本發(fā)明涉及一種有機(jī)廢水的處理方法及其應(yīng)用，特別涉及一種直接在膜生物反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)顆粒污泥自培養(yǎng)的方法。

背景技術(shù)：

膜生物反應(yīng)器為膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合的廢水處理系統(tǒng)。具有出水水質(zhì)好且穩(wěn)定、污泥產(chǎn)量少、設(shè)備緊湊、占地面積少和操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。顆粒污泥是通過(guò)微生物自凝聚作用形成的顆粒狀活性污泥，是降解廢水中有機(jī)污染物和轉(zhuǎn)化營(yíng)養(yǎng)成分的主體，具有結(jié)構(gòu)緊密、沉降性能好、生物密度大、生物種類多、污泥活性高和抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合膜生物反應(yīng)器與顆粒污泥的優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)流操作、高效污染物降解和高抗膜污染等優(yōu)點(diǎn)。

顆粒污泥的培養(yǎng)通常通過(guò)水力剪切力的作用在序批式反應(yīng)器中得到顆粒污泥。為了支持顆粒污泥膜生物反應(yīng)器的運(yùn)行，需要配置一臺(tái)序批式反應(yīng)器來(lái)生產(chǎn)顆粒污泥，然后接種到膜生物反應(yīng)器中。從工程應(yīng)用的前景考慮，直接的在膜生物反應(yīng)器中自培養(yǎng)顆粒污泥可以大大節(jié)約成本和簡(jiǎn)化運(yùn)行操作。但是，膜生物反應(yīng)器通常缺乏污泥顆粒化形成條件，如水力剪切力、間歇性進(jìn)水和水力選擇壓力，導(dǎo)致了顆粒污泥在膜生物反應(yīng)器難以實(shí)現(xiàn)自培養(yǎng)和長(zhǎng)期穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行。因此，如何自培養(yǎng)顆粒污泥和維持其穩(wěn)定運(yùn)行成為了顆粒污泥膜生物反應(yīng)器推廣應(yīng)用的一大關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種自培養(yǎng)顆粒污泥的膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)，方便和高效地在膜生物反應(yīng)器直接自培養(yǎng)顆粒污泥，且顆粒污泥穩(wěn)定性高和對(duì)有機(jī)污染物降解效果好。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：一種自培養(yǎng)顆粒污泥的膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)，包括膜生物反應(yīng)器，在所述膜生物反應(yīng)器中部設(shè)有導(dǎo)流隔板，所述導(dǎo)流隔板通過(guò)支架在所述膜生物反應(yīng)器中軸位置與所述膜生物反應(yīng)器懸空固定連接；所述導(dǎo)流隔板將所述膜生物反應(yīng)器分為曝氣區(qū)和混合區(qū)，所述曝氣區(qū)內(nèi)設(shè)置有膜組件，膜組件截留接種污泥和維持所述膜生物反應(yīng)器內(nèi)較高生物量，所述膜組件下方設(shè)置有曝氣裝置，使整個(gè)曝氣區(qū)處于好氧狀態(tài)；所述混合區(qū)內(nèi)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)攪拌器，所述旋轉(zhuǎn)攪拌器提供驅(qū)動(dòng)混合污泥和混合液向下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，所述混合區(qū)為厭氧和缺氧狀態(tài)；在所述旋轉(zhuǎn)攪拌器和曝氣裝置的作用下，混合液在所述曝氣區(qū)和混合區(qū)以方向相反的方式流動(dòng)，在所述膜生物反應(yīng)器中形成內(nèi)部環(huán)流的水力學(xué)條件，環(huán)流的水力學(xué)條件促進(jìn)混合液中的微生物聚團(tuán)形成污泥，成團(tuán)的污泥為有機(jī)物的沉淀吸附和微生物的附著生長(zhǎng)提供場(chǎng)所，進(jìn)而形成密實(shí)的顆粒污泥；

其中，所述曝氣裝置通過(guò)管道與外設(shè)的空氣壓縮機(jī)連接，所述膜組件通過(guò)管道與外設(shè)的出水蠕動(dòng)泵連接，所述膜組件與所述出水蠕動(dòng)泵相連的管道上設(shè)有流量計(jì)，所述膜生物反應(yīng)器的進(jìn)水口通過(guò)管道與外設(shè)的進(jìn)水蠕動(dòng)泵相連，所述進(jìn)水蠕動(dòng)泵與所述進(jìn)水箱連接。

