专利名称：一种新型多格室脱氮型膜生物反应器的制作方法
技术领域：
本发明属于膜生物反应器废水处理设备，主要针对有机氮含量较高的难降解工业 废水处理，具体为一种新型多格室脱氮型膜生物反应器。
背景技术：
水体中氨氮含量过高会迅速消耗水中的溶解氧，并导致藻类的过渡繁殖，从而引 起表层水体的富营养化，破坏水生生态系统，甚至造成整个水体的黑臭和功能丧失。在近几 年的我国七大水系和重点湖库的主要污染指标中，氨氮位居第三，成为水体氮素污染的主 要形式。生物脱氮技术是目前应用最广泛的废水脱氮技术，其中较为成熟的工艺主要有 A/0 (或A2/0)、氧化沟、生物接触氧化、曝气生物滤池等，工艺中的好氧段一般可以兼顾有机 物的异养氧化、有机氮的氨化以及氨氮的自养硝化等过程，整体上通过氨化、硝化和反硝化 等不同微生物代谢过程的协同作用将废水中的有机氮和氨氮转化为氮气而去除。然而，这 些工艺的设计及运行参数所针对的一般都是较易降解的城市污水，对于高有机氮、难降解、 有毒有害的工业废水而言适用性较差，有机物的异养氧化、有机氮的氨化以及氨氮的自养 硝化过程无法同时兼顾，甚至互相竞争和影响，出水一般很难满足排放标准。本发明在普通浸没型MBR反应器的基础上，通过内部结构改进将A/0脱氮、接触氧 化、氧化沟、泳动床等不同工艺与MBR反应器进行了耦合集成，研发了针对难降解工业废水 具有高效除碳、脱氮功能的新型膜生物反应器。该反应器整体上不但具有脱氮功能的独立 缺氧区，而且具有好氧区多格室间推流和单格室内循环完全混合的不同流态特征，增强了 反应器的宏观环境选择性；另外好氧区多格室内聚丙烯纤维填料的安装，使得反应器内同 时持有活性污泥和生物膜的不同微生物形态，从而增强了反应器对不同生长率及特性的微 生物的微环境选择性。因此，该反应器微观上充分实现了不同功能微生物的选择性持留，宏 观上实现了有机物异养氧化、有机氮氨化以及氨氮自养硝化过程的自然分离和功能强化， 水力停留时间和污泥停留时间可灵活控制，减小了工艺占地面积，提高了反应器的整体处 理效率。
发明内容
本发明的目的是针对高有机氮、难降解、有毒有害工业废水，提供一种结构紧凑、 操作简便、处理效率高、可实现有机物和营养元素N同步高效去除的一体化污水处理装置。本发明为一种新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于反应器进水(1)经 水泵( 首先注入缺氧区(3)，然后依次进入好氧区的5个不同的好氧格室(4、5、6、7、8)和 单独的膜分离格室(9)，在出水抽吸泵(11)的作用下，经中空纤维膜组件(10)分离后出 水(1 排出，缺氧区内设电动机械搅拌装置(13)，剩余污泥经排放口 0 排出；通过设置 前置缺氧区和好氧区，模拟集成A/0工艺，主要用于反硝化脱氮，缺氧区/好氧区体积比为 1/5，硝化液和污泥通过回流泵回流至缺氧区；通过将好氧区分为多段格室串联，模拟
3集成氧化沟工艺，反应器整体呈推流状态，混合液通过格室间连通孔(14)依次进入下一格 室，单个格室内呈完全混合式流态；通过内循环隔板(16)在1/3处将每个好氧格室隔成上 下连通的两侧，1/3侧底部设曝气头(1 进行充氧曝气，并使好氧格室形成内循环，风量由 1#风机(18)提供，2/3侧竖向安装生物填料(17)，在循环流的水力湍流作用下形成不规则 摆动；混合液在膜分离室实现泥水分离，膜组件选用淹没式的中空纤维帘式膜组件(10)， 通过抽吸泵(11)产生负压抽吸出水(1 ；被浓缩后的污泥随硝化液经回流泵重新回 流至缺氧区(3)；膜组件下方设曝气装置(20)，由姊风机(19)提供风量，使帘式膜组件膜 丝产生扰动，防止产生泥饼，影响膜组件产水率。上述新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于反应器设置独立的前置缺氧 区，可根据进水的水质条件，灵活掌握和调控反应器总氮去除效果。上述新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于好氧区分为5个格室，格室间 液流呈推流特征，从而使得反应器中的流态满足难降解有机物梯度降解的特征，并增强了 反应器各好氧格室对不同功能性微生物的选择性。上述新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于各好氧格室1/3处设立上下 连通的隔板，1/3侧曝气，在单侧曝气提升的作用下，单格室内液流呈顺时针内循环的完全 混合特征，从而将单个格室分为升流区和回落区，升流区和回落区体积比1 :2，有效增强了 底质与微生物的接触和传质效果。上述新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于好氧区5个格室内的回落区 靠隔板侧竖向安装有悬挂型的聚丙烯纤维生物填料，安装面积为回落区的1/2，在内循环水 力湍流的作用下形成不规则摆动。上述新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于悬浮活性污泥处于延时曝气 状态，其中的微生物处于内源呼吸期，可实现反应器剩余污泥减量化。上述新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于所安装的悬挂型聚丙烯纤维 填料上附着生长生物膜，有利于生长缓慢的特征性有机物降解细菌、氨化细菌以及硝化细 菌的持留，可增强反应器中不同功能微生物的活性。