[發明專利]一種使用好氧顆粒污泥的自生動態膜生物反應器

有效

• 申請號: 201310496755.0
• 申請日: 2013-10-21
• 公開（公告）號: CN103496784A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 楊波;李方;田晴;馬春燕;金誠;鄭凱;張冉冉;王隨峰
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C02F3/02
• 分類號: C02F3/02;C02F3/30
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

技術領域

本發明涉及一種使用好氧顆粒污泥的自生動態膜生物反應器，屬于污水處理技術領域。

背景技術

目前，好氧顆粒污泥(Aerobic?Granular?Sludge，AGS)是微生物在特定的環境條件下通過自凝聚作用形成的顆粒狀活性污泥，其中包含的微生物均為常見的物種，它們由于生理上的相互依賴作用而構成了一種穩定密實的結構。眾所周知，在污水處理中好氧生物處理工藝遠比厭氧生物處理工藝應用普遍，但對好氧顆粒污泥的研究卻明顯滯后于厭氧顆粒污泥。厭氧顆粒污泥的優良性引發了研究者對在好氧條件下培養顆粒污泥的興趣，人們對好氧顆粒污泥的研究是建立在厭氧顆粒污泥的基礎之上。

在1991年Mishima和Nakamure在好氧上流式污泥床(AUSB，Aerobic?Upflow?Sludge?Blanket)中首次發現具有良好沉淀性能、粒徑在2～8mm之間的好氧顆粒污泥，就引起了全世界的廣泛關注。

好氧顆粒污泥相比于傳統的絮狀污泥和厭氧顆粒污泥具有如下特點：

(1)好氧顆粒污泥具有良好的沉降性能，出水不需要設置沉淀池，大大減少了處理設施的工程投資和造價。

(2)好氧顆粒污泥顆粒機械強度高，不易因水流剪切力和內部產氣等原因破碎而造成污泥流失。

(3)好氧顆粒污泥的結構密實，單位體積污泥所含的生物量大，不僅可以保護到對環境較為敏感的細菌(如硝化菌)，使其被有毒物質的影響減弱，還可以耐受較強的沖擊負荷，從而可以提高系統處理效率和穩定性；

(4)好氧顆粒污泥啟動周期比厭氧顆粒污泥短，同時可以在常溫下培養；

(5)好氧顆粒污泥在處理低濃度有機廢水(如城市生活污水)時相比厭氧顆粒污泥有較大優勢，而且在處理高濃度有機廢水時去除率較高不需要后續處理：

(6)好氧顆粒污泥具有較強的脫氮除磷能力。在好氧顆粒污泥內由于傳質的關系同時存在多種氧環境，為不同性質的微生物提供了各自適宜的生存環境。因此可以單獨或同時實現脫氮除磷。

膜生物反應器(Membrane?Bio-Reactor，MBR)為膜分離技術與生物處理技術有機結合的新型態污水處理系統。它以膜組件取代傳統生物處理技術末端的二沉池，在生物反應器中保持較高的污泥濃度，提高生物處理的有機負荷，從而減少污水處理設施的占地面積。其主要利用沉浸于好氧生物池之內的膜分離設備截留活性污泥與大分子有機物。膜生物反應器因其有效的截留作用，可保留世代周期較長的微生物，可實現對污水深度凈化。

膜生物反應器由膜組件和生物反應器兩部分組成，根據這兩部分的結合方式劃分，可分為外置式和浸沒式兩大類。外置式膜生物反應器指生物反應器的混合液經泵增壓后進入膜組件，在壓力的作用下混合液中的液體透過膜，成為系統處理水；固體和大分子物質等則被膜截留，隨濃縮液回流到生物反應器內。浸沒式膜生物反應器指將膜組件置于反應器內，通過真空泵或其它類型泵抽吸，得到過濾液。

膜生物反應器與傳統生物處理技術相比，有以下主要特點：處理效率高、出水水質好、設備緊湊、占地面積小、易實現自動控制、運行管理簡單。要使得MBR真正推廣應用，最重要的是要克服膜污染，增加膜通量，延長膜壽命。

動態膜生物反應器是傳統的MBR技術與膜技術相結合的新工藝，是在MBR的基礎上提出來的，根據動態膜的形成原理的不同，將動態膜生物反應器分為“自生動態膜生物反應器”和“預涂動態膜生物反應器”。預涂動態膜通常先用多孔支撐體過濾含有成膜物質的溶液，待動態膜在其表面形成后，再用它來過濾被處理溶液。自生動態膜則是在過濾被處理溶液時由溶液中的物質在多孔支撐體表面形成。自生動態膜的成膜物質是活性污泥，而預涂動態膜的成膜物質是MnO₂、活性炭粉末等物質。動態膜的膜基材通常為工業濾布、尼龍篩絹、無紡布、不銹鋼絲網、陶瓷、燒結玻璃、燒結金屬等。

動態膜生物反應器是選擇廉價的微網材料來替代微濾或超濾膜膜材料加工成過濾組件并建立生物反應器，與傳統的MBR相比，動態膜生物反應器除了具有傳統MBR的主要優點以外，還具有以下幾個方面的優勢：

(1)基建和維護費用低：微網材料的價格遠遠低于昂貴的超濾、微濾膜材料；

(2)膜通量大：動態膜采用較大孔徑的微網材料，基膜阻力小。

(3)運行費用低：微網材料的過濾阻力小，不需要在泵的作用下抽水，依靠反應器較小的水位差下就可以自流出水，能耗低；

(4)膜污染較容易清除：動態膜較容易從膜材料表面分離，清洗時連同所吸附的污染物質及微生物代謝產物一同被洗脫，使得膜通量得到有效的恢復。