公布日：2023.01.17

申請日：2022.11.07

分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F11/04(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N

摘要

本發明屬于厭氧消化技術領域，具體涉及一種高含固率全混式厭氧反應器，包括厭氧消化罐和設置在厭氧消化罐外的過濾分離裝置，所述過濾分離裝置包括殼體及設置在所述殼體內的過濾元件，所述殼體通過管路與厭氧消化罐串聯形成循環回路，所述過濾元件包括中空旋轉軸和碟片狀中空陶瓷膜，所述碟片狀中空陶瓷膜沿其軸向套設并固定在中空旋轉軸的外周，所述中空旋轉軸通過其側壁的通孔與碟片狀中空陶瓷膜的內部連通，過濾清液經中空旋轉軸排出過濾分離裝置。該反應器適用于處理高粘度物料的原料，如熱水解污泥、餐廚垃圾等厭氧消化提高固體濃度或有機負荷，同時解決了厭氧消化液含固率提高和消化液過濾的問題，厭氧消化含固率可達到12％。

權利要求書

1.一種高含固率全混式厭氧反應器，其特征在于：包括厭氧消化罐和設置在厭氧消化罐外的過濾分離裝置，所述過濾分離裝置包括殼體及設置在所述殼體內的過濾元件，所述殼體通過管路與厭氧消化罐串聯形成循環回路，所述過濾元件包括中空旋轉軸和碟片狀中空陶瓷膜，所述碟片狀中空陶瓷膜沿其軸向套設并固定在中空旋轉軸的外周，所述中空旋轉軸通過其側壁的通孔與碟片狀中空陶瓷膜的內部連通，過濾清液經中空旋轉軸排出過濾分離裝置。

2.根據權利要求1所述的高含固率全混式厭氧反應器，其特征在于：所述過濾分離裝置的排液管連通厭氧消化罐的反應區上部，所述過濾分離裝置的進液管連接厭氧消化罐反應區的下部。

3.根據權利要求2所述的高含固率全混式厭氧反應器，其特征在于：所述碟片狀中空陶瓷膜的孔徑為0.05μm～2μm，材質為氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦和氧化硅中的至少一種。

4.根據權利要求2所述提高厭氧消化含固率的方法，其特征在于：所述進液管上串接有循環泵，膜過濾通量控制在15～20L/m2·h，過濾的壓力控制在0.1MPa～0.6Mpa，旋轉軸的的轉速控制在400～900rpm/min。

5.根據權利要求1所述提高厭氧消化含固率的方法，其特征在于：厭氧消化啟動期，通過調節進料量，來調節厭氧消化的水力停留時間，直至沼氣產量穩定，沼氣中甲烷含量大于55％；穩定期，每天定量將厭氧消化罐中消化液泵入過濾分離裝置，定量排出膜透過液；當消化液含固率達到8％～12％時，停止過濾。

6.根據權利要求1所述高含固率全混式厭氧反應器，其特征在于：所述碟片狀中空陶瓷膜同軸設置有多個。

7.根據權利要求1所述高含固率全混式厭氧反應器，其特征在于：所述碟片狀中空陶瓷膜的外表面設置有棱狀凸起，所述棱狀凸起垂直于碟片狀中空陶瓷膜的切線方向。

8.根據權利要求7所述高含固率全混式厭氧反應器，其特征在于：所述棱狀凸起的高度從轉軸的一端向遠離轉軸的一端遞減。

發明內容

本發明的目的在于提供一種全混式厭氧反應器，以克服現有全混式厭氧反應器存在的濾液懸浮物高、脫氮負荷低效率低、難降解COD去除效果差的問題。

本發明提供了本發明提供了一種高含固率全混式厭氧反應器，包括厭氧消化罐和設置在厭氧消化罐外的過濾分離裝置，所述過濾分離裝置包括殼體及設置在所述殼體內的過濾元件，所述殼體通過管路與厭氧消化罐串聯形成循環回路，所述過濾元件包括中空旋轉軸和碟片狀中空陶瓷膜，所述碟片狀中空陶瓷膜沿其軸向套設并固定在中空旋轉軸的外周，所述中空旋轉軸通過其側壁的通孔與碟片狀中空陶瓷膜的內部連通，過濾清液經中空旋轉軸排出過濾分離裝置。優選的，所述中空旋轉軸的一端封閉，另一端設有出濾液口。

