CN101993148A - 序批式膜生物反应器 - Google Patents
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Abstract
一种序批式膜生物反应器，它涉及一种膜生物反应器。针对目前富集厌氧氨氧化菌的装置复杂、污泥流失、厌氧氨氧化菌富集培养时间长及对环境要求严格的问题。进水箱通过进水泵与圆柱形有机玻璃筒顶部的进水口连通，第一继电器控制进水泵的开关，圆柱形有机玻璃筒外层为同心水浴环，水浴环设置在磁力搅拌器上，第二继电器控制磁力搅拌器的开关，圆柱形有机玻璃筒内设有纤维网、填料、填料支架和带叶片的磁力转子，带叶片的磁力转子设在圆柱形有机玻璃筒的底部，填料支架放置在圆柱形有机玻璃筒的底部，填料支架上设有填料，填料上设有纤维网，圆柱形有机玻璃筒底部的出水口通过出水泵与出水箱连通。本发明用于处理含氮污水。
Description
技术领域
本发明涉及一种膜生物反应器。
背景技术
目前，我国和世界其他许多国家普遍采用好氧手段如活性污泥法处理各种污水，虽然好氧工艺可以达到较好的处理效果，但是仍然存在一系列问题：1、能耗高：好氧方法需对污水进行充氧，需要消耗大量电能。据估算，一个采用传统活性污泥法的污水厂，总运行费用的75％耗费在电能上面，无论在经济上还是节能上的负担都较重；2、污泥产量高：好氧微生物的产率一般高达0.2-0.6kgVSS/kgCOD，因此需要对污泥进行脱水、安全填埋或焚烧等后续处理，增加了污水处理的成本；3、投加有机碳源：对于一些碳源不足的废水需外加碳源，增加了运行管理费用；4、管理不方便：好氧工艺的基础投资较大，而且运行管理不方便，不适合发展相对落后的城镇和农村应用。
厌氧氨氧化工艺相比于传统工艺可以节省60％的运行成本，因此国外已经开始了厌氧氨氧化工艺处理含氮废水的生产性试验研究。富集培养厌氧氨氧化菌是成功应用厌氧氨氧化工艺的关键。目前，用于厌氧氨氧化菌的富集培养的反应器主要有序批式活性污泥处理系统SBR、升流式厌氧污泥床反应器UASB、膜生物反应器MBR等。这几种富集培养的反应器存在的主要缺点如下：
1、SBR、UASB可能造成污泥流失。这两种反应器利用污泥自身的沉降性能进行泥水分离，因此当厌氧氨氧化污泥的沉淀性能不佳时可能产生污泥流失。由于厌氧氨氧化菌的生长周期长，污泥流失可导致富集培养长，甚至富集失败。
2、内置式MBR更换膜组件问题。内置式MBR虽解决了污泥流失问题，但是频繁的更换膜组件可能破坏厌氧氨氧化菌需要的严格厌氧的环境。另外，MBR反应器内不宜形成生物膜，而已有研究证实，生物膜是保持厌氧氨氧化菌等缓慢生长菌种的良好载体。
另外，由于厌氧氨氧化菌对环境的要求比较严格，对不良环境的抵抗力差，离实际工程的应用还有一定的差距，因此亟待开发一种适应性强，可以同时克服上述缺点的新型厌氧氨氧化反应器。
发明内容
本发明的目的是提供一种序批式膜生物反应器，以解决目前富集厌氧氨氧化菌的装置复杂、污泥流失、厌氧氨氧化菌富集培养时间长及对环境要求严格的问题。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：所述反应器包括进水箱、进水泵、磁力搅拌器、带叶片的磁力转子、出水泵、出水箱、第一时间继电、第二时间继电器、水浴环、圆柱形有机玻璃筒、纤维网、填料、填料支架、加热棒和第三时间继电器，进水箱通过进水泵与圆柱形有机玻璃筒顶部的进水口连通，第一继电器控制进水泵的开关，圆柱形有机玻璃筒外层为同心水浴环，水浴环设置在磁力搅拌器上，第二继电器控制磁力搅拌器的开关，圆柱形有机玻璃筒内设有纤维网、填料、填料支架和带叶片的磁力转子，带叶片的磁力转子设在圆柱形有机玻璃筒的底部，填料支架放置在圆柱形有机玻璃筒的底部且位于带叶片的磁力转子的上方，填料支架上设有填料，填料上设有纤维网，圆柱形有机玻璃筒底部的出水口通过出水泵与出水箱连通，第三继电器控制出水泵的开关，水浴环内设有加热棒。
