[发明专利]一种新型微气泡充氧生物膜丝及水处理方法

权利要求书

1.一种新型微气泡充氧生物膜丝，其特征在于：它是由疏水性材料、亲水性涂料及亲水性结构强化编织物组成；微气泡充氧生物膜丝的内层为疏水性材料，中层为亲水性涂料，外层为亲水性结构强化编织物，三层相互粘于一体；所述亲水性涂料涂抹在疏水性材料膜丝的外表面且不堵塞膜丝壁孔；所述亲水性结构强化编织物附着在涂有亲水性涂料的膜丝外壁。

2.根据权利要求1所述的新型微气泡充氧生物膜丝，其特征在于：所述的充氧生物膜丝为曝气型中空纤维膜丝。

3.根据权利要求1所述的新型微气泡充氧生物膜丝，其特征在于：所述的充氧生物膜丝外径为0.6～2mm，内径0.3～1.5mm，膜微孔大小为0.005～0.2μm。

4.根据权利要求1所述的新型微气泡充氧生物膜丝，其特征在于：所述充氧生物膜丝可组成帘式中空纤维膜组件或柱状中空纤维膜组件，膜组件内的中空纤维膜丝可以是单层或多层排列，组件宽度为0.1～10m，组件高度为0.5～10m。

5.一种新型微气泡充氧生物膜丝的水处理方法，其特征在于：采用权利1～4项所述的新型微气泡充氧生物膜丝对水进行处理，具体步骤如下：

(1)膜丝内层：曝气风机由一端向微气泡充氧生物膜丝中压入空气，氧气在膜两侧分压差的推动下，微气泡充氧生物膜丝可选择性透过膜，小直径氧气分子优先透过膜微孔，而氮气等大直径分子透过此膜孔概率较小，被筛选的氮气由另一端排出；

(2)不通入空气静置时：由于膜丝内部为疏水性材料，液相水体不会浸润到膜丝内部，液相水体无法浸润到膜丝内部，保持膜丝本身干燥性，内部不会因为有生物膜生长而堵塞壁孔，同时大大减少了供氧时的供气压力值；

(3)供气时：

1)由于膜丝外表面涂有亲水性材料亲水性涂料及亲水性结构强化编织物，易于附着生物膜，氧气透过膜丝孔时，在其外表面形成一层“富氧”，氧气透过膜丝直接被生物膜利用，不必经过液相边界层，大大减小了氧气的传质阻力，有利于供氧速度和氧气利用率的提高，大幅度提高水体中的微生物生长代谢繁殖；

2)氧气与底物以相反的方向传递，通过控制供氧可使生物膜产生明显的分层，从而达到脱氮和去除有机物的效果；

3)生物膜内层：紧靠透气膜的生物膜底层溶解氧浓度最大，为“富氧层”，以亚硝化菌和硝化菌等自养菌为主；较高分子量的有机物由于扩散作用的限制以及外侧生物膜的降解，到达生物膜深层时有机物浓度最低，硝化速率达到最大；硝化菌受到生物膜的保护，不会随水流流失，较长的SRT保证充分繁殖和富集；

4)生物膜中间层：溶解，氧较低，以好氧异养菌和反硝化菌为主，充足的硝酸盐、有机碳源和硝化产物满足了反硝化和反硝化除磷的需要，NO3--N和NO2--N进入反硝化、反硝化除磷层，此层临近水流主体，有机物浓度较高，同时最外层厌氧菌的代谢也会产生低分子有机物，形成较高的C/N比，有利于获得高反硝化和反硝化除磷速率，节省外加碳源的投加；

5)生物膜最外层：为兼性好氧菌和厌氧菌，有利于控制生物膜厚度，可明显减少污泥产量；

(4)膜丝外层：因有亲水性结构强化编织物加强膜丝本身的韧性，保持各处曝气气压稳定，且易于附着生物膜；老化的生物膜在氧压力条件下，由于附着力的降低，会自然脱落，进而周期性的形成新旧生物膜的不断更新及更替。