(10)之间,四角分别固定在内环向钢圈(9)和外环向钢圈(10)上,每组内环向钢圈(9)和外环向钢圈(10)间有3~6片膜片(6),膜片(6)表面孔径为0.2~2μm,膜片(6)与中空转动主轴(5)间通过软管(12)连接;所述中空转动主轴(5)一端封闭并与置于水解酸化池外的电动转轮机(3)通过传动链条(4)连接,另一端通过密封轴承(7)与抽吸泵(2)和出水管(8)连接;所述水解酸化池深度大于6m;所述填料(1)底部与池底间距保持距离。2.根据权利要求1所述的一种潜水搅拌式水解酸化膜生物反应器,其特征在于:外环向钢圈(10)直径小于1.5m,内环向钢圈(9)直径大于0.6m,两个钢圈直径差为0.4~0.9m。3.根据权利要求1或2所述的一种潜水搅拌式水解酸化膜生物反应器,其特征在于:平面上每一组膜组件转动盘上方预留0.6m宽与中空转动轴平行的空隙;垂直方向上,填料(1)底部与池底部间距大于外环向钢圈(10)直径0.5m。4.根据权利要求1或2所述的一种潜水搅拌式水解酸化膜生物反应器,其特征在于:所述膜片(1)的材料为PVDF、PES或PS。5.根据权利要求3所述的一种潜水搅拌式水解酸化膜生物反应器,其特征在于:所述膜片(1)的材料为PVDF、PES或PS,膜片(1)用内丝螺纹固定在外环向钢圈(10)和内环向钢圈(9)上。

    说明书

    一种潜水搅拌式水解酸化膜生物反应器

    技术领域

    本发明涉及生物反应器领域,尤其是一种潜水搅拌式水解酸化膜生物反应器。

    背景技术

    水解酸化法是一种污水处理工艺中厌氧生化技术,该方法广泛地应用于高浓度有机废水处理的前端步骤。复杂物料的厌氧降解过程可分成水解、酸化、产乙酸、产甲烷四个阶段,其中水解、酸化与产乙酸、产甲烷段的操作条件相差较远,在同一反应器中较难控制操作条件。因此在此理论基础上提出了两相(段)处理,即废水的处理在两个不同的反应器中依次完成,以使厌氧降解中不同的微生物种群的环境条件可以有较大的区别。一般的水解酸化池中设置填料,厌氧微生物附着于填料形成厌氧生物膜,提高反应器中的生物量。当反应器容积负荷较高的情况下,生物膜过度生长造成填料板结,形成短流,泥水混合不均,大大降低了水解酸化池的处理效率。因此,大多数水解酸化池内设置搅拌器,加强水力搅拌,强制泥水混合,但仍然不能避免搅拌不均的问题,同时也增加了能耗和成本。

    将水解酸化与膜分离装置结合起来将会是一种新型的废水处理工艺,就像普通的膜生物反应器一样,拥有诸多优点:能耗低、投资少;易用来改造传统生化工艺,但是也有自身致命的缺点,那就是由于水解酸化膜生物反应器不能像好氧膜生物反应器那样进行曝气,使得水解酸化膜生物反应器的膜污染现象更加严重。现在规模化工业应用的厌氧膜生物反应器在外型上都是采用外置式。但是由于外置式MBR存在着能耗高,且由于高剪切力存在导致的生物失活现象;如果能研发出对浸没式MBR有效的膜污染控制方式,那么就能使得膜生物反应器在厌氧生化方面获得广泛的应用。现在研究中对于浸没式厌氧膜生物反应器(AMBR)最普通的污染控制方式是利用反应器内产生的沼气的扰动来提供对膜表面的剪切力控制膜污染,但此法对沼气循环的管路和材料要求较高,且在实际运行中受产气量的影响,运行稳定性差。也有改用甲烷或氮气进行曝气,或者利用回流液进行错流过滤,但这在一定程度上增加了系统的复杂程度和能量损耗。

    发明内容

    本发明所要解决的技术问题是提供一种潜水搅拌式水解酸化膜生物反应器,用以解决在水解酸化MBR反应器中膜组件的严重污染问题以及水解酸化池水力搅拌问题。首先,靠膜组件自身的旋转造成膜面与接触液面形成错流,加大膜面水力剪切力,防止浓差极化层的形成,由于膜组件与主集水管之间存在一定的径向距离,可以很大程度上解决由于径向距离产生的膜污染分布不均的问题。其次是通过膜组件自身的旋转增加水力紊流,使整个反应器内处于良好的水力条件,消除水解酸化池内的短流现象。

