[发明专利]新型膜-生物膜反应器系统及其应用

说明书

技术领域

本发明属于水污染控制技术领域，具体涉及一种新型膜-生物膜反应器系统及其应用，该系统可直接应用到水污染净化及污水处理工程，如城市生活污水的处理，垃圾渗滤液废水处理、高浓度有机废水处理等场合。

背景技术

膜生物反应器(MBR)的发展历史不长，迄今为止才不过30多年，而MBR的商业应用也只有20年的历史，但MBR技术的发展速度却很快。

美国的Smith等人首次(1969年)报导了利用超滤膜取代活性污泥法工艺中二沉池的方法。不久(1970)，Hard等在一个10L的生物反应器里放置超滤膜，采用终端过滤实现生物分离的方式来处理合成废水，在他们的研究中，活性污泥浓度达到了23-30g/L，远高于常规活性污泥的污泥浓度；COD去除率达到了98％。但由于当时膜技术发展还处于起步阶段，可供选择的膜材料种类少，膜的使用寿命短，限制了该工艺的长期稳定运行。到了20世纪70年代，在Dorr-Oliver公司和日本的Sanki-Engineering有限责任公司签订协议后，膜技术进入了日本市场。70年代后期，日本研究者因地制宜，对膜分离技术在废水处理中的应用进行了大力开发和研究，使膜生物反应器开始走向了实际应用。特别是80年代初期，由于新型膜材料的出现和膜市场的迅速发展，加上80年代中后期各种型式膜生物反应器的出现，使得系统的稳定性得到很大提高，运行能耗降低，膜生物反应器工艺在废水处理中的应用受到越来越广泛的重视。到了上世纪90年代，膜生物反应器已经成功应用于中水道污水处理、粪便污水处理、垃圾渗滤液废水处理、高浓度有机废水处理等；包括日本和加拿大等国在内的不少公司已经相继开发出有实用价值的膜生物反应器系统，并在实际工程中开始陆续得到应用。

我国的膜生物反应器研究始于上世纪90年代初期。上海华东化工学院研究了用膜生物反应器处理人工合成污水和制药废水的可行性。从1995年清华大学用膜生物反应器处理生活污水取得成功，到2001年2月国家计委下达关于组织实施膜技术及其产业化专项的公告，标志着我国政府开始正式重视膜分离技术在水处理中的应用。

目前，脱氮除磷的总体效果的提升和膜污染的解决成为MBR远期推广亟待解决的问题。随着我国环境治理力度的加大，污水排放水质要求越来越严格，研究和开发出一种能够同时获得较为理想的脱氮除磷效果的MBR技术，对于污水处理行业和中水回用将具有重要的实际意义。

发明内容

为解决目前MBR工艺脱氮除磷总体效果，特别是除磷效果不好的技术瓶颈，本发明的目的首先是提供一种新型膜-生物膜反应器系统。

本发明目的还在于提供上述系统的应用，它可应用于城市生活污水处理、中水道污水处理、粪便污水处理、垃圾渗滤液废水处理和高浓度有机废水处理等多种污水处理场合。

本发明的目的通过以下的技术方案来实现：本发明将污水处理生物膜最新技术(悬浮生物载体)与膜分离技术相结合，提供了一种新型膜-生物膜反应器系统，该系统包括由厌氧区、缺氧区和好氧区三个区组成反应池，所述好氧区填加了用于附着好氧微生物(挂膜)的悬浮填料并在好氧区末端设置膜分离组件。

为更好的实现本发明，本发明提供以下优选的技术方案：

所述悬浮填料为专门研发的生物填料。

所述好氧区的悬浮填料投加率优选为30％～40％。

所述悬浮填料可以为丝状、球状和/或齿轮状，或者其它有利于生物膜附着及生长的形状，单个填料的体积不宜过大，其直径优选为10-20cm。

所述模组件优选采用内置方式，竖直置于好氧区的末端。可采用国内外常用的各种膜，如：中空纤维膜(HF)、平板式膜(MF、UF型)等。

所述厌氧区DO＝0mg/L，所述缺氧区优选DO<0.2mg/L，所述好氧区优选DO＝0.5～1.2mg/L之间；

所述缺氧区和好氧区设置曝气装置，可通过设置在缺氧区的ORP探头和设置在好氧区的DO探头来监测上述区域的DO值，并由此实现对所述曝气装置启停的自动控制。

所述厌氧区优选占所述反应池总有效体积的1/6-1/3；所述缺氧区优选占所述反应池总有效体积的1/6-1/3；

所述缺氧区与厌氧区之间，好氧区与缺氧区之间均设置回流泵。

该系统除去核心部分反应池外，还包括蓄水池和调节池，蓄水池经提升泵与调节池连接，调节池经进水泵与反应池的厌氧区连接；所述膜分离组件经出水泵与出水水箱连接；