作為優選方案，為了使高含固率的溶液能夠方便的進行分離，所述過濾分離裝置的排液管連通厭氧消化罐的反應區上部，所述過濾分離裝置的進液管連接厭氧消化罐反應區的下部。

作為優選方案，為了保證過濾效果，所述碟片狀中空陶瓷膜的孔徑為0.05μm～2μm，材質選自氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦和氧化硅中的一種。

作為優選方案，所述進液管上串接有循環泵，泵抽出厭氧消化液送入過濾分離裝置，通過閥門控制壓力，過濾分離將厭氧消化液進行動態錯流過濾，膜過濾通量控制在15～20L/m2·h，過濾的壓力控制在0.1MPa～0.6Mpa，旋轉軸的的轉速控制在400～900rpm/min。隨著碟片狀中空陶瓷膜的高速旋轉，在碟片狀中空陶瓷膜表面產生高剪切力形成旋流掃流，使膜的表面的濾餅層很薄，以盡量避免發生堵塞。

進一步地，在厭氧消化啟動期，通過調節進料量，來調節厭氧消化的水力停留時間，直至沼氣產量穩定，沼氣中甲烷含量大于55％。穩定期，每天定量將厭氧消化罐中消化液泵入過濾分離裝置，定量排出膜透過液。當消化液含固率達到目標值(8％～12％)時候，停止過濾。

作為優選方案，為了增大過濾面積，提高過濾效率，所述碟片狀中空陶瓷膜同軸設置有多個。

作為優選方案，所述碟片狀中空陶瓷膜的外表面設置有棱狀凸起，所述棱狀凸起垂直于碟片狀中空陶瓷膜的切線方向，這樣的設置可以在碟片狀中空陶瓷膜與消化液旋切摩擦時，產生紊流，從而在棱狀凸起前方形成更大的正壓力，以沖擊濾餅，而在棱狀凸起的后方形成具有一定真空度的區域，從而更好的剝除濾餅，避免堵塞，保持足夠的膜過濾通量。

進一步的，為了減輕碟片狀中空陶瓷膜中心位置的濾餅積累，棱狀凸起的高度從轉軸的一端向遠離轉軸的一端遞減，較高的棱狀凸起前方產生了更大的沖擊力，后方也產生較大的真空度，從而可以補償了中心位置線速度低帶來剪切力和離心力不足導致的濾餅清除力不足的問題。

與現有技術相比，本發明所取得的有益效果：

(1)本發明將厭氧消化罐與過濾分離裝置分置，碟片狀中空陶瓷膜陶瓷膜形成的錯流過濾運行相對穩定，易于膜清洗且不影響厭氧消化罐的正常運行。

(2)本發明提供的過濾分離裝置，膜片為碟片狀中空陶瓷膜陶，其高速旋轉可以加大流體在膜組件內部的流速，增加了流體的剪切力，沖擊力以及真空度，不僅能夠更有效的減少污染物在泵壓力作用下在膜表面的沉積，還能剝離膜表面吸附不緊密的污染物，有效地降低陶瓷膜組件的污染。

(3)此裝置對厭氧消化液泥質指標如懸浮物、有機物等都具有顯著的耐受性和可調控性，因此可以滿足不同原料(污泥、熱水解污泥、餐廚垃圾、垃圾滲濾液等)、不同溫度(中溫和高溫，35℃～55℃)的厭氧消化處理要求。

（發明人：左壯;張海新;賈洋;陳慶;王元月）