[发明专利]一种污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器

说明书

技术领域

本发明涉及环保技术领域，尤其是涉及一种污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器。

背景技术

膜生物反应装置(MBR)是把生物处理与膜分离技术相结合的一种生化-物化组合工艺，是污水及给水处理的换代工艺，被称为最有发展前景的第三代水处理技术。该工艺以其出水水质好、占地面积小、污染物去除率高和剩余污泥量小等优点而广泛应用于污废水处理中，尤其适合于污水回用及废水循环处理中。然而，MBR也存在膜材料价格高和膜污染严重导致的投资和运行成本高等问题，制约着该工艺的普遍推广，可见该技术的发展要依靠膜价格的降低和工艺的改进。

目前MBR工艺采用的膜主要是微滤(MF)和超滤(UF)的有机聚合物膜，包括聚醚砜(PES)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚偏氟乙烯(PVDF)等。在过去的15年间，膜产品成本已呈指数形式下降，从90年代初的400美元/m2降到2005年的不足50美元/m²，随着技术的不断改进和膜产品需求量增大而形成的规模效益，可以预测其成本还将继续降低，但降低幅度有限。因此要把研究重点放在廉价膜的开发应用和膜污染控制方面。

提高MBR工艺对传统污水生物处理工艺的竞争力，必须降低该工艺的投资和运行成本。在MBR工艺中，膜的主要作用是过滤，而污水处理程度达到排放或回用标准即可，不需要过分的净化，因此可以采用一些稍大孔径的廉价膜材料，如无纺布，来灵活替代普通有机膜。

无纺布是纤维自由叠加生产的，由于其多孔、孔径大，在低压操作条件下就可以获得较大的通量。目前，无纺布MBR已在日本城市污水处理中进行了中试和生产性的应用，工艺采用厌氧/好氧MBR污水处理生活污水，COD去除率可达91.6％，出水COD在13mg/L左右。台湾工业技术研究院采用pp无纺布或无纺毡布(NWF)为材料，制备板框式(FS)膜组件(膜厚0.6mm；孔径20um)，应用于食品废水处理MBR中，COD等污染指标去除效果很好，可见无纺布膜可以替代普通有机膜而应用于MBR工艺中。

然而，无纺布MBR工艺也存在膜污染的缺点。由于无纺布表面粗糙、孔径较大，容易发生膜污染，而且难以水力清洗。强化无纺布抗污染性能是该领域的一个重要研究方向。

MBR膜污染一般分无机结垢污染、有机物浓差极化产生的污染物和微生物污染物。目前，已发现的无机垢物有碳酸钙、硫酸钙、氢氧化镁及磷酸盐(如鸟粪石)等，有的为晶体，多数为非晶质；有机垢物以胶体及大分子难降解物质为主；微生物污染物主要是由微生物及其代谢产物组成。

采用无机颗粒在无纺布表面形成动力膜可以作为一道屏障，降低了引起膜污染的胶体、微生物代谢物等与膜的接触机会。有研究表明，MBR反应器中投加粉末活性炭(PAC)可以形成生物活性碳(BAC)，能够吸附悬浮液中的胞外聚合物和微生物代谢产物；另外，MBR中形成的BAC絮体紧密、密度较大，在膜表面沉积结合的强度较小，减缓其对膜的污染，而且提高了出水水质。然而，系统运行一段时间后，需要更换PAC，成本较高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种节能、高效、使用灵活、可满足对污水进行不同程度处理的污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器，该反应器包括反应区、絮体成长区和无纺布膜组件，其特征在于，所述的无纺布膜组件内设有无纺布膜，在无纺布膜表面及内部设有污水中胶体物质凝聚产生的絮体构成的动态膜。

所述的絮体是由污水中的固体微粒、铝盐和铁盐等无机混凝剂所产生的水解聚合离子、合成聚合物混凝剂在水中产生的微粒等组成的，粒径在10-1000微米的集合体。

所述的絮体通过投加絮凝剂并采用曝气搅拌得到，曝气搅拌同时也具有提高污水溶解氧浓度的功效。

所述的无纺布膜为聚丙烯、尼龙或聚酯材料制成的膜。

所述的无纺布膜的孔径为2～200微米。

该污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器底部设置泥斗和排泥装置，将剩余混凝污泥排出。

该污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器可单独或与其它处理工艺联合应用于水处理系统中。