延缓膜生物反应器中膜污染的方法和磁‑膜耦合反应装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种延缓膜生物反应器中膜污染的方法和磁‑膜耦合反应装置，该方法包括：提供一种磁‑膜耦合反应装置，于磁‑膜耦合反应装置中注入活性污泥；于活性污泥中投加磁性材料；于磁‑膜耦合反应装置中设置曝气系统并放置膜组件；连续运行加入磁性材料的磁‑膜耦合反应装置，将活性污泥驯化为磁性污泥，同时实现废水中污染物的去除和污泥减量化效果。通过上述方案，利用微米或者纳米磁性材料的吸附特性，生物絮凝功能特性及磁生物效应，配合本发明专利技术的磁‑膜耦合反应装置能有效延缓膜生物反应器在废水处理过程中的膜污染，同时磁性材料可通过磁分离系统回收再利用，并且产生的剩余污泥量少、脱水性能好、无二次污染，系统运行成本低。

A method of delaying membrane fouling in membrane bioreactor and membrane magnetic coupling reaction device

The invention discloses a method for delaying membrane fouling in membrane bioreactor and membrane magnetic coupling reaction device, the method includes: providing a magnetic membrane reactor of activated sludge in membrane magnetic coupling reaction device; activated sludge in adding magnetic material; magnetic membrane coupling reaction device set in the aeration system and placed membrane module; magnetic membrane coupling reaction device for continuous operation with magnetic materials, the magnetic activated sludge acclimated sludge, and waste water pollutant removal and sludge reduction. Through the scheme, the adsorption characteristics of micro or nano magnetic materials, biological flocculation properties and biological effect of magnetic field, magnetic coupling with the membrane reaction device of the invention can effectively retard the membrane fouling of membrane bioreactor in wastewater treatment process, and the magnetic material by magnetic separation system can be recycled, the amount of residual sludge and the less, the dehydration performance is good, no two pollution, low operation cost system.