    本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种潜水搅拌式水解酸化膜生物反应器,包括填料,抽吸泵,电动转轮机,传动链条,密封轴承,出水管,水解酸化池,平板膜组件;填料和平板膜组件在水解酸化池内,填料在平板膜组件上方;平板膜组件包括中空转动主轴,膜片,内环向钢圈,外环向钢圈,径向钢杆,中空转动主轴水平置于水解酸化池中,上面垂直连接3~20组平行布置的膜组件转盘,膜组件转盘由内环向钢圈、外环向钢圈和3~6根径向金属杆组成,均以中空转动主轴为圆心径向分布于同一竖直面内,径向金属杆末端与中空转动主轴焊接,内环向钢圈和外环向钢圈固定在较长的径向金属杆的中部和外端部,膜片在内环向钢圈和外环向钢圈之间,四角分别固定在内环向钢圈和外环向钢圈上,每组内环向钢圈和外环向钢圈间有3~6片膜片,膜片表面孔径为0.2~2μm,膜片与中空转动主轴间通过软管连接;中空转动主轴一端封闭并与置于水解酸化池外的电动转轮机通过传动链条连接,另一端通过密封轴承与抽吸泵和出水管连接;水解酸化池深度大于6m;填料底部与池底间距保持距离。外环向钢圈直径小于1.5m,内环向钢圈直径大于0.6m,两个钢圈直径差为0.4~0.9m。平面上每一组膜组件转动盘上方预留0.6m宽与中空转动轴平行的空隙;垂直方向上,填料底部与池底部间距大于外环向钢圈直径0.5m。膜片的材料为PVDF、PES或PS。膜片用内丝螺纹固定在外环向钢圈和内环向钢圈上。

    膜片组件中,中空转动主轴必须为耐高强度材料,管壁具有足够厚度以保证能承受足够扭矩,其通过密封轴承与抽吸泵连接的一端为负压出水,负压保持在0.05~0.1Mpa。外侧环向钢圈直径小于1.5m,内钢圈直径大于0.8m,两个钢圈内径差为0.4~0.6m,内丝螺纹固定平板膜组件于两个钢圈。旋转速度由传动电机控制,转速在3~30r/min。膜面材料可以是PVDF、PES或PS。膜片组件的旋转速度在3~30r/min。

    有益效果

    首先,本发明靠膜组件自身的旋转造成膜面与接触液面形成错流,加大膜面水力剪切力,防止浓差极化层的形成,由于膜组件与主集水管之间存在一定的径向距离,可以很大程度上解决由于径向距离产生的膜污染分布不均的问题。

    其次,通过膜组件自身的旋转增加水力紊流,使整个反应器内处于良好的水力条件,消除水解酸化池内的短流现象。

    附图说明

    图1为本发明结构平面图。

    图2为图1的1-1向剖面图。

    图3为膜组件转盘,图2中A向示意图。

    具体实施方式

    下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

    某染纱厂废水,主要污染物包括染料、常用助剂(精练剂、皂洗剂、螯合剂、固色剂和软油等)以及冰醋酸等。废水经过调节池调节水量水质及pH后,废水CODCr浓度为1000mg/L,盐类800mg/L,pH为8~9,然后通过潜水搅拌式水解酸化膜生物反应器,在用如附图1、附图2、附图3所示的潜水搅拌式水解酸化膜生物反应器对废水进行处理,日处理量为450m3/d,具体实施方式为:

    1.调节池的水直接进入潜水搅拌式水解酸化膜生物反应器,两个水解酸化池并联设计,池中安装填料1,水解酸化池设计HRT为16个小时,每个水解酸化池的有效池容为300m3,池的尺寸为6.2×5×10m,池内保留膜组件的安装和维修空间,水平放置的中空转动主轴5内径为100mm,5条径向钢杆11和内环向钢圈9、外环向钢圈10,固定膜片6,膜片6固定于内环向钢圈9和外环向钢圈10之间,每个位置固定5片膜片6,每个组件上固定五组膜片6。膜片6与中空轴5之间通过硅胶软管12连接,由抽吸泵2通过中空轴集水。

    2.中空管转动主轴5一端封闭,通过传动链条4与电动转轮机3连接,一端负压出水,通过密封轴承7与抽吸泵2和出水管8连接,负压保持在0.08MPa。

    3.外环向钢圈10直径为1.2m,内环向钢圈9直径为0.5m,内丝螺纹固定膜片6于两个钢圈。每个膜片6的通量为0.45吨/天,每个水解酸化池设计5根转动轴,每根轴装置有9个膜组件转盘;同时每个水解酸化池分别有5台电动机和5台抽水泵。电机转速控制在20r/min。膜面材料是PVDF。膜孔表面孔径0.2μm。

    4.水解酸化池深度为6.2m,填料底部与池底间距为1.8m。填料水平设置时保留0.8米空间,便于膜组件的安装维修。

    关 键  词:
    一种 潜水 搅拌 水解 酸化 生物反应器
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