專利名稱：一種新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于膜生物反應(yīng)器廢水處理設(shè)備，主要針對(duì)有機(jī)氮含量較高的難降解工業(yè) 廢水處理，具體為一種新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
水體中氨氮含量過高會(huì)迅速消耗水中的溶解氧，并導(dǎo)致藻類的過渡繁殖，從而引 起表層水體的富營(yíng)養(yǎng)化，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)，甚至造成整個(gè)水體的黑臭和功能喪失。在近幾 年的我國(guó)七大水系和重點(diǎn)湖庫(kù)的主要污染指標(biāo)中，氨氮位居第三，成為水體氮素污染的主 要形式。生物脫氮技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的廢水脫氮技術(shù)，其中較為成熟的工藝主要有 A/0 (或A2/0)、氧化溝、生物接觸氧化、曝氣生物濾池等，工藝中的好氧段一般可以兼顧有機(jī) 物的異養(yǎng)氧化、有機(jī)氮的氨化以及氨氮的自養(yǎng)硝化等過程，整體上通過氨化、硝化和反硝化 等不同微生物代謝過程的協(xié)同作用將廢水中的有機(jī)氮和氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)舛コ?。然而，這 些工藝的設(shè)計(jì)及運(yùn)行參數(shù)所針對(duì)的一般都是較易降解的城市污水，對(duì)于高有機(jī)氮、難降解、 有毒有害的工業(yè)廢水而言適用性較差，有機(jī)物的異養(yǎng)氧化、有機(jī)氮的氨化以及氨氮的自養(yǎng) 硝化過程無(wú)法同時(shí)兼顧，甚至互相競(jìng)爭(zhēng)和影響，出水一般很難滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明在普通浸沒型MBR反應(yīng)器的基礎(chǔ)上，通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)改進(jìn)將A/0脫氮、接觸氧 化、氧化溝、泳動(dòng)床等不同工藝與MBR反應(yīng)器進(jìn)行了耦合集成，研發(fā)了針對(duì)難降解工業(yè)廢水 具有高效除碳、脫氮功能的新型膜生物反應(yīng)器。該反應(yīng)器整體上不但具有脫氮功能的獨(dú)立 缺氧區(qū)，而且具有好氧區(qū)多格室間推流和單格室內(nèi)循環(huán)完全混合的不同流態(tài)特征，增強(qiáng)了 反應(yīng)器的宏觀環(huán)境選擇性；另外好氧區(qū)多格室內(nèi)聚丙烯纖維填料的安裝，使得反應(yīng)器內(nèi)同 時(shí)持有活性污泥和生物膜的不同微生物形態(tài)，從而增強(qiáng)了反應(yīng)器對(duì)不同生長(zhǎng)率及特性的微 生物的微環(huán)境選擇性。因此，該反應(yīng)器微觀上充分實(shí)現(xiàn)了不同功能微生物的選擇性持留，宏 觀上實(shí)現(xiàn)了有機(jī)物異養(yǎng)氧化、有機(jī)氮氨化以及氨氮自養(yǎng)硝化過程的自然分離和功能強(qiáng)化， 水力停留時(shí)間和污泥停留時(shí)間可靈活控制，減小了工藝占地面積，提高了反應(yīng)器的整體處 理效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)高有機(jī)氮、難降解、有毒有害工業(yè)廢水，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、 操作簡(jiǎn)便、處理效率高、可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)元素N同步高效去除的一體化污水處理裝置。本發(fā)明為一種新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器進(jìn)水(1)經(jīng) 水泵( 首先注入缺氧區(qū)(3)，然后依次進(jìn)入好氧區(qū)的5個(gè)不同的好氧格室(4、5、6、7、8)和 單獨(dú)的膜分離格室(9)，在出水抽吸泵(11)的作用下，經(jīng)中空纖維膜組件(10)分離后出 水(1 排出，缺氧區(qū)內(nèi)設(shè)電動(dòng)機(jī)械攪拌裝置(13)，剩余污泥經(jīng)排放口 0 排出；通過設(shè)置 前置缺氧區(qū)和好氧區(qū)，模擬集成A/0工藝，主要用于反硝化脫氮，缺氧區(qū)/好氧區(qū)體積比為 1/5，硝化液和污泥通過回流泵回流至缺氧區(qū)；通過將好氧區(qū)分為多段格室串聯(lián)，模擬