【技术实现步骤摘要】
延缓膜生物反应器中膜污染的方法和磁-膜耦合反应装置
本专利技术涉及污水处理
，特别涉及一种延缓膜生物反应器中膜污染的方法和磁-膜耦合反应装置。
技术介绍
膜生物反应器(MBR，MembraneBioreactor)由于其产水水质好、处理效率高等诸多优点，已在废水处理和回用领域得到了广泛的应用。但是，由膜污染导致的膜通量降低、运行成本增加等问题，严重限制了膜生物反应器的推广应用，至今仍是膜生物反应器研究与应用中极具挑战性的难题。膜污染的影响因素比较复杂，主要包括三个方面：膜材料与组件结构、操作条件和污泥混合液性质。因此，膜污染的控制也主要从这三方面展开。针对这几方面的膜污染调控的研究，国内外学者已经做了很多相关的研究。但是，改进膜材料或组件周期较长，而且对水质差异、水力条件改变等适应性较差；优化操作条件等存在见效慢、不易控制等缺点；改善污泥混合液特性是通过直接外加载体或药剂，该方法较灵活、方便、有效，越来越得到人们的重视。投加载体包括填料和吸附剂，投加填料可以改善水力条件，强化膜面冲刷减缓膜污染，但填料也会将污泥絮体打碎，粒径减小，加剧膜污染；吸附剂(如活性炭)既可用作微生物载体，形成密实、抗剪切的絮体，又可以吸附膜污染物质，降低膜污染，但这种方法存在吸附剂分离和再生难的问题；投加药剂主要是投加混凝剂，投加混凝剂，可以增大污泥絮体粒径，降低溶解性微生物产物(SMP，SolubleMicrobialProduct)，胞外聚合物(EPS，ExtracellularPolymericSubstances)的含量，减缓膜污染。但是，混凝剂的投加也可能会降低微生物的活性，从而影响污染物的去除效果，同时也会产生大量难处理的化学污泥。因此，提供一种方法改善膜生物反应器系统中的污泥混合液特性，从而延缓膜污染，同时又能确保系统运行的稳定性实属必要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种延缓膜生物反应器中膜污染的方法和磁-膜耦合反应装置，用于解决现有技术中膜生物反应器污水处理过程中膜组件污染速度快，污染导致膜通量降低、运行成本增加以及环境污染等问题。为了实现上述目的及其相关目的，本专利技术提供一种磁-膜耦合反应装置，所述磁-膜耦合反应装置至少包括：进水槽，膜生物反应器，曝气系统，出水槽，加药系统，磁回收系统及反洗系统；所述进水槽用于储存待处理废水；所述膜生物反应器通过进水泵与所述进水槽连接，用于对所述待处理废水进行净化处理，所述膜生物反应器包括膜组件以及磁性材料，所述膜组件用对所述待处理废水净化处理过程中的污泥混合液进行固液分离；所述曝气系统设置于所述膜生物反应器内，并与曝气泵连接，用于对所述膜生物反应器中的所述污泥混合液进行曝气操作以及对所述膜组件进行冲刷操作；所述出水槽通过抽吸泵与所述膜生物反应器中的膜组件连接，用于存储所述膜组件在所述污泥混合液固液分离过程中的产水；所述加药系统与所述膜生物反应器连接，用于向所述膜生物反应器中投加反应所需的物质；所述反洗系统通过反洗泵与所述膜生物反应器连接，用于对所述膜生物反应器中的膜组件进行在线反洗；所述磁回收系统与所述膜生物反应器连接，用于分离磁性污泥中的磁性材料并进行活化处理。可选的，所述磁-膜耦合反应装置包括液位计，所述液位计用于控制所述膜生物反应器内恒定的反应体积。可选的，所述磁性材料的粒径为微米级或纳米级。可选的，所述曝气系统包括穿孔曝气系统，微孔曝气系统，循环射流曝气系统或微纳米气泡曝气系统，优选地，选择循环射流曝气系统或微纳米气泡曝气系统。可选的，所述磁回收系统与所述加药系统连接，用于将所述活化处理的磁性材料通过所述加药系统投加到所述膜生物反应器中。可选的，所述磁回收系统可以为转鼓磁分离系统，高梯度磁分离系统或者超导磁分离系统。可选的，所述磁-膜耦合反应装置还包括与所述进水泵、所述曝气泵、所述抽吸泵及所述反洗泵连接的自动控制装置，用于控制所述进水泵、所述曝气泵、所述抽吸泵及所述反洗泵的工作状态。可选的，所述膜组件和抽吸泵之间设置有压力表或压力传感器，用于监测所述磁-膜耦合反应装置中的压力变化。为了实现上述目的及其相关目的，本专利技术还提供一种延缓膜生物反应器中膜污染的方法，至少包括以下步骤：1)提供磁-膜耦合反应装置，于所述磁-膜耦合反应装置中注入活性污泥；2)于所述活性污泥中投加预设量的磁性材料，所述磁性材料为微米磁粉、纳米磁粉、微米磁性复合吸附材料、纳米磁性复合吸附材料、微米磁性复合混凝剂或纳米磁性复合混凝剂的一种或几种的混合物；3)于所述磁-膜耦合反应装置中设置必要的曝气装置；4)于所述磁-膜耦合反应装置中放置膜组件，并按照所述膜组件运行通量调整与所述膜组件连接的抽吸泵的运行参数；5)调整所述磁-膜耦合反应装置中的pH值，使其维持在预设pH值；6)连续运行加入所述磁性材料的所述磁-膜耦合反应装置，将所述活性污泥驯化为磁性污泥，同时实现对废水中的污染物进行去除以及污泥减量化效果。可选的，步骤2)中所述微米磁粉及所述纳米磁粉的浓度设定为0.01-5g/L，优选为0.05-1.0g/L。可选的，步骤2)中所述微米复合吸附材料及所述纳米磁性复合吸附材料的浓度设定为0.1-5.0g/L，优选为0.5-1.5g/L。可选的，步骤2)中所述微米磁性复合混凝剂及所述纳米磁性复合混凝剂的浓度设定为0.01-1.0g/L，优选为0.1-0.2g/L。可选的，所述磁性材料的成分包括四氧化三铁，四氧化三铁复合物，γ-三氧化二铁或γ-三氧化二铁复合物。可选的，步骤3)中所述的曝气系统包括穿孔曝气系统，微孔曝气系统，循环射流曝气系统或微纳米气泡曝气系统。可选的，步骤5)所述预设pH值为6.0-9.0，优选为7.5-8.3。可选的，步骤6)中当所述膜组件污染严重时对所述膜组件进行在线反洗，以减缓所述膜组件的污染。可选的，步骤6)之后对所述的磁性污泥中的磁性材料回收并进行活化处理，以重复利用所述磁性材料。如上所述，本专利技术具有以下有益效果：1.利用所投加的微米磁粉，纳米磁粉，微米磁性复合吸附材料，纳米磁性复合吸附材料，微米磁性复合混凝剂，纳米磁性复合混凝剂等磁性材料具有较大比表面积的特性，吸附污泥混合液中易引起膜污染的蛋白质、多糖、腐殖酸等物质，显著减缓膜污染。2.利用所投加的微米磁粉，纳米磁粉，微米磁性复合吸附材料，纳米磁性复合吸附材料，微米磁性复合混凝剂，纳米磁性复合混凝剂的生物絮凝特性，使污泥絮体结构更加密实，粒径更大，有利于膜污染的控制，同时增加了磁-膜耦合反应装置内有效生物量，使磁-膜耦合反应装置污染物去除效果和抗冲击负荷能力增强。3.利用所投加的微米磁粉，纳米磁粉，微米磁性复合吸附材料，纳米磁性复合吸附材料，微米磁性复合混凝剂，纳米磁性复合混凝剂的磁生物效应，增强了膜生物反应器系统中微生物的活性和生物降解能力，更快速有效地将膜生物反应器内废水中的大分子物质转化为小分子物质，从而有效地延缓大分子引起的膜污染，同时实现废水中污染物的去除和污泥减量化效果。4、本专利技术中所投加的微米磁粉，纳米磁粉，微米磁性复合吸附材料，纳米磁性复合吸附材料，微米磁性复合混凝剂，纳米磁性复合混凝剂的磁核可以通过磁分离系统从污泥中分离、活化再循环利用，同时分离磁种后的污泥脱水性能更本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种延缓膜生物反应器中膜污染的方法，其特征在于，所述延缓膜生物反应器中膜污染的方法至少包括以下步骤：1)提供磁‑膜耦合反应装置，于所述磁‑膜耦合反应装置中注入活性污泥；2)于所述活性污泥中投加预设量的磁性材料，所述磁性材料为微米磁粉、纳米磁粉、微米磁性复合吸附材料、纳米磁性复合吸附材料、微米磁性复合混凝剂或纳米磁性复合混凝剂的一种或几种的混合物；3)于所述磁‑膜耦合反应装置中设置曝气系统；4)于所述磁‑膜耦合反应装置中放置膜组件，并按照所述膜组件运行通量调整与所述膜组件连接的抽吸泵的运行参数；5)调整所述磁‑膜耦合反应装置中的pH值，使其维持在预设pH值范围；6)连续运行加入所述磁性材料的所述磁‑膜耦合反应装置，将所述活性污泥驯化为磁性污泥，同时实现对废水中的污染物进行去除以及污泥减量化效果。