優(yōu)選的，膜生物反應(yīng)器的運(yùn)行條件設(shè)置為：膜生物反應(yīng)器為連續(xù)流動(dòng)操作，膜生物反應(yīng)器的運(yùn)行溫度控制在0～50℃，膜生物反應(yīng)器內(nèi)液體的ph控制在6.0～9.0，膜生物反應(yīng)器的曝氣強(qiáng)度控制在0.1～3.0m³/h，膜生物反應(yīng)器的水力停留時(shí)間控制在1～20h，膜生物反應(yīng)器的膜組件的出水通量控制在2～20lm^-2h^-1。

優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)攪拌器的旋轉(zhuǎn)攪拌速度為1～200rpm。

優(yōu)選的，所述接種污泥需要經(jīng)過(guò)3～15天的曝氣和高進(jìn)水負(fù)荷的預(yù)培養(yǎng)，待絲狀菌大量生成，再接種于反應(yīng)器。

優(yōu)選的，所述膜生物反應(yīng)器可利用各類有機(jī)廢水為所述進(jìn)水箱的水源來(lái)自培養(yǎng)顆粒污泥，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)各類有機(jī)廢水的高效處理，所述各類有機(jī)廢水包括：生活污水、印染、食品、制藥、造紙、皮革、含油和養(yǎng)殖廢水。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明可以方便和高效地在膜生物反應(yīng)器直接自培養(yǎng)顆粒污泥，且顆粒污泥穩(wěn)定性高和對(duì)有機(jī)污染物降解效果好，解決了當(dāng)前膜生物反應(yīng)器中顆粒污泥需要外接種且穩(wěn)定性差的問(wèn)題，大大節(jié)約了顆粒污泥膜生物反應(yīng)器的成本和簡(jiǎn)化了運(yùn)行操作，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了有機(jī)廢水的高效凈化并同時(shí)減少剩余污泥的產(chǎn)生。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種自培養(yǎng)顆粒污泥的膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1在76天形成的顆粒污泥的掃描電鏡照片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。

一種自培養(yǎng)顆粒污泥的膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)，包括膜生物反應(yīng)器(14)，在所述膜生物反應(yīng)器(14)中部設(shè)有導(dǎo)流隔板(11)，所述導(dǎo)流隔板(11)通過(guò)支架在所述膜生物反應(yīng)器(14)中軸位置與所述膜生物反應(yīng)器(14)懸空固定連接；所述導(dǎo)流隔板(11)將所述膜生物反應(yīng)器(14)分為曝氣區(qū)(13)和混合區(qū)(12)，所述曝氣區(qū)(13)內(nèi)設(shè)置有膜組件(1)，膜組件(1)截留接種污泥和維持所述膜生物反應(yīng)器(14)內(nèi)較高生物量，所述膜組件(1)下方設(shè)置有曝氣裝置(2)，使整個(gè)曝氣區(qū)(13)處于好氧狀態(tài)；所述混合區(qū)(12)內(nèi)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)攪拌器(6)，所述旋轉(zhuǎn)攪拌器(6)提供驅(qū)動(dòng)混合污泥和混合液向下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，所述混合區(qū)(12)為厭氧和缺氧狀態(tài)；在所述旋轉(zhuǎn)攪拌器(6)和曝氣裝置(2)的作用下，混合液在所述曝氣區(qū)(13)和混合區(qū)(12)以方向相反的方式流動(dòng)，在所述膜生物反應(yīng)器(14)中形成內(nèi)部環(huán)流的水力學(xué)條件，環(huán)流的水力學(xué)條件促進(jìn)混合液中的微生物聚團(tuán)形成污泥，成團(tuán)的污泥為有機(jī)物的沉淀吸附和微生物的附著生長(zhǎng)提供場(chǎng)所，進(jìn)而形成密實(shí)的顆粒污泥；

