[发明专利]一种利用微生物产电减缓膜污染的MBR一体化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种MBR一体化装置，具体涉及一种利用微生物产电减缓膜污染的MBR一体化设备。

背景技术

MBR与传统生物处理法相比实现了反应器内水力停留时间(HRT)与污泥停留时间(SRT)的完全分离，同时具有固液分离效果好、生化效率和污染物去除率高、设备紧凑、占地面积小、自动化程度高、操作简单等优点，但是膜污染问题仍是限制MBR大规模应用的瓶颈因素。

膜污染是指在运行过程中，细胞混合液中的微生物菌群及其代谢产物、胶体颗粒、溶解性大分子由于与膜存在物理化学作用、机械作用而引起在膜表面或膜内吸附、沉积造成膜孔变小或堵塞，使产生透过流量和分离特性的不可逆变化。整个膜污染过程可以分为三个阶段：

第一阶段：以EPS和SMP为代表的微生物的代谢产物极易在膜面上吸附，造成早期膜的不可逆污染，表现为TMP迅速增加；此阶段污染物的吸附是随机的，并未形成严格意义上的饼层，微生物絮体随搅动滑过膜表面，膜表面只残留了细小的生物絮体和微生物代谢产物。

第二阶段：经过第一阶段，膜表面大部分已被微生物代谢产物所覆盖，生物絮体和胶体物质更容易吸附在其表面，尽管膜出水量设定在临界膜通量以下，生物絮体也会随即的黏附在膜表面形成二次膜。由于吸附过程不仅仅发生在膜孔，整个膜表面也会发生吸附现象，因而生物絮体开始形成泥饼层，然而此阶段形成的泥饼层并未直接影响膜通量，TMP表现为缓慢增加的趋势。

第三阶段：随着污染物在膜孔及膜表面的吸附或黏附，一些膜孔或膜表面污染严重，在这些区域出水能力显著降低，因而出现了出水量在膜不同区域的再次分配，加大了未受污染的膜孔或表面的产水能力，同时也加重了这些区域的膜污染。此阶段TMP表现为突然跳跃，膜出水能力大幅度降低。

大多数研究认为胞外聚合物、微生物以及无机盐类是造成膜污染的主要污染物，其中胞外聚合物(EPS)。微生物及污水中的胶体物质大多数带负电荷，所以在膜组件两侧施加一定强度的电场，使带负电荷物质在电场中受电场力作用，从而阻止污染物质向膜表面移动或使污染物质脱离膜表面，在一定程度上减缓膜污染。然而在膜两侧施加电场不仅耗费电能，所施加的电场过强还会影响微生物的正常代谢活动，甚至会使微生物死亡从而影响其水处理能力。

发明内容

本发明为解决现有MBR设备膜污染严重，限制了MBR设备大规模的应用的问题，进而提出一种利用微生物产电减缓膜污染的MBR一体化装置。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括水箱、进水蠕动泵、中空纤维膜组件、多个曝气头、出水蠕动泵和空气压缩机，本发明还包括阳极室、导线和阴极室，进水蠕动泵的进水端通过导管与水箱连接，蠕动进水泵的出水端通过导管与阳极室连接，阳极室、中空纤维膜组件、阴极室并排平行设置，且中空纤维膜组件位于阳极室与阴极室之间，阳极室通过导线与阴极室连接，中空纤维膜组件通过导管与出水蠕动泵的进水端连接，多个曝气头并排平行设置在中空纤维膜组件的下方，每个曝气头均与空气压缩机连接。

本发明的有益效果是：本发明利用产电菌产生的电能减缓膜污染，不仅降低了系统的能耗，而且产生的低电压也不会影响微生物的正常代谢。本发明将膜组件置于微生物燃料电池阳极与阴极之间，即利用微生物燃料电池的内部电场控制膜污染，两极板之间的内电压可以通过改变外部负载的电阻值从而改变大小。本发明中污水首先进入阳极室再进入反应器，由于阳极室是厌氧环境，能对原水中难降解的有机物起到水解酸化的作用，从而提高污水处理效果。本发明操作简单，在控制膜污染的同时提高了污水处理效果及溶解氧利用率，同时又为微生物燃料电池产生的低电能提供了一个简单有效的利用途径。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，图2是阳极室的整体结构示意图，图3是图2的俯视图，图4是阴极室的整体结构示意图。

具体实施方式