[发明专利]电絮凝膜生物反应器

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及用于船舶、海上装备、城市乡镇等海上和陆上点源生活污水的处理装备。

背景技术

生活污水是人类生产过程中所产生的污水，是水体的主要污染源，它主要有粪便和洗涤污水。随着社会经济的快速发展以及人口的增加，生活污水的排放越来越大，已成为经济发展和人们生活质量提高的严重阻碍，人们面临着资源性和水质性双重缺水的严峻考验。城市、村镇等陆上居民生活污水的排放直接影响着人们的生存环境和水体污染程度；海洋工程装备及船舶生活污水的排放则严重影响海洋环境，这些点源式生活污水具有面广量大、分布广泛不便集中处理的特点，给环境造成的危害更加直接、更加严重。为此，人们正以前所未有的决心寻求生活污水资源化的有效途经，并通过制定各种国际公约、排放标准来限制和提高生活污水的排放水质要求。

磷和氨氮是引起水源水质恶化的重要物质之一。生活污水中普遍存在一定含量的磷，磷是藻类繁殖所需各种成分中的限制性因素之一，水体中磷含量高低与水体富营养化程度有密切的关系。氨氮进入水体后，不但能作为生物营养物质诱发“富营养化”，使水味腥臭难闻，降低透明度，大量消耗溶解氧，并向水体排放毒素，造成水生生态系统紊乱。由于磷和氮素污染的种种危害，加上人们对水质和水量要求的提高，采用脱氧除磷净化的相应技术手段和措施改善水源水质已越来越受到社会的广泛关注。

国际海事组织（IMD）制定的《国际防止船舶污染公约》中规定，海上生产生活设施必须装有生活污水处理装置，非特殊情况禁止直接向限制海域排放生活污水，IMO的MEPC.159（55）决议出台了严格的强行执行排放标准，MEPC.227(64)决议增加并提出苛刻的磷氮去除排放标准。我国城镇污水处理常污染物排放标准以及我国再生水标准中均严格控制总磷、总氮的排放要求。

目前生活污水处理方法大致有 :生化处理、物理化学处理和电化学处理法。膜生物反应器（MBR）则是近些年来发展起来的高效生活污水处理方法，它由膜分离技术与生物反应技术相结合而形成的一种生化反应系统，其实质是生物降解与膜分离相互影响、共同作用的过程，它利用微生物对水中生物降解有机污染物进行转化，使之生成对环境无害的二氧化碳和水，同时截留生化反应物，具有固液分离率高、有机污染物降解效率高、剩余污泥少等优势。

虽然膜生物反应器是当前最为先进高效的污水处理方法，但也存在一些固有的严重不足：首先膜生物反应器（MBR）脱氮除磷效果差。由于在MBR反应器中有机物的消化降解依赖于对活性污泥进行充氧曝气，但脱氮除磷过程中的反硝化作用需要缺氧环境，而曝气作用对反硝化有着很大的影响，因此对于总氮的处理效果不尽人意，也由于充氧曝气过程的存在，事实上膜生物反应器中无法形成绝对的厌氧条件，这对释磷过程十分不利，即使采用间隙式曝气方法，对于磷的去除效果也不很理想。再者膜生物反应器中污泥活性降低。膜生物反应器能有效地截留反应器中的活性污泥，从而获得较高的污泥浓度，进而降低污泥产出率，减少反应器体积，然而这种工艺方法也使得污泥龄过长，不可避免地引起污泥菌体细胞活性的降低，具有污泥停留时间越长、污泥活性越低的趋势。还有膜生物反应器中膜污染是较难解决的问题。由于反应器污水中的微粒、胶体颗粒以及溶质大分子处于分解的、悬浮状态，而这些呈悬浮分散状态的微粒、胶体颗粒及溶质大分子与膜存在物理、化学作用或机械作用，使之吸附和沉积在膜表面或膜孔内，使膜的通量下降，甚至导致整个反应器无法正常工作。虽然现有技术中的采用反冲洗、间歇曝气延长膜污染时间，但并没有改变微粒的分散自由状态，不能较好地阻止膜污染。

本申请人于2008年10月7日申请并获授权的发明专利“多级生化生活污水处理方法及其处理装置”(专利号2008101966589)。该发明主要包括接触氧化柜、沉淀柜和膜生物反应柜，其污水经多级反复消解，有机物得到较为充分的降解，有机物去除率高，剩余污泥量极少。但在实际使用中，该发明中滤膜仍存在易污染问题，污水的处理效率不高，且脱氮除磷效果并不理想和稳定。针对该发明的不足，本申请人又于2012年11月30日申请并获得授权的发明专利“连续循环式膜生物反应器”（专利号2012105020267），本发明采用管式膜作为截留分离元件，并合理选择管式膜的管内流量、流速、以及管内流量与透出量之间的关系等，提出了管膜组的截留作用和柜内污泥浓度，减少了管膜的污染机率，提高了污水处理效率，但脱氮除磷效果仍然很不理想。