申请日2012.04.25
公开(公告)日2014.07.16
IPC分类号C02F3/12
摘要
本发明公开了一种膜生物反应器内好氧活性污泥快速颗粒化的装置及方法，所述装置包括互相连通的序批式管式反应器SBR和膜生物反应器，所述方法包括将好氧活性污泥在序批式管式反应器内预驯化2～15天，之后将预驯化好的好氧活性污泥直接快速转移至膜生物反应器中，并将污水连续打入所述膜生物反应器，同时分别对膜过滤出水、曝气和上清液排出进行间歇式操作;膜生物反应器运行7～14天后，其内部的好氧活性污泥颗粒化，制备了颗粒化好氧活性污泥内循环式膜生物反应器。本发明的制备方法可实现好氧活性污泥在膜生物反应器内快速颗粒化，有效减少或消除膜生物反应器的膜污染，避免了频繁采用物理或化学方法清洗膜组件所带来的不足之处，具有广阔的应用前景。
权利要求书
1.一种膜生物反应器内好氧活性污泥快速颗粒化的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将好氧活性污泥在序批式管式反应器SBR内预驯化2～15天，之后将预驯化好的好氧 活性污泥直接通过连接管道快速转移至膜生物反应器中;
(2)使化学需氧量浓度为250-600 mg/L、氨氮浓度为18～73mg/L、pH为6 86～7 4的污水 连续进入所述膜生物反应器，并分别对膜过滤出水、曝气和上清液排出进行间歇式操作， 其中，所述膜过滤出水间歇式操作为膜过滤出水6～10分钟，停6～8分钟;所述曝气 间歇式操作为曝气100～172分钟，停5～8分钟;所述上清液排出的间歇式操作为停60～ 177分钟，运行3～4分钟;
(3)所述膜生物反应器运行7～14天后，其内的好氧活性污泥颗粒化，生成了好氧活性污泥 颗粒，所述膜生物反应器即成为颗粒化好氧活性污泥内循环式膜生物反应器。
2.如权利要求1所述的膜生物反应器内好氧活性污泥快速颗粒化的方法，其特征在于，所述 颗粒化好氧活性污泥内循环式膜生物反应器内好氧活性污泥颗粒的浓度为3000～10000 mg/L，平均粒径为400～1200微米，好氧活性污泥颗粒占所述颗粒化好氧活性污泥内循环 式膜生物反应器内污泥总量的90%以上。
说明书
膜生物反应器内好氧活性污泥快速颗粒化的方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，特别涉及一种膜生物反应器内好氧活性污泥快速颗粒化的装置及方法。
背景技术
生物反应器是利用生物催化剂为细胞培养、酶反应、污水处理提供良好的反应环境的设备，生物反应器是生物反应过程中的关键设备，它的结构、操作方式和操作条件对生物技术产品的质量和转化率以及生物反应器的能耗有很大影响。膜生物反应器，是把膜技术与生化反应技术相结合起来的一门新兴污水处理技术，是目前最有前途的污水处理技术之一。在运行过程中，膜生物反应器通过维持较高的生物量，可实现污水中的有机物迅速降解，同时由于膜具有高效的分离特性，与采用重力沉降分离为主的传统活性污泥法污水处理工艺相比，膜生物反应器具有出水水质好、结构紧凑、剩余污泥产量少、容积负荷高、操作运行简单等突出优点，因此近十年来膜生物反应器在污水处理领域的应用范围在不断扩大;而且由于膜生物反应器规模的增加又可显著降低其操作费用，因而提高了膜生物反应器在污水处理领域的竞争能力，使其具有良好的发展前景。
传统的膜生物反应器使用活性污泥，由于膜生物反应器在运行过程中，必须保持一定的膜驱动压力，这时体系中存在的大量微粒、微细胶体粒子，尤其是大量的污泥絮体，会在膜表面或膜孔内吸附、沉积，逐渐造成膜孔径变小或堵塞，导致膜通量与分离特性大幅度降低。为了使膜生物反应器在运行中获得稳定的膜通量，传统的膜生物反应器在运行过程中一般采用提高曝气强度的方式来改善这一状况，这种方法使得膜生物反应器的能耗比传统生物处理工艺明显偏高，大量实验研究结果表明曝气能耗占膜生物反应器运行总能耗的80～90%，因此如何降低膜生物反应器运行过程中的曝气量，同时又能有效控制膜生物反应器的膜污染，是膜生物反应器的重要研究课题。
