[實用新型]一種生物錳氧化物膜生物反應器

有效

• 申請號: 201220202995.6
• 申請日: 2012-05-08
• 公開（公告）號: CN202658013U
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 李昂;陳旭;馬放;崔迪;龐長瀧;張斯;孔祥震;孫移鹿
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學宜興環保研究院
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34
• 代理公司: 宜興市天宇知識產權事務所(普通合伙) 32208
• 代理人: 李妙英

技術領域

本實用新型涉及水處理技術領域，尤其涉及一種含藥品及個人護理品（PPCPs）等難降解有機痕量污染物的水處理反應器。

背景技術

近十余年針對水體中藥品及個人護理品（PPCPs）的報道和研究越來越廣泛，飲用水及污水中PPCPs的去除已成為國內外研究的熱點。PPCPs具體是指用于醫藥獸藥、農業生產、個人護理等用途的一大類化學藥品的總稱，其中包括：抗生素、鎮定劑、抗癲癇類藥物，天然的或人工合成的激素，X射線造影劑，香料，殺蟲劑，護膚品、防曬霜以及各種化妝品。PPCPs在水中含量很低，僅為ng/L~μg/L水平，但即便是如此痕量的PPCPs也會對水生動植物及人類造成嚴重傷害。研究表明，水中微量的雌激素類物質會造成魚類性別錯亂，氟西汀、雙氯芬酸、二甲苯氧庚酸等物質能夠在魚類肌肉、肝臟、大腦等處富集，造成生物累積效應。

目前，常規的飲用水及污水處理工藝難以高效去除水中的PPCPs，傳統活性污泥法和膜生物反應器在水處理時主要通過吸附和生物降解去除水中PPCPs，但去除能力十分有限，而且吸附在活性污泥上的PPCPs很難進一步講解，會隨著污泥的后續處理進入土壤等環境介質中，造成二次污染。另外一些被廣泛研究的PPCPs去除方法主要包括氯化、臭氧氧化以及紫外/雙氧水（UV/H₂O₂）、芬頓（Fenton）氧化等高級氧化技術（AOPs）。這些方法雖然能夠有效礦化PPCPs類物質，但是它們均有一個突出的缺點，即高能耗、高處理費用，這也使得這些氧化方法不能夠大規模使用在水處理系統中。

發明內容

為了克服上述技術上的不足，本實用新型提供一種能夠經濟高效去除水中PPCPs及其他痕量有機污染物的生物錳氧化物膜生物反應器。

一種生物錳氧化物膜生物反應器，包括反應器，反應器底部的進水管、頂部的出水管、回流管，反應器內部的超濾膜，超濾膜的下方置有曝氣盤，其特征在于超濾膜為錳氧化菌及錳氧化物截留在中空纖維膜或板式纖維膜上的復合膜。處理污水從反應器底部進入，自下向上流經反應器，從反應器頂部的排出。

反應器頂部另設置有溫控裝置、pH探頭以及溶解氧探頭，溶解氧探頭監測反應器中剩余溶解氧；反應器底部另設有排泥管。

上述反應器可以利用錳氧化菌產生的生物錳氧化物氧化去除污水中PPCPs，其氧化中間產物可被錳氧化菌作為碳源利用以得到進一步降解。

用這種反應器處理含PPCPs污水的方法，包括以下步驟：

（1）制備生物錳氧化物菌懸液：采用細菌純培養方式培養錳氧化菌，利用錳氧化菌氧化Mn²⁺產生生物錳氧化物，其中生物錳氧化物中Mn⁴⁺達到?50-60mg/L。錳氧化菌可選用公知的對Mn²⁺具有氧化效果的、能夠產生錳氧化物的細菌、真菌等微生物，生物錳氧化物的含量是通過定量控制培養液中投加的MnCl₂量實現；

（2）生物錳氧化物復合膜形成：將步驟（1）中制備好的生物錳氧化物菌懸液連續通入反應器中，飽和曝氣，反應14h，使錳氧化菌及錳氧化物緊密結合在反應器中的中空纖維膜或板式膜上。中空纖維膜或板式膜的材質可為市售的聚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、纖維素酯、聚醚醚酮、聚亞酰胺、聚醚酰胺等，采用周邊進水中心出水；曝氣量控制在1.3-1.5L/h；

（3）反應器的運行：反應器采用連續式運行，上向流，反應器中液體pH控制在6.5-6.8（?pH使用NaH₂PO₄或Na₂HPO₄緩沖溶液進行調節），剩余溶解氧濃度控制在2-3mg/L，溫度控制為26-28℃，水力停留時間控制在8-12小時。

含PPCPs污水連續通入反應器中，上向流出水，在反應過程中，生物錳氧化物中的Mn⁴⁺被還原為Mn²⁺，錳氧化菌可將Mn²⁺氧化為Mn⁴⁺，保證了PPCPs氧化反應的順利進行。原本不能被錳氧化菌利用的PPCPs物質經錳氧化物氧化降解后，生成可被微生物作為碳源利用的中間產物，從而被微生物進一步降解。

與現有技術相比較，本實用新型具有如下優點和效果：