一种用于黄连素制药废水处理的连续流好氧颗粒污泥膜生物反应器

摘要

本发明涉及一种用于黄连素制药废水处理的连续流好氧颗粒污泥膜生物反应器。反应器分为主反应区5和污泥颗粒化与膜分离区6，中间由穿孔隔板17隔开。主反应区5底部安装微孔曝气盘9，为反应器内生化反应供氧，污泥颗粒化膜分离区底部安装曝气管8，为膜表面提供冲刷，微孔曝气盘9和曝气管8共同为好氧颗粒污泥的形成与维持提供剪切力。污泥颗粒化与膜分离区内放置中空纤维膜组件7。反应器采用连续式操作方式，废水由进水泵1注入反应器，处理后废水经膜组件7由抽吸泵16连续抽吸出反应器。本发明将膜生物反应器和好氧颗粒污泥反应器结合，在连续流反应器中实现了好氧颗粒污泥的培养和稳定化运行；通过污泥的颗粒化，提高了微生物对废水中黄连素的耐受性，可实现废水中高浓度有机物、黄连素和氨氮的同步高效去除。

说明书

技术领域

本发明属于膜生物技术废水处理设备，具体为一种用于黄连素制药废水处理的连续流好氧颗粒污泥膜生物反应器。

背景技术

化学合成类黄连素生产废水属于难降解有机废水，其具有有机物和悬浮物质量浓度高、pH值变化大、成份复杂等特点，废水中因含有化学合成过程中的反应物原料、中间产物、副产物等多种有机物，微生物降解性差；此外，废水中残留的成品黄连素对微生物活性具有强烈抑制作用，采用常规生物处理工艺，存在处理效率低，出水水质不好，工艺运行稳定性差等问题。

膜生物反应器工艺是近年来得到国内外广泛关注的新型处理工艺，具有处理效率高、出水水质稳定、流程简化、结构紧凑等优点。且膜生物反应器可通过微滤膜截留常规生物处理工艺中不易停留增殖的特种污染物专属降解微生物和硝化细菌等，特别适合于特种废水的生物强化处理。但膜生物反应器作为膜分离和生物处理的结合工艺，要求其中的活性污泥既要具有高的污泥浓度和活性，以保障高质量出水，又要具有一定的空间尺度和强度，以保持良好的分离特性和减少对膜的污染。

好氧颗粒污泥是活性污泥在适当环境条件下自发形成的密度较大的微生物细胞自身固定化聚集体，具有结构稳定、生物转化效率高、沉降性能好等优点。同时，好氧颗粒污泥密实的结构可增强颗粒内部微生物对外界毒性物质的抵抗，在含微生物毒性物质的有毒有害废水的处理中具有独特优势。但好氧颗粒污泥的培养和稳定化常需要大高径比的柱形反应器和高曝气量来满足好氧颗粒污泥形成与结构维持的剪切需求，因此近年来，对好氧颗粒污泥的研究都是在SBR反应器或者其衍生反应器中进行的，反应器运行条件苛刻、操作复杂、能耗高，很大程度上限制了好氧颗粒污泥的工业化应用。

本发明将好氧颗粒污泥反应器和膜生物反应器结合，通过在膜生物反应器中构建大宽高比、强水力湍动力的分区，将控制膜污染的冲刷曝气，用于反应器内好氧颗粒污泥的形成和维持，节省了能耗，优化了反应器结构，在连续流膜生物反应器内实现了好氧颗粒污泥的培养和稳定化运行。同时，通过反应器中污泥的颗粒化，提高了反应器对微生物毒性物质的耐受性，并可有效降低膜污染。将其用于含黄连素制药废水的处理，可实现废水中高浓度有机物、黄连素和氨氮的高效去除。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑，操作运行简便，对有毒污染物耐受性强，可实现常规污染物和黄连素同步高效去除的特种废水生物强化处理的装置。

本发明为一种用于黄连素制药废水处理的连续流好氧颗粒污泥膜生物反应器，其特征在于：反应器分为主反应区5和污泥颗粒化与膜分离区6，中间由穿孔隔板17隔开，污泥颗粒化与膜分离区内放置中空纤维膜组件7。反应器前端设置配水槽3，配水槽底部设置配水管4，与反应区底部连通，主反应区5底部安装微孔曝气盘9，为反应器内生化反应供氧，污泥颗粒化与膜分离区底部安装曝气管8，为膜表面提供冲刷，微孔曝气盘9和曝气管8共同为好氧颗粒污泥的形成与维持提供剪切力。反应器采用连续流操作方式，废水由进水泵1注入反应器，处理后废水经膜组件7由抽吸泵16连续抽吸出反应器。

上述的一种用于黄连素制药废水处理的连续流好氧颗粒污泥膜生物反应器，其特征在于：反应器长宽高比例为4∶3∶5，主反应区和污泥颗粒化与膜分离区容积比为3-4∶1，污泥颗粒化与膜分离区宽高比1∶3-6。