上述新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于反应器中同时持留有悬浮活 性污泥、颗粒污泥、生物膜等多种微生物存在形态。上述新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于反应器可稳定持留普通好氧 性异养菌、难降解有机物降解细菌、氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌、自养反硝化细菌、厌 氧氨氧化细菌等多种不同类型微生物。上述新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于反应器中存在硝化/反硝化、 短程硝化/反硝化、同时硝化/反硝化、亚硝化/厌氧氨氧化等多种不同的脱氮过程。上述新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于反应器设置独立的膜分离室， 实现泥水分离和混合液回流。上述新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于反应器针对高有机氮、难降 解、有毒有害的工业废水，在实现COD高效去除的同时，可实现TN的高效去除。
图1为本发明所述的一种新型多格室脱氮型膜生物反应器结构图。
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1-进水口，2-进水泵，3-缺氧区，4-好氧格室A，5_好氧格室B，6_好氧格室C， 7-好氧格室D，8-好氧格室E，9-膜分离格室，10-膜组件，11-抽吸泵，12-出水口，13-机械 搅拌装置，14-格室间连通孔，15-好氧格室曝气装置，16-内循环隔板，17-聚丙烯纤维生物 填料，18-1#风机，19- 风机，20-膜分离格室曝气装置，21-回流泵，22-剩余污泥排放口。
图2为本发明所述的一种新型多格室脱氮型膜生物反应器平面布置图。 1-进水口，2-进水泵，3-缺氧区，4-好氧格室A，5-好氧格室B，6-好氧格室C，7-好氧 格室D，8-好氧格室E，9-膜分离格室，10-膜组件，11-抽吸泵，12-出水口，13-机械搅拌装 置，14-格室间连通孔，15-好氧格室曝气装置，16-内循环隔板，17-聚丙烯纤维生物填料， 18-1#风机，19-2#风机，20-膜分离格室曝气装置，21-回流泵，22-剩余污泥排放口。
具体实施例方式废水从进水口(1)通过进水泵( 进入反应器缺氧区(3)，在缺氧环境下，通过悬 浮污泥中异养微生物的作用，有机物得到初步降解；同时，悬浮污泥中的反硝化细菌，利用 从膜分离室回流的混合液中的硝酸盐、亚硝酸盐作为电子受体，氧化分解有机碳源，使有机 物浓度进一步降低。之后，废水通过格室间连通孔(14)依次进入好氧区的5个不同的好氧 格室(4、5、6、7、8)和单独的膜分离格室(9)，完成难降解有机物的好氧分解、氨化和硝化等 过程。此时，废水有机物和有机氮浓度已经很低，氨氮被氧化为硝酸盐、亚硝酸盐，通过回流 泵将硝化液和污泥回流至缺氧区C3)经反硝化脱除。最终，废水中有机物和营养元素 N得到高效去除，处理水在抽吸泵(11)的作用下，经中空纤维膜组件(10)的分离后，由出水 口 (12)排出。实施例1 利用上述实施方式处理模拟生活污水。反应器尺寸为L 48cmXB 37cmXH 65cm, 总有效容积99L，好氧区填料填充比33%，回流比100 200%，好氧区总曝气量25L/min， 膜分离格室曝气量5L/min，缺氧区搅拌机转速30 40rpm，在进水COD 670 880mg/L， NH4+-N 60 90mg/L，TN 80 110mg/L条件下，调节反应器进水流量8L/h，水力停留时间 12. 4h，反应器稳定运行1个月，出水COD 8 12mg/L, NH4+_N < 3mg/L, TN 8 13mg/L,污 染物平均去除率分别为COD 97 99%，NH/-N 95 99%，TN 80 90%。实施例2 利用上述实施方式处理模拟干法腈纶废水。反应器尺寸为L 48cmXB 37cmXH 65cm,总有效容积99L，好氧区填料填充比33%，回流比100 200%，好氧区总曝气量25L/ min，膜分离格室曝气量5L/min，缺氧区搅拌机转速30 40rpm，在进水COD 700 900mg/ L，NH4+-N80 100mg/L，TN 90 105mg/L条件下，调节反应器进水流量5L/h，水力停留时 间19. 8h，反应器稳定运行1个月，出水COD 40 70mg/L, NH4+_N < 3mg/L, TN 12 20mg/ L，污染物平均去除率分别为COD 90 95%，NH/-N 97 99%，TN 76 83%。实施例3 利用上述实施方式处理实际干法腈纶废水。反应器尺寸为L 48cmXB 37cmXH 65cm,总有效容积99L，好氧区填料填充比33%，回流比100 200 %，好氧区总曝气量 25L/min,膜分离格室曝气量5L/min，缺氧区搅拌机转速30 40rpm，在进水COD 1000 2200mg/L,NH4+-N 100 160mg/L，TN 170 200mg/L条件下，调节反应器进水流量3L/h，水 力停留时间33h，反应器稳定运行1个月，出水COD 250 390mg/L, NH4+_N 2 5mg/L, TN25 60mg/L，污染物平均去除率分别为COD 75 80%，NH4+_N 95 98%，TN 70 80%。
