CN103588296B - 应用厌氧膜生物反应器对污水进行处理以脱硫除氮的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应用厌氧膜生物反应器对污水进行处理以脱硫除氮的方法，其包括：提供一厌氧反应器，其中含有包括脱氮硫杆菌的活性污泥；将含有硝酸盐和/或亚硝酸盐以及硫化物的待处理污水引入厌氧反应器中，与脱氮硫杆菌相接触，脱氮硫杆菌利用硝酸盐为电子受体，将废水中硫化物氧化为单质硫，同时将硝酸盐和/或亚硝酸盐还原为氮气而去除；污水在其中的硝酸盐和/或亚硝酸盐以及硫化物经脱氮硫杆菌脱除后，进一步与膜组件中的分离膜接触，分离膜将绝大部分脱氮硫杆菌以及其他悬浮颗粒物质截留，截留的脱氮硫杆菌以及其他悬浮颗粒物质保留在反应器或返回反应器中，滤过液为处理后的水体。本发明流程简单，耗能较少，可高效脱硫除氮。

Description

应用厌氧膜生物反应器对污水进行处理以脱硫除氮的方法

技术领域

本发明是关于一种污水处理技术，具体是指一种应用厌氧膜生物反应器对污水进行处理以脱硫除氮的方法。

背景技术

近几年来含硫含氮的有机废水污染日趋严重。现代工业生产中制药、发酵、化工、食品加工、制革厂及采矿等行业排放的废水都含有高浓度的硫酸盐及氨氮的有机废水。含氮化合物（如氨氮）能够加速藻类等水生生物大量繁殖，引发水体富营养化，造成水华、赤潮等现象。含硫化合物（如硫酸盐）在厌氧条件下能够被微生物还原为硫化物，不仅引起生物腐蚀，还会产生有毒有害的硫化氢气体，对于有机污染物以及氮、硫等营养盐的高效去除手段也逐渐成为污水处理领域中的研发热点。

目前，国内外对于高浓度含硫含氮有机废水的处理，多采用复杂的工艺系统进行分别脱氮和脱硫。

传统的有机废水脱氮工艺主要是利用微生物的硝化、反硝化作用，通常采用三级活性污泥系统，含碳有机物的氧化和含氮有机物的氨化、氨氮的硝化及硝酸盐的反硝化分别在三个构筑物内进行，并维持各自独立的污泥回流系统。如图1所示，其为现有技术中常规的硝化-反硝化脱氮系统的结构示意图。该系统包括：

a）曝气池：

待处理原废水首先进入曝气池，在好氧条件下，通过异养型BOD氧化菌作用氧化有机物（BOD）；

b）硝化池（生物硝化反应器）：

曝气池处理的废水经沉淀池沉淀污泥后，进入硝化池，在好氧条件下通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将废水中的氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮；

c）反硝化反应器（生物反硝化反应器）：

硝化池处理的废水经沉淀污泥后，进入反硝化反应器，在缺氧条件下由于兼性脱氮菌(反硝化菌)的作用，将废水亚硝酸盐氮和硝酸盐氮还原成氮气。

上述生物脱氮工艺中，由于不同的菌群对环境要求不同（溶解氧、碱度）及相互对基质的竞争，为稳定脱氮功能，异养型BOD氧化菌、亚硝酸盐菌和硝酸盐菌、反硝化菌的作用需要分别在不同的反应池中进行，这种处理方式工艺流程长，操作控制复杂，系统占地面积大，能耗高，并需要额外投加有机物如甲醇，无疑大幅增加工艺运行成本，且处理效率不高。

传统的有机废水脱硫工艺主要采用先经硫酸盐还原生成硫化物、之后去除硫化物以达到脱硫目的的工艺。其中：

硫酸盐还原主要是在厌氧条件下，在硫酸盐还原细菌(SRB)的作用下，将废水中的硫酸根还原为硫化物；反应过程如下所示：

硫化物的去除可以通过以下三种方式：

一是产生硫化物沉淀；化学沉淀法一般常用Fe²⁺作为沉淀剂，使S^2-与Fe²⁺形成FeS沉淀。反应方程式如下：

S^2-+Fe²⁺→FeS↓；

二是直接将H₂S吹脱；吹脱法需将反应体系调到酸性条件，然后直接用空气或惰性气体将大部分以H₂S形式存在的硫化物吹脱出去。反应方程式如下：

S^2-+2H⁺→H₂S↑；

三是在硫氧化菌(Sulphur-oxidising Bacteria)的作用下，将硫化物氧化为单质硫而去除。在硫细菌作用下，硫化物转换为硫离子而去除，通常采用的硫细菌包括无色硫细菌和光合硫细菌等。反应可表示如下：

