本发明专利技术公开了一种耦合正渗透膜与微滤膜的厌氧污水处理方法，属于污水处理技术领域。本发明专利技术方法是针对城镇污水，包括以下步骤：原水由进水泵进入厌氧反应区，产生的沼气经过水封后进行收集回用；一部分污水在正渗透膜的作用下实现分离净化，然后再经过反渗透膜的处理实现回用；另一部分污水经过MF膜分离净化，再经过沉淀池回收磷酸盐，最后经过活性炭吸附柱实现出水达标排放或回用。本方法将正渗透膜和微滤膜技术与厌氧消化技术耦合形成污水处理工艺，保证了出水稳定达到再生水回用要求，且占地面积较小；污水中的有机物以沼气的形式进行回收；污水中的磷酸盐进行回收；正渗透的盐度积累得到了缓解，膜污染得到了有效控制；整个系统可以实现自动化控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及了一种耦合正渗透膜与微滤膜的厌氧污水处理方法，属于污水处理
技术介绍
污水的大量排放，既浪费了资源，又增加了水体环境负荷。随着世界水资源和能源的日益短缺，由于蕴含了丰富的水资源以及大量C、N、P等资源，污水已经被看作一种水源和资源。在此背景下，以污水回用和能源回收为目的的污水处理工艺已经受到越来越多的重视。厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor，AnMBR)正是这样的一种工艺，在处理污水过程中可以回收甲烷，而且微滤或超滤膜分离技术的引入大大提高了厌氧出水的效果。然而，AnMBR还存在着出水水质不能直接回用和膜污染较重等问题。此外，也有学者提出了厌氧正渗透膜生物反应器(anaerobic forward osmosis membrane bioreactor，AnFOMBR)。与AnMBR相比，由于正渗透(forward osmosis，FO)膜的高效截留能力以及高抗污染能力，AnFOMBR具有出水水质好，能耗低和膜污染趋势小等优势。然而，由于FO膜对溶质的截留以及反向盐渗透，AnFOMBR还存在着高盐度的问题。比如，有新加坡学者在研究AnFOMBR时发现：在22天内，反应器内盐度从初始1.0mS/cm增加到20.5mS/cm，水通量从9.5LMH下降到3.5LMH，甲烷平均产量仅占理论产气量的58％。盐度的累积，极大限制了反应器的进一步应用。目前，还未有关于AnFOMBR中高盐度解决方法的报道。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术创造性的提出了一种耦合正渗透膜和微滤膜的新型厌氧反应器(MFO-AnMBR)和厌氧污水处理工艺。本专利技术的反应器采用微滤(microfiltration，MF)膜来缓解盐度的积累，并进一步提高FO膜的通量。MFO-AnMBR在污水处理过程中，可以回收沼气；FO膜的出水水质比较好，可以作为一种高品质的水质用来回用或者补充地下水资源；MF出水在进行城市杂用水回用的同时，可以进行磷的回收。因此，MFO-AnMBR工艺不仅可以实现污水回用，而且可以实现资源和能源回收，是一种面向未来的可持续污水处理技术，对今后污水处理技术的发展具有良好的补充。本专利技术的第一个目的是提供了一种耦合正渗透膜和微滤膜的厌氧反应器(MFO-AnMBR)。所述厌氧反应器主要包括膜反应装置、汲取液池、反渗透(reverse osmosis，RO)膜处
理装置、沉淀池、吸附装置；所述膜反应装置包括MF膜组件和FO膜组件；所述MF膜组件通过管路与沉淀池连接，沉淀池通过管路与吸附装置连接；所述FO膜组件通过管路与汲取液池连接，汲取液池与RO膜处理装置连接。在一种实施方式中，所述膜反应装置内的下部安装有曝气管，沼气循环泵一端与曝气管连接，另一端延伸至膜反应装置的上部。在一种实施方式中，所述膜反应装置的上部通过管路与水封装置连接。在一种实施方式中，所述沉淀池与pH控制器相连。在一种实施方式中，所述pH控制器与NaOH溶液池相连。在一种实施方式中，所述沉淀池的中上部通过管路和水泵与吸附装置相连。在一种实施方式中，所述吸附装置为活性炭吸附柱。在一种实施方式中，所述FO膜组件与汲取液池通过汲取液循环泵和管路构成循环。在一种实施方式中，所述汲取液池与RO膜处理装置通过高压泵和管路构成循环。在一种实施方式中，所述FO膜组件中的FO膜的材质为三醋酸纤维(CTA)膜、聚酰胺(TFC)膜、聚醚砜树脂(PES)中的任意一种。在一种实施方式中，所述MF膜组件中的MF膜为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PSF)、聚丙烯腈(PAN)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)等的任意一种。在一种实施方式中，所述MF膜的孔径为0.1-1微米。在一种实施方式中，所述MF膜组件为平板膜组件、中空纤维膜组件或管式膜组件中一种在一种实施方式中，所述RO膜处理装置中的RO膜为醋酸纤维(CTA)膜、聚酰胺(TFC)复合膜中的任意一种。本专利技术的第二个目的是提供一种厌氧污水处理方法，所述方法是利用本专利技术的耦合正渗透膜和微滤膜的厌氧反应器进行污水处理。所述方法中，污水进入厌氧反应器的膜反应装置后，在厌氧微生物的作用下实现有机物的降解和转化，产生的沼气能够通过沼气循环泵在膜反应装置内进行循环，最终经水封处理后回收；在汲取液与污泥混合液之间的渗透压差作用下，水透过FO膜，再通过RO膜获得回用水，浓缩后的汲取液继续用于FO膜进行水的提取；通过调控MF膜的运行通量来控制膜反应装置中的溶质的排放，从而实现盐度的控制；MF膜出水首先在碱性环境下以磷酸盐沉淀的形式实现对磷的回收，然后通过吸附装置吸附剩余的氨氮。在一种实施方式中，所述通过调控MF膜的运行通量，是指控制反应器(膜反应装置内
