用于膜生物反应器中膜污染的控制方法和污水处理系统

摘要

本发明公开了一种用于膜生物反应器中膜污染的控制方法，包括：将加入了硫酸盐的污水导入厌氧生物反应器中，进行硫酸盐还原反应使得污水中的硫酸盐还原成硫化物；将污水混合液和生成的硫化物注入外置式膜生物反应器进行固液分离；经外置式膜生物反应器处理后，出水排入出水池，污泥浓缩液则由回流至所述厌氧生物反应器。本发明利用硫酸盐还原菌在厌氧条件下高效去除污水中的有机物，膜生物反应器保证了高效的固液分离效果使系统出水悬浮物和浊度接近于零；由于膜生物反应器高效的污泥截留作用可有效延长污泥龄以及厌氧硫酸盐细菌的低生长率，由此大大降低了系统污泥产量；硫化氢的产生能有效控制膜污染问题，延长膜的使用期限，降低维护成本。

说明书

技术领域

本发明涉及膜生物反应器中膜污染控制技术领域，更特别地，涉及一种控制厌氧动态自生膜生物反应器中膜污染的方法以及可以控制膜污染的厌氧动态自生膜生物反应器污水处理系统。

背景技术

厌氧动态自生膜生物反应器作为一种膜分离与生物技术相结合的污水处理新工艺，具有工艺流程简单、出水水质好，占地面积小、微生物浓度高、耐冲击负荷等特点，近年来在世界范围内得到了逐步的应用。然而，膜污染问题是厌氧动态自生膜生物反应器运行中不可避免的现象，这严重制约了其广泛的实际应用。膜污染是指在厌氧动态自生膜生物反应器中，混合液的微粒、胶体粒子或溶质大分子在膜表面或膜孔内吸附、沉积；细菌等微生物也会在膜水界面积累，导致膜孔径减小或堵塞，使膜通量与分离特性大幅度降低。膜污染的存在导致厌氧膜生物反应器通量的下降，增加了膜组件清洗和更换的频率，进而增加投资和运行费用。

目前，厌氧动态自生膜生物反应器工艺中的膜污染问题主要与三个因素有关，包括污泥混合液的性质、膜的性质和操作条件。其中污泥混合液性质对膜污染的影响较大。污泥混合液中的微生物代谢产物——胞外聚合物，能够沉积在膜面形成凝胶层，这不但增加了膜面的有机污染，还改变膜面的物化性质(例如疏水性等)，促进微生物在膜面的粘附，加剧膜面的生物污染。此外，在处理高盐度污水时，膜污染问题会加剧，从而增加膜清洗的频率和维护成本。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种利用硫化氢控制动态自生膜生物反应器中膜污染的方法，尤其是一种在厌氧膜生物反应器工艺中处理含有硫酸盐的污水。硫酸盐还原菌在厌氧膜生物反应器工艺中，能在降解污水中的有机物的同时，将硫酸盐还原成硫化氢。硫化氢能有效地破坏污泥的胞外聚合物结构，穿透细菌细胞膜，使蛋白质失活。所以，利用硫酸盐还原菌产生的硫化氢来控制厌氧动态自生膜生物反应器中膜污染具有可行性。

为实现上述目的，本发明提供一种用于膜生物反应器中膜污染的控制方法，包括以下步骤：

将加入了硫酸盐的污水导入厌氧生物反应器中，进行硫酸盐还原反应使得污水中的硫酸盐还原成硫化物；

将污水混合液和生成的硫化物注入外置式膜生物反应器进行固液分离；

经外置式膜生物反应器处理后，出水排入出水池，污泥浓缩液则由回流至所述厌氧生物反应器。

在本发明提供的用于膜生物反应器中膜污染的控制方法中，所述厌氧生物反应器为上流式厌氧污泥床反应器。

在本发明提供的用于膜生物反应器中膜污染的控制方法中，所述外置式膜生物反应器为厌氧膜生物反应器模块的交叉流过滤容器。

本发明还提供一种能够控制膜污染的膜生物反应器污水处理系统，包括依次连通的进水池、厌氧生物反应器、外置式膜生物反应器以及出水池，使用时，加入了硫酸盐的污水导入厌氧生物反应器中，进行硫酸盐还原反应使得污水中的硫酸盐还原成硫化物；污水混合液和生成的硫化物注入外置式膜生物反应器进行固液分离；经外置式膜生物反应器处理后，出水排入出水池，污泥浓缩液则由回流至所述厌氧生物反应器。

在本发明提供的能够控制膜污染的膜生物反应器污水处理系统中，所述厌氧生物反应器为上流式厌氧污泥床反应器，所述进水池通过进水泵连接于所述上流式厌氧污泥床反应器。

在本发明提供的能够控制膜污染的膜生物反应器污水处理系统中，所述外置式膜生物反应器为厌氧膜生物反应器模块的交叉流过滤容器，所述上流式厌氧污泥床反应器的中部通过循环泵连接于所述交叉流过滤容器，所述交叉流过滤容器的顶部通过出水泵连接于所述出水池，所述交叉流过滤容器的底部连接于所述上流式厌氧污泥床反应器的底部。