权利要求
1.一种新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于膜生物反应器进水(1)经水泵 (2)注入缺氧区(3)，经搅拌装置(1 混合后进行反硝化脱氮；然后推流依次通过连通孔 (14)进入好氧区多个不同的好氧格室⑷、(5)、(6)、(7)、⑶进行有机物异养氧化、有机氮 氨化和自养硝化等生物反应过程；每个好氧格室通过在1/3处设置内循环隔板(16)将其隔 成上下连通的两侧，1/3侧底部设曝气头(1 进行曝气充氧，并使好氧格室形成内循环，风 量由风机(18)提供，2/3侧竖向安装聚丙烯纤维生物填料(17)，在循环流的水力湍流作用 下形成不规则摆动；最后进入膜分离格室(9)，由抽吸泵(11)抽吸经膜组件(10)分离后出 水(1 ；膜组件下方设曝气装置(19)，风量由风机00)提供，以防止膜前产生泥饼；剩余 污泥经排放口 0 排出；硝化液和污泥通过回流泵回流至缺氧区(3)。
2.按照权力要求1所述的新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于膜生物反应 器设置独立的前置缺氧区，可根据进水的水质条件，灵活掌握和调控反应器总氮去除效果。
3.按照权力要求1所述的新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于好氧区分为 5个格室，格室间液流呈推流特征，从而使得反应器中的流态满足难降解有机物梯度降解的 特征，并增强了反应器各好氧格室对不同功能性微生物的选择性。
4.按照权力要求1所述的新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于各好氧格室 1/3处设立上下连通的隔板，1/3侧曝气，在单侧曝气提升的作用下，单格室内液流呈顺时 针内循环的完全混合特征，从而将单个格室分为升流区和回落区，升流区和回落区体积比 1 2，有效增强了底质与微生物的接触和传质效果。
5.按照权力要求1所述的新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于好氧区5个 格室内的回落区靠隔板侧竖向安装有悬挂型的聚丙烯纤维生物填料，安装面积为回落区的 1/2，在内循环水力湍流的作用下形成不规则摆动。
6.按照权力要求1所述的新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于悬浮活性污 泥处于延时曝气状态，其中的微生物处于内源呼吸期，可实现反应器剩余污泥减量化。
7.按照权力要求1所述的新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于所安装的悬 挂型聚丙烯纤维填料上附着生长生物膜，有利于生长缓慢的特征性有机物降解细菌、氨化 细菌以及硝化细菌的持留，可增强反应器中不同功能微生物的活性。
8.按照权力要求1所述的新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于膜生物反应 器中同时持留有悬浮活性污泥、颗粒污泥、生物膜等多种微生物存在形态。
9.按照权力要求1所述的新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于膜生物反应 器可稳定持留普通好氧性异养菌、难降解有机物降解细菌、氨化细菌、硝化细菌、反硝化细 菌、自养反硝化细菌、厌氧氨氧化细菌等多种不同类型微生物。
10.按照权力要求1所述的新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于膜生物反应 器中存在硝化/反硝化、短程硝化/反硝化、同时硝化/反硝化、亚硝化/厌氧氨氧化等多 种不同的脱氮过程。
11.按照权力要求1所述的新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于膜生物反应 器设置独立的膜分离室，实现泥水分离和混合液回流。
12.按照权力要求1至11所述的新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于反应 器针对高有机氮、难降解、有毒有害的工业废水，在实现COD高效去除的同时，可实现TN的 高效去除。
全文摘要
本发明属于一种新型多格室脱氮型膜生物反应器，主要针对有机氮含量较高的难降解工业废水处理。反应器进水1经水泵2注入缺氧区3，经搅拌装置13混合后进行反硝化脱氮；然后推流依次通过连通孔14进入好氧区多个不同的好氧格室4、5、6、7、8进行好氧除碳、氨化和硝化；好氧格室通过内循环隔板16在1/3处将其隔成上下连通的两侧，1/3侧底部设曝气系统15、18充氧曝气，2/3侧竖向安装生物填料17；最后进入膜分离格室9，由抽吸泵11抽吸经膜组件10分离后出水12；膜组件下方设曝气装置19、20，以防止产生泥饼；剩余污泥经排放口22排出；硝化液和污泥通过回流泵21回流至缺氧区3。反应器结构紧凑，处理效率高。
文档编号C02F9/14GK102115296SQ201110007319
公开日2011年7月6日 申请日期2011年1月14日 优先权日2011年1月14日
发明者宋永会, 李斌, 杨崇臣, 涂响, 田智勇, 辛旺, 钱锋, 魏健 申请人:中国环境科学研究院