專利名稱：膜載體無泡供氧生物膜反應(yīng)器及處理有機(jī)廢水方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膜載體無泡供氧生物膜反應(yīng)器及處理有機(jī)廢水方法，屬于廢水處理技術(shù)。
背景技術(shù)：
膜技術(shù)和生物水處理技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了三類膜生物反應(yīng)器，即截留微生物和懸浮固體膜 生物反應(yīng)器(MBR)、無氣泡膜曝氣生物反應(yīng)器(MABR)和萃取膜生物反應(yīng)器(EMBR)。在有機(jī)廢 水處理方面，MBR已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化，但由于采用的是有泡曝氣形式，氧氣利用率低，MBR能 耗高，使其運行成本高,應(yīng)用范圍受到限制。MABR污水處理技術(shù)是針對當(dāng)前MBR的不足而研發(fā) 的一種新工藝，該工藝?yán)碚撋暇哂醒醯膫鬟f效率高、所需曝氣量少、能同時實現(xiàn)硝化與反硝 化、占地面積小、能處理揮發(fā)性有機(jī)物、能處理難降解有機(jī)物以及運行管理方便等特點。目前,MA服還處于實驗研究階段，在膜的選擇和使用方面，主要以硅橡膠等對稱致密中 空纖維和疏水微孔中空纖維膜為主。雖然硅橡膠具有良好的透氧能力，但用硅橡膠類材質(zhì)所 制成的對稱致密中空纖維壁厚、氣體阻力大、比表面積小，機(jī)械強(qiáng)度差，且硅橡膠價格昂貴， 同樣以PMP (聚4-甲基-l-戊烯)制成的對稱致密中空纖維的氧氣的透過性能并沒有提高； 疏水微孔膜雖然具有價格便宜和比表面積大的優(yōu)點，但其物理孔道使其不具備02/N2選擇性， 其外表附著的微生物膜極易被空氣穿透破壞，另一方面微孔膜的疏水性會因細(xì)胞殘骸和蛋白 質(zhì)的沉積變成親水微孔膜，所以疏水微孔膜并不適用于長期的使用。因此，有效避免對稱致 密膜和疏水微孔膜的主要缺點，提高中空纖維膜的氧氣透過能力是未來MA服膜的發(fā)展方向。 另外，MABR在應(yīng)用方面還沒有形成成熟的工藝模式。本發(fā)明就是針對當(dāng)前MABR的不足而研 發(fā)的一種新型膜生物膜反應(yīng)器及處理有機(jī)廢水的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種膜載體無泡供氧生物膜反應(yīng)器及其處理有機(jī)廢水的方法。所述 的膜載體無泡供氧生物膜反應(yīng)器具有氧利用率高，節(jié)能的特點，適合于大規(guī)模的推廣和應(yīng)用。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案加以實現(xiàn)的， 一種膜載體無泡供氧生物膜反應(yīng)器，該反應(yīng)器 包括簾式中空纖維膜組件，所述的簾式中空纖維膜組件由兩根連接桿分別連接平行的氣體進(jìn)氣管和出氣管所構(gòu)成的矩形框架，其特征在于在兩根平行的氣體分配管之間連通簾式布置的透氧中空纖維膜，透氧中空纖維膜膜表面附著著處理廢水的生物膜。所述的透氧中空纖維膜是指多孔材料支撐的超薄致密皮層中空纖維膜；中空纖維膜的外徑在20 5000微米之間，壁厚在1 1000微米之間。所述的附著在透氧中空纖維膜膜表面的生物膜的厚度從5到1000微米。 所述的簾式中空纖維膜組件的寬度為0.05 10米，高度為0.1 5米，簾式中空纖維膜組件內(nèi)的纖維可以是單層排列或多層簾式排列。利用本發(fā)明的膜載體無泡供氧生物膜反應(yīng)器處理有機(jī)廢水的方法，其特征在于包括以下 過程將膜載體無泡供氧生物膜反應(yīng)器置于廢水池中，由進(jìn)氣管端連續(xù)通入空氣，空氣進(jìn)入透 氧中空纖維膜的內(nèi)腔，在一定的壓力下，空氣中的氧氣透過透氧中空纖維膜的膜壁，剩余的 空氣由出氣管端排出。透過的氧進(jìn)入透氧中空纖維膜膜外壁的生物膜，靠近透氧中空纖維膜 膜外壁的生物層由于能到得到充足的氧氣，會形成好氧區(qū)，該好氧區(qū)能夠進(jìn)行去除含碳有機(jī) 物和氨氮的反應(yīng)，遠(yuǎn)離透氧中空纖維膜膜外壁的生物層，會形成缺氧區(qū)，該缺氧區(qū)能夠進(jìn)行 去除硝酸鹽及亞硝酸鹽氮的反應(yīng)。