一种厌氧膜生物与离子交换耦合的新型反应器及其处理污水的方法

本发明涉及厌氧消化和离子交换，特别是涉及一种厌氧膜生物与离子交换耦合的新型反应器及其处理污水的方法。

背景技术：

1、我国市政污水体量大，含有大量可生物转化有机物，目前污水处理厂可对污水污泥进行减量化和无害化处理，但难以平衡能量消耗和回收。厌氧膜生物反应器（anmbr）不仅无需额外的空气，减少了能源的消耗，还可实现水力停留时间和污泥龄的完全分离，具有高效的化学需氧量去除效率和产甲烷性能，拥有广阔的发展前景。然而，anmbr对氨氮的去除效率不佳，成为现阶段制约厌氧膜生物技术发展的困难之一。

2、并且随着环保形势越来越严，对于总氮的处理标准也越来越严，常规的处理技术已经无法满足处理要求。离子交换技术对于中低浓度氨氮的深度去除以及高浓度氨氮的浓缩回收利用方面具有极佳的效果和极大的优势。

3、离子交换膜是一种含离子基团、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。离子交换法氨氮去除工艺，是通过选用对铵根离子具有强选择性的离子交换树脂，将废水中的氨氮组分降低至极低水平，直接完成氨氮达标处理。但将离子交换法与厌氧膜生物相结合的技术鲜有报道，因此，有必要提供一种厌氧膜生物与离子交换耦合的新型反应器。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种厌氧膜生物与离子交换耦合的新型反应器及其处理污水的方法，解决了anmbr工艺对氨氮的去除效果不佳，无法将cod和氨氮处理污水至排放标准的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种厌氧膜生物与离子交换耦合的新型反应器，包括中间反应器、侧反应器一和侧反应器二，侧反应器一和侧反应器二对称设置在中间反应器的两侧，中间反应器与侧反应器一的连接处、中间反应器与侧反应器二的连接处均设有离子交换膜组件，中间反应器内设有与出水管路连接的中空纤维膜组件，中间反应器的外侧还设有控温加热套。

3、优选的，中间反应器与侧反应器一、中间反应器与侧反应器二均通过法兰组件连接，离子交换膜组件设置在法兰组件的中间。

4、优选的，离子交换膜组件包括选择性阳离子交换膜，中空纤维膜组件包括若干个管状聚四氟乙烯中空纤维膜。

5、优选的，中间反应器的盖体上设有进水管路、出水管路、取样管路和集气管路；

6、进水管路上依次连接有进水池、第一蠕动泵和第一阀门；

7、出水管路延伸至中间反应器内部的一端与中空纤维膜组件连接，出水管路延伸至中间反应器外部的一端依次连接有第二阀门、第二蠕动泵和净水储存装置；

8、取样管路上连接有第三阀门，集气管路上依次连接有第四阀门和气袋。

9、优选的，侧反应器一的盖体上连接有第一换水管路，第一换水管路上依次连接有第五阀门和第三蠕动泵。

10、优选的，侧反应器二的盖体上连接有第二换水管路，第二换水管路上依次连接有第六阀门和第四蠕动泵。

11、优选的，中间反应器、侧反应器一和侧反应器二的底部均设有磁力搅拌器。

12、使用上述一种厌氧膜生物与离子交换耦合的新型反应器处理污水的方法，包括以下步骤，

13、s1首先向中间反应器中加入厌氧污泥与水的混合液，向侧反应器一和侧反应器二内加入nacl溶液；

14、s2关闭第一阀门和第二阀门，打开第三阀门和第四阀门，将气袋取下，将取样管路与氮气罐的出气管连接，曝气15分钟，曝气结束时，将气袋与集气管路连接，依次关闭第四阀门和第三阀门，最后将气袋取出排尽氮气后重新与集气管路连接，打开第四阀门；

