一种厌氧氨氧化流化床膜生物反应器装置及运行方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种厌氧氨氧化流化床膜生物反应器装置，包括密闭的反应器主体、进水系统、外循环系统、排出系统；反应器主体下段为反应区、上段为三相分离区；反应区内填充有生物载体，反应区中设置有中空的膜组件；污水经进水系统从泥水入口进入反应区；反应器出水时，水透过膜组件再经排水管排出；外循环系统包括泥水循环管、设置在泥水循环管的循环泵；循环泵启动时，三相分离区的泥水经泥水循环管进入反应区，并保持生物载体在使用时为流化状态。还涉及一种厌氧氨氧化流化床膜生物反应器运行方法。属于污水生物处理技术领域。有利于保证菌种数量和活性，降低膜污染，实现工艺高效稳定运行。

An Anaerobic Ammonia Oxidation Fluidized Bed Membrane Bioreactor and Its Operation Method

【技术实现步骤摘要】
一种厌氧氨氧化流化床膜生物反应器装置及运行方法
本专利技术属于污水生物处理
，尤其涉及一种厌氧氨氧化流化床膜生物反应器装置及运行方法。
技术介绍
氮素是我国水体污染物减排的主要指标之一，也是城镇污水处理厂污染物排放的重要控制项目。传统的硝化反硝化工艺作为一种有效的污水脱氮工艺，是当今污水处理厂的主要脱氮技术。但是，在全球普遍倡导可持续发展的今天，传统硝化反硝化脱氮工艺“高能耗、高消耗”的弊端日益凸显。20世纪90年代初，厌氧氨氧化工艺的发现为可持续污水脱氮技术注入了新活力。相比于传统硝化-反硝化工艺，其能够缩减100％的有机碳源、60％的需氧量、45％的碱度消耗量以及90％的污泥产量，故而被认为是迄今为止最经济有效的生物脱氮工艺，应用前景广阔。迄今为止，厌氧氨氧化工艺主要应用于污泥消化上清液、垃圾渗滤液等中温高氨氮废水脱氮中。针对城市污水的主流厌氧氨氧化技术是当前研究的热点，也是难点所在。究其原因，厌氧氨氧化菌生长速率缓慢，且对环境条件敏感(如温度、溶解氧)，在最适温度(37℃)下，世代周期为11天左右，温度降低会显著影响厌氧氨氧化菌增长速率，当温度低于10℃时，厌氧氨氧化菌活性会降低10倍。城市污水的夏天水温在24～30℃，冬季水温会降至10～16℃，成为制约厌氧氨氧化工艺在城市污水脱氮应用的关键因素之一。目前，解决上述问题主要有两种方法。一是通过生物强化的方式，向主流工艺中不断投加厌氧氨氧化菌种泥来增加反应器中厌氧氨氧化菌的数量；另外一种方法是通过生物膜的方式，采用厌氧滤池、MBBR、厌氧MBR提高对厌氧氨氧化菌的截留。但是，厌氧氨氧化菌种泥本就稀缺，连续投加成本太高，厌氧滤池容易堵塞，MBBR填料难以流化，且挂膜时间长，而厌氧MBR虽然能够有效截留厌氧氨氧化菌，但膜污染严重。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是：提供一种厌氧氨氧化流化床膜生物反应器装置及运行方法，将膜生物反应器与流化床的优势相结合互补；既能充分发挥膜生物反应器对微生物的截留作用而有效防止微生物的流失，又能通过流化床的生物载体促使生物膜的形成而利于微生物对抗不利环境，且生物载体的流化可不断擦洗中空纤维膜外表面，有效抑制膜污染；实现城市污水厌氧氨氧化工艺的高效稳定运行。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种厌氧氨氧化流化床膜生物反应器装置，包括密闭的反应器主体、进水系统、外循环系统、排出系统；反应器主体包括相通的下段的反应区、上段的三相分离区；反应区内填充有生物载体，反应区中设置有中空的膜组件；使用时，生物载体为流化状态；排出系统包括排水管，排水管的入口设置在膜组件内；反应器出水时，水透过膜组件再经排水管排出；三相分离区的上方设置有排气口，反应器内的气体经排气口排出；反应区的下部设置有泥水入口，三相分离区设置有泥水出口；污水经进水系统从泥水入口进入反应区；外循环系统包括泥水循环管、设置在泥水循环管的循环泵；泥水循环管的入口对接泥水出口；循环泵启动时，三相分离区的泥水经泥水循环管从泥水入口进入反应区。