上述脱硫工艺，在去除硫化物的方法中，化学沉淀法方法操作简单，但是能耗高，沉淀剂费用较大，而且产生的化学污泥需进一步处理；吹脱法过程简单，但动力消耗大，运行费用高，吹脱后的尾气含有大量的H₂S，如不加处理，会造成大气的二次污染；生物脱硫法是近些年发展起来的一项新技术，与物化法相比，不产生化学污泥、可回收单质硫、去除效率高、能耗低，然而，硫化物氧化为单质硫工艺不仅负荷过低，而且单质硫黏附于细胞表面难以分离等问题，限制其实际工程应用。

针对传统污水处理分别脱氮、脱硫工艺存在的问题，业界已有研究者提出了同步脱氮除硫工艺。这些工艺一般采用UASB、固定床或流化床反应器，微生物为颗粒污泥或者生物膜的形式。例如：

图2示意了通常采用UASB反应器及其改进工艺实现污水的同步脱氮除磷的一般反应流程，图中：101、进水箱；102、进水泵；103、循环泵；104、UASB反应器；105、出水箱；106、气体排放装置。污水进入UASB反应器，反应器内投加有脱氮硫杆菌，在脱氮硫杆菌的作用下实现氮硫的同步去除。

CN200710072195.0公开了一种同步去除废水中有机物、硫化物和硝酸盐的方法及反应器，该现有技术是采用硫自养反硝化菌和异养反硝化菌生物膜对废水进行处理的方法。反应器是固定床生物膜反应器，填料为火山岩或活性炭，筒体内腔的中下部形成了反应区，筒体内腔的上部形成了沉淀区,集气室内腔的中上部形成了气体收集区，集气室内腔的底部与溢水堰之间形成了储水区。

CN200910072359.9公开了一种在一个反应器内碳氮硫同步脱除的有机废水处理方法，在一个反应器内碳氮硫同步脱除的有机废水处理方法,它涉及一种有机废水处理方法，其主要步骤为：(一)培养颗粒污泥；(二)强化自养反硝化脱硫微生物；(三)在同一流化床反应器内，通过自养微生物与异养微生物协同作用，将废水中的有机物、硫酸盐和硝酸盐分别被转化成二氧化碳、单质硫和氮气而去除，从而完成碳氮硫的同步脱除。

然而，上述污水处理同步脱氮除硫工艺中，普遍存在污泥驯化周期长、微生物浓度受限、易发生污泥流失等问题。同时，填料的使用除了会显著增加投资成本，还会导致布水不均，填料局部微生物浓度过高而引起填料堵塞等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种应用膜生物反应器实现污水中氮硫污染的同步去除的方法，以改善或克服现有技术存在的一项或多项缺陷，特别是解决传统氮、硫去除需单独处理而导致的工艺流程复杂、处理成本高、处理效率低等问题，以及解决目前同步脱氮除硫反应器中污泥浓度低，驯化时间长、总氮总硫去除负荷低、系统耐冲击性差等问题。

为达上述目的，本发明提供了一种应用厌氧膜生物反应器对污水进行处理以脱硫除氮的方法，该方法包括：

提供一厌氧反应器，该厌氧反应器中含有包括脱氮硫杆菌的活性污泥；

将含有硝酸盐和/或亚硝酸盐以及硫化物的待处理污水引入所述厌氧反应器中，与厌氧反应器中的脱氮硫杆菌相接触，脱氮硫杆菌利用硝酸盐为电子受体，将废水中硫化物氧化为单质硫，同时将硝酸盐和/或亚硝酸盐还原为氮气而去除；

