專利名稱：環(huán)流式膜生物反應器廢水處理設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于利用生化技術和膜分離技術處理廢水的設備，特別涉及一種環(huán)流式膜生物反應器廢水處理設備。
背景技術：
污水生物處理技術的研究和應用已有一百多年的歷史，由于其經(jīng)濟性和操作相對簡單等優(yōu)點，目前已成為污水處理的主體技術。污水生物處理技術的核心是微生物，因此，微生物的能力決定了污水處理生物反應器的效率。另一方面，“物競天擇，適者生存”，污水的性質和運行環(huán)境與條件決定了反應器內微生物的繁衍種類。隨著工業(yè)化的發(fā)展，污水中的污染物種類越來越多且復雜，許多有機化合物用常規(guī)微生物難以降解，2004年全國廢水排放量為482.4億噸，其中工業(yè)廢水排放量為221.1億噸，工業(yè)廢水排放達標率為90.7％，不能達標排放的主要是高濃度難降解工業(yè)廢水。因此，廢水處理的難度越來越大，對處理技術要求也越來越高。從目前國內外的研究和應用情況，對于高濃度難降解的有機廢水，普遍工藝復雜、操作復雜、造成基建投資和運行成本高等。
20世紀70年代以來，隨著基因工程、克隆技術的發(fā)展，生物技術領域出現(xiàn)了飛躍式發(fā)展，同時也帶動了污水生物處理技術的創(chuàng)新，一些新的高效工程菌劑和酶制劑的應用，使污水生物處理的效率得到提高、設施占地面積減少、投資和運行成本降低。然而，通常工程菌劑和酶制劑對底物具有較強的選擇性和專一性，對于不同類型的污染物，工程菌劑和酶制劑的降解速率表現(xiàn)出明顯的差異。另外，工程菌劑和酶制劑的流失還會帶來環(huán)境的生物安全性問題。
膜生物反應器是一種由膜過濾取代傳統(tǒng)生化處理技術中二次沉淀池和沙濾池的水處理技術。膜生物反應器的出現(xiàn)提高了泥水分離效率，同時由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中特效菌(特別是優(yōu)勢菌群)的出現(xiàn)，提高了生化反應速率。同時，通過降低污泥負荷減少剩余污泥產(chǎn)生量。
膜生物反應器能夠利用膜分離的高度濃縮性提高生物反應器中的污泥濃度，從而增加生物反應器的有機物去除能力，但較高的污泥濃度對膜通量會產(chǎn)生負面的影響，而且還易造成膜污染。無論早期的分體式膜生物反應器還是現(xiàn)有的一體式膜生物反應器，都是通過真空泵或其它類型泵得到過濾液，因而能耗高。常規(guī)膜生物反應器采用的是普通微生物，其缺點是對難降解的有毒有害污染物的去除能力低。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一目的在于克服現(xiàn)有生物處理技術在處理含難降解有毒、有害、有機污染物廢水過程中存在的缺陷，提供一種適合于工程菌生長和解毒酶制劑反應的環(huán)流式膜生物反應器廢水處理設備，通過工程菌(或解毒酶制劑)的高效降解作用，可使含難降解有毒、有害、有機污染物的廢水得到有效的處理；反應器出水采用膜過濾防止工程菌或酶制劑流失。并且結構緊湊、構造簡潔，運行操作與維護簡單，運行能耗低，投資費用少。
本發(fā)明的另一目的是提供一種處理含難降解有毒、有害、有機污染物廢水的環(huán)流式膜生物反應器廢水處理設備的操作方法。
