[发明专利]新型膜生物反应器及其在工业废水中的处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业废水处理设备及处理方法，尤指一种新型膜生物反应器及其在工业废水中的处理工艺。

背景技术

膜生物反应器(MBR)是膜分离技术与生物反应器相结合的一种新技术。膜分离技术就是利用某种特殊的半透膜对液体中的不同成分进行选择性分离、浓缩或提纯的技术方法，是物化处理方法的一种。生物反应器是利用活性污泥中的微生物对废水中的有机污染物进行降解以达到处理污水的技术方法。因此，膜生物反应器是生化处理法和物化处理方法的一种典型结合。20世纪60年代美国学者最先将活性污泥工艺与膜分离技术结合并应用于废水中有机污染物的去除，随后膜生物反应器以其能够有效地延长污泥固体停留时间，增加污泥浓度的特点引起了水处理领域学者的广泛关注。

生物反应器与膜组件有各自特殊的功能：①在生物反应器中可降解有机污染物被微生物分解；②膜组件过滤废水时把微生物截留在废水中，膜对悬浮颗粒构成一道物理屏障，使得活性污泥可被生物反应器循环利用而且出水无悬浮颗粒、细菌和病毒。

膜组件分两种配置类型：内置式和外置式。外置式的过滤是在压力作用下，膜组件对混合液进行过滤；而内置式膜组件则浸没在曝气池中，通过抽吸作用对废水进行过滤。外置式膜生物反应器的膜通量一般在50-120L/(h·m²)，跨膜压差在1-4bar之间。内置式膜生物反应器的渗透通量在10-50L/(h·m²)，跨膜压力大约是0.5bar。由于不需要循环泵，曝气生成一个切向流动的液体膜，运行条件较为简单，跨膜阻力值和切向速度较低，内置式膜生物反应器能耗相对较低。

膜生物反应器比传统活性污泥处理系统的优势在于：①传统二沉池被膜组件取代。膜组件结构紧凑，而且稳定的出水水质与变化的污泥沉降速度无关。②膜生物反应器可承载的微生物量比传统的处理系统高。Jefferson等人利用20g/L的生物量处理废水；Yamamoto等人利用30g/L处理。而传统工艺利用的生物量浓度少于5g/L以避免生物絮体的集中沉降。除了可以避免生物絮体集中沉降，MBR生物降解更彻底，处理效率更高。不过，Lubbecke等人指出，增加生物浓度会导致氧传质速率的减小，而这有取决于所处理废水与反应器的类型。膜生物反应器其它方面的优势在于：

1、由于高浓度的生物量可以停留在反应器中，曝气池容量也可以相应减小。

2、污泥的处置有一定难度，而污泥产量减少2-3倍，从而降低了运行成本的。

3、膜生物反应器在工业废水处理中广泛应用，因为废水可以直接在现场处理，使水再利用，减少用水量，从而降低制造成本。

与传统活性污泥法不同，膜生物反应器利用膜分离，把所有生物完全截留在生物反应器内，从而控制和延长了污泥停留时间，使污泥停留时间不受水力停留时间影响，高的污泥停留时间增加了污泥浓缩和有机负荷，因此提高了污染物的降解率。

传统膜生物反应器(板式膜)的结构示意图如图1所示，其在水槽1之内设置有膜组件2，该膜组件2包括板框21及设置在板框21上的若干过滤膜板22，过滤膜板22上设有两片膜片，两片膜片之间形成透析液通道。在水槽1的下方设有与水槽相通的进水管3，上方设有与过滤膜板22内部透析液通道相通的透析出水管4。在水槽1的底部还设置有曝气管5，该曝气管5上设有若干曝气孔，且该曝气管5与一气泵(图中未示出)相连。所述水槽1的下方还设置有一排泥管6。

所述膜生物反应器的运行过程为：在水槽1内放入活性污泥，然后向水槽1内连续进水并连续抽水，同时打开气泵进行曝气。在运行过程中，活性污泥中的微生物可对废水内的有机污染物进行降解，降解后的废水再透过过滤膜板22上的膜片进行过滤分离，所得透析液从出水管4排出。曝气的作用是使活性污泥更均匀的充满于水槽内，而不是沉淀于水槽底部，使微生物充分与污水接触，得到更好的处理效果。

传统膜生物反应器的运行方式若为连续式运行，膜片污染较为严重，膜通量下降很快，要经常更换过滤膜板。为此，传统膜生物反应器运行方式大都为间歇抽吸式或间歇曝气式等，在间歇过程中，可以在一定程度上减轻膜污染，但是膜通量的下降还是较为明显且无恢复。

而且，传统膜生物反应器在脱氮除磷中，没有很好的应用效果，尤其在印染废水等高浓度难降解废水处理中，对总氮的去除更是难以达到排放标准。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种新型膜生物反应器及其在工业废水中的处理工艺，该处理工艺以及新型的膜生物反应器可以缓解膜污染，使膜通量在一定程度下得到恢复，以延长膜组件的使用寿命。