[发明专利]一种正渗透膜生物反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种膜分离技术，具体为一种正渗透膜生物反应器。

背景技术

城市污水、生活废水和工业废水的处理回用既可解决污染问题，又可使 污水得到有效利用，缓解水资源短缺的紧张状况，是个一举两得的措施，具 有明显的经济效益、社会效益和环境效益。膜生物反应器(Membrane Bioreactor，简称MBR)是将高效膜分离技术和生物反应器的生物降解作用集 于一体的水处理技术，它使用膜组件替代传统活性污泥法中的沉淀池来实现 泥水分离，具有固液分离率高，完全截留微生物，出水水质较好，处理效率 高，占地空间小，运行管理简单等特点，展现出良好的发展前景和市场潜力。

MBR技术虽然具有常规污水生化处理无法比拟的优势，但也存在较难克服 的问题。

首先，现有的MBR中通常采用微滤膜或超滤膜，对难生化降解的污染物去 除率不高，出水中残留的微量污染物等可能对回用水的安全性带来一定影响， 因此对MBR出水进行深度处理，进一步提高水质安全十分必要。目前，常用的 MBR后续(深度)处理技术主要有膜分离技术、高级氧化技术、混凝技术和生 物技术。

其次，使用活性污泥是MBR的优点，也成为MBR的致命弱点；MBR是污 染问题最严重的膜过程，甚至严重污染产水后处理的RO膜。从能耗的角度考 虑，除了MBR的动力运行成本，膜污染是造成MBR能耗高的最主要原因。膜 污染造成透水通量衰减较快，离线清洗频繁，膜寿命缩减，投资及运行成本 增加。在MBR实际运行过程中，往往采用加入药剂、降低污泥浓度、稳定进 水流速、增大曝气等方式来降低膜污染，但实际效果并不明显。现有MBR的 这些缺陷和问题限制了MBR的应用，阻碍了MBR技术的推广。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种新型膜生 物反应器(MBR)，该MBR采用正渗透膜，具有产水水质好，投资和运行成本 小，膜过程能耗极低，无浓水排放和环境友好等特点。该MBR技术特别适用 于城市污水、生活污水和工业废水的净化、软化。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计一种正渗透膜生物反应器， 包括生物反应器系统、正渗透膜分离系统和盐水浓缩系统，所述的生物反应 器系统包括生物反应器，在生物反应器内的底部装有曝气管，曝气管外接曝 气系统，生物反应器的底部还外接排泥阀门；所述的正渗透膜分离系统包括 驱动液储罐以及依次管接的进水泵，进水阀门、MBR进水流量计、正渗透膜 组件和驱动液回收罐，所述正渗透膜组件由进水收集管、正渗透膜和产水收 集管浇注而成，MBR进水流量计与进水收集管管接，产水收集管与驱动液回 收罐管接；所述的盐水浓缩系统包括与驱动液回收罐管接的浓缩泵，浓缩泵 依次管接浓缩液进水阀门、浓缩液进水流量计和浓缩膜组件，浓缩膜组件一 路管接淡水储罐，另一路管接回所述的驱动液储罐；所述的正渗透膜为具有 截盐作用的半透膜；所述的驱动液是指高化学势的无机盐水溶液，包括高浓 度的无机盐水溶液或者无机盐和其他水溶性有机物的混合溶液。

与现有技术相比，本发明正渗透MBR具有以下特点：

(1)膜过程中的膜污染极低(或可忽略)。其原因在于：①由于正渗透的 传质推动力为膜两侧所存在的化学势差，而不是传统的压力驱动，因此不会 存在由于压力推动而产生的污染物聚集；②不需要采用为抑制或破坏污染层 而采取的流体扰动(如膜面曝气)，避免了高膜面流速产生的不可逆污染；③ 现有MBR所用的微孔超滤膜/微孔膜复合膜的功能层致密且荷电，而正渗透膜 为纳滤/反渗透复合膜，可有效克服易被有机物污染和孔堵塞，同时纳滤/反 渗透复合膜对无机盐具有选择透过性，也可降低由于膜面无机物积累产生的 无机污染，同时也可除去部分无机盐。

(2)提高生化反应效率。由于膜污染问题的有效解决，一些生化反应进 行的必要条件可放宽，如污水的浓度、活性污泥的浓度等，特别是可大幅度 提高活性污泥的浓度，将会缩短生化反应时间、加强生化反应效果，从而提 高生化反应效率。

(3)投资成本小，运行成本低。正渗透MBR膜过程由于只需克服较低的 流动阻力，因此组件的形式简单，对材质无高要求，投资成本小；由于膜分 离过程不需要动力驱动，因此膜过程能耗极低；同时没有污染问题的困扰， 膜的使用寿命延长，且使用药剂、曝气和清洗等费用也可降低，运行成本低。