CN107384753B - 一种高效厌氧发酵动态膜生物反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效厌氧发酵动态膜生物反应器，该反应器包括生物反应区、沉降区、固液分离区、气体收集区和水浴保温层；生物反应区包括进料口、排泥口和搅拌器；固液分离区包括动态膜、动态膜支撑层、双层垫片、固定圈、固定螺丝和排水口；气体收集区位于反应器顶部，通过排气口经水封瓶与气体收集罐管路连接；水浴保温层包括水浴进口和水浴出口，与恒温水浴槽经循环泵管路连接。本发明专利的优点主要体现在：能够实现厌氧发酵系统SRT和HRT的单独调控；能够有效增加反应器内发酵菌的截留，更易实现高效厌氧发酵系统的稳定运行；动态膜材料成本低廉，易于拆卸更换。

Description

一种高效厌氧发酵动态膜生物反应器

技术领域

本发明属于固体废弃物处理技术领域，特别涉及一种高效厌氧发酵动态膜生物反应器。

背景技术

动态膜生物反应器是一种将动态膜过滤技术和生物处理工艺相结合的新型处理工艺。与传统膜生物反应器相比，动态膜生物反应器在保留膜生物反应器工艺优点的同时，可大幅度降低过滤组件的造价，同时还具有出水水质优良、通量大、抗污染能力显著提高、膜污染清除简易和能耗小等优点。该工艺单元被认为是一种极具潜力的污废水处理技术，但在厌氧发酵等固体废弃物处理领域的应用鲜见报道。

实现固体废弃物资源化和能源化是缓解能源紧缺和固体废弃物污染的有效途径。厌氧发酵系统能够将固体废弃物(如：剩余污泥、秸秆或粪便等)转化生成能源气体。构建简单高效的厌氧发酵系统，是其大范围推广应用的重要前提。通过添加不同的预处理措施，能够在一定程度上提高发酵系统的产气效率，但投资成本增加。目前，厌氧发酵反应器内发酵液和发酵菌大都处于完全混合状态，相应的污泥停留时间(SRT)和水力停留时间(HRT)较难分开，使得发酵体系内发酵菌很难实现大量富集，从而在一定程度上限制了发酵系统处理负荷的进一步提高。因此，开发一种能够实现SRT和HRT单独控制、成本低廉且控制简单的高效厌氧发酵反应器显得尤为必要。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高效厌氧发酵动态膜生物反应器，能够实现厌氧发酵系统SRT和HRT的单独调控；能够有效增加反应器内发酵菌的截留，更易实现高效厌氧发酵系统的稳定运行；所需动态膜材料成本低廉，且易于拆卸更换。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高效厌氧发酵动态膜生物反应器，在反应器中设置有生物反应区、沉降区、固液分离区、气体收集区和水浴保温层；其中，反应器顶部设置进料口，底部设置排泥口，反应器中有搅拌器；水浴保温层是反应器的外壁夹层，用于实现反应器的保温，固液分离区位于反应器的中部，沉降区位于固液分离区下方，生物反应区位于沉降区下方，气体收集区位于固液分离区上方；所述固液分离区包括动态膜，动态膜放置在双层垫片中间，通过固定圈和固定螺丝固定在动态膜支撑层上，反应器的侧壁上相应于固液分离区的位置开有排水口；所述气体收集区通过排气口经水封瓶与气体收集罐管路连接；所述水浴保温层包括水浴进口和水浴出口，与恒温水浴槽经循环泵管路连接。

进一步，所述搅拌器的搅拌轴穿过气体收集区、固液分离区和沉降区，搅拌叶片位于生物反应区。

进一步，所述沉降区为倒置的椎台形状。

进一步，所述沉降区倒置椎台的水平倾角为45-60°。

进一步，所述动态膜膜孔隙大小为200-500目，材料为尼龙网或不锈钢网。

进一步，所述固液分离区位于反应器高度的1/2-2/3处。

进一步，所述气体收集区占反应器体积的1/3。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)能够实现厌氧发酵系统SRT和HRT的单独调控；

(2)能够有效增加发酵菌的截留，更易实现高效厌氧发酵系统的稳定运行；

(3)动态膜材料成本低廉，易于拆卸更换。

附图说明

图1是本发明结构示意图(纵剖视)；

图2是本发明结构示意图(俯视图)；

图3是本发明固液分离区结构示意图(纵剖视)；

图4是本发明固液分离区结构示意图(俯视图)；

图5是图4中A向放大视图。

其中，生物反应区1、沉降区2、固液分离区3、气体收集区4、水浴保温层5、进料口11、排泥口12、搅拌器13、动态膜31、动态膜支撑层32、双层垫片33、固定圈34、固定螺丝35、排水口36、排气口41、水浴进口51、水浴出口52。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

