處理有機廢水的兩相厭氧管式膜生物反應器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于廢水處理和新能源技術領域，具體地涉及一種有機廢水處理裝置，更具體地，本實用新型的有機廢水處理裝置是指兩相厭氧管式膜生物反應器。
【背景技術】
[0002]作為一種高濃度有機廢水，農副食品加工業廢水以6.0%的工業排放總量排放了11.4%的工業COD&污染物(2010年年鑒)，具有典型性。農副食品加工業廢水污染物濃度高、排放量大且達標排放率低，污染減排和資源化的潛力巨大。據年鑒統計，2010年農副食品加工業(包括玉米加工、畜禽養殖等)廢水排放量13.2X 108t，在41個分類行業中排名第4位，而排放達標率僅僅為第37位。其中最為突出的污染物COD&年排放49.6 X 10 4t，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大戶、家庭農場、農民合作社等的規模化發展，農副食品加工業將長期穩定增長。同時，新出臺的淀粉、制糖和酒精等工業廢水標準提高了 COD&排放標準，農副食品加工業廢水處理與資源化的技術要求正在迅速提高
[0003]高濃度有機污染物(chemical oxygen demand, C0D&)是這類廢水達標排放的限制性污染物，現有主流技術為厭氧、好氧和物化的組合工藝。典型的工藝流程如:UASB+BAF、UASB+A/0、UBF+CASS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，給工廠帶來管理復雜、占地大等運行困難，短流程化需求迫切。
[0004]通常把厭氧工藝流程分為三類:單級厭氧消化、兩級厭氧消化和兩相厭氧消化。單級厭氧消化和兩級厭氧消化最大的區別是:前者整個產氣過程在一個工藝段完成，而后者根據產氣隨時間的變化，設置兩級工藝段分級調控。這兩類系統均屬于完全混合式系統，適宜條件不同的產酸菌和產甲烷菌完全混合，兩種菌的活性和轉化率都被限制，反應器難以預防酸化特別是在高負荷下。兩相厭氧消化采用獨立的反應器，分別富集產酸菌和產甲烷菌，從而兩種菌的活性和污染物轉化率較高，且能在高負荷下仍有效地控制甲烷相酸化，但反應器和占地較大。因此，根據高濃度有機廢水一步達標處理的需求，適宜的厭氧系統須具有如下特點:負荷高、能預防酸化，出水水質較好，且占地小。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種處理有機廢水的兩相厭氧管式膜生物反應器，具有流程短、負荷高、能預防酸化，出水一步達標的特點。
[0006]為實現上述目的，本實用新型提供的兩相厭氧管式膜生物反應器包括:
[0007]升流復合式產酸反應器與完全混合式產甲烷反應器聯接；
[0008]完全混合式產甲烷反應器通過循環泵與管式膜組件聯接，通過沼氣出口與氣體計量系統聯接；
[0009]管式膜組件的出水端口分為產水口及循環口，其中循環口與完全混合式產甲烷反應器聯接；
[0010]升流復合式產酸反應器、完全混合式產甲烷反應器和管式膜組件中設置有pH電極和電導率電極，PH電極和電導率電極聯接反應器控制系統；
[0011]完全混合式產甲烷反應器的沼氣出口聯接有氣體計量系統，氣體計量系統分為氣水分離器和氣體流量計，完全混合式產甲烷反應器的產氣聯接到氣水分離器，氣水分離器的氣體出口聯接到氣體流量計，氣水分離器的液體出口通過管道聯接至完全混合式產甲烷反應器，氣體流量計聯接反應器控制系統；
[0012]進水、循環泵均聯接到所述的反應器控制系統中，由控制系統自動啟停。
[0013]其中，升流復合式產酸反應器內部分成多個反應室，每個反應室的進水口位于底部，出水口位于頂部，使每個反應室均為上向流，各反應室的進水口和出水口為逐級串聯。
[0014]所述的兩相厭氧管式膜生物反應器，其中，升流復合式產酸反應器為豎向流式圓柱形反應器。
[0015]所述的兩相厭氧管式膜生物反應器，其中，完全混合式甲烷反應器的循環口出水位于液位以下。
[0016]所述的兩相厭氧管式膜生物反應器，其中，管式膜組件為內壓式超濾或微濾膜組件。
[0017]所述的兩相厭氧管式膜生物反應器，其中，升流復合式產酸反應器和完全混合式產甲烷反應器的外部具有保溫結構。
[0018]所述的兩相厭氧管式膜生物反應器，其中，完全混合式產甲烷反應器中設置有高液位保護裝置。
[0019]本實用新型提供的有機廢水處理裝置，在實際處理有機廢水時，其步驟為:
