[发明专利]用于污泥消化的在线超声厌氧膜生物反应系统及运行方法

说明书

技术领域

本发明属于用于污泥厌氧消化的系统及工艺技术领域，特别涉及用于污泥消化的在线超声厌氧膜生物反应系统及运行方法。

背景技术

剩余污泥是污水生物处理过程中的副产物。近年来，随着污水处理量的增加而逐年增多。大量污泥对生态环境来说是极大的威胁，必须得到适当的处理和处置。而污泥处理和处置成本较高，一般占整个污水处理厂运行成本的50～60％，因此，其相关工艺一直以来是研究的热点。污泥的处理和处置一般遵循减量化、稳定化和无害化的原则。其中，污泥的稳定化是指将污泥中的有机物转化为稳定的最终产物。若不经过稳定化处理，污泥中的有机物会发生降解，极易腐败而产生恶臭。污泥稳定化一般采用的是生物好氧或厌氧消化工艺。

目前，污泥的厌氧消化工艺一般都还是沿用传统的厌氧消化池。由于没有固液分离功能，其水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)相同。污泥中的有机物需要较长的SRT(20～30天)才能得到有效降解，这样就使得传统厌氧消化池的HRT也需要20～30天，甚至更长的时间，其反应器容积相应很大，大大增加了投资的成本。于是，人们开始寻求新的工艺来代替厌氧消化池。近年来的研究发现，厌氧膜生物反应器可应用于污水污泥的处理(Pillay，V.L.，Townsend，B.and Buckley，C.A.Improving the performance of anaerobic digestion at wastewater treatment works：the coupled cross-flow microfiltration/digester process.Water.Sci.Technol.，1994，30(12)：329-337；Pierkiel，A.and Lanting，J.Membrane-coupled anaerobic digestion of municipal sewage sludge.Water Sci.Technol.，2005，52(1-2)：253-258.)，系统相对简单，管理运行方便，具有明显的优势和应用的前景。

厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor，即AnMBR)就是将厌氧生物处理反应器与作为固液分离单元的膜组件相结合构成的系统，可以通过膜组件完全截留微生物来分离HRT和SRT。此工艺用于污泥消化的优点体现在以下几点：1.与传统的厌氧消化池相比，由于HRT与SRT的分离，使得HRT可以大幅度缩短，从而可减小反应器的容积，而同时维持较长的SRT，保证对有机物的有效降解；2.污泥的浓缩和消化可以结合在一个厌氧膜生物反应器体系中完成，从而简化了整个污泥处理工艺；3.与一些高效厌氧反应器相比，厌氧膜生物反应器并不依赖污泥颗粒化和生物膜的形成来截留固体，这就使得它的抗冲击负荷能力较强。

但是，膜污染一直以来都是困扰厌氧膜生物反应器发展的一个突出问题。当厌氧膜生物反应器应用于污泥消化时，其技术可行性取决与污泥消化效果和膜污染控制两方面。对于外置式厌氧膜生物反应器，通常可以通过采用较高的错流速度(2～3m/s)来减缓滤饼层的形成，控制污染的发展速率。但是高错流速度会带来高能耗和对微生物活性的潜在危害。近几年来人们开始施加一些外力来控制膜污染，超声也是其中一个尝试的手段。根据本课题组的前期研究结果，在厌氧膜生物反应器系统中引入超声的办法可以控制厌氧膜污染的发展(文湘华，黄霞，隋鹏哲，一种利用超声在线控制膜污染发展的方法。中国发明专利，申请号：200510011799.5，2005.5.27)。虽然在前期研究中，厌氧膜生物反应器针对的只是溶解性自配废水的处理，但是这一结果为用于污泥消化的厌氧膜生物反应器膜污染控制提供了一个方向。

综上所述，厌氧膜生物反应器可以克服传统厌氧污泥消化池存在的停留时间长，池容积大的缺点，但随之带来的膜污染仍未得到有效解决。这一问题制约了厌氧膜生物反应器在污泥消化方面的应用。

发明内容

本发明是为了解决厌氧膜生物反应器用于污泥消化时产生的膜污染问题，构建一套用于污泥消化的在线超声厌氧膜生物反应系统(US-AnMBR)并提供相应的运行方法。

一种用于污泥消化的在线超声厌氧膜生物反应系统，其特征在于：该在线超声厌氧膜生物反应系统包括厌氧消化罐和膜组件；

所述厌氧消化罐上设置保温水套层、污泥混合液入口、沼气出口和污泥混合液出口，所述厌氧消化罐内装有搅拌器；

所述膜组件为外置式膜组件，其上设置混合液进水口、截留液出水口和膜滤液出水口，所述膜组件外配有超声清洗槽；