[发明专利]一种浸没式双膜生物反应器及含盐污水处理方法

说明书

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体地说涉及一种浸没式双膜生物反应器及含盐污水处理方法。

背景技术

膜生物反应器(MBR)主要由微滤(MF)膜、超滤(UF)膜或纳滤(NF)膜组件和生物反应池以一体或分体方式构成，一体式MBR也称为浸没式MBR，应用较广。废水进入浸没式MBR后，其中的有机物被微生物降解(主要为好氧方式)，通过水泵抽吸膜组件形成跨膜压差，使处理出水渗滤排出。MBR已广泛用于各类城市和工业废水处理，其污泥浓度大大高于传统的活性污泥法，处理效率较高，剩余污泥量较少，占地面积较小，出水水质较好且稳定，悬浮物含量尤其低，特别适合工业废水的适度回用(如用于冷却循环水)，或用于深度回用处理(如反渗透)的进水。

我国的许多炼油厂处于缺水地区，面临日益严重的水资源短缺危机，而炼油厂的新鲜水单耗及加工吨原油的废水排放量与发达国家尚有差距，节水、减排和废水回用成为企业可持续发展的必由之路，MBR为炼油废水的适度或深度处理与回用提供了高效手段。

尽管MBR相对于传统生物处理的优点显而易见，但仍有一些不足制约其应用，如能耗较传统生物处理高，跨膜压差驱动排水使得膜易发生堵塞，MBR出水残余溶解性微生物产物(如多糖、胡敏酸类等)和钙镁等可能引起后续深度处理的反渗透(RO)膜堵塞。

针对MBR的不足，Cornelissen E R等(Journal of Membrane Science,2008, 319: 158–168)和Achilli A等(Desalination 2009,239: 10–21)提出了正渗透膜生物反应器(OMBR)，用正渗透(FO)膜组件替代传统MBR的MF膜、UF膜或NF膜组件，水在渗透压作用下，由生物反应池扩散至FO膜内部的汲取液(一般为较高浓度的盐溶液)，排水动力由浓度差渗透压替代水泵抽吸。汲取液通过RO或蒸发浓缩后循环使用，RO或蒸发出水为深度净化水。OMBR排水为化学驱动，能耗降低，FO膜堵塞可大幅度减缓，FO膜出水基本不含溶解性微生物产物，后续用于浓缩和排水的RO膜基本不易堵塞。

然而，OMBR难以长周期连续运转，FO膜将截留废水中的盐，使得生物反应池中的盐不断地累积，浓度越来越高，FO膜两边的盐浓度差逐步缩小，渗透动力和排水通量逐渐降低，生物反应池中累积的高浓度盐也会抑制微生物活动，降低有机物的处理效率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种浸没式双膜生物反应器，主要用于各类市政和工业废水的深度净化和回用处理。本发明还提供了一种含盐污水的处理方法。

本发明浸没式双膜生物反应器，包括生物反应池，在生物反应池内同时设置膜过滤模块（即MBR模块）和正渗透膜模块（即OMBR模块），生物反应池底部设置曝气系统。

本发明中，生物反应池为正方形、长方形或圆形等适宜形状。

本发明中，MBR模块的过滤膜组件至少设置一个膜单元，OMBR模块的正渗透膜组件至少设置一个膜单元，每个膜单元由1～3片膜构成，膜单元间距80～100 mm，膜架与生物反应池壁间距不低于300 mm。曝气系统安装于膜组件的底部，分别提供大气泡和微泡，大气泡用于污泥混合和防止膜堵塞，微泡主要用于微生物供氧。

本发明中，OMBR模块由正渗透膜组件、正渗透汲取液单元和汲取液反渗透浓缩系统构成。OMBR模块的正渗透膜组件为浸没式，操作在连续好氧生化处理模式。OMBR模块的膜组件为平板式、中空纤维式、管式或螺旋式正渗透膜，材料为三醋酸纤维(CTA)或薄层聚酰胺。OMBR运行参数如下：渗滤通量5～20 L/(m²h)，汲取液为0.5～1.5 mol/L的氯化钠溶液，浓汲取液通过泵输送流过生物反应池的正渗透膜组件，通过正渗透作用汲取生物反应池中的净化水，并被稀释，稀汲取液返回汲取液贮罐，通过常规反渗透系统浓缩，浓液返回汲取液贮罐，渗滤水即为净化出水。