本发明的用于膜生物反应器中膜污染的控制方法和能够控制膜污染的膜生物反应器污水处理系统，具有以下有益效果：本发明利用硫酸盐还原菌在厌氧条件下高效去除污水中的有机物，其中膜生物反应器保证了高效的固液分离效果，使系统出水悬浮物和浊度接近于零；由于膜生物反应器高效的污泥截留作用可有效延长污泥龄以及厌氧硫酸盐细菌的低生长率，由此，大大降低了系统污泥产量；本发明操步骤作简单，实现水力停留时间和污泥龄的分离，耐冲击负荷，占地面积小；硫化氢的产生能有效控制膜污染问题，延长膜的使用期限，降低维护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1所示为本发明提供的用于膜生物反应器中膜污染的控制方法的流程图；

图2所示为本发明提供的能够控制膜污染的膜生物反应器污水处理系统的原理图；

图3和图4所示为本发明提供的厌氧膜生物反应器污水处理工艺的结果图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

图1所示为本发明提供的用于膜生物反应器中膜污染的控制方法的流程图。如图1所示，本发明提供的用于膜生物反应器中膜污染的控制方法包括以下步骤：

步骤S1、将加入了硫酸盐的污水导入厌氧生物反应器中，进行硫酸盐还原反应使得污水中的硫酸盐还原成硫化物；

步骤S2、将污水混合液和生成的硫化物注入外置式膜生物反应器进行固液分离；

步骤S3、经外置式膜生物反应器处理后，出水排入出水池，污泥浓缩液则由回流至所述厌氧生物反应器。

本发明提供了一种利用硫化氢控制厌氧动态自生膜生物反应器中膜污染的方法，尤其是一种在膜生物反应器工艺中处理含有硫酸盐的污水。这个膜生物反应器污水处理系统包括了厌氧生物反应器和外置式膜生物反应器。所述厌氧生物反应器具有上流式厌氧污泥床，用于还原硫酸盐形成硫化物，去除污水中的有机物(COD)。厌氧生物反应器与外置式膜生物反应器相连通以将污泥混合液和硫化物经后进入外置式膜生物反应器的膜组件内，在压力作用下混合液中的液体透过膜得到系统出水，厌氧污泥则被截留，并随浓缩液回流到厌氧生物反应器内。所述外置式膜生物反应器的出水则排出系统。

图2所示为本发明提供的能够控制膜污染的膜生物反应器污水处理系统的原理图。如图2所示，本发明提供的能够控制膜污染的膜生物反应器污水处理系统包括依次相通的进水池10、厌氧生物反应器、外置式膜生物反应器以及出水池60。使用时，加入了硫酸盐的污水导入厌氧生物反应器中，进行硫酸盐还原反应使得污水中的硫酸盐还原成硫化物；污水混合液和生成的硫化物注入外置式膜生物反应器进行固液分离；经外置式膜生物反应器处理后，出水排入出水池，污泥浓缩液则由回流至所述厌氧生物反应器。

具体地，在本实施例中，所述厌氧生物反应器为上流式厌氧污泥床反应器20，所述外置式膜生物反应器为包括厌氧膜生物反应器模块40的交叉流过滤容器30，，如图2所示，本发明的污水处理系统包括多个交叉流过滤容器30，每个交叉流过滤容器的顶端设有透膜压力表50。污水经进水泵70注入上流式厌氧污泥床反应器，进行硫酸盐还原反应。上流式厌氧污泥床反应器的有效容积是10L；高度为135cm；然后上流式厌氧污泥床反应器中的污泥混合液在高度为54cm处由循环泵80抽出，注入交叉流过滤容器，其包括了厌氧膜生物反应器模块，做固液分离；其中，厌氧膜生物反应器模块总长度为250cm，内部直径为2.2cm，采用孔径大小为61μm的尼龙网膜作为过滤模块，将其固定在不锈钢弹簧上；不锈钢弹簧的外径为18mm，高度为228mm，有效过滤面积为0.0129m

与现有技术相比，本发明的用于膜生物反应器中膜污染的控制方法和能够控制膜污染的膜生物反应器污水处理系统能利用硫酸盐还原菌在厌氧条件下高效去除污水中的有机物，其中膜生物反应器保证了高效的固液分离效果，使系统出水悬浮物和浊度接近于零；由于膜生物反应器高效的污泥截留作用可有效延长污泥龄以及厌氧硫酸盐细菌的低生长率，由此，大大降低了系统污泥产量；本发明操步骤作简单，实现水力停留时间和污泥龄的分离，耐冲击负荷，占地面积小；硫化氢的产生能有效控制膜污染问题，延长膜的使用期限，降低维护成本。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。