一种连续模式纳米气泡移动床生物膜反应器系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种用于污水处理、具有至少两个纳米气泡发生器的连续模式纳米气泡移动床生物膜反应器系统(NB

【技术实现步骤摘要】
一种连续模式纳米气泡移动床生物膜反应器系统


[0001]本技术涉及一种高效的连续模式纳米气泡移动床生物膜反应器(NB
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MBBR)系统。更特别地，本技术的NB
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MBBR系统包括至少五个模块，并具有两个不同的纳米气泡发生器，其中的元件被配置在不同模块之间以特定顺序操作，以便以低的能量消耗有效去除废水中的化学和微生物污染物。

技术介绍

[0002]水是一种必要的资源，而淡水的供应是有限的。废水处理和回收利用对于商业和工业的重要性常常被低估。向环境排放工业废水，特别是排放来自化学和混合工艺过程的工业废水，会造成各种生态和健康危害。在工业中应用有效的废水处理和回收利用，具有减轻对水资源的需求和供水成本、并保护不同生命的健康和生态系统的潜力。每个行业都有责任尽量减少用水和处理废水，并尽可能有效地回收利用每一滴水。生物处理法是一种广泛用于水废水处理的技术，但普通的活性污泥法需要很大的空间及大量的能源，来向污水注入空气以供应足够氧气，并且需要填埋空间来处理过程中产生的污泥。移动床生物膜反应器(MBBR) 是一种附着的生长系统，与传统活性污泥法比较，在生物膜中具有较高浓度的微生物种群，从而提高了污水的处理效率
1,2
。在中试系统研究和实际的污水处理厂中，都有MBBR应用的例子，在50个不同的国家内，现已有600多个MBBR正在运行3。大量研究表明，MBBR 系统具有优于传统活性污泥工艺的优势，例如高负荷、稳定的处理性能、较短的水力停留时间、更少的污泥产生和更少的空间需求
>4,5
。在好氧的MBBR系统中，气泡扩散器通常被应用来产生粗气泡和微细气泡，以混合污水和提供氧气；然而，超微细气泡具有更好的氧气传输效率，在提供氧气上应该有更好的效果。由于没有太多的研究将纳米气泡应用在MBBR系统上，因此还有空间研究如何借由使用纳米气泡来增加系统中的溶解氧以改良MBBR系统。
[0003]中国专利申请号CN106186558A6公开了一种高效的供氧纳米气泡悬浮载体流动生化床污水处理系统，其包含一个格栅、一个厌氧池、一个缺氧池、一个MBBR纳米气泡生物反应池和二沉池。MBBR纳米气泡生物反应池与使用氧气作为气源的纳米气泡机相连，负责生产并输送尺寸小于200纳米的纳米气泡，以形成高密度的纳米气泡水。然而，与空气纳米气泡相比，使用氧气作为气源将大大增加运营成本。高比表面积载体(填料)由密度稍小于水的聚乙烯改性制成，它们具有亲水性，因此可以促进生物膜的形成，并提高其对好氧环境和流体动力剪切力的适应能力。但该专利中公开的系统的最大处理能力和操作模式(间歇或连续)并未定义。在此现有技术中，气
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水混合流是通过加速旋转的高压气穴作用，形成高浓度的含氧纳米气泡，而制造气
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水混合流需要喷射器或水泵，可能要使用额外的能量。此外，当没有自动清洁装置时，污泥和微生物可能会附着在纳米气泡产生系统上，并影响其性能。另外在该现有技术中，在生物处理之后缺乏后处理消毒过程。
[0004]中国专利公开申请号CN102887589A7公开了一种连续模式纳米曝气固定床生物膜反应器，可以增加氧气传输能力和溶解氧浓度、节省五分之一的耗电量，以及在处理生活污
the combination of moving bed biofilm reactors and ozonation,Separation Sci.and Technol.51(2016)1589
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1597.