3集成氧化溝工藝，反應(yīng)器整體呈推流狀態(tài)，混合液通過格室間連通孔(14)依次進(jìn)入下一格 室，單個(gè)格室內(nèi)呈完全混合式流態(tài)；通過內(nèi)循環(huán)隔板(16)在1/3處將每個(gè)好氧格室隔成上 下連通的兩側(cè)，1/3側(cè)底部設(shè)曝氣頭(1 進(jìn)行充氧曝氣，并使好氧格室形成內(nèi)循環(huán)，風(fēng)量由 1#風(fēng)機(jī)(18)提供，2/3側(cè)豎向安裝生物填料(17)，在循環(huán)流的水力湍流作用下形成不規(guī)則 擺動(dòng)；混合液在膜分離室實(shí)現(xiàn)泥水分離，膜組件選用淹沒式的中空纖維簾式膜組件(10)， 通過抽吸泵(11)產(chǎn)生負(fù)壓抽吸出水(1 ；被濃縮后的污泥隨硝化液經(jīng)回流泵重新回 流至缺氧區(qū)(3)；膜組件下方設(shè)曝氣裝置(20)，由姊風(fēng)機(jī)(19)提供風(fēng)量，使簾式膜組件膜 絲產(chǎn)生擾動(dòng)，防止產(chǎn)生泥餅，影響膜組件產(chǎn)水率。上述新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器設(shè)置獨(dú)立的前置缺氧 區(qū)，可根據(jù)進(jìn)水的水質(zhì)條件，靈活掌握和調(diào)控反應(yīng)器總氮去除效果。上述新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，其特征在于好氧區(qū)分為5個(gè)格室，格室間 液流呈推流特征，從而使得反應(yīng)器中的流態(tài)滿足難降解有機(jī)物梯度降解的特征，并增強(qiáng)了 反應(yīng)器各好氧格室對(duì)不同功能性微生物的選擇性。上述新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，其特征在于各好氧格室1/3處設(shè)立上下 連通的隔板，1/3側(cè)曝氣，在單側(cè)曝氣提升的作用下，單格室內(nèi)液流呈順時(shí)針內(nèi)循環(huán)的完全 混合特征，從而將單個(gè)格室分為升流區(qū)和回落區(qū)，升流區(qū)和回落區(qū)體積比1 :2，有效增強(qiáng)了 底質(zhì)與微生物的接觸和傳質(zhì)效果。上述新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，其特征在于好氧區(qū)5個(gè)格室內(nèi)的回落區(qū) 靠隔板側(cè)豎向安裝有懸掛型的聚丙烯纖維生物填料，安裝面積為回落區(qū)的1/2，在內(nèi)循環(huán)水 力湍流的作用下形成不規(guī)則擺動(dòng)。上述新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，其特征在于懸浮活性污泥處于延時(shí)曝氣 狀態(tài)，其中的微生物處于內(nèi)源呼吸期，可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器剩余污泥減量化。上述新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，其特征在于所安裝的懸掛型聚丙烯纖維 填料上附著生長(zhǎng)生物膜，有利于生長(zhǎng)緩慢的特征性有機(jī)物降解細(xì)菌、氨化細(xì)菌以及硝化細(xì) 菌的持留，可增強(qiáng)反應(yīng)器中不同功能微生物的活性。上述新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器中同時(shí)持留有懸浮活 性污泥、顆粒污泥、生物膜等多種微生物存在形態(tài)。上述新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器可穩(wěn)定持留普通好氧 性異養(yǎng)菌、難降解有機(jī)物降解細(xì)菌、氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、自養(yǎng)反硝化細(xì)菌、厭 氧氨氧化細(xì)菌等多種不同類型微生物。上述新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器中存在硝化/反硝化、 短程硝化/反硝化、同時(shí)硝化/反硝化、亞硝化/厭氧氨氧化等多種不同的脫氮過程。上述新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器設(shè)置獨(dú)立的膜分離室， 實(shí)現(xiàn)泥水分離和混合液回流。上述新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器針對(duì)高有機(jī)氮、難降 解、有毒有害的工業(yè)廢水，在實(shí)現(xiàn)COD高效去除的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)TN的高效去除。


