[发明专利]一种新型多格室脱氮型膜生物反应器

说明书

技术领域

本发明属于膜生物反应器废水处理设备，主要针对有机氮含量较高的难降解工业废水处理，具体为一种新型多格室脱氮型膜生物反应器。

背景技术

水体中氨氮含量过高会迅速消耗水中的溶解氧，并导致藻类的过渡繁殖，从而引起表层水体的富营养化，破坏水生生态系统，甚至造成整个水体的黑臭和功能丧失。在近几年的我国七大水系和重点湖库的主要污染指标中，氨氮位居第三，成为水体氮素污染的主要形式。

生物脱氮技术是目前应用最广泛的废水脱氮技术，其中较为成熟的工艺主要有：A/O(或A²/O)、氧化沟、生物接触氧化、曝气生物滤池等，工艺中的好氧段一般可以兼顾有机物的异养氧化、有机氮的氨化以及氨氮的自养硝化等过程，整体上通过氨化、硝化和反硝化等不同微生物代谢过程的协同作用将废水中的有机氮和氨氮转化为氮气而去除。然而，这些工艺的设计及运行参数所针对的一般都是较易降解的城市污水，对于高有机氮、难降解、有毒有害的工业废水而言适用性较差，有机物的异养氧化、有机氮的氨化以及氨氮的自养硝化过程无法同时兼顾，甚至互相竞争和影响，出水一般很难满足排放标准。

本发明在普通浸没型MBR反应器的基础上，通过内部结构改进将A/O脱氮、接触氧化、氧化沟、泳动床等不同工艺与MBR反应器进行了耦合集成，研发了针对难降解工业废水具有高效除碳、脱氮功能的新型膜生物反应器。该反应器整体上不但具有脱氮功能的独立缺氧区，而且具有好氧区多格室间推流和单格室内循环完全混合的不同流态特征，增强了反应器的宏观环境选择性；另外好氧区多格室内聚丙烯纤维填料的安装，使得反应器内同时持有活性污泥和生物膜的不同微生物形态，从而增强了反应器对不同生长率及特性的微生物的微环境选择性。因此，该反应器微观上充分实现了不同功能微生物的选择性持留，宏观上实现了有机物异养氧化、有机氮氨化以及氨氮自养硝化过程的自然分离和功能强化，水力停留时间和污泥停留时间可灵活控制，减小了工艺占地面积，提高了反应器的整体处理效率。

发明内容

本发明的目的是针对高有机氮、难降解、有毒有害工业废水，提供一种结构紧凑、操作简便、处理效率高、可实现有机物和营养元素N同步高效去除的一体化污水处理装置。

本发明为一种新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于：反应器进水(1)经水泵(2)首先注入缺氧区(3)，然后依次进入好氧区的5个不同的好氧格室(4、5、6、7、8)和单独 的膜分离格室(9)，在出水抽吸泵(11)的作用下，经中空纤维膜组件(10)分离后出水(12)排出，缺氧区内设电动机械搅拌装置(13)，剩余污泥经排放口(22)排出；通过设置前置缺氧区和好氧区，模拟集成A/O工艺，主要用于反硝化脱氮，缺氧区/好氧区体积比为1/5，硝化液和污泥通过回流泵(21)回流至缺氧区；通过将好氧区分为多段格室串联，模拟集成氧化沟工艺，反应器整体呈推流状态，混合液通过格室间连通孔(14)依次进入下一格室，单个格室内呈完全混合式流态；通过内循环隔板(16)在1/3处将每个好氧格室隔成上下连通的两侧，1/3侧底部设曝气头(15)进行充氧曝气，并使好氧格室形成内循环，风量由1#风机(18)提供，2/3侧竖向安装生物填料(17)，在循环流的水力湍流作用下形成不规则摆动；混合液在膜分离室实现泥水分离，膜组件选用淹没式的中空纤维帘式膜组件(10)，通过抽吸泵(11)产生负压抽吸出水(12)；被浓缩后的污泥随硝化液经回流泵(21)重新回流至缺氧区(3)；膜组件下方设曝气装置(20)，由2#风机(19)提供风量，使帘式膜组件膜丝产生扰动，防止产生泥饼，影响膜组件产水率。

上述新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于：反应器设置独立的前置缺氧区，可根据进水的水质条件，灵活掌握和调控反应器总氮去除效果。

上述新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于：好氧区分为5个格室，格室间液流呈推流特征，从而使得反应器中的流态满足难降解有机物梯度降解的特征，并增强了反应器各好氧格室对不同功能性微生物的选择性。

上述新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于：各好氧格室1/3处设立上下连通的隔板，1/3侧曝气，在单侧曝气提升的作用下，单格室内液流呈顺时针内循环的完全混合特征，从而将单个格室分为升流区和回落区，升流区和回落区体积比1：2，有效增强了底质与微生物的接触和传质效果。

上述新型多格室脱氮型膜生物反应器，其特征在于：好氧区5个格室内的回落区靠隔板侧竖向安装有悬挂型的聚丙烯纤维生物填料，安装面积为回落区的1/2，在内循环水力湍流的作用下形成不规则摆动。