GAC与PAC联用强化厌氧动态膜生物反应器的方法及其应用技术

本发明专利技术涉及污水处理技术领域；尤其涉及GAC与PAC联用强化厌氧动态膜生物反应器的方法及其应用。所述方法包括：颗粒活性炭厌氧活性污泥形成阶段，颗粒活性炭厌氧动态膜形成阶段以及粉末活性炭‑颗粒活性炭厌氧动态膜稳定运行阶段。本发明专利技术通过在厌氧动态膜生物反应器处理污水的特定阶段分别加入GAC、PAC，并利用GAC的吸附絮凝作用有效缩短厌氧动态膜的形成时间，保证初期水质处理效果，并改善形成的厌氧动态膜，最终利用PAC的吸附作用达到能够有效控制膜污染，提升处理效果的目的。

The method and application of GAC and PAC to strengthen anaerobic dynamic membrane bioreactor

【技术实现步骤摘要】
GAC与PAC联用强化厌氧动态膜生物反应器的方法及其应用
本专利技术涉及污水处理
；尤其涉及一种采用颗粒活性炭与粉末活性炭联用强化厌氧动态膜生物反应器的方法。
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。厌氧生物处理技术因剩余污泥少、运行费用少、可产生沼气作为能源回收等优点而被广泛开发和应用。然而，由于厌氧微生物世代周期长、增殖速率低，如何有效控制污泥流失一直是厌氧生物处理领域需要攻克的技术难题。厌氧膜生物反应器(Anaerobicmembranebioreactor，AnMBR)将微滤/超滤膜分离技术用于厌氧微生物的固液分离，能够实现厌氧微生物的完全截留，有效解决了污泥流失问题。相比于传统厌氧工艺，AnMBR具有出水水质优良、占地小、操作简便等特点。但是，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，用粗孔过滤材料替代微滤/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，弥补粗孔过滤材料本身不能良好保留悬浮污泥的缺点，实现与传统厌氧膜生物反应器中的MF/UF膜类似固液分离效果的技术。粗孔过滤材料极大地降低了工艺的投资成本和运行能耗，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。AnDMBR的运行方式与AnMBR不同，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，在过滤过程中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，但该阶段微粒和胶体的保留率较低，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，使得初期水质难以满足要求。厌氧动态膜形成后进入第二阶段，在稳定运行期间可获得与微滤/超滤膜相当的过滤性能，但最终由于厌氧活性污泥颗粒在膜组件上的吸附/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。针对上述问题，亟待开发一种能够改善厌氧动态膜控制膜污染，同时提升反应器处理性能的方法。活性炭因其内部孔隙结构发达，比表面积大(1000-1500m2/g)，吸附性好被广泛应用于污水处理领域，活性炭按照粒径大小以粒度0.18mm为界限，分为颗粒活性炭(GAC)和粉末活性炭(PAC)。活性炭与动态膜生物反应器(DMBR)结合使用可以改善DMBR的过滤性能，减少过滤阻力，增大膜通量，延长反应器的运行时间。目前，PAC/GAC在好氧DMBR中已经得到应用，例如，公开号为CN107555543A的专利文献公开了一种活性炭-动态膜两级复合污水直接过滤工艺，每一级反应器中均由PAC和动态膜复合而成，通过两级反应器强化了动态膜的过滤效果。然而，本专利技术人发现：PAC由于粒径较小与活性污泥混合形成的颗粒粒径大小不均一，较小的污泥颗粒会将大孔污泥颗粒堵塞，从而导致形成的膜会比较致密并且难以稳定容易被压缩。再例如，公开号为CN102249414A的专利文献公开了一体式颗粒活性碳-动态膜生物反应器污水处理装置及其处理工艺，其向好氧动态膜中投加GAC，并通过曝气使GAC与好氧活性污泥混合均匀，GAC在反应器中具有冲刷膜表面的作用，可以有效的缓解膜污染,提高反应器的运行周期。然而，本专利技术人发现：GAC颗粒粒径大，重量比PAC大，想要让GAC悬浮搅动需要提供更大的曝气强度，导致在好氧DMBR运行阶段能耗大。综上所述，尽管活性炭在DMBR已经得到了应用，但是好氧生物处理技术存在能耗高、成本高、污泥产量大、碳排放量高等问题。因此，AnDMBR技术更具有优势，但如前所述，AnDMBR技术在其两个阶段存在膜污染、处理效率低等一系列问题需要进一步克服。
技术实现思路
针对厌氧动态膜生物反应器存在的动态膜形成时间较长，初期水质难以满足要求、膜污染、处理效率等问题。本专利技术提供了一种颗粒活性炭(GAC)与粉末活性炭(PAC)联用强化厌氧动态膜生物反应器的方法，通过在厌氧动态膜生物反应器处理污水的特定阶段分别加入GAC、PAC并利用GAC的吸附絮凝作用有效缩短厌氧动态膜的形成时间，保证初期水质处理效果，并改善形成的厌氧动态膜，最终利用PAC的吸附作用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，本专利技术公开了如下技术方案。本专利技术的第一方面，公开一种GAC与PAC联用强化厌氧动态膜生物反应器的方法，包括如下步骤：(1)颗粒活性炭厌氧活性污泥形成阶段：先在不包括膜组件的密闭厌氧动态膜生物反应器内投加颗粒活性炭和厌氧活性污泥液体；然后搅拌使颗粒活性炭与厌氧活性污泥液体充分混匀，即形成颗粒活性炭厌氧活性污泥。(2)颗粒活性炭厌氧动态膜形成阶段(挂膜阶段)：向形成颗粒活性炭厌氧活性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，待膜组件上的颗粒活性炭厌氧动态膜形成，即挂膜完成；然后将反应器内的颗粒活性炭厌氧活性污泥混合液排出，进入下一阶段。(3)粉末活性炭-颗粒活性炭厌氧动态膜稳定运行阶段：将粉末活性炭和厌氧活性污泥的混合液加入步骤(2)的反应器中，然后向反应器中通入污水并不断搅拌，污水经膜组件处理后排出。进一步地，步骤(1)中，所述颗粒活性炭粒径为180-250μm。一是确保反应器内GAC具有良好的粒度分布。二是小粒径的GAC可使形成的颗粒活性炭厌氧动态膜内孔变得深且相互贯穿，同时大孔周围还随机分布一些中孔及微孔，可吸附的污泥量大。进一步地，步骤(1)中，所述颗粒活性炭厌氧活性污泥中颗粒活性炭浓度为0.5-3g/L，优选为1.5g/L。进一步地，步骤(2)中，以出水浊度小于2NTU作为颗粒活性炭厌氧动态膜形成的标志。进一步地，步骤(3)中，所述粉末活性炭的径为10-100μm。粒径小于GAC的PAC有更大的中孔孔容和显著增加的外比表面积，增加了有效吸附位。进一步地，步骤(3)中，所述粉末活性炭的浓度为0.5-3g/L。优选为2g/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(3)中，采用恒压重力自流出水，水头差设置为2.5-3.0cm，以延长稳定运行周期。进一步地，步骤(3)中，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，步骤(2)中，所述膜组件是由支撑结构及其表面包覆的过滤介质组成。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。所述支撑结构的材质为PVC。本专利技术的第二方面，公开所述颗粒活性炭与粉末活性炭联用强化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GAC与PAC联用强化厌氧动态膜生物反应器的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)颗粒活性炭厌氧活性污泥形成阶段：在不包括膜组件的密闭厌氧动态膜生物反应器内投加颗粒活性炭和厌氧活性污泥液体，搅拌混匀，形成颗粒活性炭厌氧活性污泥；/n(2)颗粒活性炭厌氧动态膜形成阶段：向步骤(1)的反应器中放入膜组件，然后向反应器中通入污水并不断搅拌，待膜组件上的颗粒活性炭厌氧动态膜形成，即挂膜完成；然后将反应器内的颗粒活性炭厌氧活性污泥混合液排出，进入下一阶段；/n(3)粉末活性炭-颗粒活性炭厌氧动态膜稳定运行阶段：将粉末活性炭和厌氧活性污泥的混合液加入步骤(2)的反应器中，然后向反应器中通入污水并不断搅拌，污水经膜组件处理后排出。/n

