一种污水深度脱氮一体式膜生物反应器制造技术

本发明专利技术提供了一种深度脱氮一体式膜生物反应器，该一体式膜生物反应器包括排气管(1)、反应器罐体(2)、填料层(3)、无泡供气纤维膜组件，所述填料层(3)和无泡供气纤维膜组件位于反应器罐体(2)内，填料层(3)位于反应器罐体(2)的中间位置，无泡供气纤维膜组件包埋于填料层(3)中。通过在该反应器中设置无泡供气纤维膜组件向反应器内提供氢气，可提高氢气利用率，避免氢气泄露和浪费问题，安全性更高，同时采用该反应器进行污水脱氮，在不投加外部碱度的情况下，通过氢自养反硝化过程为硫自养反硝化过程提供其所需要的碱度，即可实现反应体系pH的自平衡，实现微生物的活性自维持，有效降低出水硝酸盐含量，提高脱氮负荷。提高脱氮负荷。

【技术实现步骤摘要】
一种污水深度脱氮一体式膜生物反应器


[0001]本专利技术涉及水净化领域，具体涉及一种用于污水处理的多介质联合调控深度脱氮一体式膜生物反应器及污水处理方法。

技术介绍

[0002]全国各大主要江河流域均受到严重的氮素污染，另有37％的淡水湖泊也处于轻度及轻度以上富营养化状态。因此，深度削减氮素污染物的排放量是保障水生态安全、控制水体富营养化的重要途径。
[0003]氢自养反硝化技术凭借其较快的反应动力学速率、反应过程清洁无污染、污泥产量低等优势使氢气成为了最理想的自养反硝化电子供体。然而，单独使用氢自养反硝化技术会造成氢气消耗不完全而导致的氢气溢出风险隐患。另外，氢自养反硝化是产碱反应，会使反应体系的pH升高，pH超出阈值会导致碳源盐沉淀并降低氢气和硝氮在生物相的传质效率。
[0004]硫自养反硝化技术不依赖有机碳源，可以以硫源作为电子供体从而将硝氮还原至氮气，对处理低碳氮比的污水有显著的优势。然而，硫自养反硝化技术需要额外补充碱度来维持其反应系统中的pH稳定。此外，固态硫源不利于被微生物汲取利用，液态和气态硫源又容易流失而降低其有效使用率。
[0005]采用单一的氢自养反硝化或单一的硫自养反硝化，其微生物群落丰富的性相对较低，微生物功能较为单一，对不良环境的适应性和抵抗力较低，不利于工艺的持续运行。