上述的一种用于黄连素制药废水处理的连续流好氧颗粒污泥膜生物反应器，其特征在于：维持主反应区内表观气流上升速度0.018-0.098cm/s，污泥颗粒化与膜分离区表观气流上升速度0.28-0.56cm/s。。

上述的一种用于黄连素制药废水处理的连续流好氧颗粒污泥膜生物反应器，其特征在于：在污泥颗粒化与膜分离区内，利用膜冲刷曝气提供的水力剪切力实现好氧颗粒污泥的不断形成和维持。

上述的一种用于黄连素制药废水处理的连续流好氧颗粒污泥膜生物反应器，其特征在于：膜分离区安装的膜组件为中空纤维微滤膜。

上述的一种用于黄连素制药废水处理的连续流好氧颗粒污泥膜生物反应器，其特征在于：反应器内好氧颗粒污泥平均粒径0.5-2.5mm，好氧颗粒污泥量维持在反应器内污泥总量的60％以上。

上述的一种用于黄连素制药废水处理的连续流好氧颗粒污泥膜生物反应器，其特征在于：在连续流反应器中实现了好氧颗粒污泥的培养和稳定化运行。

上述的一种用于黄连素制药废水处理的连续流好氧颗粒污泥膜生物反应器，其特征在于：通过反应器内污泥的颗粒化，提高了反应器对黄连素的耐受性，可实现废水中高浓度有机物、黄连素和氨氮的有效去除。

附图说明

图1为本发明所述的一种用于黄连素制药废水处理的连续流好氧颗粒污泥膜生物反应器结构图。

1-进水泵，2-进水口，3-配水槽，4-配水管，5-主反应区，6-污泥颗粒化与膜分离区，7-膜组件，8-膜表面冲刷曝气管，9-微孔充氧曝气曝气盘，10-冲刷曝气调节阀，11-充氧曝气调节阀，12-冲刷曝气流量计，13-充氧曝气流量计，14-曝气泵，15-真空压力表，16-抽吸泵，17-穿孔隔板。

具体实施方式

废水由进水泵(1)经进水口(2)、配水槽(3)、配水管(4)，进入主反应区(5)，在主反应区(5)内好氧颗粒污泥中高耐受性微生物氧化分解废水中有机物和黄连素，同时去除废水中氨氮，溶解氧由曝气泵(14)经微孔充氧曝气盘(9)提供，曝气强度由充氧曝气调节阀(11)和充氧曝气流量计(13)控制。其间，主反应区内污泥混合液不断通过穿孔隔板(17)进入污泥颗粒化与膜分离区(6)，在膜表面冲刷曝气管(8)的大气泡冲刷曝气作用下，分区内维持强水力剪切力和高紊流状态，有效控制膜表面滤饼层的形成，同时不断促成污泥的颗粒化和污泥颗粒状态的维持，分区内形成的好氧颗粒污泥可经穿孔隔板17进入主反应区，污泥颗粒化与膜分离区曝气量由冲刷曝气调节阀(10)和冲刷曝气流量计(12)控制。处理后的废水在抽吸泵(16)的作用下，经膜组件(7)，连续抽吸出反应器，跨膜压差由真空压力表(15)显示。

实施例1：

利用上述实施方式处理厌氧预处理后的黄连素废水。反应器尺寸为：D 30cm×L 40cm×H50cm，有效容积60L，主反应区容积45L，污泥颗粒化与膜分离区容积15L，污泥颗粒化与膜分离区宽高比1∶5，充氧曝气量120-160L/h，冲刷曝气量600L/h，在平均进水COD 1047-2335mg/L，黄连素7.25-82.5mg/L，NH₄⁺-N 118.8-130.2mg/L条件下，反应器水力停留时间24h，平均出水COD 44.2-55.6mg/L，黄连素0.66-1.00mg/L，NH₄⁺-N 1.63-2.35mg/L，污染物平均去除率分别为COD 95.2-98.3％，黄连素90.9-98.8％，NH₄⁺-N 98.0-98.5％，反应器稳定运行2个月，80％以上颗粒污泥粒径达到0.5-2.0mm。

实施例2：

利用上述实施方式直接处理黄连素成品母液废水。反应器尺寸为：D 30cm×L 40cm×H 50cm，有效容积60L，主反应区容积45L，污泥颗粒化与膜分离区容积15L，污泥颗粒化与膜分离区宽高比1∶5，充氧曝气量160L/h，冲刷曝气量400L/h，在平均进水COD 804mg/L，黄连素132.6mg/L，NH₄⁺-N 108.4mg/L条件下，反应器水力停留时间24h，平均出水COD 238.1mg/L，黄连素19.4mg/L，NH₄⁺-N 0.99mg/L，污染物平均去除率分别为COD 70.3％，黄连素85.2％，NH₄⁺-N 99.1％。反应器内颗粒污泥粒径为0.5±0.23mm。