[實用新型]一種氫基質生物膜反應器

有效

• 申請號: 201320837268.1
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN203715361U
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 夏四清;王晨輝;徐曉茵;汪作煒
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 陳龍梅

技術領域

本實用新型涉及一種氫基質生物膜反應器，具體是采用二氧化碳為無機碳源，利用氫自養菌生物膜對貧碳源受氧化態污染物質污染的污水進行凈化處理的水平流回流式氫基質生物膜反應器，屬于環境工程和市政工程污水處理技術領域。

背景技術

在我國的不少地區，地下水被氧化態物質污染的程度是相當嚴重的。這些氧化態物質主要包括離子化合物（如硝酸鹽、硫酸鹽、溴酸鹽等），氧化態重金屬（Cr（VI））和揮發性有機物質（如氯仿、對硝基氯苯等）。

氫基質生物膜技術是一種自養生物還原方法，具有清潔、無殘留、利用率高、成本低廉、無須后續生物穩定性處理等優點，適用于有機碳源缺乏的地下水處理。該技術采用氫氣作為電子供體，PVDF中空纖維膜作為生物膜載體。氫氣從PVDF中空纖維膜內部通過無泡擴散方式擴散到膜外，被膜表面的微生物利用；同時，氧化性物質被還原而達到凈化水質目的，如硝酸鹽被徹底還原為無毒的氮氣，溴酸鹽被還原成低毒的溴離子。

氫基質生物膜反應器在我國的使用目前停留在實驗室研究較多，如申請號200810202126.1和申請號201210525050.2的中國專利申請。其中，后者是前者的改進裝置。申請號為201210525050.2的裝置反應器筒體內設有內部通H₂的膜組件和內部通CO₂的膜組件，其中H₂作為初始能源和無機氫供體，CO₂作為碳源，利用膜曝氣方法通入CO₂氣體，CO₂溶于水后產生的H₂CO₃，可還原氧化性污染物，中和過程中產生的OH^-生成HCO₃^-，HCO₃^-可作為氫自養還原菌生長必需的無機碳源被其利用，通過調節CO₂分壓，調節反應器內溶液pH值，在氫自養還原菌適宜生長的范圍內，并有效控制Ca²⁺、Mg²⁺離子的沉淀。該反應器采用回流式攪拌，通過高速回流使反應器內溶液混合均勻，當生物膜過厚時，可通過高速反沖洗進行洗膜。通過長期的運行實踐，上述專利中的氫基質生物膜反應器運行穩定，處理效果良好，但存在以下4個問題：

1，由于上述反應器均采用豎向流進水方式，即反應器形狀為立式反應器，在垂直方向上深度較大。隨著氫氣和二氧化碳通過膜孔擴散到介質中，膜絲內氣體壓力沿程降低較快，到一定高度時氣體壓力小于周圍水壓，出現水滲入膜絲的情況，該處以下膜表面得不到氣體供應，影響反應器的正常運行。

2，上述專利未考慮脫落的生物膜收集及排出，在實際運行過程中，隨著微生物的生長周期，脫落的生物膜慢慢積累，如果得不到有效排出，會減小反應器的有效體積，同時惡化出水水質。

3，上述專利中反應器內液體的完全混合狀態由較高的回流比實現，一般需要達到150以上，需要消耗大量能源，在實際工程中不可能實現，限制了其在實際工程應用中的推廣。

4，上述專利中膜組件與反應器箱體連接，離線清洗或者更換膜組件需要拆卸反應器，工作量較大，并且容易破壞反應器的缺氧環境，影響反應器的連續穩定運行。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種利用二氧化碳為碳源的水平流回流式氫基質生物膜反應器。該反應器處理效果好，氣體利用率高，拆卸更換膜組件簡單易行，可進行工程放大化。