CN105502653A - 一种厌氧生物膜—膜生物反应器和污水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于膜生物反应器领域，尤其涉及一种厌氧生物膜—膜生物反应器和污水处理方法。本发明提供的反应器包括：反应器壳体；反应器壳体上设置有反应器进水口和反应器出水口；反应器进水口设置在反应器壳体底部；设置在反应器壳体内腔的填料组件，填料组件位于反应器进水口上方；设置在反应器壳体内腔的膜组件，膜组件位于所述填料组件上方；膜组件包括膜组件壳体，膜组件壳体上设置有膜组件进水口和膜组件出水口；膜组件进水口覆盖有过滤层，膜组件出水口通过管道与所述反应器出水口相连；设置在反应器壳体内腔的曝气装置；设置在反应器壳体上的排气口，曝气装置的进气端与所述排气口的出气端相连。

Description

一种厌氧生物膜—膜生物反应器和污水处理方法
技术领域
本发明属于膜生物反应器领域，尤其涉及一种厌氧生物膜—膜生物反应器和污水处理方法。
背景技术
能量和水资源的短缺，是全球面临的两个重要挑战，而废水中隐含着的能量，却常被当成废弃物处理掉，未被充分利用。厌氧消化工艺对于从高浓度废水中回收能量显示出了巨大的优势，其具有低生物生长量，低能量消耗和高甲烷产量等优点，近几十年被广泛的研究和应用。但厌氧消化工艺仍然存在着诸多缺陷，单纯的厌氧处理对废水的化学需氧量(chemicaloxygendemand，COD)、悬浮颗粒(suspendedsolids，SS)的排放无法达到较严格的排放标准。而厌氧膜生物反应器(Anaerobicmembranebioreactor，AnMBR)将厌氧技术和膜分离技术有效的结合，带来了一种新兴水处理技术，在去除效果方面，其存在一定的优势。然而膜污染问题很大程度上限制了AnMBR的发展，增加了AnMBR的运行成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种厌氧生物膜—膜生物反应器和污水处理方法，本发明提供的厌氧生物膜—膜生物反应器在运行过程中膜污染较轻。
本发明提供了一种厌氧生物膜-膜生物反应器，包括：
反应器壳体；所述反应器壳体上设置有反应器进水口和反应器出水口；所述反应器进水口设置在反应器壳体底部；
设置在反应器壳体内腔的填料组件，所述填料组件位于反应器进水口上方；
设置在反应器壳体内腔的膜组件，所述膜组件位于所述填料组件上方；所述膜组件包括膜组件壳体，所述膜组件壳体上设置有膜组件进水口和膜组件出水口；所述膜组件进水口覆盖有过滤层，所述膜组件出水口通过管道与所述反应器出水口相连；
设置在反应器壳体内腔的曝气装置；
设置在反应器壳体上的排气口，所述曝气装置的进气端与所述排气口的出气端相连。
优选的，所述填料组件包括支撑骨架和填料；所述支撑骨架位于所述反应器进水口上方。
优选的，所述支撑骨架包括若干个垂直设置的刚性柱；每个所述刚性柱均位于所述反应器进水口上方；每个所述刚性柱上均固定有填料。
优选的，所述填料包括纤维束和/或纤维球。
优选的，所述填料的材料为活性炭纤维、纤维状金属填料或竹炭导电纤维。
优选的，还包括厌氧消化污泥；所述厌氧消化污泥附着在所述填料上。
优选的，所述膜组件壳体上沿水平方向设置有两个膜组件进水口，每个所述膜组件进水口均覆盖有过滤层。
优选的，所述曝气装置设置在反应器进水口与填料组件之间；所述排气口设置在反应器壳体顶部。
本发明提供了一种污水处理方法，包括以下步骤：
污水在上述技术方案所述反应器中进行处理，得到处理后污水。
优选的，处理过程中，所述反应器的水力停留时间为12～36h；所述反应器的容积负荷为0.805～5.56kgCOD/(m3.d)。