如图1所示，一种高效厌氧发酵动态膜生物反应器，在反应器中设置有生物反应区1、沉降区2、固液分离区3、气体收集区4和水浴保温层5；其中，反应器顶部设置进料口11，底部设置排泥口12，反应器中有搅拌器13；水浴保温层5是反应器的外壁夹层，用于实现反应器的保温，固液分离区3位于反应器的中部，沉降区2位于固液分离区3下方，生物反应区1位于沉降区2下方，气体收集区4位于固液分离区3上方；所述固液分离区3包括动态膜31，动态膜31放置在双层垫片33中间，通过固定圈34和固定螺丝35固定在动态膜支撑层32上，反应器的侧壁上相应于固液分离区3的位置开有排水口36；所述气体收集区4通过排气口41经水封瓶与气体收集罐管路连接；所述水浴保温层5包括水浴进口51和水浴出口52，与恒温水浴槽经循环泵管路连接。

进一步，所述搅拌器13的搅拌轴穿过气体收集区4、固液分离区3和沉降区2，搅拌叶片位于生物反应区1。

进一步，所述沉降区2为倒置的椎台形状。

进一步，所述沉降区2倒置椎台的水平倾角为45-60°。

进一步，所述动态膜31膜孔隙大小为200-500目，材料为尼龙网或不锈钢网。

进一步，所述固液分离区3位于反应器高度的1/2-2/3处。

进一步，所述气体收集区4占反应器体积的1/3。

本发明的工作流程如下：待发酵固体废物通过进料口11加入反应器内，在搅拌器13的作用下与反应器内发酵菌混合均匀，在生物反应区1进行水解、酸化、乙酸化和产甲烷过程；产生的气体逐渐上升至气体收集区4，经排气口41至气体收集纯化装置；未发酵完全的固体废弃物与发酵菌在固体分离区3经动态膜31过滤，实现固液分离；发酵液经排水口36排出待处理，固体废物和发酵菌被截留在动态膜上，形成滤饼层，然后逐渐脱离下沉，经沉淀区2进入生物反应区1继续参与生物发酵过程。由此，实现厌氧发酵系统SRT和HRT的单独控制，进一步提升发酵菌数量，实现高效厌氧发酵系统的稳定运行。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (5)

1.一种高效厌氧发酵动态膜生物反应器，其特征在于，在反应器中设置有生物反应区(1)、沉降区(2)、固液分离区(3)、气体收集区(4)和水浴保温层(5)；其中，反应器顶部设置进料口(11)，底部设置排泥口(12)，反应器中有搅拌器(13)；水浴保温层(5)是反应器的外壁夹层，用于实现反应器的保温，固液分离区(3)位于反应器的中部，沉降区(2)位于固液分离区(3)下方，生物反应区(1)位于沉降区(2)下方，气体收集区(4)位于固液分离区(3)上方；所述固液分离区(3)包括动态膜(31)，动态膜(31)放置在双层垫片(33)中间，通过固定圈(34)和固定螺丝(35)固定在动态膜支撑层(32)上，反应器的侧壁上相应于固液分离区(3)的位置开有排水口(36)；所述气体收集区(4)通过排气口(41)经水封瓶与气体收集罐管路连接；所述水浴保温层(5)包括水浴进口(51)和水浴出口(52)，与恒温水浴槽经循环泵管路连接，所述搅拌器(13)的搅拌轴穿过气体收集区(4)、固液分离区(3)和沉降区(2)，搅拌叶片位于生物反应区(1)，所述双层垫片(33)安装于反应器内壁，所述沉降区(2)为倒置的椎台形状。

2.根据权利要求1所述高效厌氧发酵动态膜生物反应器，其特征在于，所述沉降区(2)倒置椎台的水平倾角为45-60。

3.根据权利要求1所述高效厌氧发酵动态膜生物反应器，其特征在于，所述动态膜(31)膜孔隙大小为200-500目，材料为尼龙网或不锈钢网。

4.根据权利要求1所述高效厌氧发酵动态膜生物反应器，其特征在于，所述固液分离区(3)位于反应器高度的1/2-2/3处。

5.根据权利要求1所述高效厌氧发酵动态膜生物反应器，其特征在于，所述气体收集区(4)占反应器体积的1/3。