【技术特征摘要】
1.一种延缓膜生物反应器中膜污染的方法，其特征在于，所述延缓膜生物反应器中膜污染的方法至少包括以下步骤：1)提供磁-膜耦合反应装置，于所述磁-膜耦合反应装置中注入活性污泥；2)于所述活性污泥中投加预设量的磁性材料，所述磁性材料为微米磁粉、纳米磁粉、微米磁性复合吸附材料、纳米磁性复合吸附材料、微米磁性复合混凝剂或纳米磁性复合混凝剂的一种或几种的混合物；3)于所述磁-膜耦合反应装置中设置曝气系统；4)于所述磁-膜耦合反应装置中放置膜组件，并按照所述膜组件运行通量调整与所述膜组件连接的抽吸泵的运行参数；5)调整所述磁-膜耦合反应装置中的pH值，使其维持在预设pH值范围；6)连续运行加入所述磁性材料的所述磁-膜耦合反应装置，将所述活性污泥驯化为磁性污泥，同时实现对废水中的污染物进行去除以及污泥减量化效果。2.如权利要求1所述的延缓膜生物反应器中膜污染的方法，其特征在于，所述微米磁粉及所述纳米磁粉的浓度设定为0.01-5.0g/L；所述微米复合吸附材料及所述纳米磁性复合吸附材料的浓度设定为0.1-5.0g/L；所述微米磁性复合混凝剂及所述纳米磁性复合混凝剂的浓度设定为0.1-1.0g/L。3.如权利要求1所述的延缓膜生物反应器中膜污染的方法，其特征在于，所述磁性材料的成分包括四氧化三铁，四氧化三铁复合物，γ-三氧化二铁或γ-三氧化二铁复合物。4.如权利要求1所述的延缓膜生物反应器中膜污染的方法，其特征在于，步骤3)中所述的曝气系统包括穿孔曝气系统，微孔曝气系统，循环射流曝气系统或微纳米气泡曝气系统。5.如权利要求1所述的延缓膜生物反应器中膜污染的方法，其特征在于，步骤6...

【专利技术属性】
技术研发人员：李继香，郭洪成，刘怡，何淑英，王启元，侯元昇，轩军旗，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：上海,31