圖1為本發(fā)明所述的一種新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖。
4
1-進(jìn)水口，2-進(jìn)水泵，3-缺氧區(qū)，4-好氧格室A，5_好氧格室B，6_好氧格室C， 7-好氧格室D，8-好氧格室E，9-膜分離格室，10-膜組件，11-抽吸泵，12-出水口，13-機(jī)械 攪拌裝置，14-格室間連通孔，15-好氧格室曝氣裝置，16-內(nèi)循環(huán)隔板，17-聚丙烯纖維生物 填料，18-1#風(fēng)機(jī)，19- 風(fēng)機(jī)，20-膜分離格室曝氣裝置，21-回流泵，22-剩余污泥排放口。
圖2為本發(fā)明所述的一種新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器平面布置圖。 1-進(jìn)水口，2-進(jìn)水泵，3-缺氧區(qū)，4-好氧格室A，5-好氧格室B，6-好氧格室C，7-好氧 格室D，8-好氧格室E，9-膜分離格室，10-膜組件，11-抽吸泵，12-出水口，13-機(jī)械攪拌裝 置，14-格室間連通孔，15-好氧格室曝氣裝置，16-內(nèi)循環(huán)隔板，17-聚丙烯纖維生物填料， 18-1#風(fēng)機(jī)，19-2#風(fēng)機(jī)，20-膜分離格室曝氣裝置，21-回流泵，22-剩余污泥排放口。
具體實(shí)施例方式廢水從進(jìn)水口(1)通過進(jìn)水泵( 進(jìn)入反應(yīng)器缺氧區(qū)(3)，在缺氧環(huán)境下，通過懸 浮污泥中異養(yǎng)微生物的作用，有機(jī)物得到初步降解；同時(shí)，懸浮污泥中的反硝化細(xì)菌，利用 從膜分離室回流的混合液中的硝酸鹽、亞硝酸鹽作為電子受體，氧化分解有機(jī)碳源，使有機(jī) 物濃度進(jìn)一步降低。之后，廢水通過格室間連通孔(14)依次進(jìn)入好氧區(qū)的5個(gè)不同的好氧 格室(4、5、6、7、8)和單獨(dú)的膜分離格室(9)，完成難降解有機(jī)物的好氧分解、氨化和硝化等 過程。此時(shí)，廢水有機(jī)物和有機(jī)氮濃度已經(jīng)很低，氨氮被氧化為硝酸鹽、亞硝酸鹽，通過回流 泵將硝化液和污泥回流至缺氧區(qū)C3)經(jīng)反硝化脫除。最終，廢水中有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)元素 N得到高效去除，處理水在抽吸泵(11)的作用下，經(jīng)中空纖維膜組件(10)的分離后，由出水 口 (12)排出。實(shí)施例1 利用上述實(shí)施方式處理模擬生活污水。反應(yīng)器尺寸為L(zhǎng) 48cmXB 37cmXH 65cm, 總有效容積99L，好氧區(qū)填料填充比33%，回流比100 200%，好氧區(qū)總曝氣量25L/min， 膜分離格室曝氣量5L/min，缺氧區(qū)攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速30 40rpm，在進(jìn)水COD 670 880mg/L， NH4+-N 60 90mg/L，TN 80 110mg/L條件下，調(diào)節(jié)反應(yīng)器進(jìn)水流量8L/h，水力停留時(shí)間 12. 4h，反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行1個(gè)月，出水COD 8 12mg/L, NH4+_N < 3mg/L, TN 8 13mg/L,污 染物平均去除率分別為COD 97 99%，NH/-N 95 99%，TN 80 90%。實(shí)施例2 利用上述實(shí)施方式處理模擬干法腈綸廢水。反應(yīng)器尺寸為L(zhǎng) 48cmXB 37cmXH 65cm,總有效容積99L，好氧區(qū)填料填充比33%，回流比100 200%，好氧區(qū)總曝氣量25L/ min，膜分離格室曝氣量5L/min，缺氧區(qū)攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速30 40rpm，在進(jìn)水COD 700 900mg/ L，NH4+-N80 100mg/L，TN 90 105mg/L條件下，調(diào)節(jié)反應(yīng)器進(jìn)水流量5L/h，水力停留時(shí) 間19. 