污水在其中的硝酸盐和/或亚硝酸盐以及硫化物经脱氮硫杆菌脱除后，进一步与一膜组件中的分离膜接触，分离膜将绝大部分脱氮硫杆菌以及其他悬浮颗粒物质截留，截留的脱氮硫杆菌以及其他悬浮颗粒物质保留在反应器或返回反应器中，滤过液为处理后的水体。

根据本发明的具体实施方案，本发明的方法中，利用厌氧反应器内污泥与硫单质的密度差以及氮气的分选作用，使单质硫沉积在厌氧反应器底部，在达到一定的浓度后可以回收。

根据本发明的具体实施方案，本发明的方法还包括：设置气体内循环通路，利用脱氮硫杆菌反应产生的氮气作为厌氧气体来源，以循环方式从厌氧反应器顶部空间由曝气设备抽出，或由射流器吸出，气体或气液混合流经由膜组件下方的膜曝气清洗分配器对膜组件进行有效擦洗，而后气体由循环管道从膜组件返回厌氧反应器，或直接进入厌氧反应器，多余的气体直接排放或储存到特定的气体容器中作为备用气体，气体储罐中的压力达到一定限值时压力阀打开排放气体。进一步地，可以在气体内循环通路上设置吸收塔，对内循环气体中的硫化氢和/或氨气，以降低硫化氢和/或氨气对反应器内厌氧生物的抑制作用。

本发明的技术方案主要是首次提出应用膜生物反应器，实现污水中氮硫污染的同步去除，解决了传统氮、硫去除需单独处理而导致的工艺流程复杂、处理成本高、处理效率低等问题，以及目前同步脱氮除硫反应器中污泥浓度低，驯化时间长、总氮总硫去除负荷低、系统耐冲击性差等问题。

根据本发明的具体实施方案，本发明的反应器内可设有搅拌装置，以对污泥与待处理污水进行适当搅拌混合。由于需要利用污泥与硫单质的密度差以及氮气的分选作用使单质硫沉积在反应器底部，本发明中优选控制搅拌速率低于60rpm。

根据本发明的具体实施方案，本发明中所用分离膜可以为微滤膜或是超滤膜，其膜类型可以为中空纤维膜或是平板膜。

根据本发明的具体实施方案，本发明中，所述膜组件可以设置在厌氧反应器外，也可以浸没于厌氧反应器中（工作时反应器内的污水浸没膜组件）。

根据本发明的具体实施方案，本发明的方法中，是利用温度、ORP、pH传感器监控厌氧反应器反应环境变化，优选地，控制反应器内温度28～30℃、ORP小于～200mV、pH6.5～7.5，水力停留时间1～1.5h。

根据本发明的具体实施方案，本发明的方法中，反应器内活性污泥为厌氧颗粒污泥，初始投加量为5～15g/L，优选为10～15g/L。运行后，稳定工作时，反应器内的脱氮硫杆菌污泥浓度可提高到20～40g/L，显著增加了系统的稳定性和耐冲击性。

根据本发明的具体实施方案，本发明的方法中，可利用跨膜压差计/探头监测膜组件的跨膜压力差。优选地，本发明中控制跨膜压差应不低于-30kPa。跨膜压差绝对值过大，可采用在线化学清洗以及离线清洗的方式使之恢复。

本发明的技术效果：

1、与传统氮硫分别去除的工艺相比，本发明具有流程简单，耗能较少等优点。经测算，本发明的占地面积和能源消耗水平将显著减少50%以上，运行成本可节约80%以上。

2、系统的脱氮硫杆菌污泥浓度可由5～15g/L提高到20～40g/L，显著增加了系统的稳定性和耐冲击性。

3、本发明的系统启动时间将由3个月以上缩短至1个月以下，硝酸盐氮去除率将从80%提高到90%以上，硫化物去除率由90%提高到98%以上，总氮负荷可由0.5～0.8kg/m³·day提高到>=2.0kg/m³·day，总硫负荷可达>=5.0kg/m³·day。