與此同時，經(jīng)過沉淀后的有機(jī)廢水以一定流速流經(jīng)透氧中 空纖維膜上附著的生物膜表面，經(jīng)過透氧中空纖維膜上微生物對有機(jī)物的分解，水中有機(jī)物 含量逐漸降低，當(dāng)有機(jī)物指標(biāo)達(dá)到廢水排放要求后，廢水通過出水口被排放。本發(fā)明與現(xiàn)有工業(yè)膜生物反應(yīng)器相比，具有如下優(yōu)點由于該膜載體無泡供氧生物膜反應(yīng)器使用的是無泡曝氣，氧氣直接被附著在透氧中空纖維膜膜表面的微生物所消耗，氧利用率高，所需曝氣量少，節(jié)能，此外還可以根據(jù)調(diào)節(jié)空氣進(jìn)氣壓力來調(diào)節(jié)氧氣的傳遞速度，傳遞效率易于控制，運行管理方便；由于膜載體無泡供氧生物膜反應(yīng)器可以在單一處理單元內(nèi)實現(xiàn)同時含碳有機(jī)物和含氮化合物的去除，所以它所需的占地面積?。挥捎谀ぽd體無泡供氧生物膜反應(yīng)器采用的是無泡曝氣，而且它的供氧能力要比傳統(tǒng)的曝氣方式強(qiáng)很多，所以它能夠處理含揮發(fā)性有機(jī)物、難降解有機(jī)物和高濃度有機(jī)物的廢水。


圖l為簾式中空纖維膜組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖中l(wèi)為掛鉤，2為進(jìn)氣管，3為透氧中空纖 維膜，4為連接桿，5為出氣管。圖2為并聯(lián)的簾式中空纖維膜組件結(jié)構(gòu)示意3為串聯(lián)的簾式中空纖維膜組件結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
實施例1對尼龍合成工業(yè)廢水的處理該廢水組成C0Dcr為2200mg/L， pH 7. 8，懸浮固體為160mg/L，水溫30"C。 以本發(fā)明膜載體無泡供氧生物膜反應(yīng)器處理該廢水的過程如下將用聚酰胺致密表層復(fù)合聚醚砜多孔中空纖維膜制成的簾式中空纖維膜組件置于廢水池中，簾式中空纖維膜組件寬 度3米、高度1.5米、每組件上有兩層透氧中空纖維膜，如圖2，有5個簾式中空纖維膜組 件并聯(lián)排列。將廢水引入廢水池，然后將能夠處理尼龍的活性污泥接種到廢水池中，進(jìn)行生 物膜的培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為:將空氣壓縮機(jī)壓縮的空氣引入進(jìn)氣管，調(diào)節(jié)空氣進(jìn)氣壓力為0. 2MPa， 廢水以0.2m/h的速度在廢水池內(nèi)流動，經(jīng)過10天的培養(yǎng)，透氧中空纖維膜的外表面附著上了一層厚度為80微米厚的生物膜。將廢水引入廢水池中，空氣進(jìn)氣壓力0. 1MPa，廢水停留 時間5天，經(jīng)處理后的廢水，出水指標(biāo)為C0Der為45mg/L，懸浮固體為12mg/L. 實施例2對生活廢水的處理生活廢水的組成CODo為400-500mg/L，總氮為80mg/L左右，pH為7. 2左右，懸浮固體 為120mg/L，水溫20。C;以圖3所示的由聚4-甲基-1-戊烯致密皮層非對稱多孔中空纖維膜制成的簾式中空纖維 膜組件置于廢水池中，該簾式中空纖維膜組件寬度2米、高度1米，每組件上有3層透氧中 空纖維膜，對上述廢水進(jìn)行處理，過程如下生物膜的培養(yǎng)過程將該生活廢水引入廢水池中，將能夠處理該生活廢水的活性污泥直 接接種到廢水池中，空氣進(jìn)氣壓力調(diào)整為0. 2MPa，廢水以O(shè). lm/h的流速在廢水池中緩慢流 動，經(jīng)過25天的培養(yǎng)，透氧中空纖維膜的外表面附著上了一層300微米厚的生物膜，此生 物膜己經(jīng)有了明顯的分區(qū)，靠近透氧中空纖維膜的那部分由于能夠得到充足的氧，形成了能 夠進(jìn)行含碳有機(jī)物和氨氮氧化的好氧區(qū)，而相應(yīng)的生物膜的外層及有機(jī)廢水本體由于相對缺 氧，則形成了能夠進(jìn)行反硝化的缺氧區(qū)。廢水處理過程:將廢水引入反應(yīng)池中，廢水停留時間為2天，根據(jù)需要處理的生活廢水 的濃度變化，來調(diào)節(jié)空氣進(jìn)入透氧中空纖維膜的壓力，進(jìn)氣壓力在0.08-0. 12MPa之間，出 水指標(biāo)為CODCr為30mg/L,懸浮固體為8mg/L，總氮為6mg/L。實施例3對含甲苯廢水的處理該廢水組成CODc「為4000 mg/L, pH為8. 