8h，反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行1個(gè)月，出水COD 40 70mg/L, NH4+_N < 3mg/L, TN 12 20mg/ L，污染物平均去除率分別為COD 90 95%，NH/-N 97 99%，TN 76 83%。實(shí)施例3 利用上述實(shí)施方式處理實(shí)際干法腈綸廢水。反應(yīng)器尺寸為L(zhǎng) 48cmXB 37cmXH 65cm,總有效容積99L，好氧區(qū)填料填充比33%，回流比100 200 %，好氧區(qū)總曝氣量 25L/min,膜分離格室曝氣量5L/min，缺氧區(qū)攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速30 40rpm，在進(jìn)水COD 1000 2200mg/L,NH4+-N 100 160mg/L，TN 170 200mg/L條件下，調(diào)節(jié)反應(yīng)器進(jìn)水流量3L/h，水 力停留時(shí)間33h，反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行1個(gè)月，出水COD 250 390mg/L, NH4+_N 2 5mg/L, TN25 60mg/L，污染物平均去除率分別為COD 75 80%，NH4+_N 95 98%，TN 70 80%。
權(quán)利要求
1.一種新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，其特征在于膜生物反應(yīng)器進(jìn)水(1)經(jīng)水泵 (2)注入缺氧區(qū)(3)，經(jīng)攪拌裝置(1 混合后進(jìn)行反硝化脫氮；然后推流依次通過連通孔 (14)進(jìn)入好氧區(qū)多個(gè)不同的好氧格室⑷、(5)、(6)、(7)、⑶進(jìn)行有機(jī)物異養(yǎng)氧化、有機(jī)氮 氨化和自養(yǎng)硝化等生物反應(yīng)過程；每個(gè)好氧格室通過在1/3處設(shè)置內(nèi)循環(huán)隔板(16)將其隔 成上下連通的兩側(cè)，1/3側(cè)底部設(shè)曝氣頭(1 進(jìn)行曝氣充氧，并使好氧格室形成內(nèi)循環(huán)，風(fēng) 量由風(fēng)機(jī)(18)提供，2/3側(cè)豎向安裝聚丙烯纖維生物填料(17)，在循環(huán)流的水力湍流作用 下形成不規(guī)則擺動(dòng)；最后進(jìn)入膜分離格室(9)，由抽吸泵(11)抽吸經(jīng)膜組件(10)分離后出 水(1 ；膜組件下方設(shè)曝氣裝置(19)，風(fēng)量由風(fēng)機(jī)00)提供，以防止膜前產(chǎn)生泥餅；剩余 污泥經(jīng)排放口 0 排出；硝化液和污泥通過回流泵回流至缺氧區(qū)(3)。
2.按照權(quán)力要求1所述的新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，其特征在于膜生物反應(yīng) 器設(shè)置獨(dú)立的前置缺氧區(qū)，可根據(jù)進(jìn)水的水質(zhì)條件，靈活掌握和調(diào)控反應(yīng)器總氮去除效果。
3.按照權(quán)力要求1所述的新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，其特征在于好氧區(qū)分為 5個(gè)格室，格室間液流呈推流特征，從而使得反應(yīng)器中的流態(tài)滿足難降解有機(jī)物梯度降解的 特征，并增強(qiáng)了反應(yīng)器各好氧格室對(duì)不同功能性微生物的選擇性。
4.按照權(quán)力要求1所述的新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，其特征在于各好氧格室 1/3處設(shè)立上下連通的隔板，1/3側(cè)曝氣，在單側(cè)曝氣提升的作用下，單格室內(nèi)液流呈順時(shí) 針內(nèi)循環(huán)的完全混合特征，從而將單個(gè)格室分為升流區(qū)和回落區(qū)，升流區(qū)和回落區(qū)體積比 1 2，有效增強(qiáng)了底質(zhì)與微生物的接觸和傳質(zhì)效果。