为了解决膜生物反应器的曝气导致的高能耗问题，中国专利CN1884130考虑膜生物反应器间歇出水的操作情况，提出在抽吸和停吸阶段分别提供不同的曝气强度，这种方法可相对有效地减小膜生物反应器的能耗，并可在较低的能耗条件下获得相对稳定的膜通量，但此方法不能从根本上解决活性污泥膜生物反应器的膜污染问题。
好氧颗粒污泥自20世纪90年代末被报道以来，目前正得到越来越多的环境工程学者的 关注。由于好氧颗粒污泥具有活性污泥所不具备的一些独特优点，如很强的抗负荷冲击能力、污泥的沉淀效果好，泥水分离简单等，因此使用颗粒污泥工艺能大大的减少污泥沉降时间，缩小污水处理厂的占地面积，降低工程造价，减少剩余污泥量;而且好氧颗粒污泥具有比较好的脱氮除磷性能，解决了传统活性污泥工艺脱氮除磷效率低的问题。中国专利CN201065361公开了在膜生物反应器内采用活性颗粒污泥来降低膜污染提高膜性能的方法，揭示了在膜生物反应器内采用活性污泥颗粒能有效抑制膜污染提高膜性能，但此专利中使用的活性污泥颗粒需在单独的反应体系中培养，处理程序繁琐复杂。中国专利CN1974439公开了在膜生物反应器内培养活性污泥颗粒提高膜生物反应器性能的方法，但其采用传统的膜生物反应器操作方式形成活性污泥颗粒，污泥颗粒化过程漫长，同时难以维持膜生物反应器的高性能。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的第一目的是提供一种膜生物反应器内好氧活性污泥快速颗粒化的装置，以解决现有装置中污泥颗粒化过程漫长且难以维持膜生物反应器高性能的缺陷。
本发明的第二目的是提供一种膜生物反应器内好氧活性污泥快速颗粒化的方法，以解决现有方法污泥颗粒化过程漫长且难以维持膜生物反应器的高性能的缺陷。
本发明的技术方案如下：
一种膜生物反应器内好氧活性污泥快速颗粒化的装置，包括序批式管式反应器SBR和膜生物反应器，所述序批式管式反应器SBR和膜生物反应器通过连接管道直接连通，其中所述序批式管式反应器SBR用于对好氧活性污泥进行预驯化，所述膜生物反应器用于对经由所述连通管道直接移入的经序批式管式反应器SBR预驯化后的好氧活性污泥进行颗粒化。
一种使用上述装置制备好氧活性污泥颗粒的方法，包括如下步骤：
(1)将好氧活性污泥在序批式管式反应器SBR内预驯化2～15天，之后将预驯化好的好氧活性污泥直接通过所述连接管道快速转移至膜生物反应器中;
(2)使化学需氧量浓度为250～600mg/L、氨氮浓度18～73为mg/L、pH为6.86～7.4的污水连续进入所述膜生物反应器，并分别对膜过滤出水、曝气和上清液排出进行间歇式操作，其中，所述膜过滤出水间歇式操作为膜过滤出水6～10分钟，停6～8分钟;所述曝气间歇式操作为曝气100～172分钟，停5～8分钟;所述上清液排出的间歇式操作为停60～177分钟，运行3～4分钟;
(3)所述膜生物反应器运行7～14天后，其内部的好氧活性污泥颗粒化，生成了好氧活 性污泥颗粒，所述膜生物反应器即成为颗粒化好氧活性污泥内循环式膜生物反应器。
较佳地，所述颗粒化好氧活性污泥内循环式膜生物反应器内好氧活性污泥颗粒的浓度为3000～10000mg/L，平均粒径为400～1200微米，好氧活性污泥颗粒占所述颗粒化好氧活性污泥内循环式膜生物反应器内污泥总量的90%以上。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明提出了一种类似序批式活性污泥法操作模式的新型内循环膜生物反应器内好氧污泥颗粒的制备方法，通过将序批式管式反应器SBR和膜生物反应器直接连通缩短了转移时间，进而缩短了好氧活性污泥的处理时间，可实现好氧活性污泥在膜生物反应器内快速颗粒化，所述颗粒化的好氧活性污泥可有效减少或消除膜生物反应器的膜污染，从而避免了频繁地采用物理或化学方法清洗膜组件所带来的不足之处，具有广阔的应用前景。