[发明专利]电解强化膜生物反应器及利用其进行废水处理的方法

说明书

本发明公开了一种电解强化膜生物反应器及利用其进行废水处理的方法，电解强化膜生物反应器包括膜生物反应器、膜系统、清水池和电解系统。本发明的电解强化膜生物反应器通过电解废水中的电解质，在膜生物反应器和清水池中分别产生OH^‑和Cl₂，从而为膜生物反应器补充碱度和调节pH值，同时为清水池进行氯消毒，有效降低了补充碱度和消毒剂的药耗，也降低了出水盐度。本发明的电解强化膜生物反应器，既可用于好氧膜生物反应器，实现无加药的碱度补充和出水氯消毒；也可用于厌氧膜生物反应器，降低酸化风险和减少出水氯消毒药耗。

技术领域

本发明涉及废水处理和膜技术领域，特别涉及一种低碱度废水的电解强化膜生物反应器及利用其进行废水处理的方法。

背景技术

2010年国家统计年鉴指出，作为一种高浓度有机废水，农副食品加工业废水以6.0％的工业排放总量排放了11.4％的工业高浓度有机污染物(chemical oxygen demand，COD)，具有典型性。农副食品加工业废水污染物浓度高、排放量大且达标排放率低，污染减排和资源化的潜力巨大。据年鉴统计，2010年农副食品加工业(包括粮食加工、制糖等)废水排放量13.2×10⁸t，在41个分类行业中排名第4位，而排放达标率仅仅为第37位。其中最为突出的污染物COD年排放49.6×10⁴t，排名第2位。随着国家污染减排力度的加大和中央一号文件大力推动专业大户、家庭农场、农民合作社等的规模化发展，农副食品加工业将长期稳定增长。同时，新出台的淀粉、制糖和酒精等工业废水标准提高了COD排放标准，农副食品加工业废水处理与资源化的技术要求正在迅速提高。

高浓度有机污染物(chemical oxygen demand，COD)是这类废水达标排放的限制性污染物，现有主流技术为厌氧、好氧和物化的组合工艺。典型的工艺流程如：UASB+BAF、UASB+A/O、UBF+CASS等厌氧-好氧组合生物工艺，或沉淀、气浮等物化+生物处理。这些组合水处理工艺的运行的一个巨大挑战是碱度的限制，由于碱度不足，导致厌氧过程易酸化崩溃、好氧过程无法有效脱氮，给该类废水生物处理的稳定运行带来很大挑战。存在类似问题的高浓度有机废水还包括屠宰废水、石油化工废水、制药废水、畜禽养殖废水和高含固厌氧消化等高COD、高氨氮(NH₄⁺-N)、高盐度(TDS)的废水生物处理过程。

针对碱度缺乏的问题，在厌氧膜-生物反应器(Membrane Bio-Reactor，MBR)工艺的产甲烷过程中通常采取的措施如下：a.投加生石灰、废碱液等措施提高pH值，把VFA产生酸化降低的pH值稳定在6.5～8.5的范围内，实际工程中该措施稳定可调，因此被广泛采用。但由于高浓度有机废水本身高氨氮、高TDS的水质特征，投加调节碱度药剂pH升高后，导致氨氮转变为自由氨形态，抑制产甲烷过程降低甲烷产率、提高了出水COD；同时投加药剂也导致出水TDS进一步提高，给下一步的好氧处理和深度处理增加了难度。b.与高碱度的其他废弃物混合厌氧消化。受限于混合物料来源和物性变化，实际工程中混合厌氧消化的掺混物料很难保证，只能作为辅助措施。

针对碱度缺乏的问题，在好氧MBR工艺的脱氮过程中通常采取的措施如下：a.投加碳酸(氢)盐，或生石灰、废碱液等补充碱度，把脱氮过程消耗的碱度(1克氨氮转化为氮气消耗5～8克碱度)进行补充，从而避免混合液pH值大幅降低；但加药的药剂、人力和设备成本较高，是好氧工艺运行成本的重要构成部分，同时加药也进一步提高TDS。b.采用短程消化、厌氧氨氧化的新型脱氮工艺，降低脱氮过程的碱度消耗，但目前这些工艺仍在推广过程中。

因此，根据高浓度有机废水达标处理的需要，可靠的碱度调节措施需要具有如下特点：无加药，不增加出水TDS，来源稳定，占地紧凑操作简单。

发明内容

(一)要解决的技术问题