1,懸浮固體為230mg/L，水溫18 "C以圖2所示的用聚酰胺致密表層復(fù)合聚醚砜多孔中空纖維膜制成的簾式中空纖維膜組件 置于廢水反應(yīng)池中，簾式中空纖維膜組件寬度3米、長度1.5米，每組件上有5層透氧中空 纖維膜，對上述廢水進(jìn)行處理，過程如下生物膜的培養(yǎng)過程將廢水引入廢水池，將能夠處理該含甲苯廢水的特種微生物接種到 廢水反應(yīng)池中，調(diào)節(jié)空氣進(jìn)氣壓力為0.2MPa,廢水以0.2m/h的速度在廢水池內(nèi)流動，經(jīng)過 13天的培養(yǎng)，透氧中空纖維膜的外表面附著上了一層100微米厚的生物膜。廢水處理過程:將廢水引入廢水池中，空氣進(jìn)氣壓力調(diào)節(jié)為0. 15MPa，廢水停留時間4 天，經(jīng)處理后的出水指標(biāo)為C0D&為40mg/L，懸浮固體為]5mg/L。
權(quán)利要求
1.一種膜載體無泡供氧生物膜反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括簾式中空纖維膜組件，所述的簾式中空纖維膜組件由兩根連接桿分別連接平行的氣體進(jìn)氣管和出氣管所構(gòu)成的矩形框架，其特征在于在兩根平行的氣體分配管之間連通簾式布置的透氧中空纖維膜，透氧中空纖維膜膜表面附著著處理廢水的生物膜。
2. 按權(quán)利要求1所述的膜載體無泡供氧生物膜反應(yīng)器，其特征在于透氧中空纖維膜 是指多孔材料支撐的超薄致密皮層中空纖維膜，中空纖維膜的外徑在20 5000微米，壁 厚在1 1000微米。
3. 按權(quán)利要求1所述的膜載體無泡供氧生物膜反應(yīng)器，其特征在于附著在透氧中空 纖維膜膜表面的生物膜的厚度從5到1000微米。
4. 按權(quán)利要求1所述的膜載體無泡供氧生物膜反應(yīng)器，其特征在于簾式中空纖維膜 組件的寬度為0.05 10米，高度為O. 1 5米，膜組件內(nèi)的纖維可以是單層排列或多層簾 式排列。
5. —種采用權(quán)利要求1所述的膜載體無泡供氧生物膜反應(yīng)器處理有機(jī)廢水的方法，其特征在于包括以下過程將膜載體無泡供氧生物膜反應(yīng)器置于廢水池中，由進(jìn)氣管端連續(xù)通入空氣，空氣進(jìn)入 透氧中空纖維膜的內(nèi)腔，在一定的壓力下，空氣中的氧氣透過透氧中空纖維膜的膜壁，剩 余的空氣由出氣管端排出，透過的氧進(jìn)入透氧中空纖維膜膜外壁的生物膜，靠近透氧中空 纖維膜膜外壁的生物層由于能到得到充足的氧氣，所以會形成好氧區(qū)，該好氧區(qū)能夠進(jìn)行 去除含碳有機(jī)物和氨氮的反應(yīng)，遠(yuǎn)離透氧中空纖維膜膜外壁的生物層，會形成缺氧區(qū)，該缺氧區(qū)能夠進(jìn)行去除硝酸鹽及亞硝酸鹽氮的反應(yīng)；與此同時，經(jīng)過沉淀后的有機(jī)廢水以一 定流速流經(jīng)中空纖維膜上附著的生物膜表面，經(jīng)過中空纖維膜上微生物對有機(jī)物的分解， 水中有機(jī)物含量逐漸降低，當(dāng)有機(jī)物指標(biāo)達(dá)到廢水排放要求后，廢水通過出水口被排放。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種膜載體無泡供氧生物膜反應(yīng)器及處理有機(jī)廢水方法，屬于廢水處理技術(shù)。所述的膜載體無泡供氧生物膜反應(yīng)器包括簾式中空膜組件。以該膜載體無泡供氧生物膜反應(yīng)器處理廢水的過程將簾式中空膜組件置于廢水池中，由進(jìn)氣管通入空氣，空氣中的氧氣透過透氧中空纖維膜，進(jìn)入附著在透氧中空纖維膜的生物膜，經(jīng)過沉淀后的有機(jī)廢水以一定流速流經(jīng)中空纖維膜上附著的生物膜表面，通過中空纖維膜上微生物對有機(jī)物的分解，水中有機(jī)物含量逐漸降低，當(dāng)有機(jī)物指標(biāo)達(dá)到廢水排放要求后，廢水通過出水口被排放。本發(fā)明的優(yōu)點在于氧利用率高，所需曝氣量少，節(jié)能，傳遞效率易于控制。
文檔編號C02F3/12GK101234817SQ20081005233
公開日2008年8月6日 申請日期2008年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月27日
發(fā)明者李保安, 閆慶元, 昕 魏 申請人:天津大學(xué)