附图说明

图1为现有传统的生物脱氮工艺流程示意图。

图2为现有应用UASB反应器及其改进工艺实现废水的同步脱氮除磷的工艺流程示意图。

图3为本发明具体实施例1的外置式内循环曝气厌氧膜生物反应器结构示意图。

图4为本发明具体实施例2的内置式内循环曝气厌氧膜生物反应器结构示意图。

图5为本发明具体实施例3的外置式内循环射流曝气厌氧膜生物反应器结构示意图。

图6为本发明具体实施例4的内置式内循环射流曝气厌氧膜生物反应器结构示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式并列举具体实施例，进一步配合附图，详细说明本发明技术方案的实施和所具有的有益效果，但不能认定为对本发明的可实施范围的任何限定。

本发明的方法，是利用脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)可以将硫化物作为电子供体、将硝酸盐或亚硝酸盐作为电子受体的特性，将废水中的硫化物氧化为单质硫、将硝酸盐/亚硝酸盐还原为氮气而去除，反应过程可表示为：

12H⁺+2NO^3-+5S^2-→N₂+5S+6H₂O，

但是，由于脱氮硫杆菌世代时间长、生长缓慢、处理负荷相对较低，本发明中通过采用所述的厌氧膜生物反应器而实现菌种的富集，提高处理效率。

根据本发明的具体实施方案，本发明提供的厌氧膜生物反应器是一种全混式厌氧反应器，厌氧生物在本发明的全混式厌氧反应器中均匀悬浮生长，含有硫化物及硝酸盐的待处理污水由进入该全混式厌氧反应器中，厌氧生物与进水中的污染物均匀充分混合，污水中的硫酸物、硝酸盐经脱氮硫杆菌脱除后再由膜组件进行固液分离，将厌氧生物截留在反应器内，避免悬浮生长的厌氧生物从全混式厌氧反应器内流失。

根据本发明的具体实施方案，所述的膜组件可以是置于全混式厌氧反应器内（内置式），也可以是置于全混式厌氧反应器外（外置式）。

在本发明的具体实施方式中，请结合参见图3～图6所示，本发明提供了一种实现本发明所述的对污水进行处理以脱硫除氮的方法的污水处理设备，本发明的污水处理设备主要包括全混式厌氧反应器、膜组件以及相应配套设备。具体来说由如下设备中的全部或几种构成：

1、进水池；2、进水泵；3、厌氧反应器（在该反应器中，脱氮硫杆菌利用亚硝酸盐为电子受体，将氨氮氧化为氮气）；4、膜组件及其配套设备（微滤膜或超滤膜，中空纤维膜或平板膜）；5、出水泵；6、曝气/气液混合流分配器；7、气体储罐；8、压力阀；9、压差计；10、传感器（如温度、ORP、pH等）；11、循环泵；12、射流器；13、气体流量计；14、搅拌器；15、气体循环设备；16、吸收塔（可选）。

运行流程：

含有硝酸盐、及硫化物的待处理污水由进水泵2从进水池1泵入厌氧反应器3中；

污水中的硝酸盐及硫化物，与厌氧反应器中的脱氮硫杆菌(Thiobacillusdenitrificans)相接触，利用硝酸盐为电子受体，将废水中硫化物氧化为单质硫，同时将硝酸盐/亚硝酸盐还原为氮气而去除。其总反应式如下：

12H⁺+2NO^3-+5S^2-→N₂+5S+6H₂O

污水在其硝酸盐、硫化物经脱氮硫杆菌脱除后，进一步与膜组件中的分离膜接触。分离膜可以是微滤膜或超滤膜，其膜类型可以是中空纤维膜或平板膜，其所在位置可以与厌氧反应器相分离（如图3、图5所示意的外置式）或浸没于厌氧反应器中（如图4、图6所示意的内置式）。分离膜将绝大部分脱氮硫杆菌以及其他悬浮颗粒物质保留在反应器中，滤过液由抽吸泵5从系统中泵出。采用本发明的技术方案，滤过液水质可达到或优于国家排放或回用标准，因此可以直接排放或进一步进入水回用系统。