本發(fā)明的環(huán)流式膜生物反應器廢水處理設備主要由工程菌或酶制劑附著在填料上的固定式反應區(qū)、工程菌或酶制劑懸浮在溶液中的升流式反應區(qū)和裝有膜組件的固液分離區(qū)裝置構成；一反應器，由隔板將反應器分成固定式反應區(qū)和升流式反應區(qū)，在隔板的上部和下部分別設有液體導流口，固定式反應區(qū)通過兩個液體導流口與升流式反應區(qū)連通，液體在固定式反應區(qū)內是向下流動；在升流式反應區(qū)的外側相接一裝有膜組件的固液分離區(qū)裝置，固液分離區(qū)裝置低于升流式反應區(qū)，升流式反應區(qū)的底端與固液分離區(qū)裝置相通，在升流式反應區(qū)與固液分離區(qū)裝置共為一側壁的上部設有液體導流口，升流式反應區(qū)通過液體導流口和底端的液體通道與固液分離區(qū)裝置相連通，液體在升流式反應區(qū)內是向上流動；所述的固定式反應區(qū)的頂部開有一進水口，底部開有一排泥口，在固定式反應區(qū)內裝填有填料，且填料是在上下導流口之間；所述的固液分離區(qū)裝置為固液分離區(qū)，固液分離區(qū)裝置的內部安裝有膜組件；外側壁的上部開有一出水口，下部開有一進氣口，進氣口內端設有曝氣管，分離區(qū)的底部設有一排泥口。
固定式反應區(qū)和升流式反應區(qū)均為生化反應區(qū)，兩反應區(qū)上下連通，在空氣帶動下形成環(huán)流。反應區(qū)內主要生物體系為工程菌或酶制劑。固定式反應區(qū)內的工程菌或酶制劑附著在填料上；升流式反應區(qū)內的工程菌或酶制劑懸浮在溶液中。
所述的曝氣管為多孔管，其孔徑為2～5mm。
本發(fā)明的環(huán)流式膜生物反應器廢水處理設備的廢水處理方法是廢水從頂部進水口進入固定式反應區(qū)內，向下流動，經(jīng)由帶有工程菌(或酶制劑)的固定式反應區(qū)，廢水中的主要目標污染物被附著在填料上的工程菌或酶制劑降解；未被降解的污染物和代謝中間產(chǎn)物經(jīng)下部導流口進入升流式反應區(qū)內，部分混合液被從曝氣管進入的氣體提升，向上流動，從上部的導流口回流至固定式反應區(qū)，這樣，液體在兩個反應區(qū)內環(huán)流流動，如此循環(huán)往復，廢水中的污染物被工程菌或酶制劑降解。
另一部分混合液從升流式反應區(qū)底部進入固液分離區(qū)裝置，固液分離區(qū)裝置內的膜組件可有效地將未被降解的污染物、工程菌或酶制劑分離截留；被膜分離截留的未被降解的污染物、工程菌或酶制劑在氣體的攜帶下通過導流孔回流至升流式反應區(qū)內，進入環(huán)流流動，污染物被進一步處理，同時避免了工程菌或酶制劑的流失。
設在膜組件下部的曝氣管，能夠沖刷膜表面，使污泥不能附著其上。固定式反應區(qū)和升流式反應均高于分離區(qū)，膜出水靠膜組件上方的重力水頭驅動連續(xù)出水，省去傳統(tǒng)膜生物反應器的出水抽吸泵。凈化后的水從分離區(qū)的出水口排出，剩余污泥從分離區(qū)底部的排泥口排出。
工程菌或酶制劑的活性喪失后，將其從固定化反應區(qū)的排泥口排出，并加入新的工程菌或酶制劑。
本發(fā)明的設備具有如下優(yōu)點1.能夠有效地處理含難降解有毒有害有機污染物的工業(yè)廢水，反應器結構簡單、操作簡便。
2.固定式反應區(qū)內的生物填料為工程菌的生長和酶制劑的反應提供良好環(huán)境，提高接觸效率。固定式反應區(qū)采用深床方式可提高污染物的降解速率，減少占地面積，提高充氧效率、降低能耗。
3.液體在固定式反應區(qū)和升流式反應區(qū)內環(huán)流流動，通過反應器內混合液與進入的廢水的混合與循環(huán)，對廢水中的高污染物濃度具有稀釋作用，可減輕污染物對工程菌和酶制劑的毒性和抑制作用，使反應器具有較強的抗沖擊負荷的能力。
4.升流式反應區(qū)內充氧曝氣，同時利用曝氣提升液體，實現(xiàn)曝氣量高效利用。