采用这种结构后，通过将膜生物反应器和流化床相结合，一方面充分发挥膜生物反应器对微生物的截留能力，有效防止菌种的流失，以克服因流失而使菌种数量增长缓慢的问题；另一方面流化床中生物载体可促使生物膜的形成，生物膜的保护作用有利于菌种对抗不利环境，如低温，从而克服活性低的问题；同时，生物载体的流化可以不断擦洗中空纤维膜外表面，有效抑制膜污染。通过两种技术的有机结合，优势互补，解决城市污水主流厌氧氨氧化工艺中厌氧氨氧化菌生长缓慢、活性低的难题。实现城市污水厌氧氨氧化工艺的高效稳定运行。且装置结构简单，占地小，运行可靠。作为一种优选，排出系统还包括排气管、水封箱，排气管的入口与排气口对接，排气管的出口伸入水封箱的水中。采用这种结构后，可防止空气进入反应器主体内，保证反应器主体内的厌氧环境。作为一种优选，排出系统还包括抽吸管、反冲洗管、设置在抽吸管的抽吸泵、设置在反冲洗管的反冲洗泵、出水箱；排水管的出口对接两路管道，其中一路为抽吸管，另一路为反冲洗管；抽吸泵启动时，反应器主体的水透过膜组件依次再经排水管、抽吸管排出到出水箱；反冲洗泵启动时，出水箱的水依次经反冲洗管、排水管再透过膜组件冲洗膜组件。采用这种结构后，有利于抑制膜组件的膜污染，一定程度上保证反应器运行稳定。作为一种优选，进水系统包括进水箱、进水管、设置在反应区底部的穿孔管布水系统、设置在进水管的进水泵：进水管的入口设置在进水箱内；泥水循环管的泥水与进水管的污水汇合再经穿孔管布水系统流入反应区。采用这种结构后，提高反应区内流体的上升流速，维持生物载体的流化状态，可使生物载体膨胀率可达90～100％。作为一种优选，一种厌氧氨氧化流化床膜生物反应器装置还包括控制系统；控制系统包括plc控制系统、监控反应器主体液位的液位传感器、设置在出水管路的压力传感器，出水管路为抽吸泵启动时反应器的水排出所经过的管路；plc控制系统包括：通过液位传感器采集的数据来控制进水泵启停的进水液位控制部分、接收并记录压力传感器采集的数据并判断膜组件的污染情况的压力数据采集部分、按预设定的出水模式控制抽吸泵和反冲洗泵启停的出水反冲洗切换部分、实现plc控制系统对反应器远程监控的数据远程传输部分。采用这种结构后，自动化程度高，操作简单，运行可靠，可以实现城市污水厌氧氨氧化工艺的高效稳定运行。作为一种优选，膜组件选用孔径为0.2μm的中空纤维微滤膜。采用这种结构后，能够100％截留反应器内厌氧氨氧化菌，防止菌种流失，可有效解决普通活性污泥法菌种流失，成功启动反应器所需的时间长等问题。作为一种优选，生物载体选用塑料微球、颗粒活性碳或PVA凝胶球；反应区中生物载体的填充率为30％～50％；选用颗粒活性碳时，颗粒活性碳直径为1～4mm。采用这种结构后，生物载体的比表面积大，能够为菌种的生长提供栖息地，提高了反应器的处理负荷能力和抗冲击性能。一种厌氧氨氧化流化床膜生物反应器运行方法，运行所述的反应器装置：首先投加接种污泥到反应区，使接种污泥的浓度为500～2000mg/L，开始启动反应器；接种污泥选用普通污水厂活性污泥、颗粒污泥或厌氧氨氧化种泥；通过进水系统将污水输入反应器主体，通过控制系统根据液位传感器的信息控制进水泵启停使反应器主体液位到达设定液位并保持，其中进水总氮负荷小于或等于1.5kgN/m3/d；运行中，启用循环泵将三相分离区的泥水输到反应器主体底部，泥水与进水系统的污水汇合通过穿孔布线系统往上进入反应区，维持生物载体的流化状态，使生物载体的膨胀率为90～100％；通过控制系统按为适应待处理水的水质及反应器当前运行效果所设定的出水模式，控制抽吸泵、反冲洗泵的启停，保证膜组件的膜通量小于或等于20L/m2/h，污水在反应器的有效停留时间大于或等于1h；plc控制系统实时接收并记录压力传感器采集的跨膜压差数据，判断膜组件的污染情况，在跨膜压差达到预警值30kPa时，对膜组件进行离线化学清洗；污水水温降低时，降低进水总氮负荷；反应器中氨氮、亚硝氮经反应转换为氮气，氮气经水封箱后排出。