本發(fā)明涉及一種復(fù)合型厭氧膜生物膜反應(yīng)器及其用途，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，由于人口的持續(xù)增長(zhǎng)及經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，淡水資源污染問(wèn)題日漸加劇，淡水資源短缺已成為全世界大多數(shù)地區(qū)面臨的普遍問(wèn)題，這使得人們開(kāi)始重點(diǎn)關(guān)注再生水的利用。城市污水經(jīng)過(guò)一系列處理之后，得到凈化從而滿足其他行業(yè)的使用要求，成為再生水進(jìn)一步利用。再生水也被稱為城市的第二水源，同淡化的海水、跨流域調(diào)水相比，再生水成本較低，有助于減小水生環(huán)境污染，同時(shí)提高了水資源的綜合利用率等，無(wú)論是從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、還是社會(huì)的角度，都具有巨大的優(yōu)勢(shì)。

但傳統(tǒng)的再生水處理法，如活性污泥法和生物膜法去除有機(jī)碳及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)效率不高，易受到進(jìn)水水質(zhì)變化，能耗較高，占地面積大，無(wú)法同時(shí)處理濃度較高的有機(jī)物及致病微生物、病毒等的限制。近年來(lái)，膜生物反應(yīng)器作為膜過(guò)濾技術(shù)和污水生物處理技術(shù)結(jié)合的一種新型水處理技術(shù)，被越來(lái)越廣泛的開(kāi)發(fā)和使用。它主要由膜組件、生物反應(yīng)器和物質(zhì)輸送三部分構(gòu)成，其工作原理是利用生物反應(yīng)器內(nèi)的大量微生物對(duì)污水進(jìn)行凈化，去除所含的有機(jī)碳等污染物，可以完全取代傳統(tǒng)活性污泥法中的二沉池，最大限度的提高了泥水分離效果，有效防止了污泥膨脹。另外，膜分離可以從很大程度上截留如大腸桿菌等致病微生物和小于膜孔徑的病毒，這也是傳統(tǒng)污水處理工藝所達(dá)不到的。

然而現(xiàn)有的膜生物反應(yīng)器絕大多存在以下問(wèn)題：

1、由于高強(qiáng)度的曝氣方式，極易產(chǎn)生膜污染且污染嚴(yán)重，需人工定期去除；

2、另一方面，高強(qiáng)度的曝氣及復(fù)雜設(shè)備的使用進(jìn)一步帶來(lái)動(dòng)力能源消耗，同時(shí)增加了產(chǎn)水成本。

光合細(xì)菌是一種廣泛存在于河流、湖泊、潮濕土壤中的細(xì)菌，它主要倚靠自然界中的光源作為能量供給，可以在厭氧光照的或好氧黑暗的條件下，結(jié)合水中富含的有機(jī)物、氨基酸等迅速增值，使水質(zhì)得到凈化。利用光合細(xì)菌這一特性，其被廣泛的應(yīng)用在各種類型的污水處理上如中藥廢水、啤酒廢水、印染廢水等，均達(dá)到了良好的出水效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種凈化高效、出水水質(zhì)穩(wěn)定且能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，裝置能耗較小的復(fù)合型厭氧膜生物反應(yīng)器，可用于含有高COD、TN和TP濃度生活污水的同時(shí)去除。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種復(fù)合型厭氧膜生物反應(yīng)器，包括反應(yīng)器系統(tǒng)、曝氣循環(huán)系統(tǒng)、污泥系統(tǒng)、進(jìn)出水系統(tǒng)以及反應(yīng)器主體外殼，其特征是，還包括近紅外光照射系統(tǒng)，所述紅外光照射系統(tǒng)主要包括近紅外LED燈；所述反應(yīng)器主體外殼主要由PCV材料的棱柱外殼構(gòu)成，所述反應(yīng)器系統(tǒng)主要由浸沒(méi)式板框膜組件、支撐板組成，浸沒(méi)式板框膜組件平行放置于厭氧膜生物反應(yīng)器中心位置，下部依次設(shè)有曝氣裝置、進(jìn)水口及儲(chǔ)泥斗，反應(yīng)器頂部安裝所述近紅外LED燈。

進(jìn)一步的，所述浸沒(méi)式板框膜組件平行放置于厭氧膜生物反應(yīng)器中心位置，選擇聚偏二氟乙烯（PVDF）膜作為膜組件主體，兩塊膜中間設(shè)置聚氯乙烯（PVC）支撐板，膜總面積為0.3m²，孔徑為0.5um，膜最大運(yùn)行流量控制在每平方米2L/h，反應(yīng)器內(nèi)部富含大量的光合細(xì)菌。

進(jìn)一步的，所述近紅外LED燈采用波長(zhǎng)為850nm、功率2W的近紅外LED燈。

進(jìn)一步的，所述反應(yīng)器主體外殼的上部設(shè)有出水口及排氣口。

進(jìn)一步的，所述曝氣裝置，選用橡膠（EPDM）為材料的穿孔管作為曝氣設(shè)備，該曝氣裝置與反應(yīng)器外部的氣體循環(huán)管道相連接，反應(yīng)器頂部設(shè)有氣體回收口，內(nèi)部厭氧氣體經(jīng)由氣體循環(huán)泵作用下重新進(jìn)入底部曝氣裝置，內(nèi)外氣體以此形成回路，實(shí)現(xiàn)連續(xù)曝氣，流量范圍控制在3-5L/min。

進(jìn)一步的，所述反應(yīng)器主體外殼的尺寸采用30cm、35cm、50cm長(zhǎng)方體構(gòu)成；原污水由水泵經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥和開(kāi)關(guān)進(jìn)入反應(yīng)器底部的入水口，出水口設(shè)置在反應(yīng)器上方一側(cè)，外接水泵將處理水排出反應(yīng)器外；反應(yīng)器下部為儲(chǔ)泥斗，底部安裝排泥管道和排泥口，實(shí)現(xiàn)定期排泥。

