[发明专利]一种氢基质膜生物膜反应器

说明书

本发明公开了一种氢基质膜生物膜反应器，涉及污水处理装置技术领域，包括主流反应器、供气结构和水桶，主流反应器包括第一反应器主体，第一反应器主体内设置有第一分散膜组件，第一分散膜组件包括第一纤维膜束，第一纤维膜束包括若干中空纤维膜，第一分散膜组件的各中空纤维膜之间设置有间隙，第一分散膜组件的各中空纤维膜的两端分别伸出第一反应器主体，并与供气结构连通，第一反应器主体的下端开设有第一进口，第一反应器主体的上端开设有第一出口，第一进口与水桶连通，第一出口与出水阀门连通。本发明能够有效增加微生物附着面积，使微生物均匀附着，同时，可以提高生物量积累，使得反应器具有更高的抗污染负荷能力。

技术领域

本发明涉及污水处理装置技术领域，特别是涉及一种氢基质膜生物膜反应器。

背景技术

我国是一个农业大国，为提高作物产量，改善土壤肥力，曾一度大量使用氮肥等化学肥料，但研究发现，施加的大量氮肥中，仅有25％-40％被农作物吸收利用，大部分残留在土壤中的会随着雨水和灌溉流入地下与河流，导致地下水中硝酸盐污染严重。目前，最常用的去除水中硝酸盐方法有：物理法、化学法、生物法。物理和化学技术用于去除污染物主要包括蒸发、膜过滤(如反渗透、纳滤等)、离子交换、高级氧化以及电化学过程，而这些方法都有一些缺点，如操作成本高，难以达到预期的处理效率、后续处理难度大。相比之下，生物处理技术具有运行成本低、处理效果好、无二次污染等优点。

作为一种新型的生物处理技术，氢自养反硝化利用氢气作为电子供体还原水中的氧化性物质，无需投加有机碳源，不产生二次污染，适宜于贫营养环境的地表水和地下水处理。

氢基质膜生物膜反应器(Hydrogen-based membrane biofilm reactor,MBfR)是一项以氢自养反硝化为基础，将微孔中空纤维膜扩散(H₂)与自养生物膜技术有机结合，以无机碳为碳源，H₂为电子供体在生物膜表面发生反应，完成生物还原过程的新型水处理技术。利用H₂还原氧化性污染物(如CrO₄^2-、AsO₄^3-、SeO₄^2-、NO₃^-、ClO₄^-、BrO₃^-等)，具有高效、洁净无毒、无二次污染、H₂利用率高等优势以及传统生物膜法无法比拟的特点。H₂-MBfR中膜组件作为生物膜载体与气体无泡扩散的媒介对于整个系统起到了关键作用。

目前，在理论研究与实际工程应用中大多采用捆扎式组装的膜组件，随着反应器的长期运行，通常膜组件会固结在一起，并且生物膜在膜组件外围形成一个包围圈，生物膜主要集中在外层，由于H₂-MBfR中底物双向扩散的特性，膜组件内层中的生物膜内由于扩散距离较长导致溶解性底物不足而H₂过剩，从而生物膜的活性受到抑制，影响反应器性能；在所有膜生物膜反应器中，污染物去除性能取决于生物膜的积累和活性，过薄的生物膜没有足够的生物量来催化反应，但过厚的生物膜会增加进入生物膜的传质阻力，因此，生物膜的量对于污染物的去除尤为重要。针对传统氢基质膜生物膜反应器，大多采用水力剪切和间歇曝气的方式来控制生物膜，但收到的效果欠佳，由于其生物膜在载体附着的不均匀性，导致控制难度大，为此，急需一种措施来解决这一问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种氢基质膜生物膜反应器，以解决上述现有技术存在的问题，能够有效增加微生物附着面积，使微生物均匀附着，同时，可以提高生物量积累，使得反应器具有更高的抗污染负荷能力。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：