与现有技术相比，本发明提供了一种厌氧生物膜—膜生物反应器和污水处理方法。本发明提供的厌氧生物膜—膜生物反应器包括：反应器壳体；所述反应器壳体上设置有反应器进水口和反应器出水口；所述反应器进水口设置在反应器壳体底部；设置在反应器壳体内腔的填料组件，所述填料组件位于反应器进水口上方；设置在反应器壳体内腔的膜组件，所述膜组件位于所述填料组件上方；所述膜组件包括膜组件壳体，所述膜组件壳体上设置有膜组件进水口和膜组件出水口；所述膜组件进水口覆盖有过滤层，所述膜组件出水口通过管道与所述反应器出水口相连；设置在反应器壳体内腔的曝气装置；设置在反应器壳体上的排气口，所述曝气装置的进气端与所述排气口的出气端相连。在本发明中，污水通过反应器进水口进入反应器壳体的内腔中，依次经过填料组件和膜组件后，从反应器出水口排除；厌氧生物膜—膜生物反应器在处理污水的过程中，反应器内产生的气体通过排气口排出后进入曝气装置的进气端，实现了自身厌氧发酵产气进行气体内循环，维持了反应器中的厌氧环境并强化了污水中污染物在水相与生物相间的传质速度，使污染物在生物相分布更均匀；厌氧生物膜—膜生物反应器在处理污水的过程中，厌氧消化污泥在填料组件上附着生长，形成微生物膜，另一部分微生物被膜组件的过滤层截留后，在过滤层上形成污泥层，填料组件形成的微生物膜和过滤层形成污泥层均可以对污水中的有机物进行分解，从而实现污水中COD含量的降低。本发明通过在反应器中设置填料组件，使厌氧污泥在其表面成膜，降低了污水中微生物含量，从而显著降低膜组件上的微生物截留量，减缓膜组件的污染。同时，由于填料组件的设置还可以促进微生物种间电子传递，有效提高反应器对污水中有机物的去除效果。实验结果表明，本发明提供的厌氧生物膜—膜生物反应器处理COD浓度为805～5560mg/L的污水110天后，膜组件的跨膜压TMP值依然保持在1～7kPa，污水的COD去除率高达83.8％～99.9％。
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是本发明实施例提供的厌氧生物膜—膜生物反应器结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种厌氧生物膜—膜生物反应器，包括：
反应器壳体；所述反应器壳体上设置有反应器进水口和反应器出水口；所述反应器进水口设置在反应器壳体底部，用于污水进入反应器壳体内腔；
设置在反应器壳体内腔的填料组件，所述填料组件位于反应器进水口上方，用于厌氧污泥在其表面挂膜；
设置在反应器壳体内腔的膜组件，所述膜组件位于所述填料组件上方，用于过滤泥水混合物；所述膜组件包括膜组件壳体，所述膜组件壳体上设置有膜组件进水口和膜组件出水口；所述膜组件进水口覆盖有过滤层，所述膜组件出水口通过管道与所述反应器出水口相连，水可经由过滤层过滤后进入膜组件壳体内腔，并通过膜组件出水口排出厌氧生物膜—膜生物反应器；
设置在反应器壳体内腔的曝气装置，用于对反应器壳体内腔的泥水混合物曝气；
设置在反应器壳体上的排气口，用于排出反应器壳体内腔中的气体；所述曝气装置的进气端与所述排气口的出气端相连。
参见图1，图1是本发明实施例提供的厌氧生物膜—膜生物反应器结构示意图，图1中，1是反应器壳体，2是反应器进水口，3是反应器出水口，4是填料组件，5是膜组件，6是曝气装置，7是排气口，8是进水泵，9是出水泵，10是压力传感器，11是输气泵，12是微生物。
