[发明专利]用于水体修复的太阳能动力膜曝气生物膜反应器及方法

说明书

本发明公开了一种用于水体修复的太阳能动力膜曝气生物膜反应器及方法，属于水处理技术领域。该装置包括漂浮装置、太阳能曝气系统和膜曝气生物膜反应器系统；太阳能曝气系统固定于漂浮装置上部并位于水面上方，膜曝气生物膜反应器系统固定于漂浮装置下部并位于水面下方，包括上气体分配室、下气体分配室和若干膜组件；膜组件的两端分别与上气体分配室和下气体分配室连通且连接处密封；空气泵用于向下气体分配室中提供氧气；上气体分配室设有能定期开启排除废气的排气口。本发明中膜组件更换方便，氧气利用率高，建造成本低，可同步硝化反硝化，且无需铺设供电线路，应用场景广泛。

技术领域

本发明属于水处理设备领域，具体涉及一种用于水体修复的太阳能动力膜曝气生物膜反应器及方法。

背景技术

目前对于河道、湖泊等自然水体的修复，包括引水稀释、底泥疏浚等物理修复手段，但该过程工程量大，成本高昂，且一定程度破坏了原有的水生态系统，不可持续；而投加铁盐除磷、投加杀藻剂抑制藻类繁殖等化学手段，虽然见效快，但药剂投加量大，易沉积于水体底部，造成二次污染；目前应用较多的原位曝气、生物浮岛等生物修复手段，由于原位修复、绿色环保的特点，受到广泛关注。尤其是曝气充氧法，通过创造有氧环境，使好氧菌大量繁殖，以此来降解水体中的氨氮和有机污染物，不仅环境友好，还能够逐渐恢复污染水体的自净能力。但传统的自然跌水曝气和机械曝气，氧气利用效率低，能耗相对较高。

膜曝气生物膜反应器(MABR)法是基于生物膜工艺的一种新颖的水处理方法。该方法采用中空纤维膜作为生物膜的生长表面，同时将空气/氧气通入中空纤维膜的膜腔，氧气在压力的驱动下从中空纤维膜的膜壁扩散到腔外，从而直接供给给附着在膜壁上的生物膜，为微生物生长和降解污染物所利用。通过膜壁扩散的气体以无泡的形式，保证了将近100％的气体利用效率，同时还避免了将水中的挥发性污染物吹脱进入大气的风险。且由于气体底物和溶解性污染物相向扩散进入生物膜，这有助于微生物菌落分层结构的形成，靠近纤维膜侧，氧气浓度高，形成好氧区；而靠近自然水体侧，溶解氧浓度低，形成缺氧乃至厌氧区。这就使得去除COD和氨氮的同时，也能够实现氧化态污染物的去除，实现更丰富的净化能力。更重要的是，在低供气压力(一般50-100kPa)下，便可达到各污染负荷下的处理需求，能耗极低。

但是，目前的膜曝气生物膜反应器大多应用于实验研究以及小规模、分散式的生活污水处理，很少有用于自然水体的修复。一方面受地理位置因素的限制，铺设供电线路相当麻烦，且难以管理。例如申请号201820105825.3的中国专利申请，该专利不仅受到供电问题的限制，而且膜丝直接铺设于河道中，没有相关保护措施，很容易受到鱼类的撕咬以及砂石的打磨造成膜破损；同时膜组件更换也不便利。另一方面，受装置复杂性的限制。例如申请号201610638642.3的中国专利申请，装置反应区的划分过于复杂，且水体需要经水泵提升后进行异位处理，中间还包括回流系统，处理能耗较高，且运行维护不便。

发明内容

本发明的目的在于充分考虑实际自然水体治理的需求，并至少克服一项上述所提到的问题而提供一种新型的用于水体修复的太阳能动力膜曝气生物膜反应器及方法。

本发明所采用的具体技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种用于水体修复的太阳能动力膜曝气生物膜反应器，其特征在于，包括漂浮装置、太阳能曝气系统和膜曝气生物膜反应器系统；

所述太阳能曝气系统固定于漂浮装置上部并位于水面上方，包括太阳能板、储电装置和空气泵；所述太阳能板通过储电装置与空气泵连接，太阳能板产生的电能由储电装置储存并为空气泵提供动力；