本发明具有以下有益效果：本发明装置结构简单，工作流程简单，操作方便，可节省沉淀池和回流装置；固液分离效果好，出水水质好，通过带叶片的磁力转子可在反应器内部实现完全混合，沉淀时是理想的静置沉淀，生物膜中的污泥微生物的含水量低，且剥落的老化的生物膜体积较大，沉降性能好；运行操作灵活，可以根据水质情况调节各工艺参数，有效防止污泥膨胀，耐冲击负荷；生物膜挂在载体上，停留时间和污水停留时间无关，有利于厌氧氨氧化菌等世代时间比较长的微生物的生长，富集培养时间短，剩余污泥产生量少。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图，图2是在本发明内停留不同时间后污水中含氨氮质量浓度的变化示意图，其中
为处理前污水含氨氮的质量浓度，
为处理后污水含氨氮的质量浓度，
为处理时污水中氨氮的去除率，图3是在本发明内停留不同时间后污水中含亚硝态氮质量浓度的变化示意图，其中为处理前污水含亚硝的质量浓度，
为处理后污水含亚硝的质量浓度，
为处理时污水中亚硝的去除率，图4是在本发明内停留不同时间后污水中含硝态氮质量浓度的变化示意图，其中为处理前污水含硝态氮的质量浓度，
为处理后污水含硝态氮的质量浓度，图5是在本发明内停留不同时间后污水中含总氮质量浓度的变化示意图，其中为处理前污水含总氮的质量浓度，为处理后污水含总氮的质量浓度，图6是填料支架9-3的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图6说明本实施方式，本实施方式的反应器包括进水箱1、进水泵2、磁力搅拌器3、带叶片的磁力转子3-1、出水泵4、出水箱5、第一时间继电器6、第二时间继电器7、水浴环8、圆柱形有机玻璃筒9、纤维网9-1、填料9-2、填料支架9-3、加热棒11和第三时间继电器12，进水箱1通过进水泵2与圆柱形有机玻璃筒9顶部的进水口连通，第一继电器6控制进水泵2的开关，圆柱形有机玻璃筒9外层为同心水浴环8，水浴环8设置在磁力搅拌器3上，第二继电器7控制磁力搅拌器3的开关，圆柱形有机玻璃筒9内设有纤维网9-1、填料9-2、填料支架9-3和带叶片的磁力转子3-1，带叶片的磁力转子3-1设在圆柱形有机玻璃筒9的底部，填料支架9-3放置在圆柱形有机玻璃筒9的底部且位于带叶片的磁力转子3-1上方，填料支架9-3上设有填料9-2，填料9-2上设有纤维网9-1，圆柱形有机玻璃筒9底部的出水口通过出水泵4与出水箱5连通，第三继电器12控制出水泵4的开关，水浴环8内设有加热棒11。
本发明处理污水效果参见图2-图5。本发明反应器利用序批式膜生物反应器实现短程硝化-厌氧氨氧化自养脱氮。富集培养时间短：反应器进过两个月左右的运行，基本达到稳定状态，氨氮和亚硝态氮几乎以1∶1比例去除，总氮的损失达到68％左右，有明显的厌氧氨氧化现象。其他反应器富集培养时间一般在6到42个月，与其相比，大大缩短了启动时间；对环境要求不严格：形成的生物膜起到空间分隔好氧氨氧化菌和厌氧氨氧化菌的重要作用。生物膜内层主要为厌氧氨氧化菌，外层为好氧氨氧化菌以及少量的异养菌共生的系统。在实际运行中，外层细菌消耗掉反应器内不慎引入的溶解氧和有机物，从而为内层的厌氧氨氧化菌创造良好的生存环境。因此，SBBR可以少量允许少量的氧的存在，并不影响系统的稳定运行。