[0020]I)分別向升流復合式產酸反應器和完全混合式產甲烷反應器中接種厭氧消化污泥；
[0021]2)有機廢水輸送至升流復合式產酸反應器，依次經過各反應室時污泥呈膨脹或懸浮態，之后進入完全混合式產甲烷反應器，完全混合式產甲烷反應器的進水采用產氣速率-pH控制方式；
[0022]3)完全混合式產甲烷反應器中的甲烷相混合液沖刷管式膜組件內側，再循環回到完全混合式產甲烷反應器形成水力攪拌；
[0023]4)甲烷相混合液透過膜組件分離得到產出水和甲烷相產氣，甲烷相產氣在完全混合式產甲烷反應器的沼氣出口收集。
[0024]本實用新型具有如下優點:
[0025]I)裝置構造便于維護，操作邏輯簡潔，運行操作與維護簡單，人工要求少，易于實現自動化控制。
[0026]2)管式膜組件可有效截留厭氧污泥和有機污染物，因而減少厭氧污泥流失，提高污染物去除率；與高負荷厭氧消化耦合，實現短流程處理COD&&—步達標。
[0027]3)產氣速率-pH控制方式可在預防酸化前提下，維持較高系統負荷。
[0028]4)本發明可用于農副食品加工業廢水、發酵釀造廢水和酒精廢水等高濃度有機廢水的一步達標排放處理和甲烷能源回收，亦可用于市政、工業園區廢水等低濃度有機廢水的達標排放處理和甲烷能源回收，可減少出水中溶解的甲烷含量，減弱大規模市政污水處理的溫室氣體泄露問題。
【附圖說明】
[0029]圖1是本實用新型的兩相厭氧管式膜生物反應器的結構示意圖。
[0030]圖2本實用新型的兩相厭氧管式膜生物反應器的升流復合式產酸反應室俯視剖面圖。
[0031]圖3是本實用新型的兩相厭氧管式膜生物反應器的流程示意圖。
[0032]圖4是本實用新型的兩相厭氧管式膜生物反應器的產氣速率-pH控制曲線。
[0033]圖5是本實用新型的兩相厭氧管式膜生物反應器的短流程達標效果。附圖是的標記:
[0034]I升流復合式產酸反應器，2完全混合式產甲烷反應器，3管式膜組件，4循環泵，5反應器控制系統，6氣體計量系統，a、b、c、d....升流復合式產酸反應器的各個反應室，7各反應室的進水口(出水口)，8隔板。
【具體實施方式】
[0035]請參閱圖1和圖2。
[0036]本實用新型的兩相厭氧管式膜生物反應器由升流復合式產酸反應器1、完全混合式產甲烷反應器2、管式膜組件3和循環泵4四部分組成，其中:
[0037]升流復合式產酸反應器I通過管道與完全混合式產甲烷反應器2聯接；完全混合式產甲烷反應器2通過循環泵4與管式膜組件3聯接；膜組件4的出水端口分為產水口及循環口，循環口通過管道與完全混合式產甲烷反應器2聯接。
[0038]反應器控制系統5的在線監測分別包括pH和電導率(EC)電極，以及產氣速率在線監測，這些在線監測分別設置于升流復合式產酸反應器1、完全混合式產甲烷反應器2和管式膜組件3上，通過變送器聯接到反應器控制系統5中。系統進水泵通過電纜鏈接到反應器控制系統5中。
[0039]氣體計量系統6分為氣水分離器和氣體流量計兩個部分，完全混合式產甲烷反應器2的產氣聯接到氣水分離器，氣水分離器的氣體出口通過管道聯接到氣體流量計，氣水分離器的液體出口通過管道聯接到完全混合式產甲烷反應器2。
[0040]請結合圖3，升流復合式產酸反應器I為豎向流式圓柱形反應器，內部由隔板8分為多個反應室，圖3是以四個反應室a、b、C、d為例，每個反應室的出水口 7位于頂部，進水口位于底部(在圖3中位于出水口 7的下方)，使各反應室均為上向流，各個反應室逐級采用管道串聯，即反應室a的進水口用于進入有機廢水，反應室a的出水口連接反應室b的進水口，反應室b的出水口連接反應室c的進水口，反應室c的出水口連接反應室d的進水口，反應室d的出水口連接至完全混合式產甲烷反應器2。
[0041]完全混合式甲烷反應器2循環口出水位于液位以下，以利于水力攪拌。
[0042]管式膜組件3為內壓式超濾或微濾膜組件。
[0043]升流復合式產酸反應器I和完全混合式產甲烷反應器2具有外部保溫結構。
[0044]氣體流量計通過氣水分離裝置與完全混合式產甲烷反應器2聯接。
[0045]本實用新型采用兩相厭氧管式膜生物反應器進行有機廢水短流程處理方法是:
[0046]根據兩相的有機負荷和停留時間，分別向升流復合式產酸反應器I和完全混合式產甲烷反應器2接種厭氧消化污泥。該接種污泥可來源于剩余污泥或其他農副食品加工業廢水的厭氧消化工藝。接種后，根據容積負荷，高濃度有機廢水通過進水口輸送至升流復合式產酸反應器1，依次經過各個反應室a、b、C、d，由于各個反應室均為上向流，污泥在各個反應室中呈膨脹或懸浮態，之后進入完全混合式產甲烷反應器2。