截留在膜组件外的脱氮硫杆菌或其他颗粒物将直接返回或由循环泵11泵回厌氧反应器。

利用反应器内厌氧污泥与硫单质的密度差以及氮气的分选作用，使单质硫沉积在厌氧反应器3底部。在达到一定的浓度后可以回收。

利用脱氮硫杆菌反应产生的氮气作为厌氧气体来源，以循环方式从厌氧反应器顶部空间由曝气设备15抽出（如图3、图4），或由射流器12吸出（如图5、图6），气体或气液混合流经由膜组件下方的膜曝气清洗分配器6对膜组件进行有效擦洗，而后气体由循环管道从膜组件返回厌氧反应器（外置式膜组件），或直接进入厌氧反应器（内置式膜组件），多余的气体直接排放或储存到特定的气体容器7中作为备用气体，气体储罐中的压力达到一定限值时压力阀8打开排放气体。

由于内循环曝气还可对反应器内的有害物质进行吹脱，若在气体内循环通路上放置被吹脱物质的吸收（如硫化氢吸收塔、氨气吸收塔16等），可有效降低有害物质对反应器内厌氧生物的抑制作用，显著提高反应器效率、耐冲击性及稳定性。

为监控膜污染趋势，可用跨膜压差计/探头9监测跨膜压力差，用温度、ORP、pH等传感器10监控厌氧反应器反应环境变化。

应用本发明的方法，可以实现污水中氮硫污染的同步去除，解决了传统氮、硫去除需单独处理而导致的工艺流程复杂、处理成本高、处理效率低等问题，以及目前同步脱氮除硫反应器中污泥浓度低，驯化时间长、总氮总硫去除负荷低、系统耐冲击性差等问题。采用本发明的技术方案，通过膜生物反应器对污泥的截留，系统内脱氮硫杆菌污泥浓度可提高到20～40g/L，其占地面积和能源消耗水平将显著减少50%以上，运行成本可节约80%以上，系统启动时间将由3个月以上缩短至1个月以下，总氮及总硫负荷分别达5.0kg/m³·day和2.0kg/m³·day。

实施例1、外置式内循环曝气厌氧膜生物反应器

如图3所示，其为本发明的污水处理设备的一优选实施例的结构示意图。本实施例的污水处理设备包括：

进水池1、进水泵2、厌氧反应器3、膜组件4及其配套设备（如密闭式膜池4-1）、出水泵5、分配器6、气体储罐7、压力阀8、跨膜压差探头9、传感器10、循环泵11、气体流量计13、搅拌器14、气体循环泵15、吸收塔16。

其中，进水池1内的污水利用进水泵2泵入厌氧反应器3，厌氧反应器3的上部集气空间与设于膜组件4下方的分配器6之间通过送气管路连通，该送气管路上设有气体循环泵15和气体流量计13，所述密闭式膜池4-1上部的出气口与该厌氧反应器3的上部集气空间通过回气管路连通，该回气管路上设有吸收塔16。

本实施例优选采用全混式厌氧反应器，厌氧生物在该厌氧反应器中均匀悬浮生长。

本实施例采用外置式微滤膜或超滤膜膜组件，且该膜组件4的组件结构形式可选择以中空纤维膜或平板膜来实现，其材料可选择有机膜或无机膜。分离膜将绝大部分厌氧氨氧化菌以及其它悬浮颗粒物质保留在反应器中，滤过液由抽吸泵5从系统中泵出。由于滤过液水质达到或优于国家排放或回用标准，因此可以直接排放或进一步进入水回用系统。

本实施例中，气体内循环通路包括连通该厌氧反应器与膜组件下方的分配器的送气管路以及连通密闭式膜池4-1的出气口与该厌氧反应器3的回气管路。

所述送气管路上设有气体循环泵15、气体流量计13，所述厌氧反应器3内的氮气是从厌氧反应器3顶部空间由该气体循环泵15抽出并输送至所述膜曝气清洗分配器6。

所述回气管路上较佳是设有吸收塔16，用于吸收被吹脱物质，以降低有害物质对厌氧反应器3内的厌氧生物的抑制作用。

另外，该气体内循环设备还包括设于回气管路另一分支上的气体储罐7，内循环用气量可以由气体流量计控制，故反应器中多于所需用气量的气体可自动流入气体储罐，用于储存多余的气体以作为备用气体，该气体储罐7上设有压力阀8，当气体储罐7中的压力达到一定限值时压力阀8自动打开排放气体。

本实施例中，该厌氧反应器3与密闭式膜池4-1之间形成液体内循环通路，该液体内循环通路包括连通厌氧反应器上部与密闭式膜池4-1上部的送液管路以及连通该密闭式膜池4-1下部与该厌氧反应器3下部的回液管路。该送液管路上设有循环泵11。