采用这种方法后，可实现城市污水厌氧氨氧化工艺的高效稳定运行。且不需要控制温度，只需降低进水总氮负荷便能保证除本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种厌氧氨氧化流化床膜生物反应器装置，其特征在于：包括密闭的反应器主体、进水系统、外循环系统、排出系统；反应器主体包括相通的下段的反应区、上段的三相分离区；反应区内填充有生物载体，反应区中设置有中空的膜组件；使用时，生物载体为流化状态；排出系统包括排水管，排水管的入口设置在膜组件内；反应器出水时，水透过膜组件再经排水管排出；三相分离区的上方设置有排气口，反应器内的气体经排气口排出；反应区的下部设置有泥水入口，三相分离区设置有泥水出口；污水经进水系统从泥水入口进入反应区；外循环系统包括泥水循环管、设置在泥水循环管的循环泵；泥水循环管的入口对接泥水出口；循环泵启动时，三相分离区的泥水经泥水循环管从泥水入口进入反应区。

【技术特征摘要】
1.一种厌氧氨氧化流化床膜生物反应器装置，其特征在于：包括密闭的反应器主体、进水系统、外循环系统、排出系统；反应器主体包括相通的下段的反应区、上段的三相分离区；反应区内填充有生物载体，反应区中设置有中空的膜组件；使用时，生物载体为流化状态；排出系统包括排水管，排水管的入口设置在膜组件内；反应器出水时，水透过膜组件再经排水管排出；三相分离区的上方设置有排气口，反应器内的气体经排气口排出；反应区的下部设置有泥水入口，三相分离区设置有泥水出口；污水经进水系统从泥水入口进入反应区；外循环系统包括泥水循环管、设置在泥水循环管的循环泵；泥水循环管的入口对接泥水出口；循环泵启动时，三相分离区的泥水经泥水循环管从泥水入口进入反应区。2.按照权利要求1所述的一种厌氧氨氧化流化床膜生物反应器装置，其特征在于：排出系统还包括排气管、水封箱，排气管的入口与排气口对接，排气管的出口伸入水封箱的水中。3.按照权利要求2所述的一种厌氧氨氧化流化床膜生物反应器装置，其特征在于：排出系统还包括抽吸管、反冲洗管、设置在抽吸管的抽吸泵、设置在反冲洗管的反冲洗泵、出水箱；排水管的出口对接两路管道，其中一路为抽吸管，另一路为反冲洗管；抽吸泵启动时，反应器主体的水透过膜组件再依次经排水管、抽吸管排出到出水箱；反冲洗泵启动时，出水箱的水依次经反冲洗管、排水管再透过膜组件冲洗膜组件。4.按照权利要求3所述的一种厌氧氨氧化流化床膜生物反应器装置，其特征在于：进水系统包括进水箱、进水管、设置在反应区底部的穿孔管布水系统、设置在进水管的进水泵：进水管的入口设置在进水箱内；泥水循环管的泥水与进水管的污水汇合再经穿孔管布水系统流入反应区。5.按照权利要求4所述的一种厌氧氨氧化流化床膜生物反应器装置，其特征在于：还包括控制系统；控制系统包括plc控制系统、监控反应器主体液位的液位传感器、设置在出水管路的压力传感器；plc控制系统包括：通过液位传感器采集的数据来控制进水泵启停的进水液位控制部分、接收并记录压力传感器采集的数据并判断膜组件的污染情况的压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：储昭瑞，黄晓遇，荣宏伟，何承兴，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东,44