[发明专利]一种外置式动态膜厌氧发酵系统及方法

说明书

本发明公开了一种外置式动态膜厌氧发酵系统及方法，该系统包括外置式动态膜元件、厌氧发酵反应器、基质罐和气体计量反洗出料单元；外置式动态膜元件通过循环回流泵与厌氧发酵反应器管路连接；出料泵经压力表与外置式动态膜元件底部管路连接；基质罐通过进料泵与厌氧发酵反应器底部管路连接；厌氧发酵反应器出气口一端通过单向阀经水封瓶与湿式气体流量计管路连接，另一端经气体反洗缓冲装置和循环反洗气泵与外置式动态膜元件顶端管路相连。本发明的优点主要体现在：①能够连续稳定实现沼液和沼渣的有效分离；②重力冲刷作用，降低膜清洗频率，能耗较低；③分离膜成本低廉，可循环多次使用。

技术领域

本发明属于固体废弃物处理技术领域，特别涉及一种外置式动态膜厌氧发酵系统及方法。

背景技术

厌氧发酵是指在厌氧条件下将有机生物质进行水解、酸化、乙酸化和产甲烷转化生成甲烷的过程，是治理固体废弃物污染和缓解能源紧缺的有效途径。厌氧膜生物反应器(AnMBR)能够分别调控污泥停留时间(SRT)和水力停留时间(HRT)，在厌氧发酵处理中具有许多优点。然而由于膜材料成本高、膜污染和能耗高等问题，限制了AnMBR在厌氧发酵系统的应用。

动态膜生物反应器(DMBR)在污水处理领域应用较多，然而在固体废弃物领域鲜见应用。DMBR采用尼龙或不锈钢网作为支撑材料，借助微生物胞外聚合物等形成生物膜进行固液分离，增加固体废弃物在厌氧发酵体系内的停留时间，进而强化有机废弃物的能源转化效率，在厌氧发酵领域具有广阔的应用前景。然而在水处理领域通常采用的内置式和外置式DMBR在厌氧发酵系统较难应用。因此，开发适宜厌氧发酵固液分离且可连续稳定运行的新型动态膜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外置式动态膜厌氧发酵系统及方法，它能够连续稳定实现沼液和沼渣的有效分离；并具有重力冲刷作用，降低膜清洗频率，能耗较低；另外，其分离膜材料成本低廉，可循环多次使用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种外置式动态膜厌氧发酵系统，包括外置式动态膜元件、厌氧发酵反应器、基质罐和气体计量反洗出料单元，其中，所述基质罐的出口通过进料泵与厌氧发酵反应器底部进口管路连接，所述厌氧发酵反应器的出水口通过循环回流泵与外置式动态膜元件的底部进口管路连接，厌氧发酵反应器的出气口分为两路，一路与湿式气体流量计管路连接，另一路经循环反洗气泵与外置式动态膜元件顶端管路相连，向外置式动态膜元件送入反洗气。

进一步地，所述外置式动态膜元件主要包括动态膜，动态膜为圆桶形，膜材料为不锈钢网，孔径为50-150μm。

进一步地，所述外置式动态膜元件的顶部与厌氧发酵反应器之间设置有回流管道。

进一步地，所述厌氧发酵反应器的出气口的一路通过单向阀经水封瓶与湿式气体流量计管路连接，另一路经气体反洗缓冲装置和循环反洗气泵与外置式动态膜元件顶端管路相连。

进一步地，所述气体反洗缓冲装置是密封锥形瓶。

进一步地，所述外置式动态膜元件的底部出口通过出料泵与出料桶管路连接，且在连接管路上设置压力表，压力表的范围为-50kPa至0kPa，当监测值低于-40kPa时，开启循环反洗气泵进行反洗。

进一步地，所述厌氧发酵反应器由搅拌器混合搅拌，其中的发酵反应类型为35-39℃中温发酵或55-60℃高温发酵。

本发明还提供了利用所述外置式动态膜厌氧发酵系统的厌氧发酵方法，有机废弃物先从基质罐进入厌氧发酵反应器，在厌氧发酵反应器中混合发酵后，泥水混合物再进入外置式动态膜元件进行固液分离，滤后出料通过出料桶收集；厌氧发酵反应器中生成的气体通过单向阀和水封瓶后用湿式气体流量计计量产气量；气体反洗缓冲装置实时获取压力表的压力数据，当压力表数值低于-40kPa时，开启循环反洗气泵进行气反洗；气反洗结束时，停止循环反洗气泵，恢复正常运行。