[发明专利]外置式连续流好氧颗粒污泥膜生物反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种污水处理技术，尤其是指一种外置式连续流好氧颗粒污泥膜生物反应器。

背景技术

随着城市化进程的加快、城市人口的增加，工业废水与生活污水的排放量日益增多。近年来，由于水环境污染和水体富营养化问题的加剧，水污染控制技术的应用越来越广泛。生物降解法是去除废水中有机物最经济有效的方法。根据生物代谢过程中对氧的需求状况，微生物可分为好氧微生物、缺氧微生物、厌氧微生物和介于其间的兼性微生物，其中好氧微生物在污水处理中一直占据主导地位，多用于处理中等浓度以下的污水。

传统的活性污泥污水处理系统存在许多不足，如容易产生大量的剩余污泥，对冲击负荷敏感、反应器体积庞大及容积负荷较低；极易引起丝状菌大量生长，导致污泥膨胀，处理效率下降，甚至引起处理工艺瘫痪。近年来，出现了许多将生物自絮凝原理应用于好氧反应系统中、以实现好氧污泥的颗粒化的研究：由于在反应器中留存了大量沉降性能好的好氧颗粒状活性污泥，可降低对污泥沉淀系统的要求，减少剩余污泥的排放，同时显著降低整体运行能耗。这种好氧颗粒污泥技术利用了微生物的自絮凝形成结构密实的菌体，具有泥水分离性能较好、耐受有机负荷高等优点。由于集不同性质微生物(好氧、缺氧和厌氧微生物)于一体，在反应器中能够达到较高的污泥浓度，从而提高了反应器的容积负荷和抗冲击负荷能力；因其具有良好的沉降性能，可减少反应器容积及占地面积，在经济方面具有很重要的意义。同时，好氧颗粒污泥还可用于工业废水中难降解物质(重金属和复杂有机物)的处理，尤其是在处理高浓度有机废水和脱氮除磷方面。

膜生物反应器(MBR)是将膜分离技术与生化处理技术相结合的一项新兴污水处理技术，其可在紧凑的空间内同时实现微生物对污染物质的降解和膜对污染物质的分离，具有高效、实用、工艺紧凑、节省占地等优点。如图1所示，膜生物反应器主要包括以下部分：

1)厌氧/缺氧，好氧池

2)膜池及膜组件

3)进水、出水及污泥回流系统

具体地，进水1’通过精细格栅2’进入缓冲池3’，然后送入厌氧池/缺氧池5’，经过其中的搅拌器4’，由厌氧池/缺氧池5’对污水中的氮磷实现高效脱除后的污水进入好氧池6’，好氧池6’中设有传感器8’以及曝气分配器9’，经过好氧池6’处理后的污水进入膜池7’，经过其中的膜组件10’处理后利用抽吸泵12’抽出滤出液，其中膜组件10’的排液管道上设有压力传感器11’，曝气设备14’通过气体流量计13’将气体送至膜组件10’下方，膜池7’底部通过循环泵15与厌氧池/缺氧池5’及污泥存放池相通。

具有上述结构的膜生物反应器(MBR)具有如下缺陷：

1)膜污染问题和相对于传统污水处理工艺的高能耗，仍然是限制该技术广泛应用和推广的主要瓶颈。膜污染物质及污染过程直接与反应器中污泥性状以及微生物生长特征密切相关。随着对MBR认识和研究的深入，如何调整改善MBR中微生物形态及污泥性状，从而达到减缓膜污染的目的，已经成为膜生物反应器研究的重点问题之一。

2)此外，如要对污水中的氮磷实现高效脱除，在好氧池和膜池的基础上，还需要增加厌氧反应池、缺氧反应池、以及各反应池之间的再循环系统，这会显著增加系统的固定投入成本和占地面积。

申请号为200710058108.7的专利公开了一种一体式好氧颗粒污泥膜生物反应器，申请号为200720023157.1的专利公开了一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器，这类膜生物反应器主要包括：

1)好氧颗粒污泥反应池

2)膜组件

3)进水、出水系统

此类一体式好氧颗粒污泥膜生物反应器具有如下缺陷：

1)反应器内很难有效形成和保留好氧颗粒污泥，需外源培养后定期添加；

2)由于膜组件浸没于好氧颗粒污泥反应器中，膜组件的曝气膜擦洗会造成运行过程中好氧颗粒污泥的大量破碎，因此反应器稳定性无法保证，需频繁启动或外源接种大量颗粒污泥。

3)好氧颗粒污泥的形成及去除污染物需要有效的固液流动，而膜组件若浸没于好氧颗粒污泥反应器中，当颗粒污泥浓度较高时，膜组件会阻挡颗粒污泥的运动，使得颗粒污泥无法充分与污染物接触，降低污染物去除效率；甚至，颗粒污泥会板结在平板膜之间或中空纤维膜组件的两端，显著降低有效膜过滤面积，增加膜清洗频率，缩短膜使用寿命。

4)目前一体式好氧颗粒污泥膜生物反应器多采用序批式进出水方式，这样会增加系统控制的复杂性，且明显限制了该反应器的应用领域。

发明内容