【技术特征摘要】
1.一种GAC与PAC联用强化厌氧动态膜生物反应器的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)颗粒活性炭厌氧活性污泥形成阶段：在不包括膜组件的密闭厌氧动态膜生物反应器内投加颗粒活性炭和厌氧活性污泥液体，搅拌混匀，形成颗粒活性炭厌氧活性污泥；
(2)颗粒活性炭厌氧动态膜形成阶段：向步骤(1)的反应器中放入膜组件，然后向反应器中通入污水并不断搅拌，待膜组件上的颗粒活性炭厌氧动态膜形成，即挂膜完成；然后将反应器内的颗粒活性炭厌氧活性污泥混合液排出，进入下一阶段；
(3)粉末活性炭-颗粒活性炭厌氧动态膜稳定运行阶段：将粉末活性炭和厌氧活性污泥的混合液加入步骤(2)的反应器中，然后向反应器中通入污水并不断搅拌，污水经膜组件处理后排出。


2.如权利要求1所述的GAC与PAC联用强化厌氧动态膜生物反应器的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述颗粒活性炭粒径为180-250μm。


3.如权利要求2所述的GAC与PAC联用强化厌氧动态膜生物反应器的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述粉末活性炭的径为10-100μm。


4.如权利要求2所述的GAC与PAC联用强化厌氧动态膜生物反应器的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述颗粒活性炭厌氧活性污泥中颗粒活性炭浓度为0.5-3g/L，优选为1.5g/L。


5.如权...

【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