其中，所述曝氣裝置(2)通過(guò)管道與外設(shè)的空氣壓縮機(jī)(5)連接，所述膜組件(1)通過(guò)管道與外設(shè)的出水蠕動(dòng)泵(4)連接，所述膜組件(1)與所述出水蠕動(dòng)泵(4)相連的管道上設(shè)有流量計(jì)，所述膜生物反應(yīng)器(14)的進(jìn)水口通過(guò)管道與外設(shè)的進(jìn)水蠕動(dòng)泵(9)相連，所述進(jìn)水蠕動(dòng)泵(9)與所述進(jìn)水箱(10)連接。

在本發(fā)明的具體技術(shù)方案中，反應(yīng)器的運(yùn)行條件設(shè)置為：反應(yīng)器為連續(xù)流動(dòng)操作，反應(yīng)器的運(yùn)行溫度控制在0～50℃，反應(yīng)器內(nèi)液體的ph控制在6.0～9.0，反應(yīng)器的曝氣強(qiáng)度控制在0.1～3.0m³/h，反應(yīng)器的水力停留時(shí)間控制在1～20h，反應(yīng)器的膜組件(1)的出水通量控制在2～20lm^-2h^-1。

在本發(fā)明的具體技術(shù)方案中，所述旋轉(zhuǎn)攪拌器(6)的旋轉(zhuǎn)攪拌速度為1～200rpm。

在本發(fā)明的具體技術(shù)方案中，所述接種污泥需要經(jīng)過(guò)3～15天的曝氣和高進(jìn)水負(fù)荷的預(yù)培養(yǎng)，待絲狀菌大量生成，再接種于反應(yīng)器。

在本發(fā)明的具體技術(shù)方案中，所述膜生物反應(yīng)器(14)可利用各類有機(jī)廢水為所述進(jìn)水箱(10)的水源來(lái)自培養(yǎng)顆粒污泥，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)各類有機(jī)廢水的高效處理，所述各類有機(jī)廢水包括：生活污水、印染、食品、制藥、造紙、皮革、含油和養(yǎng)殖廢水。

本發(fā)明的一種自培養(yǎng)顆粒污泥的膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)的工作流程如下：?jiǎn)?dòng)進(jìn)水蠕動(dòng)泵(9)，生活污水進(jìn)入膜生物反應(yīng)器(14)中；啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)(5)和曝氣裝置(2)，使整個(gè)曝氣區(qū)(13)處于好氧狀態(tài)；所述混合區(qū)(12)內(nèi)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)攪拌器(6)，所述旋轉(zhuǎn)攪拌器(6)提供驅(qū)動(dòng)混合污泥和混合液向下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，所述混合區(qū)(12)為厭氧和缺氧狀態(tài)；在所述旋轉(zhuǎn)攪拌器(6)和曝氣裝置(2)的作用下，混合液在所述曝氣區(qū)(13)和混合區(qū)(12)以方向相反的方式流動(dòng)，在所述膜生物反應(yīng)器(14)中形成內(nèi)部環(huán)流的水力學(xué)條件，環(huán)流的水力學(xué)條件促進(jìn)混合液中的微生物聚團(tuán)形成污泥，成團(tuán)的污泥為有機(jī)物的沉淀吸附和微生物的附著生長(zhǎng)提供場(chǎng)所，進(jìn)而形成密實(shí)的顆粒污泥；最后啟動(dòng)出水蠕動(dòng)泵(4)將水抽出，其中流量計(jì)(3)計(jì)算抽出的水量。