5.固定式反應區(qū)和升流式反應均高于固液分離區(qū)裝置，膜出水靠膜組件上方的重力水頭驅動連續(xù)出水，不需要抽吸設備，減少投資費用。
6.反應器出水采用膜過濾，防止工程菌或酶制劑的流失，減少工程菌或酶制劑的投加量。


圖1.本發(fā)明設備的示意圖。
圖2.現(xiàn)有分體式膜生物反應器示意圖。
圖3.現(xiàn)有一體式膜生物反應器示意圖。
附圖標記1.固定式反應區(qū) 2.升流式反應區(qū) 3.固液分離區(qū)裝置4.填料 5.進水口6.排泥口7.導流口8.導流口9.膜組件10.出水口 11.進氣口 12.曝氣管13.導流孔 14.排泥口 15.生化反應器16.泵 17.回流污泥具體實施方式
實施例1請參見圖1。本發(fā)明的環(huán)流式膜生物反應器廢水處理設備，包括固定式反應區(qū)1、升流式反應區(qū)2和裝有膜組件的固液分離區(qū)裝置3三部分。
固定式反應區(qū)1和升流式反應區(qū)2均為生化反應區(qū)，生物體系為工程菌或酶制劑。固定式反應區(qū)內的工程菌或酶制劑附著在填料4上；升流式反應區(qū)內的工程菌或酶制劑懸浮在溶液中。
固定式反應區(qū)1內部裝填有填料4，頂部開有一進水口5，底部開有一排泥口6；同一側壁的上部和下部設有液體導流口7和導流口8，固定式反應區(qū)1通過液體導流口7和導流口8與升流式反應區(qū)2連通。液體在固定式反應區(qū)1內是向下流動。
升流式反應區(qū)2的底端與固液分離區(qū)裝置3相通。液體在升流式反應區(qū)2內是向上流動。
固液分離區(qū)裝置3的內部安裝有膜組件9；外側壁上部開有一出水口10，下部開有一進氣口11，進氣口11內端設有曝氣管12；另一側壁上部開有導流孔13，導流孔13與升流式反應區(qū)2連通；固液分離區(qū)裝置3的底部設有一排泥口14。
廢水從頂部進水口5進入固定式反應區(qū)1內，向下流動，經(jīng)由帶有工程菌(或酶制劑)的固定式反應區(qū)1，廢水中的主要目標污染物被附著在填料4上的工程菌或酶制劑降解；未被降解的污染物和代謝中間產(chǎn)物經(jīng)下部導流口8進入升流式反應區(qū)2內，部分混合液被從進氣口11內端的曝氣管12進入的氣體提升，向上流動，從上部的導流口7回流至固定式反應區(qū)1，這樣，液體在兩個反應區(qū)內環(huán)流流動，如此循環(huán)往復，廢水中的污染物被工程菌或酶制劑降解。
另一部分混合液從升流式反應區(qū)2底部進入固液分離區(qū)裝置3，固液分離區(qū)裝置3內的膜組件9可有效地將未被降解的污染物、工程菌或酶制劑分離截留；被膜分離截留的未被降解的污染物、工程菌或酶制劑在氣體的攜帶下通過導流孔13回流至升流式反應區(qū)2內，匯入環(huán)流流動，污染物被進一步處理，同時避免了工程菌或酶制劑的流失。
設在膜組件9下部的曝氣管12，能夠沖刷膜表面，使污泥不能附著其上。固定式反應區(qū)1和升流式反應2均高于固液分離區(qū)裝置3，膜出水靠膜組件上方的重力水頭驅動連續(xù)出水，省去傳統(tǒng)膜生物反應器的出水抽吸泵。凈化后的水從固液分離區(qū)裝置3的出水口10排出，剩余污泥從固液分離區(qū)裝置3底部的排泥口14排出。
工程菌或酶制劑的活性喪失后，將其從固定化反應區(qū)1的排泥口6排出，并加入新的工程菌或酶制劑。
含有對敵敵畏，甲基對硫磷，對硫磷，丙溴磷等混合有機磷農(nóng)藥的廢水，混合農(nóng)藥的濃度為200ppm，從進水口進入一體式升流-膜生物反應器，停留時間為1～3mins，室溫條件下操作。固定化反應區(qū)和升流式反應區(qū)內的附著或懸浮有可降解有機磷農(nóng)藥的超級工程菌(BL21)，試驗結果表明各種有機磷農(nóng)藥的去除率達90％以上，去除率高于普通菌的生物反應器。膜材料選用微濾膜，超級工程菌的截留率可達100％。