5.按照權(quán)力要求1所述的新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，其特征在于好氧區(qū)5個(gè) 格室內(nèi)的回落區(qū)靠隔板側(cè)豎向安裝有懸掛型的聚丙烯纖維生物填料，安裝面積為回落區(qū)的 1/2，在內(nèi)循環(huán)水力湍流的作用下形成不規(guī)則擺動(dòng)。
6.按照權(quán)力要求1所述的新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，其特征在于懸浮活性污 泥處于延時(shí)曝氣狀態(tài)，其中的微生物處于內(nèi)源呼吸期，可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器剩余污泥減量化。
7.按照權(quán)力要求1所述的新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，其特征在于所安裝的懸 掛型聚丙烯纖維填料上附著生長(zhǎng)生物膜，有利于生長(zhǎng)緩慢的特征性有機(jī)物降解細(xì)菌、氨化 細(xì)菌以及硝化細(xì)菌的持留，可增強(qiáng)反應(yīng)器中不同功能微生物的活性。
8.按照權(quán)力要求1所述的新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，其特征在于膜生物反應(yīng) 器中同時(shí)持留有懸浮活性污泥、顆粒污泥、生物膜等多種微生物存在形態(tài)。
9.按照權(quán)力要求1所述的新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，其特征在于膜生物反應(yīng) 器可穩(wěn)定持留普通好氧性異養(yǎng)菌、難降解有機(jī)物降解細(xì)菌、氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、反硝化細(xì) 菌、自養(yǎng)反硝化細(xì)菌、厭氧氨氧化細(xì)菌等多種不同類型微生物。
10.按照權(quán)力要求1所述的新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，其特征在于膜生物反應(yīng) 器中存在硝化/反硝化、短程硝化/反硝化、同時(shí)硝化/反硝化、亞硝化/厭氧氨氧化等多 種不同的脫氮過程。
11.按照權(quán)力要求1所述的新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，其特征在于膜生物反應(yīng) 器設(shè)置獨(dú)立的膜分離室，實(shí)現(xiàn)泥水分離和混合液回流。
12.按照權(quán)力要求1至11所述的新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng) 器針對(duì)高有機(jī)氮、難降解、有毒有害的工業(yè)廢水，在實(shí)現(xiàn)COD高效去除的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)TN的 高效去除。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種新型多格室脫氮型膜生物反應(yīng)器，主要針對(duì)有機(jī)氮含量較高的難降解工業(yè)廢水處理。反應(yīng)器進(jìn)水1經(jīng)水泵2注入缺氧區(qū)3，經(jīng)攪拌裝置13混合后進(jìn)行反硝化脫氮；然后推流依次通過連通孔14進(jìn)入好氧區(qū)多個(gè)不同的好氧格室4、5、6、7、8進(jìn)行好氧除碳、氨化和硝化；好氧格室通過內(nèi)循環(huán)隔板16在1/3處將其隔成上下連通的兩側(cè)，1/3側(cè)底部設(shè)曝氣系統(tǒng)15、18充氧曝氣，2/3側(cè)豎向安裝生物填料17；最后進(jìn)入膜分離格室9，由抽吸泵11抽吸經(jīng)膜組件10分離后出水12；膜組件下方設(shè)曝氣裝置19、20，以防止產(chǎn)生泥餅；剩余污泥經(jīng)排放口22排出；硝化液和污泥通過回流泵21回流至缺氧區(qū)3。反應(yīng)器結(jié)構(gòu)緊湊，處理效率高。
文檔編號(hào)C02F9/14GK102115296SQ201110007319
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者宋永會(huì), 李斌, 楊崇臣, 涂響, 田智勇, 辛旺, 錢鋒, 魏健 申請(qǐng)人:中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院