[发明专利]一种可实现同步硝化反硝化脱氮功能的膜生物反应器

说明书

技术领域

本发明涉及含氮工业废水、生活污水处理，具体地说是一种可实现同步硝化反硝化脱氮功能的膜生物反应器。

背景技术

随着石化、焦化、食品和制药等工业的不断发展，各种含氮废水的大量排放造成了严重的环境污染和水体富营养化等问题。因此，有效、经济地去除废水中的氮或者控制水体中氮的含量具有重大社会和经济意义。处理含氨氮废水的方法主要有物理化学法和生化法。同物理化学方法相比，生物脱氮技术具有投资省、占地小、无二次污染等特点，被公认为最有发展前途的方法之一。生物脱氮技术首先通过微生物的硝化作用将氨态氮转变成硝态氮，再通过反硝化作用将后者转变成氮气排入大气中，最终实现氮元素的循环和氨氮的无害化。

传统顺序式硝化反硝化(sequential nitrifcation anddenitrification，简称SQND)工艺包括硝化和反硝化两个阶段，分别由硝化菌和反硝化菌完成，由于两者对环境条件的要求不同，这两个过程一般不能同时发生，而只能序列式进行，即硝化反应在好氧条件下由自养菌完成，反硝化反应在厌/缺氧条件下由异养菌完成。近几十年来，尽管生物脱氮技术有了很大发展，但硝化和反硝化仍然是在两个独立的或分隔的具有不同溶解氧(D0)浓度的反应器中进行，或者是在时间或空间上造成交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中进行，一个过程分成两个系统，条件控制复杂，两者难以在时间和空间上统一，脱氮效果差，设备庞大，投资高。显然，如果两个硝化、反硝化过程能够在同一个反应器中同时进行，则可节省更多的占地面积，还可避免亚硝酸盐氧化成硝酸盐及再还原成亚硝酸盐这两个多余的反应，从而可节省约25％的O₂和40％以上的有机碳；另外，微生物硝化过程中好氧、耗碱度、无需COD，而反硝化过程则与之相反并互补：厌氧、产生碱度、需消耗大量的COD。所以，如能在同一个反应器中实现同时硝化反硝化并达到两个过程的动力学平衡，将大大简化生物法脱氮的工艺流程，提高生物脱氮的效率，并节省投资。

近年来，好氧反硝化菌如Thiosphaerapan totropha和异养硝化菌的发现以及好氧反硝化、异养硝化、自养反硝化等概念的提出，奠定了同步硝化反硝化(Simultaneous Nitrification and Denitrification，SND)生物脱氮新技术的理论基础。许多好氧反硝化菌如T.totropha、Pseudomonasspp.Alcaligenesfaecalis等同时也是异养硝化菌，能够直接地将氨氮转化为气态产物而从系统中去除。正是由于好氧反硝化菌、低D0下的硝化菌、异养硝化菌及自养反硝化菌等的存在，使得SND能够进行。

膜生物反应器(Membrane Bioreactor，MBR)将膜分离过程同生物处理过程有机结合在一起，具有常规生物处理工艺无法比拟的独特优势，如可实现泥水完全分离、  出水水质好、  负荷高、应用范围广等等。目前，MBR工艺以及相关的一些研究越来越受到政府部门及学术界的重视。随着膜材料、技术的不断成熟，MBR在废水处理领域的应用也得到了飞速的发展。

发明内容

本发明目的是提供一种一种可实现同步硝化反硝化脱氮功能的膜生物反应器。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

膜生物反应器，包括反应器系统、膜组件和溶氧电极、pH电极等在线监测元件，反应器内设有膜组件，其上依次连接有产水压力表和真空泵，反应器内设有进水管、溶氧电极、温度计和pH电极，所述反应器柱体11内的膜组件7的四周均匀布设球形弹性填料8，反应器柱体11底部设有微孔曝气器9，微孔曝气器9与空气泵10相连。

所述球形弹性填料8为多孔型，其比表面积在5m²/g-20m²/g，孔隙率在40％～70％，载体孔径为100μm～1000μm。所述球形弹性填(8自上而下串联组成一体，固定于反应器柱体11内。膜组件中膜为中空纤维超滤膜，超滤膜的公称孔径为0.02-0.05μm，膜面积为25-50m²，通量为30-1001/m².h。反应器内每平方米膜组件的数量为1～2组。

其中根据所处理废水材料性质的不同进而控制膜生物反应器运行参数，通常反应器运行参数为：反应器中污泥停留时间：5-30d，运行温度：10-30℃；反应器内pH：6.5-8.5；溶解氧浓度：0.2-3.0mg/L。

本发明所具有的优点：