为了监控厌氧反应器3内的反应环境变化情况，较佳是在该厌氧反应器3内设置用于监测如温度、ORP、pH等数值的传感器10。

本实施例中，接种污泥为厌氧颗粒污泥，初始污泥浓度为15g/L。进水S^2-浓度为375mg/L，NO₂ ^--N浓度为150mg/L；pH值为6.5～7.5，温度为30℃，水力停留时间为1.5h。曝气强度为1L/(m²膜面积*min)。

反应器共运行30d，至第25d时，出水S^2-浓度小于10mg/L，NO₂ ^--N浓度小于15mg/L，硫离子及亚硝氮去除率分别为98%和90%，硫去除负荷达5.8kg/(m³·d)，氮去除负荷达2.2kg/(m³·d)。

实施例2、内置式内循环曝气厌氧膜生物反应器

如图4所示，本实施例中，污水处理设备采用膜组件内置式内循环曝气厌氧膜生物反应器，其中，膜组件4是设置于厌氧反应器3的内部，即采用内置式膜组件。与此特点相对应，本实施例中无需设置实施例1中的液体内循环通路，而且，该气体内循环通路只需设置连通该厌氧反应器与膜组件下方的分配器的送气管路即可，而无需设置实施例1中的回气管路。

本实施例除了具有实施例1中所述优点，由于其内置式膜组件的设计形式，使得内循环曝气可同时实现有效膜清洗、进水以及反应器内固液混合物的充分混匀等作用，而且大大简化了系统设计，显著降低投资成本，运行控制更加简便稳定。

本实施例中，接种污泥为厌氧颗粒污泥，初始污泥浓度为10g/L。进水S^2-浓度为375mg/L，NO₂ ^--N浓度为150mg/L；pH值为6.5～7.5，温度为30℃，水力停留时间为1h。

反应器共运行30d，至第30d时，出水S^2-浓度小于15mg/L，NO₂ ^--N浓度小于25mg/L，硫离子及亚硝氮去除率分别为96%和84%，硫去除负荷达8.6kg/(m³·d)，氮去除负荷达3.0kg/(m³·d)。

实施例3、外置式内循环射流曝气厌氧膜生物反应器

如图5所示，本实施例的污水处理设备采用膜组件外置式内循环射流曝气厌氧膜生物反应器，其中，进水池1内的污水利用进水泵2泵入厌氧反应器3，厌氧反应器3的上部集气空间与设于膜组件4下方的气液混合流分配器6之间通过射流曝气管路连通，本实施例中，是利用射流的方式实现氮气的输送，所述密闭式膜池4-1上部的出气口与该厌氧反应器3的上部集气空间通过回气管路连通，该回气管路上设有吸收塔16。

具体地，厌氧反应器3中的固液混合物由循环泵11泵出，而后接入射流器的进液端；厌氧反应器3上部集气空间内的氮气管路接入射流器的进气端；固液混合物在循环泵11的推动下高速流过射流器，这时射流器内会在进气端形成负压，从而将厌氧反应器3上部集气空间内的氮气吸入射流器内（为增加气体流量亦可增设气体循环泵将气体泵入射流器内），气体流量由气体流量计13控制，并随后在射流器内部形成气固液高速混合流；在射流器内形成的气固液高速混合流，经由膜组件下方的分配器6在膜表面形成高速错流，从而有效防止膜污染。密闭式膜池4-1的下部通过回液管路与厌氧反应器3的下部连通，从而能将截留在膜组件外的厌氧氨氧化菌或其他颗粒物直接返回厌氧反应器3，形成液体内循环系统。

本实施例中，接种污泥为实施例1中的剩余污泥，初始污泥浓度为20g/L。进水S^2-浓度为375mg/L，NO₂ ^--N浓度为150mg/L；pH值为6.5～7.5，温度为30℃，水力停留时间为1.5h。曝气强度为1L/(m²膜面积*min)。

反应器稳定运行30d，出水平均S^2-浓度小于10mg/L，NO₂ ^--N浓度小于15mg/L，硫离子及亚硝氮去除率分别为98%和90%，硫去除负荷达5.8kg/(m³·d)，氮去除负荷达2.2kg/(m³·d)。

