一种利用微米Fe制造技术

本发明专利技术涉及厌氧动态膜生物反应器技术领域，尤其涉及一种利用微米Fe

【技术实现步骤摘要】
一种利用微米Fe3O4强化厌氧动态膜生物反应器的污水处理法
本专利技术涉及厌氧动态膜生物反应器
，尤其涉及一种利用微米Fe3O4强化厌氧动态膜生物反应器的污水处理法。
技术介绍
本专利技术
技术介绍
中公开的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。厌氧污水处理工艺由于具有基建运行费用低、污泥产量低、可回收利用沼气能源、无需曝气且能耗低等优点，受到水环境领域的广泛关注。然而，自厌氧技术发展以来，污泥流失问题一直是一个重大问题。厌氧膜生物反应器(Anaerobicmembranebioreactor，AnMBR)是一种将膜分离应用于传统厌氧生物处理工艺的技术。这一技术在厌氧技术优点的基础上，利用膜(微滤/超滤膜)的截留作用能够实现完全的生物量保留，解决传统厌氧工艺的污泥流失问题，具有出水水质好、抗冲击能力强、占地面积小等优点。但成本高昂的膜组件极大地增加了AnMBR的投资和运营成本。厌氧动态膜生物反应器(Anaerobicdynamicmembranebioreactor，AnDMBR)是一种将动态膜与厌氧处理相结合并应用于活性污泥法的新兴技术。具体而言，通过采用价格低廉的大孔径过滤材料替代传统微滤/超滤膜，利用过滤过程初期滤材上原位形成或重新形成的厌氧动态膜(污泥层)作为分离介质，实现与AnMBR中的MF/UF膜类似固液分离效果的技术。AnDMBR中的粗孔过滤材料极大节省了投资成本；形成的厌氧动态膜具有较小的过滤阻力，并且清洗方式简易，显著的减少了污水处理工艺的运行维护费用。采用成本更低的大孔径过滤材料替代成本高昂的微滤/超滤膜的AnDMBR更为适合污水处理。然而，本专利技术人研究发现：AnDMBR仍然存在以下几方面的不足：以厌氧动态膜的形成为标志分为两个阶段：第一阶段为厌氧动态膜形成阶段，反应器内厌氧活性污泥颗粒沉积在大孔径过滤材料上形成污泥层，即厌氧动态膜，但在厌氧动态膜形成阶段微粒和胶体的保留率较低使得AnDMBR初期截留效果差，出水效率低，有文献报道污泥絮体累积速率约为0-50g/(m2·h)，导致动态膜形成时间较长，一般在30分钟至几小时不等。厌氧动态膜形成后进入第二阶段，厌氧动态膜在持续稳定运行一段时间后，最终由于厌氧活性污泥颗粒及胞外聚合物(EPS)在膜组件上的吸附/沉积，导致厌氧动态膜厚度增加，孔径变小，过滤阻力增加，膜孔堵塞而引起膜污染。另外，由于厌氧微生物世代周期长，增殖速度慢，AnDMBR处理污水的效率较低。
技术实现思路
针对上述的问题，本专利技术提出一种利用微米Fe3O4强化厌氧动态膜生物反应器的污水处理法。本专利技术通过微米Fe3O4缩短了厌氧动态膜的形成时间，改善形成的厌氧动态膜，最终达到能够有效控制膜污染，提升处理效果的目的。为实现上述目的，本专利技术采用的技术手段为：一种利用微米Fe3O4强化厌氧动态膜生物反应器的污水处理法，包括如下步骤：(1)磁性厌氧污泥形成阶段：先在不包括膜组件的密闭厌氧动态膜生物反应器内投加微米Fe3O4和厌氧活性污泥，且厌氧活性污泥的粒径大于微米Fe3O4；然后搅拌使微米Fe3O4与厌氧活性污泥充分混匀，即形成磁性厌氧污泥。(2)磁性厌氧动态膜形成阶段(挂膜阶段)：向形成磁性厌氧污泥的反应器中放置膜组件，然后向反应器中通入污水并不断搅拌，待磁性厌氧动态膜形成，进入下一阶段。(3)磁性厌氧动态膜的稳定运行阶段：待膜组件通量下降至设定值时，一个运行周期结束，将膜组件取出冲洗，用于下一周期的循环。进一步地，所述厌氧动态膜生物反应器包括：生物反应器、膜组件，所述生物反应器是由内层壳体和外层壳体组成的双层结构，内层壳体和外层壳体之间形成水浴区，且水浴区通过抽吸泵与恒温介质供应装置形成循环连接。由内层壳体形成的反应区连接有用于进水的蠕动泵，且反应区设置搅拌器，以控制反应器内厌氧污泥混合液的搅拌速率。所述膜组件是由支撑结构及其表面包覆的过滤介质组成。出水管与膜组件连接，且出水管上安装流量计以确定出水通量。可选地，所述过滤介质包括无纺布、涤纶网、尼龙网、不锈钢网等中的任意一种，优选为聚酯无纺布。所述支撑结构为圆柱形，其材质可选为PVC。可选地，所述恒温介质供应装置为由电加热棒加热的恒温水浴箱，通过抽吸泵向水浴区循环加入热水，以控制反应器内的温度恒定。可选地，维持在20-30℃之间。可选地，所述生物反应器由有机玻璃制成，形成透明的壳体便于观察反应器内的微米Fe3O4与厌氧活性污泥的混合情况，污水的处理情况等。进一步地，还包括液位控制器，且液位控制器的检测端位于反应区中，且液位控制器与蠕动泵连接，以便于根据反应器内液位的变化控制进水。进一步地，步骤(1)中，所述微米Fe3O4的浓度为0.2-0.8g/L。优选为0.8g/L，以COD和浊度为检测指标，在该浓度下对污水的处理效果更佳。进一步地，步骤(1)中，所述微米Fe3O4的平均粒径为2.70±0.01μm，且粒径在微米尺度的Fe3O4占总含量的比例在98％以上，微米Fe3O4比纳米Fe3O4更稳定。进一步地，步骤(2)中，以出水浊度小于2NTU作为磁性厌氧动态膜形成的标志。进一步地，步骤(2)中，采用恒压重力自流出水，水头差设置为2.5-6.5cm，以增加动态膜两侧的压力差，缩短挂膜时间。进一步地，步骤(3)中，水头差调节为2.5-3.0cm，以延长稳定运行周期。微米Fe3O4在本专利技术的污水处理中的作用主要有三个方面：(1)微米Fe3O4和粒径更大的接种污泥能够形成结构疏松、颗粒均匀的磁性厌氧动态膜，使得膜具有更好的过滤性能，而且过滤阻力低，从而显著地增强了磁性厌氧动态膜的稳定运行时间。(2)加入微米Fe3O4可以减少活性污泥混合液中胞外聚合物(EPS)的含量，降低膜的过滤阻力，从而减缓厌氧动态膜的膜污染。(3)在厌氧动态膜形成阶段，由于微米Fe3O4的絮凝作用，可以增大厌氧活性污泥絮体的粒径，改善聚集性，缩短厌氧动态膜的形成时间。(4)由于微米Fe3O4存在能够促进厌氧微生物新陈代谢，在一定程度上也提升了厌氧动态膜上污泥层的生物降解功能。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下几方面的有益效果：(1)微米Fe3O4的絮凝作用可以提高厌氧活性污泥的絮凝能力，增加污泥絮体粒径，磁性厌氧动态膜的形成时间缩短了10min。(2)加入微米Fe3O4减缓厌氧动态膜层的膜污染，有效抑制厌氧活性污泥混合液中的微生物分泌更少的EPS，使厌氧动态膜的过滤阻力降低，通量提高，形成的磁性厌氧动态膜过滤阻力增长率下降了一个数量级。(3)加入微米Fe3O4能够促进厌氧微生物新陈代谢，起到提高污染物去除效率的作用，Fe3O4强化后的厌氧动态膜生物反应器平均COD去除率提高了15％。(4)加入微米Fe3O4能够强化厌氧动态膜的生物降解功能，磁性厌氧动态膜的平均COD去除率由之前的9％显著提高到了22％。(5)相对于现有的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用微米Fe

