[发明专利]同步厌氧氨氧化和产甲烷的膜生物反应器及废水处理方法

说明书

本发明公开了一种同步厌氧氨氧化和产甲烷的膜生物反应器及废水处理方法，将污水稀释后输送至厌氧产甲烷反应器，厌氧产甲烷反应器内投放有孔径为1～10μm、孔隙率超过80％的微生物载体，微生物载体上的厌氧氨氧化菌为经过驯化后，用于将污水中的亚硝态氮和氨氮转化为氮气和硝态氮，第一回流路径连通活性污泥好氧区和活性污泥缺氧区，第二回流路径联通活性污泥厌氧区与活性污泥缺氧区，第三回流路径联通活性污泥缺氧区和活性污泥好氧区，可将活性污泥缺氧区中的污泥混合液通过第一回流路径、第二回流路径、第三回流路径回流至厌氧产甲烷反应器、活性污泥厌氧区、活性污泥缺氧区的回水口，使污水和活性污泥在厌氧条件下发生水解酸化、产酸和产甲烷三个过程。

技术领域

本发明涉及污水处理系统领域，特别涉及一种同步厌氧氨氧化和产甲烷的膜生物反应器及废水处理方法。

背景技术

养猪场污水含有高浓度有机物，化学需氧量高达8000mg(COD)/L，还含有大量氮、磷等营养物质，总氮含量可高达1900mg(N)/L，总磷含量可高达150mg(P)/L。一旦养猪场污水进入地表水体就会引起地表水体严重缺氧、水生生物死亡，而且还引起水体富营养化、造成土壤和地下水污染等环境影响。

当前，养猪场污水的处理主要有厌氧消化和好氧活性污泥法等生物处理方法。养猪场的污水首先进入厌氧消化池，然后再对厌氧消化池的出水进行好氧活性污泥法处理。这一生物处理工艺往往难以奏效，细究其原因在于，养猪场污水中的高浓度铵氮影响了好氧活性污泥法的生物活性，在厌氧消化池，大量有机物被厌氧菌转化成甲烷和二氧化碳，厌氧出水的有机物浓度明显降低，厌氧消化的串联代谢反应不能去除水体中的铵氮，相反，水解反应将进水悬浮物分解成铵和溶解性有机物，从而厌氧消化池出水的铵浓度不降反升。厌氧消化池出水的铵氮与有机物的比例(g(N)/g(COD))常常超过30％g(N)/g(COD)，很多情形甚至高达40％以上g(N)/g(COD)。这样，厌氧消化池的出水往往呈现强烈的碱性，水体的pH值高达9～10。众所周知，当水体的pH值超过8时，活性污泥法的微生物活性将受到严重抑制。这就是当前普遍采用的厌氧消化-后续好氧活性污泥法的生物处理工艺之所以失效的原因。

因此，有必要研发一款集厌氧消化和好氧活性污泥反应于一体的膜生物反应器以及公开采用该膜生物反应器进行废水处理的方法，该膜生物反应器可实现回流循环反应处理，可以在厌氧产甲烷反应器内同步实现产甲烷反应、厌氧氨氧化反应和厌氧甲烷氧化反应，从而显著地减小厌氧产甲烷反应器出水的铵浓度，进而减小厌氧出水碱性过高对活性污泥上的微生物活性的抑制。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的问题，提供了一种同步厌氧氨氧化和产甲烷的膜生物反应器及废水处理方法，该反应器可有效提高活性污泥中菌种的活性，改善净化效果，提高污水的净化率。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：

一种同步厌氧氨氧化和产甲烷的膜生物反应器，包括通过排水管顺次连接的进水池、厌氧产甲烷反应器、活性污泥厌氧区、活性污泥缺氧区以及活性污泥好氧区，所述活性污泥好氧区内设置有膜组件，所述厌氧产甲烷反应器内投放有孔径为1～10μm、孔隙率超过80％的微生物载体，微生物载体上定植有厌氧氨氧化菌，所述活性污泥好氧区和活性污泥缺氧区的底部通过第一回流路径连通所述厌氧产甲烷反应器，所述活性污泥厌氧区与活性污泥缺氧区的底部通过第二回流路径联通，活性污泥缺氧区通过第三回流路径联通所述活性污泥好氧区，活性污泥厌氧区与活性污泥好氧区的池容之比大于2，所述厌氧产甲烷反应器的顶部设置有所述三相分离器，所述三相分离器的沼气排出管与水封连接，水封中盛装碳酸钙水溶液。

作为优选，所述活性污泥厌氧区、活性污泥缺氧区内均设有水底搅拌机，所述活性污泥好氧区内设有曝气器，所述曝气器设置在所述膜组件的下方，曝气器通过进风管连接有鼓风机，鼓风机为所述曝气器提供充足的气流。

作为优选，所述厌氧产甲烷反应器的一侧纵向设置有多个取样管，多个所述取样管上均安装有取样阀门。