[發明專利]一種可實現同步硝化反硝化脫氮功能的膜生物反應器

無效

• 申請號: 200810010377.X
• 申請日: 2008-02-05
• 公開（公告）號: CN101234815A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 史榮久;徐慧;張穎;楊偉超;李慧
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽應用生態研究所
• 主分類號: C02F3/12
• 分類號: C02F3/12;C02F1/44
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司
• 代理人: 許宗富;周秀梅

技術領域

本發明涉及含氮工業廢水、生活污水處理，具體地說是一種可實現同步硝化反硝化脫氮功能的膜生物反應器。

背景技術

隨著石化、焦化、食品和制藥等工業的不斷發展，各種含氮廢水的大量排放造成了嚴重的環境污染和水體富營養化等問題。因此，有效、經濟地去除廢水中的氮或者控制水體中氮的含量具有重大社會和經濟意義。處理含氨氮廢水的方法主要有物理化學法和生化法。同物理化學方法相比，生物脫氮技術具有投資省、占地小、無二次污染等特點，被公認為最有發展前途的方法之一。生物脫氮技術首先通過微生物的硝化作用將氨態氮轉變成硝態氮，再通過反硝化作用將后者轉變成氮氣排入大氣中，最終實現氮元素的循環和氨氮的無害化。

傳統順序式硝化反硝化(sequential?nitrifcation?anddenitrification，簡稱SQND)工藝包括硝化和反硝化兩個階段，分別由硝化菌和反硝化菌完成，由于兩者對環境條件的要求不同，這兩個過程一般不能同時發生，而只能序列式進行，即硝化反應在好氧條件下由自養菌完成，反硝化反應在厭/缺氧條件下由異養菌完成。近幾十年來，盡管生物脫氮技術有了很大發展，但硝化和反硝化仍然是在兩個獨立的或分隔的具有不同溶解氧(D0)濃度的反應器中進行，或者是在時間或空間上造成交替缺氧和好氧環境的同一個反應器中進行，一個過程分成兩個系統，條件控制復雜，兩者難以在時間和空間上統一，脫氮效果差，設備龐大，投資高。顯然，如果兩個硝化、反硝化過程能夠在同一個反應器中同時進行，則可節省更多的占地面積，還可避免亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽及再還原成亞硝酸鹽這兩個多余的反應，從而可節省約25％的O₂和40％以上的有機碳；另外，微生物硝化過程中好氧、耗堿度、無需COD，而反硝化過程則與之相反并互補：厭氧、產生堿度、需消耗大量的COD。所以，如能在同一個反應器中實現同時硝化反硝化并達到兩個過程的動力學平衡，將大大簡化生物法脫氮的工藝流程，提高生物脫氮的效率，并節省投資。

近年來，好氧反硝化菌如Thiosphaerapan?totropha和異養硝化菌的發現以及好氧反硝化、異養硝化、自養反硝化等概念的提出，奠定了同步硝化反硝化(Simultaneous?Nitrification?and?Denitrification，SND)生物脫氮新技術的理論基礎。許多好氧反硝化菌如T.totropha、Pseudomonasspp.Alcaligenesfaecalis等同時也是異養硝化菌，能夠直接地將氨氮轉化為氣態產物而從系統中去除。正是由于好氧反硝化菌、低D0下的硝化菌、異養硝化菌及自養反硝化菌等的存在，使得SND能夠進行。

膜生物反應器(Membrane?Bioreactor，MBR)將膜分離過程同生物處理過程有機結合在一起，具有常規生物處理工藝無法比擬的獨特優勢，如可實現泥水完全分離、??出水水質好、??負荷高、應用范圍廣等等。目前，MBR工藝以及相關的一些研究越來越受到政府部門及學術界的重視。隨著膜材料、技術的不斷成熟，MBR在廢水處理領域的應用也得到了飛速的發展。

發明內容

本發明目的是提供一種一種可實現同步硝化反硝化脫氮功能的膜生物反應器。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

膜生物反應器，包括反應器系統、膜組件和溶氧電極、pH電極等在線監測元件，反應器內設有膜組件，其上依次連接有產水壓力表和真空泵，反應器內設有進水管、溶氧電極、溫度計和pH電極，所述反應器柱體11內的膜組件7的四周均勻布設球形彈性填料8，反應器柱體11底部設有微孔曝氣器9，微孔曝氣器9與空氣泵10相連。

所述球形彈性填料8為多孔型，其比表面積在5m²/g-20m²/g，孔隙率在40％～70％，載體孔徑為100μm～1000μm。所述球形彈性填(8自上而下串聯組成一體，固定于反應器柱體11內。膜組件中膜為中空纖維超濾膜，超濾膜的公稱孔徑為0.02-0.05μm，膜面積為25-50m²，通量為30-1001/m².h。反應器內每平方米膜組件的數量為1～2組。

其中根據所處理廢水材料性質的不同進而控制膜生物反應器運行參數，通常反應器運行參數為：反應器中污泥停留時間：5-30d，運行溫度：10-30℃；反應器內pH：6.5-8.5；溶解氧濃度：0.2-3.0mg/L。

本發明所具有的優點：