[发明专利]一种一体式臭氧耦合陶瓷膜膜生物反应器及处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及城市市政污水处理领域，具体涉及一种利用臭氧氧化工艺耦合陶瓷膜膜生物反应器处理系统处理市政废水二级出水，对污水深度净化和中水回用均具有重要意义。

背景技术

水资源是基础自然资源，地球上总水量有14亿km³左右，但只有四分之一是淡水，并且多数存在于南极洲和格陵兰岛，保持冰冻不可利用状态，故仅有20万km³淡水可供人类利用。我国拥有世界百分之七的水资源，水资源总量位于第四位，但我国是人口大国，人均水资源量只有世界平均水平的四分之一，为2300m³，位于水资源紧缺国家行列。随着工业化进程的加快，水环境污染已成为同水资源短缺并存的问题。我国大量工业废水及生活污水未经处理或只经简单处理便向天然水体持续排放。据推测，2050年中国总需水量将达到8500-9000亿m³/a，工业用水在考虑节水效果的情况下仍将达到2100-2300亿m³/a，约占总需水量的1/4。因此，缓解水资源短缺，污水资源回收利用对我国未来的城市和工业发展具有深远的意义。

当前城市污水处理厂主要以二级处理为主，处理工艺大部分采用氧化沟、A/A/O及其改良工艺，多参考国外运行工艺。随着城市和工业的发展，水质日渐复杂，原有的二级处理很难达到污水排放一级A标准。市政废水二级出水中大多为难降解有机物，其可生化性差，且磷浓度并不能达到排放标准，往往需要外加化学药剂降低污水中磷含量。因此污水深度处理，必须首先改善其可生化性，同时提高脱氮除磷的效率。

臭氧氧化法作为高级氧化技术的一种，以其较高的氧化能力和易于应用的特点备受关注。臭氧氧化主要包括直接氧化和间接氧化，直接氧化是指水中的臭氧分子通过环加成、亲电反应以及亲核反应直接氧化去除有机物等污染物，间接氧化反应指臭氧在水中经过一系列分解产生的氧化性更强的羟基自由基氧化去除污染物。臭氧氧化法应用于市政废水二级出水有望有效提高其可生化性，缓解后续处理工艺处理压力。

膜生物反应器（MBR）是将高效膜分离过程与生物技术相结合的污水处理系统，废水中的污染物与微生物充分接触并得以降解，膜组件将大分子有机物及细菌等截留于反应器内，弥补生物反应器处理性能的不稳定，同时活性污泥也被截留于反应器内，减少污泥流失。根据膜材料的不同可分为有机膜MBR和无机膜MBR两大类，无机陶瓷膜具有良好的抗微生物腐蚀特性、耐热性能和化学稳定性好的特点，使其在应用方面占据不可忽视的优势。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种臭氧耦合陶瓷膜生物反应器及其工艺。根据市政废水二级出水可生化性差、氮磷处理效果不理想等特征，将臭氧氧化技术与膜生物反应器技术联用，提高污水可生化性，强化脱氮除磷效果，实现城市市政污水处理厂出水达到一级A标准，为城市污水处理厂二级出水深度处理提供理论基础与技术支撑。

技术方案：一种一体式臭氧耦合陶瓷膜膜生物反应器及处理工艺，该反应器包括臭氧化反应区（1）、缺氧反应区（2）、厌氧反应区（3）、好氧陶瓷膜MBR（4）、反冲洗水箱（5）、陶瓷膜组件（6）、进水泵（7）、臭氧发生器（8）、氧气瓶（9）、污泥回流泵（10）、出水泵（11）、鼓风机（12）、气体流量计（13）、止水阀（14）、电磁阀（15）、尾气处理装置（16）、内回流泵（17）、时间控制器（18）、砂芯滤板（19）、流量计（20）、电磁阀（21）和时间控制器（22），待处理污水经蠕动泵输入至臭氧化反应区（1）底部进行臭氧氧化过程，反应后污水从臭氧化反应区顶部流至缺氧反应区（2），再由缺氧反应区底部流至厌氧反应区（3），并依次流经好氧陶瓷膜MBR（4），经陶瓷膜过滤后产水；臭氧氧化破坏污水中有机物的分子结构、降低有机物分子量，进而提高有机物的可生化性；污水经过缺氧、厌氧和好氧区，利用生物的生命活动，有机物、氮和磷等污染物被降解；陶瓷膜在好氧区的尾端，截留污水中悬浮物质和细菌，进一步净化水质，提高了生物反应器的稳定性，避免活性污泥的流失。