技术实现思路

[0016]因此，本技术的目的是提供一种用于污水处理、具有至少两个纳米气泡发生器的高效连续模式纳米气泡移动床生物膜反应器系统，该系统包括：
[0017]一个污水供给模块包括一个污水供给槽、一个蠕动泵和一个气泵；
[0018]一个污水处理模块包括一个纳米气泡移动床生物膜反应器(NB
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MBBR)槽、第一个纳米气泡发生器及第一个水质检测单元；
[0019]一个电子控制模块包括一个控制箱，该控制箱包括一个电源、多个继电器、至少两个空气流量计、至少一个气泵、至少两个自动阀及一个可编程逻辑控制器；
[0020]一个沉淀模块包括一个沉淀槽；以及
[0021]一个臭氧消毒模块包括一个消毒槽、第二个纳米气泡发生器、第二个水质检测单元及一个臭氧发生器，
[0022]其中，污水供给模块与所述的污水处理模块连通，以将未经处理的污水从所述污水供给模块的供给槽，输送至污水处理模块的NB
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MBBR槽中，该NB
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MBBR槽中部分空间填充有多个生物载体，预先培养的生物质在生物载体的表面上形成一个生物膜；
[0023]污水处理模块的第一个纳米气泡发生器与两个空气扩散器相连，所述的两个扩散器会产生包含纳米气泡、微米气泡和粗气泡的空气气泡，以增加氧气从空气溶解至污水内的能力，从而促进所述生物载体上的生物膜内的微生物之呼吸作用，并使所述的生物载体在所述的NB
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MBBR槽内能均匀地循环移动；
[0024]第一个纳米气泡发生器与电子控制模块的控制箱连通，以监测和控制从第一个纳米气泡发生器至污水处理模块内的污水介质，其内之空气气泡的流速及供应时间，且第一个纳米气泡发生器能够在由控制箱控制的供气中断期间，根据自动并定期的清洁程序，通过空气进行自我清洁，从而防止污水处理模块内、污水介质中的未消化固体和/或悬浮的生物质，引致由第一个纳米气泡发生器经所述扩散器流出的气流发生阻塞；
[0025]污水处理模块的NB
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MBBR槽通过一个污水管与沉淀模块的沉淀槽连通，该污水管被连接至沉淀槽的入口，用于将在污水处理模块内、处理后的污水输送至沉淀槽内，以便沉淀未消化的固体和悬浮在污水介质中的生物质；
[0026]沉淀模块通过一个连接至消毒槽入口的污水管与臭氧消毒模块连通，以便将在所述沉淀槽的污水介质中，把未消化固体和悬浮生物质沉淀后的出水，输送至所述的消毒槽，消毒槽内装有所述的的第二个纳米气泡发生器，与臭氧发生器相连，产生含臭氧的纳米气泡；
[0027]超过99％以上的细菌，包括大肠杆菌，可从经消毒槽内的含臭氧纳米气泡处理的出水中去除，并且在将所述的出水排放到排水管之前，所述的出水中残留的氨氮少于1毫克/公升，化学需氧量(COD)少于80毫克/公升。
[0028]在一个实施方案中，污水处理模块中装有体积百分比10至45％的生物载体。
[0029]在另一个实施方案中，生物载体由聚乙烯或聚丙烯制成，形状为圆柱体，且每个生物载体的平均比表面积为500至800m2/m3，直径为10至25毫米，厚度为5至10毫米。
[0030]在其他实施方案中，当向第一个纳米气泡发生器供应200至600毫升/分钟的空气时，就所产生含有空气的纳米气泡而言，每个气泡的平均直径为166至177纳米，浓度为1.3
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续模式纳米气泡移动床生物膜反应器系统，其特征是，包括：一个污水供给模块包括一个污水供给槽、一个蠕动泵和一个气泵；一个污水处理模块包括一个纳米气泡移动床生物膜反应器(NB
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MBBR)槽、第一个纳米气泡发生器及第一个水质检测单元；一个电子控制模块包括一个控制箱，所述控制箱包括一个电源、多个继电器、至少两个空气流量计、至少一个气泵、至少两个自动阀及一个可编程逻辑控制器；一个沉淀模块包括一个沉淀槽；以及一个臭氧消毒模块包括一个消毒槽、第二个纳米气泡发生器、第二个水质检测单元及一个臭氧发生器,其中，所述污水供给模块与所述污水处理模块连通，以将未经处理的污水，从所述污水供给模块的供给槽，输送至所述污水处理模块的NB
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MBBR槽中，所述NB
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MBBR槽中的部分空间填充了多个生物载体，预先培养的生物质在所述生物载体的表面上形成一个生物膜；所述污水处理模块的第一个纳米气泡发生器与两个空气扩散器相连，产生包含纳米气泡、微米气泡和粗气泡的空气气泡，以增加氧气从空气溶解至污水内的能力，从而促进在所述生物载体上生物膜内之微生物的呼吸作用，并使生物载体在所述NB
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MBBR槽中均匀地循环移动；所述第一个纳米气泡发生器与所述电子控制模块的控制箱连通，以监测和控制从所述第一个纳米气泡发生器供应至所述污水处理模块内污水介质的空气流速及其供应时间，且所述第一个纳米气泡发生器能够在由所述控制箱控制的供气中断期间，根据自动并定期的清洁程序，通过空气进行自我清洁，从而防止在所述污水处理模块内污水介质中的未消化固体和/或悬浮的生物质，造成由所述第一个纳米气泡发生器经所述扩散器流出的气流发生阻塞；所述污水处理模块的NB
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MBBR槽通过一个污水管，与所述沉淀模块的沉淀槽连通，所述污水管被连接至所述沉淀槽的入口，用于将在所述污水处理模块内处理后的污水输送至所述沉淀槽内，以沉淀未消化固体和悬浮在污水介质中的生物质；所述沉淀模块通过一个连接至所述消毒槽入口的污水管，与所述臭氧消毒模块连通，以便将已经把未消化固体和悬浮生物质沉淀出来的污水，输送至所述消毒槽，所述消毒槽内装有所述第二个纳米气泡发生器，与所述臭氧发生器相连，产生含臭氧的纳米气泡；经消毒槽内含臭氧的纳米气泡处理后，超过99％以上的细菌包括大肠杆菌，可以从所述已经把未消化固体和悬...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓阳招，李彩霞，黄锦礼，何嘉仪，
申请(专利权)人：纳米及先进材料研发院有限公司，
类型：新型
国别省市：