【技术特征摘要】
1.一种利用微米Fe3O4强化厌氧动态膜生物反应器的污水处理法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)磁性厌氧污泥形成阶段：先在不包括膜组件的密闭厌氧动态膜生物反应器内投加微米Fe3O4和厌氧活性污泥，且厌氧活性污泥的粒径大于微米Fe3O4；然后搅拌使微米Fe3O4与厌氧活性污泥充分混匀，即形成磁性厌氧污泥；
(2)磁性厌氧动态膜形成阶段：向形成磁性厌氧污泥的反应器中放置膜组件，然后向反应器中通入污水并不断搅拌，待磁性厌氧动态膜形成，进入下一阶段；
(3)磁性厌氧动态膜的稳定运行阶段：待膜组件通量下降至设定值时，一个运行周期结束。


2.如权利要求1所述的利用微米Fe3O4强化厌氧动态膜生物反应器的污水处理法，其特征在于，步骤(1)中，所述微米Fe3O4的浓度为0.2-0.8g/L；优选为0.8g/L。


3.如权利要求1所述的利用微米Fe3O4强化厌氧动态膜生物反应器的污水处理法，其特征在于，步骤(1)中，所述微米Fe3O4的平均粒径为2.70±0.01μm，且微米尺度的Fe3O4占总含量的比例在98％以上。


4.如权利要求1所述的利用微米Fe3O4强化厌氧动态膜生物反应器的污水处理法，其特征在于，步骤(2)中，以出水浊度小于2NTU作为磁性厌氧动态膜形成的标志。


5.如权利要求1所述的利用微米Fe3O4强化厌氧动态膜生物反应器的污水处理法，其特征在于，步骤(2)中，采用恒压重力自流出水，水...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁爽，孙宇琦，王霞，孙丰凯，郭烨烨，徐茜，
申请(专利权)人：山东大学，山东道简环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37