专利名称：一种用于废水处理的生物气循环式电磁厌氧膜生物反应器的制作方法
技术领域：
本发明属于水污染处理及防治领域，具体涉及一种用于废水处理的生物气循环式电磁厌氧膜生物反应器。
背景技术：
厌氧膜生物反应器(Anaerobic Membrane Bio-Iteactor，简称AMBR)是一种厌氧生物技术与高效膜分离技术相结合的新型水处理技术，它主要是利用沉浸于厌氧生物池内的膜组件实现固液分离，截留池内的厌氧微生物与大分子有机物。该技术具有保持高微生物浓度、提高反应器有机负荷、减少污水处理设施占地面积、减少剩余污泥量、使一些难降解的大分子有机物因在反应器的停留时间延长而得到最大限度的分解等优点。但是，避免不了的膜污染问题已成为阻碍AMBR技术快速发展的重要因素。AMBR可分为分置式AMBR和一体式AMBR两种，其中分置式有助于设备的清洗、更换、增设，但循环泵的高速旋转产生的剪切力会使某些微生物菌体产生失活现象；一体式不使用混合液循环泵，可省掉循环用管路配置，但膜清洗较为困难，膜污染问题较难解决。目前，AMBR技术的研究将集中在(1)膜污染机理的研究和预防；( 新型膜材料的研究和开发；C3)自动化程度的进一步提高等。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种能减小膜污染、延长膜的使用寿命、强化厌氧膜生物反应器对有毒难降解污染物的处理能力的生物气循环式电磁厌氧膜生物反应器。本发明目的是通过如下的技术方案来实现的该用于废水处理的生物气循环式电磁厌氧膜生物反应器，它包括一个反应池，反应池的上部被分隔成主反应区和膜分离区，主反应区和膜分离区在反应池的底部联通，反应池内顶部设有一个生物气集气区，反应池内加入磁性生物载体；所述主反应区的上部设有一对电极板，电板板与反应池外的直流电源相连，主反应区的下部设有一对竖直的导流板；所述膜分离区的上部设有一组或多组膜组件，膜组件之下设有膜冲洗装置，在反应池外顶部设有生物气循环系统，生物气循环系统一端与反应池的生物气集气区连接，一端与膜冲洗装置连接；反应池的底部设有漏斗形的污泥斗，污泥斗的底部中心处于所述导流板的中部之下，并设有废水分布系统；废水分布系统的进水端与废水管道联通，同时通过管道联通到废水循环系统的出水端上，废水循环系统的进水端通过管道联通到反应池的主反应区上部；废水通过所述膜组件过滤后排出反应池。更具体地说，所述膜组件包括截面为工字形的膜支架及分别粘附在膜支架两边的一排中空纤维膜。所述生物气循环系统主要包括一个真空循环泵；所述废水分布系统主要包括一个布水器；所述废水循环系统主要包括一个循环水泵。本发明结合电化学技术开发出的用于废水处理的生物气循环式电磁厌氧膜生物反应器，一方面通过微电流加速难降解污染物以及某些厌氧生物降解形成的中间产物的分解和转化，另一方面通过电场和磁性生物载体固定并提高系统内的微生物数量，从而强化系统的污染物去除能力。分区的反应器设置不仅有利于强化主反应区的混合效果，提高膜分离区的分离效果，也有利于利用厌氧过程产生的生物气来冲洗膜组件，延缓膜污染过程， 从而延长膜组件的清洗周期和使用寿命。因此，本发明达到了通过电化学及磁性微生物载体来强化厌氧膜生物反应器处理难降解有机污染物的能力，同时利用电、磁技术固定厌氧微生物，使它们形成磁性厌氧微生物膜颗粒，并循环利用厌氧过程产生的生物气一同来减缓膜污染的效果。本发明适用于工业废水的处理。目前，膜生物反应器技术的研究主要集中在研究膜污染的机理和预防，减缓和控制膜污染的新技术，新型膜材料的研究和开发以及进一步提高自动化程度等方面，而利用生物气循环冲洗膜组件，并与电化学和磁技术相结合的AMBR处理系统尚未见报道。总的来说，本发明与现有的AMBR技术相比，具有如下的优点和效果(1)将电解作用、磁技术与AMBR相结合，首次提出了电磁厌氧微生物一体化的废水处理装置。(2)利用电流和磁场的双重作用，既可通过微电流对厌氧微生物的刺激作用以及通过磁性生物载体形成固定的厌氧生物膜颗粒来强化处理系统的污染物去除能力，又增强了对厌氧生物膜和生物颗粒的聚合力和可分离性，使它们能尽可能多的保留在反应区内， 可有效减轻膜表面的污染。 (3)利用生物气循环冲洗膜组件，在厌氧处理废水的过程中，有效减缓膜表面污染过程，有效延长膜的清洗周期和使用寿命。
图1是本发明实施例的结构示意图。图2是本发明实施例中的膜组件的正面结构示意图。图3是本发明实施例中的膜组件的侧面结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。参见图1，本实施例包括反应池1，从图中可见，反应池1的上部被分隔成主反应区 13和膜分离区14，主反应区13和膜分离区14在反应池1的底部联通，反应池1内顶部设有一个生物气集气区15，反应池1内加入磁性生物载体4。磁性生物载体可4固定系统中的厌氧微生物，形成生物膜颗粒，使这些厌氧微生物较易与废水分离而长期保留在反应器内， 从而提高了系统内的厌氧微生物浓度，有效地强化了系统的污染物去除能力。主反应区13 的上部设有一对电极板2，电板板2与反应池外的直流电源3相连。直流电源3提供电流强度< IOmA的电流，微电流不仅能刺激微生物的增长，加速微生物的新陈代谢，还有利于协助厌氧微生物降解污染物以及厌氧生物反应所形成一些的中间产物。