[发明专利]一种自旋转式厌氧正渗透膜生物反应器及其应用

说明书

本发明公开了一种自旋转式厌氧正渗透膜生物反应器及其应用，属于污水处理技术领域。本发明方法是针对有机废水，包括以下步骤：原水由进水泵进入厌氧反应区，产生的沼气经过水封后进行收集回用；一部分污水在FO膜的作用下实现分离净化，然后再经过RO膜的处理实现回用；另一部分污水经过MF膜分离净化。本发明将叶片式FO膜组件固定在转轴上，通过进水水流的动力推动其做旋转运动，不仅提高传质效果，而且缓解了FO膜污染，延长了反应器运行时间；通过MF膜使盐度积累得到控制；反应器的占地面积较小，且污水中的有机物以沼气的形式进行回收；整个系统可以实现自动化控制。

技术领域

本发明涉及一种自旋转式厌氧正渗透膜生物反应器及其应用，属于污水处理技术领域。

背景技术

近年来，随着国民经济的高速发展，生活污水和工业废水的排放量日益增加。以石油、化工、造纸、医药、食品、纺织等为代表的行业排放了大量的工业废水，此类废水具有有机物浓度高、成分复杂、既含有可生物降解的部分，又含有不可降解部分，有些还含有有毒物质。有数据显示，每年工业废水排放量总体上超过200亿吨，如未经处理直接排入水体将使水体遭受污染，对人类健康和生态环境构成严重威胁。因此，高浓度有机废水的处理是当今环境工程和环境科学领域研究的热点。

厌氧生物技术是常用的有机废水处理方法，它可以在降解有机物的同时产生沼气，能有效地将废水处理和能源回收相结合。一般说来，传统厌氧消化的停留时间较长且需要较大的反应容积，而常用的高效厌氧反应器(如EGSB、UASB)又难以解决由于废水较高悬浮物导致的污泥流失问题。与传统的厌氧生物技术相比，厌氧膜生物反应器(AnaerobicMembrane Bioreactor，AnMBR)提高了生物量，从而提升了出水水质和甲烷产率。然而，AnMBR的出水仍未达标，且膜污染严重。为了解决这些问题，正渗透(Forward Osmosis，FO)膜被用来取代传统的微滤膜和超滤膜，产生了新型的厌氧正渗透膜生物反应器(AnaerobicOsmotic Membrane Bioreactor，AnOMBR)。

AnOMBR具有出水水质好、能耗低等优点，此外，与需要额外施加操作压力的膜分离技术相比，FO膜的污染趋势更小，可逆程度更高。将AnOMBR应用到有机废水处理，不仅可以提升出水水质，实现出水直接排放或者回用，而且有望减轻原有AnMBR存在的膜污染问题。虽然AnOMBR中FO膜污染较轻，但是在长期运行过程中的膜污染仍然无法忽视。目前尚未有系统地关于AnOMBR处理高浓度有机废水性能的研究报道。

发明内容

【技术问题】

AnOMBR长期处理有机废水过程中存在的膜污染问题。

【技术方案】

为了解决上述问题，本发明创造性的提出了一种自旋转式厌氧正渗透膜生物反应器。本发明的装置采用叶片式的FO膜组件，将其固定在中间转轴上，通过进水水流的动力推动其做旋转运动，利用旋转产生的水力剪切作用缓解FO膜污染，并进一步提高FO膜的运行通量。自旋转式AnOMBR不仅可以提升厌氧生物技术处理有机废水的出水水质，实现废水回用，而且可以通过沼气回收实现能源回收，是一种面向未来的可持续污水处理技术，对今后污水处理技术的发展具有良好的补充，可进一步推动AnOMBR在有机废水处理领域的应用。

本发明的第一个目的是提供一种自旋转式厌氧正渗透膜生物反应器，所述反应器包括进水池、膜反应装置、汲取液池、反渗透膜处理装置；所述进水池与膜反应装置相连，所述膜反应装置中包括MF膜组件和叶片式FO膜组件；所述叶片式FO膜组件与汲取液池连接形成循环回路，所述汲取液池与反渗透膜处理装置连接形成回路；