15、s3开启磁力搅拌器对中间反应器、侧反应器一和侧反应器二进行磁力搅拌，开启控温加热套，控制中间反应器内部的温度为28-32℃；

16、s4开启第一蠕动泵和第一阀门，将进水池内待处理的废水通过第一蠕动泵打入中间反应器内，进行厌氧发酵，同时通过侧反应器一和侧反应器二进行离子交换；

17、s5打开第二蠕动泵和第二阀门，中间反应器中的废水在第二蠕动泵的作用下通过中空纤维膜组件被抽出，进入净水储存装置内进行收集检测，中间反应器中的厌氧污泥进行厌氧消化会产生氢、甲烷、二氧化碳和硫化氢气体，通过集气管路进入气袋进行收集检测。

18、优选的，s1中厌氧污泥与水的混合液中厌氧污泥的浓度为3000mg/l，nacl溶液的浓度为0.1mol/l。

19、本发明的有益效果：

20、本发明通过将离子交换技术与厌氧膜生物反应器进行耦合，既能发挥anmbr高效处理cod的优势，又能通过离子交换技术弥补对氨氮处理效果的不足，解决了anmbr对氨氮的处理效果不佳，无法将cod和氨氮处理污水至排放标准的问题。

21、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种厌氧膜生物与离子交换耦合的新型反应器，其特征在于：包括中间反应器、侧反应器一和侧反应器二，侧反应器一和侧反应器二对称设置在中间反应器的两侧，中间反应器与侧反应器一的连接处、中间反应器与侧反应器二的连接处均设有离子交换膜组件，中间反应器内设有与出水管路连接的中空纤维膜组件，中空纤维膜组件包括若干个管状聚四氟乙烯中空纤维膜，中间反应器的外侧还设有控温加热套；

2.根据权利要求1所述的一种厌氧膜生物与离子交换耦合的新型反应器，其特征在于：中间反应器与侧反应器一、中间反应器与侧反应器二均通过法兰组件连接，离子交换膜组件设置在法兰组件的中间。

3.根据权利要求2所述的一种厌氧膜生物与离子交换耦合的新型反应器，其特征在于：离子交换膜组件包括选择性阳离子交换膜。

4.根据权利要求3所述的一种厌氧膜生物与离子交换耦合的新型反应器，其特征在于：侧反应器一的盖体上连接有第一换水管路，第一换水管路上依次连接有第五阀门和第三蠕动泵。

5.根据权利要求4所述的一种厌氧膜生物与离子交换耦合的新型反应器，其特征在于：侧反应器二的盖体上连接有第二换水管路，第二换水管路上依次连接有第六阀门和第四蠕动泵。

6.根据权利要求5所述的一种厌氧膜生物与离子交换耦合的新型反应器，其特征在于：中间反应器、侧反应器一和侧反应器二的底部均设有磁力搅拌器。

7.使用如权利要求6所述的一种厌氧膜生物与离子交换耦合的新型反应器处理污水的方法，其特征在于：包括以下步骤，

8.根据权利要求7所述的一种厌氧膜生物与离子交换耦合的新型反应器处理污水的方法，其特征在于：s1中厌氧污泥与水的混合液中厌氧污泥的浓度为3000mg/l，nacl溶液的浓度为0.1mol/l。

技术总结
本发明涉及厌氧消化和离子交换技术领域，特别是涉及一种厌氧膜生物与离子交换耦合的新型反应器及其处理污水的方法，包括中间反应器、侧反应器一和侧反应器二，侧反应器一和侧反应器二对称设置在中间反应器的两侧，中间反应器与侧反应器一的连接处、中间反应器与侧反应器二的连接处均设有离子交换膜组件，中间反应器内设有与出水管路连接的中空纤维膜组件，中间反应器的外侧还设有控温加热套。本发明采用上述技术方案，解决了AnMBR工艺对氨氮的去除效果不佳，无法将COD和氨氮处理污水至排放标准的问题。

技术研发人员：余华荣,杜浩玮,瞿芳术,曲丹,杨海洋,万雨轩
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10