主反应区13的下部设有一对竖直的导流板9。导流板9不仅能提高主反应区的混合效果，也有助于提高磁性生物颗粒与废水的分离效果。膜分离区14的上部设有一组或多组膜组件7，膜组件7之下设有膜冲洗装置8，在反应池1外顶部设有生物气循环系统6，生物气循环系统6 —端与反应池1的生物气集气区15连接，一端与膜冲洗装置8连接，本实施例中的生物气循环系统 6主要包括一个真空循环泵。生物气循环系统6将厌氧反应产生的生物气通过真空循环泵导入至膜冲洗装置8，用于清洗膜表面污染。从图1中还可见，反应池1的底部设有漏斗形的污泥斗，污泥斗的底部中心处于导流板9的中部之下，并设有废水分布系统10。膜分离区 14下部沉淀的磁性生物膜颗粒，通过重力和磁力作用，经由污泥斗自动回流至主反应区13 底部，继续参与生化反应。本实施例中的废水分布系统10主要包括一个布水器，废水分布系统10的进水端与废水管道16联通，同时通过管道联通到废水循环系统5的出水端上，废水循环系统5的进水端通过管道联通到反应池1的主反应区13上部。本实施例中的废水循环系统5主要包括一个循环水泵，废水循环系统5可增强反应器内磁性生物载体、厌氧微生物与废水的接触混合和传质效果，为厌氧微生物在难降解有机工业废水中创造更为有利的生存和生活条件。废水通过膜组件7过滤后排出反应池1。本发明通过对反应器进行分区间处理，有利于维持主反应区内高的厌氧微生物浓度和膜分离区的低微生物量，在提高整个反应器处理能力的同时，可有效延缓了膜污染。参见图2、图3，本实施例中的膜组件7包括截面为工字形的膜支架11及分别粘附在膜支架两边的一排中空纤维膜12，中空纤维膜12通过胶水或激光粘结技术粘附在膜支架11上。本发明的工作过程是废水通过高位槽或进水泵从反应池1底部的废水分布系统 10的进水端进入主反应区13，在电极板2和电源3提供的电流、磁性生物载体4提供的磁场、废水循环系统5提供的废水内循环、和生物气循环系统6提供的生物气等多种作用下瞬间与反应器内的废水混合均勻，从而大大减小进水的污染物浓度，为厌氧微生物提供一个相对稳定的进水条件；反应器内的磁性生物载体4在电流、磁场和废水循环系统的作用下， 在主反应区13内处于膨胀甚至是流化的状态，有效增强了厌氧微生物与废水的接触和传质过程，有利于微生物降解废水中的污染物。被降解的废水进入膜分离区14，通过出水泵和膜组件7的作用，使废水与磁性生物颗粒4完全分离，磁性生物载体4在重力、磁力和电流的共同作用下，自动回流至反应池1内的污泥斗底部，继续参加反应。在整个反应器的顶部设置集气区15，用于收集废水处理过程中产生的生物气。部分生物气通过生物气循环系统 6中的真空泵带入到膜组件7的底部，用于连续清洗膜表面的污染，洗掉的污染物在重力作用下，向膜分离区14底部沉积，之后自动回流到反应池1的底部，继续参与生化反应。
权利要求
1.一种用于废水处理的生物气循环式电磁厌氧膜生物反应器，其特征在于它包括一个反应池，反应池的上部被分隔成主反应区和膜分离区，主反应区和膜分离区在反应池的底部联通，反应池内顶部设有一个生物气集气区，反应池内加入磁性生物载体；所述主反应区的上部设有一对电极板，电板板与反应池外的直流电源相连，主反应区的下部设有一对竖直的导流板；所述膜分离区的上部设有一组或多组膜组件，膜组件之下设有膜冲洗装置， 在反应池外顶部设有生物气循环系统，生物气循环系统一端与反应池的生物气集气区连接，一端与膜冲洗装置连接；反应池的底部设有漏斗形的污泥斗，污泥斗的底部中心处于所述导流板的中部之下，并设有废水分布系统；废水分布系统的进水端与废水管道联通，同时通过管道联通到废水循环系统的出水端上，废水循环系统的进水端通过管道联通到反应池的主反应区上部；废水通过所述膜组件过滤后排出反应池。
2.根据权利要求1所述的用于废水处理的生物气循环式电磁厌氧膜生物反应器，其特征在于所述膜组件包括截面为工字形的膜支架及分别粘附在膜支架两边的一排中空纤维膜。
3.根据权利要求1或2所述的用于废水处理的生物气循环式电磁厌氧膜生物反应器， 其特征在于所述生物气循环系统主要包括一个真空循环泵；所述废水分布系统主要包括一个布水器；所述废水循环系统主要包括一个循环水泵。
全文摘要
本发明公开了一种用于废水处理的生物气循环式电磁厌氧膜生物反应器。本发明的反应池被分隔成主反应区和膜分离区，主反应区和膜分离区在反应池的底部联通，反应池内顶部设有一个生物气集气区，反应池内加入磁性生物载体；主反应区设有电极板和导流板，电板板与直流电源相连；膜分离区设有膜组件和膜冲洗装置，反应池外顶部的生物气循环系统一端与生物气集气区连接，一端与膜冲洗装置连接；反应池的底部设有污泥斗及废水分布系统；废水分布系统与废水管道及废水循环系统连接，废水循环系统的进水端联通到反应池的主反应区上部。本发明能减小膜污染、延长膜的使用寿命、强化厌氧膜生物反应器对有毒难降解污染物的处理能力。
文档编号C02F3/28GK102557250SQ201210014909
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月18日 优先权日2012年1月18日
发明者吕仪婧, 张雯娟, 肖利平, 邓志毅 申请人:湘潭大学