[发明专利]一种智能动态抗污染厌氧膜生物反应器

说明书

本发明涉及一种智能动态抗污染厌氧膜生物反应器，属于厌氧膜生物反应器技术领域。膜组件位于智能动态抗污染模块内部，模块由外框、生物膜抑制剂D‑氨基酸的智能复合载体、D‑氨基酸浓度监测系统、载体更换系统组成，模块上端通过固定装置与反应器固定。反应器进水口位于厌氧罐底部，出水口内部与膜组件连接。沼气收集管通过气管连接到沼气收集装置，曝气装置位于反应器底部。通过这种智能动态抗污染模块释放D‑氨基酸来抑制膜生物污染，在D‑氨基酸释放完后，能快速更换补给新的复合载体，再生模块的抗生物污染能力，并且模块能够改善反应器内曝气效果和流体力学性质提高抗污染效果，最终实现膜生物污染的持续控制并降低系统运行成本。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及厌氧膜生物反应器技术领域，尤其涉及一种智能动态抗污染厌氧膜生物反应器。

背景技术

厌氧膜生物反应器是一种耦合膜分离技术和厌氧生物技术的新型废水生物处理技术，充分结合了两项技术的优点，实现了污泥停留时间和水力停留时间的有效分离，在保障出水水质要求的基础上进一步降低了系统运行能耗需求、减少污泥产量、并实现生物能源甲烷的回收。因此，被广泛应用于城市生活污水、工业废水和农村畜禽养殖废水的处理。在强调“可持续发展”、“生态文明”和“美丽中国”的今天，这种污水处理工艺具有巨大优势。

根据膜组件与生物反应器的相对位置，厌氧膜生物反应器又可以进一步分为外置式与内置式。外置式运行相对稳定，易于清洗和更换，但是存在占地面积大，能耗高的问题。而内置式则因占地小，运行费用低的优点而受到广泛应用。但内置式厌氧膜生物反应器中膜组件更容易发生由于微生物的附着和生长繁殖引起的膜生物污染问题，造成严重的通量下降，膜寿命缩短问题，影响整个系统的稳定运行。因此，膜生物污染的高效解决将切实推进厌氧膜生物反应器在废水处理领域的应用。

目前，国内外研究者对厌氧膜生物反应器膜生物污染的控制措施主要有：1)调节系统操作条件(如跨膜压差、膜通量大小和抽吸模式)，2)曝气清洗(使用厌氧系统产生的生物甲烷气或采用惰性气体循环曝气清洗膜表面)；3)改性膜材料提高其抗菌能力等。以上方法在膜生物污染控制方面都取得了一定的效果，但是通常只能对膜生物污染起到短期的抑制作用，随着系统的长期运行，膜生物污染依旧会发生。因此，亟需开发能够实现持续抗生物污染的厌氧膜生物反应器。

基于本发明人申请的中国专利“一种生物膜抑制分子的可持续控制方法”(申请号：201910155076.4，申请日：2019年2月28号)，本发明人对此进一步研究，通过静电纺丝技术结合模板技术开发了不同形貌、并且pH响应的生物膜抑制剂D-氨基酸的智能复合载体，通过将该类载体装载到发明的框体模块中，构建了一种智能动态抗污染模块。该模块由模块外框、智能复合载体、D-氨基酸浓度监测系统、载体更换系统构成。膜组件位于模块内部，通过模块中智能复合载体释放的D-氨基酸来抑制微生物在膜表面形成的生物膜。在D-氨基酸释放完后，利用载体更换系统快速更换智能复合载体，而取出的释放完D-氨基酸的复合载体还可以通过酸碱清洗，利用其pH响应特性再生D-氨基酸，进行下一阶段的循环使用。另外，该模块外框材质和结构可以促进微生物的富集，在提高废水处理效果同时进一步抑制微生物与膜组件的直接接触。同时，外框的多孔结构进一步改善膜组件周围的曝气效果和流体力学参数，提高了对膜表面的清洗能力。通过这种智能动态抗污染模块的使用，最终可实现厌氧膜生物反应器中膜生物污染问题的持续控制，从而有效地保证膜通量，延长反应器的使用寿命，降低系统成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种智能动态抗污染厌氧膜生物反应器，解决现有的厌氧膜生物反应器中膜生物污染控制不可持续的问题、从而降低系统运行成本和高能耗的问题，推动厌氧膜生物反应器的发展和应用。