专利名称：炭素纤维-复合膜生物反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型为涉及猪场废水厌氧消化液的处理设备。
背景技术：
畜禽养殖废水，特别是规模化养猪废水已成为我国许多地区的主要污染源。目前大多数的养猪场采用固液分离-厌氧-好氧处理粪便废水。膜生物反应器(MBR)作为一种新型且高效的水处理技术，它具有出水水质稳定、剩余污泥量少、抗冲击负荷能力强、易于自动操作和占地少等优点。MBR作为猪场废水厌氧消化液的好氧处理反应器在实验室得到了一定的应用，但存在的问题是MBR对总氮的去除率并不是很高。
发明内容本实用新型的目的是针对膜生物反应器直接处理猪场厌氧消化液时存在污泥浓度低、总氮去除效果较差的缺点，提供一种处理猪场废水的复合膜反应器。养殖废水在经过处理后，其排放废水能达到GB18596-2001《畜禽养殖业污染物排放标准》。本实用新型是通过以下技术方案实现的炭素纤维-复合膜生物反应器是在MBR反应器内加入炭素纤维作为载体填料，采用炭素纤维载体填料将微生物固定化培养，达到脱氮、除磷及降解有机物等特殊工艺要求。 生物膜填料的介入可以激发微生物的活性，从而促进水中有机污染物、氮磷物质等的降解及转化。在“生物膜”的一个断面上，由外及里形成了好氧、兼性厌氧和厌氧三种反应区。在好氧区，好氧菌将氨氮转化为硝基氮，并把小分子有机物转化为二氧化碳和水(把可溶的无机磷转化为细胞体内的ATP)，在厌氧区，厌氧菌将硝基氮转化为氮气和氧气(把难分解的大分子有机物分解为可降解的小分子有机物)。最终污染基团就被分解转化成逸出水体的N2、CO2和H20。因此炭素纤维填料的加入更有利于总氮的去除。本反应器主要由以下元部件组成配水箱、进水泵、流量计、曝气机、炭素纤维填料、中空纤维膜组件、出水泵、自动阀、PLC控制柜。所述炭素纤维填料可以是由聚丙烯酸长纤维制造的PAN系纤维，且经过浆纱过程特殊处理的由直径7微米的12000根长丝集合而成，一旦放入水中便能迅速散开，再加上其各自表面上都有细微的凹凸结构，能形成巨大的表面积。本反应器各元器件这样连接在膜生物反应器(5)中加入并固定炭素纤维填料(7)，配水箱(1)、进水泵(2)、流量计(4)依次连接，中空纤维膜组件(8)和出水泵(10)连接，曝气头(6)设置在反应器的底部，空气泵(14)与空气流量计(9)连接，液位计(3)置于反应器右顶部，排泥管(13)设置在反应器的底部。本实用新型有益效果是 (1)炭素纤维-复合膜生物反应器是MBR的改进，其处理废水时的操作过程为连续进、出水。生物膜固定在填料表面，形成了稳定的生态系统。能够栖息生长速度慢、世代时间长的细菌和较高级的微生物，如硝化菌，故复合膜生物反应器法具有较高的脱氮能力。(2)生物量多，无剩余污泥。炭素纤维一旦放入水中便能迅速散开，再加上其各自表面上都有细微的凹凸结构，能形成巨大的表面积，能够吸附大量的微生物，即微生物量多。同时，由于微生物的附着生长，生物膜含水率较低，反应器单位体积的生物量可高达活性污泥法的5 20倍，因此该设备处理效果较好。生物膜上栖息着较多较高营养水平的生物，其食物链较MBR中的长，污泥被截留在反应器内部，减少了污泥处置费用。(3)炭素纤维填料具有对环境无负荷，无二次污染，无物种侵害，安全、质量轻、经济耐久且效果显著等优点。(4)能对复合膜生物反应器实现全自动控制，便于对最佳流程进行选择和调试。
图1是炭素纤维-复合膜生物反应器的结构剖面图；图2为炭素纤维填料。图1中1.配水箱2.进水泵3.液位计4.流量计5.反应器6.微孔曝气头7.炭素纤维填料8.中空纤维膜组件9.空气流量计10.出水泵11. PLC控制系统12.自动阀13.排泥管14.空气泵。
具体实施方式
将某猪场厌氧消化液经炭素纤维-复合膜生物反应器处理后，出水水质达到GB 18596-2001《畜禽养殖业污染物排放标准》要求，膜出水后的COD 100 400mg/L，NH3-N 40 80mg/L TP5 8mg/L。具体实施过程如下(1)猪场废水经污水收集管网收集后，经过机械格栅的截留，去除污水中的大颗粒污染物质和漂浮物，废水进入沼气池。(2)废水流入沼气池，经过高效厌氧消化，在去除大部分COD获得沼气后，经沉淀池调节水质水量。(3)定期取厌氧消化液作为复合膜生物反应器的进水，系统的运行为连续进出水， 经过复合膜生物反应器好氧/兼氧硝化反硝化后，能够大量的去除废水的COD、氨氮和磷等污染物。
权利要求1.炭素纤维-复合膜生物反应器，包括配水箱、进出水泵、液位计、流量计、炭素纤维填料、中空纤维膜组件、空气流量计、PLC控制系统、曝气机，其特征是在膜生物反应器中加入并固定炭素纤维填料；所述反应器各元器件这样连接配水箱(1)、进水泵O)、流量计(4)依次连接，中空纤维膜组件(8)和出水泵(10)连接，抽吸出水，曝气头(6)设置在反应器的底部，空气泵(14) 与空气流量计(9)连接，液位计(3)置于反应器右顶部，排泥管(13)设置在反应器的底部。
2.根据权利要求1所述的炭素纤维-复合膜生物反应器，其特征是所述炭素纤维填料是由聚丙烯酸长纤维制造的由直径7微米的12000根长丝集合而成。
专利摘要一种炭素纤维-复合膜生物反应器，包括配水箱、进出水泵、液位计、流量计、炭素纤维填料、中空纤维膜组件、空气流量计、PLC控制系统、曝气机。炭素纤维填料固定于反应器中，整个反应器运行通过PLC系统自动控制。该反应器用于处理猪场废水去污除氮效果好，且无二次污染。
文档编号C02F103/20GK202139113SQ20112005783
公开日2012年2月8日 申请日期2011年3月8日 优先权日2011年3月8日
发明者万金保, 余敏 申请人:南昌大学