[发明专利]一种高效处理难降解废水厌氧动态膜反应器

说明书

本发明提供一种处理难降解废水厌氧动态膜反应器，能够有效去除高浓度废水中的有机物与悬浮固体(SS)。本发明采用动态膜组件为内凹式，通过循环气体产生的剪切力以及一定厚度的挡板定量控制动态膜层厚度，不需要进行反冲洗清理，避免动态膜层脱落从而保证出水水质稳定；本发明以导电碳布作为生物膜形成的载体材料，能够富集更多具有电子传递能力的微生物，提高动态膜层微生物间的电子传递效率，进而提升有机物降解和厌氧产甲烷效能。同时，动态膜层能有效截留废水中SS和大分子难降解有机物质(＞4000Da)，提升出水水质，有利于出水的后续处理。此外，该厌氧动态膜生物反应器操作简单，成本低廉。

技术领域

本发明属于难降解废水生物处理领域，具体涉及一种改进的厌氧动态膜生物反应器。

背景技术

近年来，动态膜技术作为一种新兴的污水处理技术受到越来越多人的关注，动态膜技术是指利用预涂剂或活性污泥在大孔径支撑材料表面形成预涂或自生膜，强化废水固液分离效果。动态膜工艺与传统膜工艺相比，膜材料成本低、通量高、膜污染速率低且易控制，更适于大规模应用。其中自生动态膜是在过滤过程中由污泥絮体在载体材料表面累积形成的生物膜层，膜层厚度受到运行时间以及污泥浓度的影响，运行过程中常出现由于膜层增长较快造成膜通量降低，影响废水处理效能。现有报道多采用反冲洗方式或曝气与反冲洗组合方式清理动态膜层。

专利CN101428905A报道了一体式厌氧动态膜生物反应器及其运行方式。该反应器的搅拌装置安装在主体上，搅拌器传动轴穿过动态膜组件，通过搅拌使反应器无死区，较好地抵御有机负荷及有毒污染物的冲击。该反应器运行一段时间需要通过从出水管接自来水对动态膜组件进行反冲洗。

专利CN101333038A报道了厌氧动态膜生物污水处理工艺，该发明涉及厌氧生活污水处理以及性质与生活污水相类似的工业有机废水处理技术。该方法在运行过程中，每隔35-40天利用出水对动态膜层进行清洗。

以上2个公开报道的专利描述的厌氧动态膜反应器均采用传统板式膜组件，这类厌氧动态膜反应器需要反冲洗控制动态膜层，而反冲洗会导致生物膜层的流失，需要时间重新形成，容易造成出水水质不稳定。

食品、生物、化工、啤酒制造、垃圾处理等行业排放大部分废水都属于高浓度难降解有机废水，该类废水水质复杂，高有机物、高氨氮。利用常规的物化、生化处理难达到处理目的。目前，传统的厌氧动态膜法多用于处理低浓度模拟废水，无论在进水负荷还是处理效能上均不能满足高浓度难降解废水处理的要求。

专利CN102951734A报道了一种厌氧动态膜反应器废水处理装置，该发明实施过程中处理废水浓度为2500mgCOD/L的模拟工业有机废水，COD去除率稳定在85％以上。

专利CN109516647A报道了一种利用厌氧自生动态膜高效处理污水的工艺及装置，该报道处理的为模拟废水，最高进水3000-5000mgCOD/L，COD去除率为93％。

近年来，有研究报道通过在厌氧反应器内部投加导电功能材料(磁铁矿、活性炭、碳布)的方法，提升有机废水处理效能。导电材料可以富集具有电子传递功能的微生物，这些微生物可以通过导电材料将电子传递给产甲烷菌，产甲烷菌能够直接接受电子还原二氧化碳产生甲烷的，进而加快有机物降解速率，提升产甲烷效能。该方法有效解决了实际厌氧生物处理过程负荷低和易酸化等问题。

目前报道的专利中动态膜载体多采用不导电的多孔材料如尼龙网、涤纶网、聚丙烯无纺布等，多用于处理水质较为简单的有机废水。然而将导电材料与动态膜技术结合，高效处理难降解废水的相关研究却未见报道。

专利CN104891645B报道了一种蚕茧自生动态膜生物反应器，该反应器以蚕茧作为动态膜载体，解决了无纺布、钢丝网等载体容易出现堵塞、易腐烂的现象，但是蚕茧体积小，价格昂贵，不易工程化应用。

专利CN204434354U报道了一种用于降解工业污水的动态膜生物反应器，该反应器以聚丙烯无纺布作为载体，聚丙烯无纺布不具有导电性，无法富集电活性微生物。