實(shí)施例1

取廣州某污水廠二沉池的污泥，污泥經(jīng)過(guò)一個(gè)星期的曝氣和高進(jìn)水負(fù)荷預(yù)培養(yǎng)，待絲狀菌大量生成后接種于膜生物反應(yīng)器(14)中，按照膜生物反應(yīng)器自培養(yǎng)顆粒污泥的方法的步驟，進(jìn)水箱(10)的水源為生活污水，啟動(dòng)進(jìn)水蠕動(dòng)泵(9)，生活污水進(jìn)入膜生物反應(yīng)器(14)中；啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)(5)和曝氣裝置(2)，使整個(gè)曝氣區(qū)(13)處于好氧狀態(tài)；所述混合區(qū)(12)內(nèi)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)攪拌器(6)，所述旋轉(zhuǎn)攪拌器(6)提供驅(qū)動(dòng)混合污泥和混合液向下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，所述混合區(qū)(12)為厭氧和缺氧狀態(tài)；在所述旋轉(zhuǎn)攪拌器(6)和曝氣裝置(2)的作用下，混合液在所述曝氣區(qū)(13)和混合區(qū)(12)以方向相反的方式流動(dòng)，在所述膜生物反應(yīng)器(14)中形成內(nèi)部環(huán)流的水力學(xué)條件，環(huán)流的水力學(xué)條件促進(jìn)混合液中的微生物聚團(tuán)形成污泥，成團(tuán)的污泥為有機(jī)物的沉淀吸附和微生物的附著生長(zhǎng)提供場(chǎng)所，進(jìn)而形成密實(shí)的顆粒污泥；最后啟動(dòng)出水蠕動(dòng)泵(4)將水抽出，其中流量計(jì)(3)計(jì)算抽出的水量。

具體為，膜生物反應(yīng)采用連續(xù)流操作模式，在室溫條件下，膜生物反應(yīng)器(14)經(jīng)過(guò)8天的運(yùn)行之后，絲狀菌過(guò)量生長(zhǎng)，呈絮凝狀；經(jīng)過(guò)23天的運(yùn)行之后，絲狀菌在旋轉(zhuǎn)攪拌器(6)的旋轉(zhuǎn)攪拌的作用下會(huì)聚集成團(tuán)；經(jīng)過(guò)37天的運(yùn)行之后，顆粒污泥初步形成，因?yàn)槌蓤F(tuán)的絲狀菌為顆粒污泥的形成提供了骨架架橋作用，微生物附著和生長(zhǎng)，有機(jī)物沉淀吸附，進(jìn)而形成了顆粒污泥；經(jīng)過(guò)56-101天的發(fā)展，顆粒污泥的粒徑變大且結(jié)構(gòu)緊密和輪廓清晰。反應(yīng)器為連續(xù)流動(dòng)操作，反應(yīng)器的運(yùn)行溫度控制在26℃，反應(yīng)器內(nèi)液體的ph控制在6.0，反應(yīng)器的曝氣強(qiáng)度控制在0.1m³/h，反應(yīng)器的水力停留時(shí)間控制在10h，反應(yīng)器的膜組件(1)的出水通量控制在10lm^-2h^-1，所述旋轉(zhuǎn)攪拌器(6)的旋轉(zhuǎn)攪拌速度為100rpm.反應(yīng)器用于生活污水的處理，反應(yīng)器內(nèi)微生物群落的多樣性豐富，污染物降解效率高，對(duì)生活污水中cod和tn的去除率均能達(dá)到90％以上。

實(shí)施例2

取廣州某污水處理廠二沉池集泥井中的回流污泥，污泥經(jīng)過(guò)5天的曝氣和高進(jìn)水負(fù)荷預(yù)培養(yǎng)，待絲狀菌大量生成再接種于膜生物反應(yīng)器(14)中，進(jìn)水箱(10)水源為食品廢水。在室溫下，系統(tǒng)不排泥連續(xù)運(yùn)行60天。經(jīng)過(guò)47天的運(yùn)行之后，穩(wěn)定的顆粒污泥形成。反應(yīng)器用于食品廢水的處理，在60天的運(yùn)行中，cod和tn去除率分別穩(wěn)定在85％以上。

實(shí)施例3

取廣州某污水廠水處理廠二沉池的回流污泥，污泥經(jīng)過(guò)10天的曝氣和高進(jìn)水負(fù)荷預(yù)培養(yǎng)，待絲狀菌大量生成再接種于膜生物反應(yīng)器(14)中，進(jìn)水箱(10)水源為印染廢水。在室溫下，系統(tǒng)不排泥連續(xù)運(yùn)行120天。經(jīng)過(guò)40天的運(yùn)行之后，形狀穩(wěn)定和輪廓清晰的顆粒污泥形成。反應(yīng)器用于印染廢水的處理，在120天的運(yùn)行中，cod和tn去除率分別穩(wěn)定在90％和85％。

對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。