技术实现思路

[0006]基于上述技术背景，本专利技术人进行了锐意进取，提供了一种深度脱氮一体式膜生物反应器，该反应器包括填料层、无泡供气纤维膜组件、进水管和进气管，无泡供气纤维膜组件包埋于填料层中，在污水处理过程中，通过向反应器内设置的无泡供气纤维膜组件内提供氢气，可避免氢气泄露和浪费，提高氢气利用率和安全性，同时该反应器还包括硫自养反硝化细菌和氢自养反硝化细菌，在不投加外部碱度的情况下，通过氢自养反硝化过程为硫自养反硝化提供其所需要的碱度，实现反应体系pH的自维持和微生物活性自维持，提高单质硫的微生物利用效率，降低出水硝酸盐含量，有效提高总脱氮负荷，从而完成本专利技术。
[0007]本专利技术第一方面在于提供一种深度脱氮一体式膜生物反应器，该反应器包括排气管1、反应器罐体2、填料层3、无泡供气纤维膜组件、进气管10、进水管9和出水管14；
[0008]所述填料层3和无泡供气纤维膜组件位于反应器罐体2内，填料层3位于反应器罐体2的中间位置，无泡供气纤维膜组件包埋于填料层3中。
[0009]本专利技术第二方面在于提供一种采用本专利技术第一方面所述反应器进行污水脱氮的方法，所述方法包括将待处理污水由进水管9通入所述深度脱氮一体式膜生物反应器中。
[0010]本专利技术提供的深度脱氮一体式膜生物反应器及采用该反应器进行污水处理的方法具有以下优势：
[0011](1)本专利技术所述的一体式膜生物反应器通过采用无泡供气纤维膜组件，有利于提高氢气的利用率，减少氢气浪费和泄露；
[0012](2)污水处理过程中，向膜生物反应器中通入氢气，通过氢
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硫协同脱氮的处理方法，有效降低出水氮含量，提高脱氮效果。
附图说明
[0013]图1示出本专利技术一种优选实施方式的深度脱氮一体式膜生物反应器的结构示意图；
[0014]图2示出实施例2、对比例1和对比例2测得出水硝酸盐浓度的折线图；
[0015]图3示出实施例2、对比例1和对比例2测得总氮取出率的折线图。
[0016]附图标号说明
[0017]1‑
排气管；
[0018]2‑
反应器罐体；
[0019]3‑
填料层；
[0020]4‑
纤维膜；
[0021]5‑
布气管；
[0022]6‑
承托层；
[0023]7‑
进水区；
[0024]8‑
底座；
[0025]9‑
进水管；
[0026]10
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进气管；
[0027]11
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多孔板；
[0028]12
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膜封闭管；
[0029]13
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清水区；
[0030]14
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出水管；
[0031]15
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溢流槽。
具体实施方式
[0032]下面将对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0033]本专利技术第一方面在于提供一种深度脱氮一体式膜生物反应器，该一体式膜生物反应器包括排气管1、反应器罐体2、填料层3、无泡供气纤维膜组件、进气管10、进水管9和出水管14，反应器罐体2安装在底座8上。
[0034]所述填料层3和无泡供气纤维膜组件位于反应器罐体2内，填料层3位于反应器罐体2的中间位置，无泡供气纤维膜组件包埋于填料层3中。
[0035]本专利技术通过设置无泡供气纤维膜组件为反应体系提供氢气，有利于提高氢气的利用率，有效减少氢气浪费和泄露的问题。
[0036]排气管1、进气管10、进水管9和出水管14均安装在反应器罐体2上，排气管1和出水管14安装在反应器罐体2的上方，均位于填料层3的上方，排气管1优选位于反应器罐体2的
最上端，如图1所示，有利于废水处理过程中产生的氮气和未反应的气体经排气管10完全排出。
[0037]进气管10和进水管9安装在反应器罐体2的下方，均位于填料层3的下方，由进气管10和进水管9通入的气体和待处理污水向上经填料层处理后，分别由排气管1和出水管14中流出。
[0038]根据本专利技术一种优选地实施方式，所述无泡供气纤维膜组件包括布气管5、纤维膜4和膜封闭管12。
[0039]所述布气管5位于纤维膜4的下方，膜封闭管12位于纤维膜4的上方。其中，纤维膜4、布气管5和膜封闭管12包埋于填料层3中。纤维膜4、布气管5和膜封闭管12先组装于反应器中，而后倒入含硫材料或含硫矿物，纤维膜4高度与填料层3同高。
[0040]布气管5在本专利技术中的作用为实现无泡供气，提高氢气的利用率，膜封闭管12的设置可避免因氢气泄漏，而导致氢气损失及爆炸风险。
[0041]布气管5的直径为1～65mm，优选直径为2～30mm，更优选为3～10mm。
[0042]在本专利技术中，所述纤维膜4优选为中空纤维膜，更优选为若干根平行并列的中空纤维膜，该中空纤维膜与反应器罐体2的侧壁相平行。
[0043]纤维膜4的直径为0.05～3mm，优选直径为0.1～2mm，更优选为0.2～1mm。中空纤维膜直径越小，其比表面积越大，更有利于氢自养反硝化细菌附着在其表面上，提高脱氮效果。
[0044]相邻中空纤维膜之间的距离为0.2～10mm，优选为1～8mm，更优选为4～7mm，相邻纤维膜之间的距离主要取决于填料粒径的选取范围。一般要求纤维膜均匀分布在填料颗粒之间，分布越均匀，脱氮效果越好。
[0045]纤维膜4的材质选自聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深度脱氮一体式膜生物反应器，其特征在于，该一体式膜生物反应器包括排气管(1)、反应器罐体(2)、填料层(3)、无泡供气纤维膜组件、进气管(10)、进水管(9)和出水管(14)；所述填料层(3)和无泡供气纤维膜组件位于反应器罐体(2)内，填料层(3)位于反应器罐体(2)的中间位置，无泡供气纤维膜组件包埋于填料层(3)中。2.根据权利要求1所述的一体式膜生物反应器，其特征在于，所述无泡供气纤维膜组件包括布气管(5)、纤维膜(4)和膜封闭管(12)；所述布气管(5)位于纤维膜(4)的下方，膜封闭管(12)位于纤维膜(4)的上方。3.根据权利要求2所述的一体式膜生物反应器，其特征在于，纤维膜(4)为中空纤维膜，更优选为若干根平行并列的中空纤维膜，该中空纤维膜与反应器罐体(2)的侧壁相平行。4.根据权利要求3所述的一体式膜生物反应器，其特征在于，布气管(5)的直径为1～65mm，膜封闭管(12)的直径为1～65mm；纤维膜(4)的直径为0.05～3mm，相邻中空纤维膜之间的距离为0.2～10mm。5.根据权利要求2所述的一体式膜生物反应器，其特征在于，所述进气管(10)与布气管(5)相通，布气管...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙移鹿，李州扬，张雪宁，王爱杰，程浩毅，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：