[发明专利]陶瓷生物反应器及其污水处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生活污水或工业废水处理与回用的方法，特别是一种陶瓷生物反应器及其污水处理方法。

背景技术

陶瓷过滤生物反应器（Ceramic Filtration Bio-Reactor，CFBR）是一种将陶瓷分离技术与生物处理技术相结合的污水处理技术，它以陶瓷组件取代传统生物处理中的二沉池，可保持高活性污泥浓度，减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。CFBR主要利用陶瓷分离设备截留槽内的活性污泥与大分子固体物，因此系统内活性污泥（MLSS）浓度可提升10,000mg/L，污泥龄（SRT）可延长30天以上，可降低生物反应池体积，提高难降解物质降解率。

国内外对CFBR的研究大致可分为以下几个方面：（1）探索不同生物处理工艺与陶瓷分离单元的组合形式；与陶瓷结合的生物处理单元已从传统活性污泥法扩展到接触氧化法、活性污泥与生物陶瓷相结合的复合式工艺、两相厌氧工艺等；（2）研究陶瓷生物反应系统的处理效果与陶瓷污染的影响因素、研究陶瓷生物反应器的生物化学反应机理与数学模型，探求合适的操作条件与工艺参数，尽可能减轻陶瓷污染，提高陶瓷组件的处理能力和运行稳定性；（3）扩大CFBR的应用范围：CFBR的研究对象从生活污水扩展到高浓度有机废水（食品废水、啤酒废水）与难降解工业废水（焦化废水、印染废水等）。

但CFBR技术也存在材料、制备大尺寸多孔陶瓷制品成本；合理协调孔隙度和强度关系等问题阻碍其在工业领域的大规模应用。此外，多数CFBR系统没有集成前级生物处理单元或前级生物预处理单元设计不合理，处理效率不高，导致设计水通量偏低，增加了CFBR系统的投资成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种陶瓷生物反应器及其污水处理方法，用于解决以下技术难题：（1）提升CFBR系统水通量指标，降低投资成本；（2）降低CFBR系统综合曝气能耗指标，减少运行费用；（3）减缓CFBR系统的陶瓷污染，延长陶瓷更换周期，降低陶瓷的维护与更换成本；本发明可为村镇污水、工业废水、高档小区、别墅等需要半集中/分散污水处理的地方提供免土建、免安装的解决方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种陶瓷生物反应器，包括多级生物反应池系统、浸没式陶瓷生物反应器，多级生物反应池系统由反应池、曝气设备、污泥回流泵组成，其中，第一生物反应池与第二生物反应池之间和第二生物反应池与第三生物反应池之间分别通过联通口连通，第三生物反应池与第四生物反应池和第五生物反应池之间分别通过联通口连通，第二生物反应池或第四生物反应池或第五生物反应池通过污泥一级回流泵连接第一生物反应池形成五段式多级生物反应池的第一回流系统；第四生物反应池、第五生物反应池分别通过联通口与第六生物反应池连通，第六生物反应池中设有浸没式陶瓷生物反应器，并通过二级污泥回流泵与第二生物反应池连接形成六段式多级陶瓷生物反应器的污泥回流系统。

第一生物反应池是厌氧环境形成厌氧池，用于去除有机物并释放磷；第二生物反应池、第四生物反应池、第五生物反应池是缺氧环境缺氧池，用于反硝化除磷和去除有机物、N和P；第三生物反应池是好氧环境形成好氧池，用于去除有机物、氨氮和P。

陶瓷组件由5-10块圆盘或平板陶瓷板组成，圆盘或平板陶瓷板的孔径为0.2-0.5μm，圆盘或平板陶瓷板之间通过排水管联通，排水管通过清水泵连接管网系统。

一种采用陶瓷生物反应器的污水处理方法，包括以下步骤：

1）当所进污水水质COD、氨氮质量浓度分别小于500 mg/L、60 mg/L时，污水通过自流或进水泵进入第一生物反应池后，通过联通口依次流入第二生物反应池、第三生物反应池，然后污水从第三生物反应池分配到第四生物反应池和第五生物反应池；第一生物反应池、第二生物反应池、第三生物反应池、第四反应池、第五生物反应池内的预留搅拌器和曝气设备中，只启动第三生物反应池的曝气设备进行曝气，启动第一生物反应池、第二生物反应池、第四生物反应池、第五生物反应池的搅拌器进行搅拌；

2）当所进污水水质COD、氨氮质量浓度分别超过500 mg/L、60 mg/L时，将启动第一生物反应池、第二生物反应池、第四生物反应池和第五生物反应池中的至少一个曝气设备进行曝气。

本发明的有益效果是：

（1）水通量可比传统MBR系统提高10倍，达到100-150L/m²h，对压力需求小，甚至无需压力，降低投资成本；

（2）相比于传统膜孔径0.05-0.1μm，陶瓷孔径为0.2-0.5μm；