進(jìn)一步的，所述儲(chǔ)泥斗采用錐形斗，錐形斗底部裝有排污管，通過(guò)由計(jì)算機(jī)控制的蠕動(dòng)泵以將活性污泥排出。

進(jìn)一步的，所述的復(fù)合型厭氧膜生物反應(yīng)器在生活污水處理中的應(yīng)用。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

1、該復(fù)合型膜生物反應(yīng)器以近紅外LED燈作為內(nèi)部光合細(xì)菌的能量來(lái)源，使其始終保持在高效合成的狀態(tài)，可高效的去除污水中高濃度COD、TN、TP，最大程度上凈化污水；

2、膜反應(yīng)組件設(shè)有支撐板，使得污水能充分的通過(guò)膜組件，進(jìn)一步提高凈化效率；

3、曝氣循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)置，不但起到充分?jǐn)嚢璧淖饔茫⑶铱沙浞智鍧嵎磻?yīng)器內(nèi)壁，將生物膜的產(chǎn)生減少到最低，有效避免了膜污染問(wèn)題，同時(shí)厭氧曝氣無(wú)需供氧，大大的節(jié)省了能耗。

附圖說(shuō)明

圖1為復(fù)合型厭氧膜生物反應(yīng)器的工作流程示意圖；

圖2為復(fù)合型厭氧膜生物反應(yīng)器對(duì)污水中COD去除效果圖；

圖3為復(fù)合型厭氧膜生物反應(yīng)器對(duì)污水中TN去除效果圖；

圖4為復(fù)合型厭氧膜生物反應(yīng)器對(duì)污水中TP去除效果圖；

圖5為復(fù)合型厭氧膜生物反應(yīng)器對(duì)污水中COD、TN、TP去除率效果圖。

圖中的1是反應(yīng)器主體外殼，2是膜組件，3是支撐板，4是曝氣裝置，5是儲(chǔ)泥斗，6是排泥口，7是進(jìn)水口，8是進(jìn)水口水泵，9是氣體循環(huán)管道，10是近紅外LED燈，11是出水口，12是出水口水泵。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，一種復(fù)合型厭氧膜生物反應(yīng)器，包括厭氧膜系統(tǒng)、近紅外光照射系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、污泥系統(tǒng)、進(jìn)出水系統(tǒng)、反應(yīng)器主體外殼1。反應(yīng)器主體外殼1選用PVC材料，主體框架上部為長(zhǎng)方體型，尺寸為30cm、35cm、50cm，內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括浸沒(méi)式板框膜組件，選擇PVDF作為膜組件2主體，膜總面積為0.3m²，孔徑為0.5um，膜最大運(yùn)行流量控制在每平方米2L/h，兩塊膜中間設(shè)置PVC支撐板3。

反應(yīng)器頂部安有波長(zhǎng)為850nm、功率為2W的近紅外LED燈10，作為光合細(xì)菌在厭氧條件下的能源供給，浸沒(méi)式板框膜組件下部設(shè)有以EPDM為材料的穿孔管作為曝氣裝置4，管徑40mm，孔眼速率為8m/s，穿孔管與反應(yīng)器外部的氣體循環(huán)管道9相連接，反應(yīng)器頂部設(shè)有氣體回收口，內(nèi)部厭氧氣體經(jīng)由氣體回收口、氣體循環(huán)泵重新進(jìn)入底部曝氣裝置，實(shí)現(xiàn)連續(xù)曝氣，流量范圍控制在3-5L/min。

輸送系統(tǒng)中的進(jìn)水口7側(cè)開(kāi)在長(zhǎng)方體下半部，原污水在進(jìn)水口水泵8的作用下，經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥和開(kāi)關(guān)流入進(jìn)水口7，出水口11側(cè)開(kāi)在長(zhǎng)方體上半部，外接出水口水泵12將處理水排出反應(yīng)器外。反應(yīng)器主體外殼1下半部分由錐形儲(chǔ)泥斗5構(gòu)成，底部安裝排污管和污泥泵，活性污泥通過(guò)重力自流方式進(jìn)入底部錐形斗內(nèi)，其流速為0.15L/min，在污泥泵的作用下從排泥口6實(shí)現(xiàn)定期排泥。

反應(yīng)器內(nèi)部含有大量的光合細(xì)菌，以外加近紅外線作為光源，在厭氧條件下利用生活污水中大量的有機(jī)物作為供氫體兼碳源進(jìn)行光合作用，充分去除大量有機(jī)物及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使高濃度有機(jī)污水得到凈化。

如圖2-5所示，該復(fù)合型厭氧膜生物反應(yīng)器對(duì)高濃度COD、TN、TP生活污水去除實(shí)例：分別在厭氧膜生物反應(yīng)器進(jìn)出口進(jìn)行取樣，每間隔10天取一次水樣，進(jìn)出口分別取6組重復(fù)水樣，反應(yīng)裝置運(yùn)行40天后結(jié)束。水樣經(jīng)稀釋后，COD指標(biāo)采用分光光度法測(cè)出，TN和TP指標(biāo)則采用堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法測(cè)得，將所測(cè)得各指標(biāo)分別取平均值。

詳細(xì)實(shí)施案例結(jié)果見(jiàn)圖2、3、4、5所示，該新型復(fù)合型厭氧膜生物反應(yīng)器在持續(xù)運(yùn)行的40天中對(duì)生活污水中COD、TN和TP的平均去除率分別超過(guò)90%、70%和80%。凈化效率穩(wěn)定，出水水質(zhì)優(yōu)良。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。