權利要求
1.一種環(huán)流式膜生物反應器廢水處理設備，由工程菌或酶制劑附著在填料上的固定式反應區(qū)、工程菌或酶制劑懸浮在溶液中的升流式反應區(qū)和裝有膜組件的固液分離區(qū)裝置構成；其特征是一反應器，由隔板將反應器分成固定式反應區(qū)和升流式反應區(qū)，在隔板的上部和下部分別設有液體導流口，固定式反應區(qū)通過兩個液體導流口與升流式反應區(qū)連通；在升流式反應區(qū)的外側相接一裝有膜組件的固液分離區(qū)裝置，固液分離區(qū)裝置低于升流式反應區(qū)，升流式反應區(qū)的底端與固液分離區(qū)裝置相通，在升流式反應區(qū)與固液分離區(qū)裝置共為一側壁的上部設有液體導流口，升流式反應區(qū)通過液體導流口和底端的液體通道與固液分離區(qū)裝置相連通；所述的固定式反應區(qū)的頂部開有一進水口，底部開有一排泥口，在固定式反應區(qū)內裝填有填料，且填料是在上下導流口之間；所述的固液分離區(qū)裝置的外側壁的上部開有一出水口，下部開有一進氣口，進氣口內端設有曝氣管，分離區(qū)的底部設有一排泥口。
2.根據(jù)權利要求1所述的設備，其特征是所述的曝氣管為多孔管，其孔徑為2～5mm。
3.一種根據(jù)權利要求1～2任一項所述的環(huán)流式膜生物反應器廢水處理設備的廢水處理方法，其特征是廢水從頂部進水口進入固定式反應區(qū)內，向下流動，經(jīng)由帶有工程菌或酶制劑的固定式反應區(qū)，廢水中的主要目標污染物被附著在填料上的工程菌或酶制劑降解；未被降解的污染物和代謝中間產(chǎn)物經(jīng)下部導流口進入升流式反應區(qū)內，部分混合液被從曝氣管進入的氣體提升，向上流動，從上部的導流口回流至固定式反應區(qū)；另一部分混合液從升流式反應區(qū)底部進入固液分離區(qū)裝置，固液分離區(qū)裝置內的膜組件能夠有效地將未被降解的污染物、工程菌或酶制劑分離截留；被膜分離截留的未被降解的污染物、工程菌或酶制劑在氣體的攜帶下通過導流孔回流至升流式反應區(qū)內，進入環(huán)流流動，污染物被進一步處理；膜出水靠膜組件上方的重力水頭驅動連續(xù)出水，凈化后的水從分離區(qū)的出水口排出，剩余污泥從分離區(qū)底部的排泥口排出。
全文摘要
本發(fā)明屬于利用生化技術和膜分離技術處理廢水的設備，特別涉及一種處理高濃度難降解廢水的環(huán)流式膜生物反應器廢水處理設備。該設備由工程菌或酶制劑附著在填料上的固定式反應區(qū)、工程菌或酶制劑懸浮在溶液中的升流式反應區(qū)和裝有膜組件的固液分離區(qū)裝置構成；固定式反應區(qū)和升流式反應區(qū)均為生化反應區(qū)，兩反應區(qū)上下連通，在空氣帶動下形成環(huán)流。反應區(qū)內主要生物體系為工程菌或酶制劑。固定式反應區(qū)內的工程菌或酶制劑附著在填料上，升流式反應區(qū)內的工程菌或酶制劑懸浮在溶液中。在升流式反應區(qū)的外側相接一裝有膜組件的固液分離區(qū)裝置，升流式反應區(qū)的底端與分離區(qū)相通。通過工程菌(或解毒酶)的高效降解作用，可使廢水得到有效的處理。
文檔編號C02F3/02GK1974437SQ20051012621
公開日2007年6月6日 申請日期2005年11月28日 優(yōu)先權日2005年11月28日
發(fā)明者劉俊新, 李琳, 謝珊 申請人:中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心