[发明专利]一种用于脱氮的生物膜-活性污泥复合膜生物反应器及其水处理方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种生物膜膜生物反应器，特别涉及一种利用无纺布作为生物膜载体和过滤介质，并与悬浮污泥进行耦合作用的生物膜-活性污泥复合膜生物反应器及其水处理方法。

背景技术

城市生活污水不同于工业污水，主要是排泄物和洗涤污水，其产量与生产水平有关。生活污水中含有大量的有机物，如纤维素、淀粉、糖类和脂肪蛋白质等，主要特点是有机物、氮、磷含量高，如果不处理直接排入水体中，湖泊中的藻类会大量繁殖，引起水体富营养化，直接导致水质恶化，鱼虾大量死亡，引发严重的生态灾难。有些藻类还会释放藻毒素，严重影响了当地居民的饮用水安全。因此，设计一种工艺简单，成本节约，又能高效去除有机物和氮磷的工艺是环保科技工作者一直追求的目标。

生物处理是迄今为止去除污水中有机物和氮最经济有效的途径。其原理是氨氮首先经硝化菌在好氧环境下氧化为NO_X^-，NO_X^-又在缺氧条件下由反硝化菌还原为N₂。在传统工艺中，硝化和反硝化过程一般是在两个反应器中独立进行或在同一反应器中顺次进行，占地面积比较大。同步硝化反硝化现象的发现使得活性污泥法的脱氮过程更加简化。

污泥颗粒化和生物膜法是实现同时硝化反硝化的两种主要途径。污泥颗粒化方法效果虽然很好，但是形成的条件比较苛刻，如果应用于实际中，由于进水水质变化比较大，很容易使污泥颗粒解体，造成工艺运行不稳定。而生物膜法则相对简单，只要有合适的载体，微生物就会附着生长，形成较厚的生物膜，因此，生物膜法是实现同时硝化反硝化的主要途径。

专利“一种实现同时硝化反硝化的饮用水生物处理方法(专利号CN200610040287.6)”采用曝气生物滤池的工艺，通过控制曝气装置位置和曝气量的大小来实现同时硝化反硝化。由于曝气分布不均匀，陶粒上附着的生物膜很薄，反硝化效果并不理想，只能处理低氨氮的微污染水。

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(专利号CN200810010377)“采用MBR和固定填料组合工艺来实现同时硝化反硝化。污泥介质主要靠自由扩散作用进入固定填料上的生物膜内，由于生物膜较厚，影响了介质的传质作用，影响了脱氮的效果。又由于采用MBR工艺，使得运行成本增加。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于脱氮的生物膜-活性污泥复合膜生物反应器，所述复合膜生物反应器具有传质效率高、过滤性能好、占地体积小、成本低廉等优点。

本发明的另一目的在于公开一种采用所述复合膜生物反应器处理生活污水的方法。

本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现：

一种用于脱氮的生物膜-活性污泥复合膜生物反应器，包括与反应池相连通的进水管路、出水管路和排泥管路，所述反应池内设有若干膜组件和微孔曝气管；所述膜组件浸在反应池内部的悬浮活性污泥中，并垂直固定于反应池内的卡槽中，所述膜组件由支撑板和无纺布组成，所述支撑板内部为中空且侧面呈孔格状的板材，无纺布平铺并固定在支撑板的侧面，支撑板的内部与出水管路直接相连，出水管路设有出水泵。

无纺布在膜组件的作用是：

(1)生物膜载体：无纺布为微生物的附着生长提供载体；无纺布的结构为疏松多孔，且具有一定厚度，使悬浮活性污泥中的微生物容易附着在无纺布上，并繁殖生长。在污水处理的运行过程中，积聚在无纺布上的微生物及其分泌的微生物胞外聚合物(EPS)逐渐形成一层生物膜。生物膜的外部具有较高浓度的溶解氧，形成好氧区；随着生物膜的增厚，溶解氧的传质阻力逐渐升高，生物膜的内部及无纺布内的溶解氧浓度逐渐降低，并最终形成厌氧区，在这个过程中异养厌氧菌逐渐形成优势菌种；

(2)过滤介质：无纺布还起到膜过滤的作用，在无纺布的外表面形成较厚的生物膜，改善了无纺布的截留性能，使其具有类似MBR的“膜过滤”作用。在污水处理的整个过程，出水口的SS(悬浮物)为0。

支撑板的内部与出水管路的出水泵相连，在出水泵的抽吸作用下，膜组件的内部形成真空，从而在无纺布的外部和内部之间形成压力差，在压力差的作用下，水经无纺布做跨膜运动，由出水泵引出，形成出水。

作为一种优选方案，所述进水管路包括进水池、进水泵和进水阀，并通过进水口与反应池相连，反应池中含有活性污泥；所述排泥管路包括排泥阀和排泥泵，并通过排泥口与反应池相连。

进水阀、排泥阀可以起到调节进水量和排泥量的作用。