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的反应器还包括溶解氧测定仪10，溶解氧测定仪10的测试端设在填料9-2内，此结构用于对温度溶解氧进行定时监测。其他组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的填料9-2的底端面与圆柱形有机玻璃筒9的底端面之间的距离H为圆柱形有机玻璃筒9的1/4，填料2所用的原料为高密度聚乙烯、一号料和二号料。高密度聚乙烯、一号料和二号料的重量份数比为25∶3-5∶3.5-5.5，其中一号料由废石粉、焦炭粉、矿渣粉、铁粉、和高密度聚乙烯的混合物颗粒构成，废石粉、焦炭粉、矿渣粉、铁粉和高密度聚乙烯的重量份数比为18-19.6∶1.5-1.8∶1.14-2∶0.36-0.6∶51-54；二号填料由矿碴粉、滑石粉、铁粉和高密度聚乙烯混合物颗粒构成，矿碴粉、滑石粉、铁粉和高密度聚乙烯的重量份数比为11.35-12.75∶14-15∶2.15-2.25∶45-47.5。其他组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的填料9-2的单元颗粒为环形，每个单元颗粒的外径是10mm，此结构易于形成生物膜。其他组成及连接关系与具体实施方式一相同。
工作原理：进水箱1里的合成废水经过进水泵2提升到圆形有机玻璃桶内9内，在圆形有机玻璃桶内9内污染物和填料9-2在磁力搅拌器3作用下和填料9-2充分接触，形成生物膜，有机污染物在生物膜的作用下逐渐得到降解和去除，反应完全后，第二时间继电器7控制磁力搅拌器3，进行静置沉淀，然后出水泵4将处理完沉淀后的废水抽到出水箱5，完成整个运行过程。其中进水、搅拌、沉淀、出水均由各自第一时间继电器6、第二时间继电器7和第三时间继电器12进行准确控制。外部的水浴环通过加热棒11使温度维持在35度。
Claims (4)
1.一种序批式膜生物反应器，其特征在于所述反应器包括进水箱(1)、进水泵(2)、磁力搅拌器(3)、带叶片的磁力转子(3-1)、出水泵(4)、出水箱(5)、第一时间继电器(6)、第二时间继电器(7)、水浴环(8)、圆柱形有机玻璃筒(9)、纤维网(9-1)、填料(9-2)、填料支架(9-3)、加热棒(11)和第三时间继电器(12)，进水箱(1)通过进水泵(2)与圆柱形有机玻璃筒(9)顶部的进水口连通，第一继电器(6)控制进水泵(2)的开关，圆柱形有机玻璃筒(9)外层为同心水浴环(8)，水浴环(8)设置在磁力搅拌器(3)上，第二继电器(7)控制磁力搅拌器(3)的开关，圆柱形有机玻璃筒(9)内设有纤维网(9-1)、填料(9-2)、填料支架(9-3)和带叶片的磁力转子(3-1)，带叶片的磁力转子(3-1)设在圆柱形有机玻璃筒(9)的底部，填料支架(9-3)放置在圆柱形有机玻璃筒(9)的底部且位于带叶片的磁力转子(3-1)上方，填料支架(9-3)上设有填料(9-2)，填料(9-2)上设有纤维网(9-1)，圆柱形有机玻璃筒(9)底部的出水口通过出水泵4与出水箱5连通，第三继电器12控制出水泵4的开关，水浴环8内设有加热棒11。
2.根据权利要求1所述序批式膜生物反应器，其特征在于所述反应器还包括溶解氧测定仪(10)，溶解氧测定仪(10)的探头设在填料(9-2)内。
3.根据权利要求1或2所述序批式膜生物反应器，其特征在于所述填料(9-2)的底端面与圆柱形有机玻璃筒(9)的底端面之间的距离(H)为圆柱形有机玻璃筒(9)的1/4。
4.根据权利要求1或2所述序批式膜生物反应器，其特征在于所述填料(9-2)的单元颗粒为环形，每个单元颗粒的外径为10mm。
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