[发明专利]应用动态膜厌氧MBR-正渗透技术处理人类黑水的一体化装置

说明书

本发明提供一种应用动态膜厌氧MBR‑正渗透技术处理人类黑水的一体化装置，属于水处理技术领域。该装置包括进料预处理系统、调节罐、动态膜厌氧MBR反应器、正渗透反应器、循环系统一、循环系统二、集气系统、出料系统和仪表控制系统。待处理物料经进料预处理系统进入动态膜厌氧MBR反应器中进行厌氧发酵，沼气进入集气系统进行收集，沼液进入正渗透反应器膜组件内侧进行浓缩，浓缩沼液通过循环系统一重复进入正渗透反应器，最终产出高浓度沼液作为液体肥料；动态膜厌氧MBR反应器中发酵混合液经循环系统二进入正渗透反应器膜组件外侧作为汲取液，利用正渗透膜两侧渗透压差进行沼液浓缩。该装置可在降低处理能耗、污染物无害化的同时实现资源再生和回收。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别是指一种应用动态膜厌氧MBR-正渗透技术处理人类黑水的一体化装置。

背景技术

人类黑水包括粪便、尿液以及冲洗水，其有机物含量相对较高，且富含氮磷等营养元素，资源化潜力大，但是如果得不到及时处理，不仅会影响环境卫生，造成土壤、水源污染，危害人类生命健康。

目前，人类黑水通常直接排入下水管网，经雨水、其他生活污水混合稀释后，又通过污水处理厂富集并分离有机物、氮磷等污染物，此过程消耗大量资源。因此，应将人类黑水单独收集，并在实现黑水无害化处理的同时，回收资源。

目前对人类黑水的无害化过程常采用生物处理技术。其中，厌氧技术可回收生物燃气、运行耗能少，因此更为经济环保，但传统厌氧技术存在处理耗时长且出水水质较差的问题。厌氧MBR(膜生物反应器)具有水力停留时间与污泥停留时间相互独立、污泥龄长、降解效率高、运行周期短、剩余污泥产量少、出水水质好且稳定、占地面积小的优点。但由有机质、污泥颗粒以及无机物等在膜表面沉积并积聚引起的膜污染是该技术最主要的制约因素。动态膜技术可通过动态生物膜截留杂质，减缓膜污染速率。因此动态膜厌氧MBR技术不仅能够保留厌氧MBR的优点，更具通量高、易清洁、能耗小的优势。

厌氧发酵过程所产沼液含有可溶性氮磷化合物，需经过充分处理方能安全排放，沼液也可作为肥料回用，但原始沼液营养元素浓度偏低，体积过大，储存及运输成本高，需进行浓缩处理。传统沼液浓缩技术需升温或加压，耗能较高，而正渗透技术可利用渗透压差作为驱动力，能耗低，污染小，对污染物的截留效果好。最终沼液可生产具有高附加值的液体有机肥料。

整套系统可以实现废弃物无害化、资源化，实现环境、能源和资源的增值，对生活污水管理及处置、人类黑水资源化利用、生态环境治理、厕所技术发展等方面都具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种应用动态膜厌氧MBR(膜生物反应器)-正渗透技术处理人类黑水的一体化装置，该装置采用厌氧发酵降解污水中有机物产生生物能源，将过膜沼液进入正渗透反应器进行浓缩，获得高附加值的产品，实现节能降耗、绿色环保、能源化、高值化的目标。

该装置包括预处理系统、调节罐、动态膜厌氧MBR反应器、正渗透反应器、循环系统一、循环系统二、集气系统、出料系统和仪表控制系统；其中，预处理系统与调节罐之间设置过滤器，调节罐后接动态膜厌氧MBR反应器，动态膜厌氧MBR反应器后接正渗透反应器，正渗透反应器外部设循环系统一，正渗透反应器后接出料系统，动态膜厌氧MBR反应器与正渗透反应器之间设置循环系统二，动态膜厌氧MBR反应器连接集气系统，仪表控制系统控制预处理系统、动态膜厌氧MBR反应器、正渗透反应器和出料系统。

该装置应用具体流程为：人类黑水通过预处理系统进入调节罐，预处理后污水由调节罐进入动态膜厌氧MBR反应器中进行厌氧发酵，所得的沼气进入集气系统进行收集，所得的沼液进入正渗透反应器膜组件内侧进行浓缩，浓缩后的沼液通过循环系统一重复进入正渗透反应器，连接正渗透反应器的出料系统产出浓缩沼液作为液体肥料；动态膜厌氧MBR反应器中发酵混合液经循环系统二进入正渗透反应器膜组件外侧作为汲取液，利用正渗透膜两侧渗透压差进行沼液浓缩。