混合物)中的电导率为5-6mS/cm。在一种实施方式中，所述汲取液的初始浓度为0.5MNaCl，汲取液循环速率为0.4L/min。在一种实施方式中，所述方法中沼气循环速率为2L/min。采用沼气循环的形式来实现控制FO膜和MF膜的污染控制和厌氧污泥的有效混合。在一种实施方式中，所述碱性环境是指在pH 10～12。在一种实施方式中，所述碱性环境是指通过pH控制器控制pH 11.0左右。在一种实施方式中，所述吸附装置中添加有活性炭，活性炭用量为50g/L，停留时间为12h。在一种实施方式中，微滤(MF)膜为聚偏氟乙烯(PVDF)材质。本专利技术的反应器和污水处理方法，经过FO膜和RO膜的双重过滤后，出水水质比较好，可以作为一种高品质的水质用作应急饮用水或者补充地下水资源；MF膜的加入不仅解决了盐度积累的问题，而且提高了FO膜的通量；MF出水COD小于50mg/L，而氨氮无法满足城市杂用水回用标准，通过在碱性环境下以磷酸盐沉淀的形式实现对磷的回收，然后通过活性炭吸附剩余的氨氮，从而既保证了MF出水达到城市杂用水回用标准，又实现了对磷的资源化回收；厌氧过程中产生的沼气可以进行回收。因此，MFO-AnMBR工艺不仅可以实现污水达到或优于《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)中的水质要求回用于生产，而且可以实现沼气和磷的回收，是一种面向未来的可持续污水处理技术，对今后污水处理技术的发展具有良好的补充。本专利技术相对传统的厌氧膜生物反应器具有以下优点：(1)传统AnFOMBR厌氧反应器，由于FO膜对进水溶质的截留和反向盐渗透，反应器中的盐度会发生积累，影响装置的运行。本专利技术将FO膜和MF膜耦合使用，可通过改变MF膜的水通量来控制反应器内的溶质的排放，从而实现盐度的控制；本专利技术的污水处理分为两部分，FO膜的出水经过RO工艺处理，可以达到饮用水的要求，而MF膜的出水可以达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)中的水质要求，回用于生产。(2)FO膜采用渗透压差而不是水力压差作为驱动力，膜污染趋势更小，装置运行更加稳定。(3)在实现甲烷回收利用的同时可以实现磷的回收。(4)采用本专利技术的方法进行污水处理，原则上，通过MF膜对溶质的提取，可控制反应器内盐度为任何数值。但是，若电导率控制较高，膜污染较严重，则水通量下降较快，不利于反应器的长期稳定运行；若电导率控制较低，则影响本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种耦合正渗透膜和微滤膜的厌氧反应器，其特征在于，所述厌氧反应器主要包括膜反应装置、汲取液池、反渗透膜处理装置、沉淀池、吸附装置；所述膜反应装置包括微滤膜组件和正渗透膜组件；所述微滤膜组件通过管路与沉淀池连接，沉淀池通过管路与吸附装置连接；所述正渗透膜组件通过管路与汲取液池连接，汲取液池与反渗透膜处理装置连接。
【技术特征摘要】
1.一种耦合正渗透膜和微滤膜的厌氧反应器，其特征在于，所述厌氧反应器主要包括膜反应装置、汲取液池、反渗透膜处理装置、沉淀池、吸附装置；所述膜反应装置包括微滤膜组件和正渗透膜组件；所述微滤膜组件通过管路与沉淀池连接，沉淀池通过管路与吸附装置连接；所述正渗透膜组件通过管路与汲取液池连接，汲取液池与反渗透膜处理装置连接。2.根据权利要求1所述的耦合正渗透膜和微滤膜的厌氧反应器，其特征在于，所述膜反应装置内的下部安装有曝气管，沼气循环泵一端与曝气管连接，另一端延伸至膜反应装置的上部。3.根据权利要求1所述的耦合正渗透膜和微滤膜的厌氧反应器，其特征在于，所述正渗透膜组件与汲取液池通过汲取液循环泵和管路构成循环。4.根据权利要求1所述的耦合正渗透膜和微滤膜的厌氧反应器，其特征在于，所述汲取液池与反渗透膜处理装置通过高压泵和管路构成循环。5.根据权利要求1所述的耦合正渗透膜和微滤膜的厌氧反应器，其特征在于，所述吸附装置为活性炭吸附柱。6.根据权利要求1所述的耦合正渗透膜和微滤膜的厌氧反应器，其特征在于，所述膜反应...
【专利技术属性】
技术研发人员：王新华，王臣，胡涛战，李秀芬，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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