实施例4、内置式内循环射流曝气厌氧膜生物反应器

如图6所示，本实施例的污水处理装置采用膜组件内置式内循环曝气厌氧膜生物反应器，其中，本实施例的膜组件是采用内置式膜组件，即将膜组件4设于该厌氧反应器3的内部，与此对应，相关的连接管路也相应变化，具体请参考实施例2。

另外，与实施例3类似，本实施例是利用射流的方式将厌氧反应器3上部集气空间内的氮气送至膜组件下方的分配器6。气体内循环通路的送气管路上设有射流器，所述厌氧反应器3内的氮气是由射流器12吸出并送至所述膜曝气清洗分配器6。

本实施例除了具有实施例2的优点，由于其射流方式内循环的设计形式，气固液混合流流速高，分配器6不易堵塞，且在膜表面形成的错流速度高，因此特别适用于高含固物污水的处理。

本实施例中，接种污泥为实施例2中的剩余污泥，初始污泥浓度约为12g/L。进水S^2-浓度为375mg/L，NO₂ ^--N浓度为150mg/L；pH值为6.5～7.5，温度为30℃，水力停留时间为1h。

反应器稳定运行30d，出水平均S^2-浓度小于25mg/L，NO₂ ^--N浓度小于30mg/L，硫离子及亚硝氮去除率分别为93%和80%，硫去除负荷达8.4kg/(m³·d)，氮去除负荷达2.9kg/(m³·d)。

Claims (12)

1.一种应用厌氧膜生物反应器对污水进行处理以脱硫除氮的方法，该方法包括以下步骤：

提供一厌氧反应器，该厌氧反应器中含有包括脱氮硫杆菌的活性污泥；所述活性污泥为厌氧颗粒污泥，初始投加量为5～15g/L；

将含有硝酸盐和/或亚硝酸盐以及硫化物的待处理污水引入所述厌氧反应器中，与厌氧反应器中的脱氮硫杆菌相接触，脱氮硫杆菌利用硝酸盐为电子受体，将废水中硫化物氧化为单质硫，同时将硝酸盐和/或亚硝酸盐还原为氮气而去除；

污水在其中的硝酸盐和/或亚硝酸盐以及硫化物经脱氮硫杆菌脱除后，进一步与一膜组件中的分离膜接触，分离膜将绝大部分脱氮硫杆菌以及其他悬浮颗粒物质截留，截留的脱氮硫杆菌以及其他悬浮颗粒物质保留在反应器或返回反应器中，滤过液为处理后的水体；

并且，该方法还包括：设置气体内循环通路，利用脱氮硫杆菌反应产生的氮气作为厌氧气体来源，以循环方式从厌氧反应器顶部空间由曝气设备抽出，或由射流器吸出，气体或气液混合流经由膜组件下方的膜曝气清洗分配器对膜组件进行有效擦洗，而后气体由循环管道从膜组件返回厌氧反应器，或直接进入厌氧反应器，多余的气体直接排放或储存到特定的气体容器中作为备用气体，气体储罐中的压力达到一定限值时压力阀打开排放气体。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，利用厌氧反应器内污泥与硫单质的密度差以及氮气的分选作用，使单质硫沉积在厌氧反应器底部，在达到一定的浓度后回收。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在气体内循环通路上设置吸收塔，用于吸收内循环气体中的硫化氢和/或氨气，以降低硫化氢和/或氨气对反应器内厌氧生物的抑制作用。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，反应器内设有搅拌装置，控制搅拌速率低于60rpm。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分离膜为微滤膜或超滤膜，其膜类型为中空纤维膜或平板膜。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述膜组件设置在厌氧反应器外。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述膜组件浸没于厌氧反应器中。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，利用温度、ORP、pH传感器监控厌氧反应器反应环境变化。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，控制反应器内温度28～30℃、ORP小于-200mV、pH6.5～7.5，水力停留时间1～1.5h。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，反应器内厌氧颗粒污泥初始投加量为10～15g/L。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，利用跨膜压差计/探头监测膜组件的跨膜压力差。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，控制跨膜压差不低于-30kPa。