本发明提供的厌氧生物膜—膜生物反应器包括反应器壳体1、反应器进水口2、反应器出水口3、填料组件4、膜组件5、曝气装置6和排气口7。在本发明中，所述反应器进水口2设置在反应器壳体底部，用于污水进入反应器壳体1的内腔。在本发明中，反应器出水口3用于将处理后的污水排出厌氧生物膜—膜生物反应器，其设置位置没有特别限定。在本发明提供的一个实施例中，反应器出水口3设置在反应器壳体1的侧壁上。在本发明中，反应器壳体1的形状可根据实际需求灵活选择，如长方体、圆柱体等，反应器壳体1的材料可根据实际需要选择为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。在本发明中，反应器进水口2和反应器出水口3的个数和大小可根据实际需要设置。在本发明提供的一个实施例中，反应器进水口2连接有进水泵8。在本发明提供的一个实施例中，进水泵8为蠕动泵。在本发明提供的一个实施例中，反应器出水口3连接有出水泵9。在本发明提供的一个实施例中，出水泵9为蠕动泵。
在本发明中，填料组件4设置在反应器壳体1的内腔中，位于反应器进水口2上方，用于厌氧污泥在其表面成膜。在本发明提供的一个实施例中，填料组件4包括支撑骨架和填料，所述支撑骨架位于所述反应器进水口上方用于固定填料，所述填料用于厌氧污泥在其表面成膜。在本发明提供的一个实施例中，填料固定在所述支撑骨架对应反应器壳体1高度5～25cm的位置上。在本发明提供的一个实施例中，所述支撑骨架包括若干个垂直设置的刚性柱，每个所述刚性柱均位于所述反应器进水口上方。在本发明提供的一个实施例中，所述刚性柱的材料为不锈钢。在本发明提供的一个实施例中，所述刚性柱的直径为2～10mm；在本发明提供的另一个实施例中，所述刚性柱的直径为5mm。在本发明提供的一个实施例中，若干个所述刚性柱沿反应器壳体1内腔水平方向均布。在本发明提供的一个实施例中，若干个所述刚性柱沿反应器壳体1内腔水平方向的分布密度为(3～4根)/(150～160cm2)。在本发明中，刚性柱用于固定填料。在本发明提供的一个实施例中，每个所述刚性柱上均固定有填料。在本发明中，所述填料用于厌氧污泥在其表面成膜。在本发明提供的一个实施例中，填料包括纤维束和/或纤维球。在本发明提供的一个实施例中，所述填料的材料为活性炭纤维、纤维状金属填料或竹炭导电纤维。在本发明提供的一个实施例中，所述填料的直径为1～5mm；在本发明提供的另一个实施例中，所述填料的直径为3mm。在本发明提供的一个实施例中，所述填料的长度为3～10cm；在本发明提供的另一个实施例中，所述填料的长度为6cm。在本发明提供的一个实施例中，填料沿所述刚性柱的径向设置在刚性柱上，相邻两个填料的间隔为0.5～2cm，优选为1cm。在本发明提供的一个实施例中，所述厌氧生物膜—膜生物反应器还包括厌氧消化污泥，所述厌氧消化污泥附着在所述填料上，用于降解污水中的污染物。
在本发明中，膜组件5设置在反应器壳体1的内腔，位于所述填料组件4上方，用于过滤污水。在本发明提供的一个实施例中，所述膜组件5包括膜组件壳体，所述膜组件壳体上设置有膜组件进水口和膜组件出水口，所述膜组件进水口用于污水进入膜组件壳体内腔，所述膜组件出水口用于污水从膜组件壳体内腔中排出。在本发明提供的一个实施例中，所述膜组件壳体上沿水平方向设置有两个膜组件进水口。在本发明提供的一个实施例中，两个所述膜组件进水口相对应设置。在本发明中，所述膜组件进水口覆盖有过滤层，用于过滤进入膜组件壳体内腔的泥水混合物。在本发明提供的一个实施例中，所述过滤层为粗网膜、微滤膜或超滤膜。在本发明提供的一个实施例中，所述粗网膜为尼龙网或钢丝网。在本发明提供的一个实施例中，所述粗网膜的目数为200～800目；在本发明提供的另一个实施例中，所述粗网膜的目数为400目。在本发明中，所述膜组件出水口通过管道与所述反应器出水口相连。在本发明提供的一个实施例中，所述膜组件出水口与所述反应器出水口的连接管路上设置有压力传感器10，用于监测过滤层的跨膜压。在本发明中，污水可经由过滤层过滤后进入膜组件壳体内腔，并通过膜组件出水口排出厌氧生物膜—膜生物反应器。在本发明提供的一个实施例中，所述膜组件壳体为长方体，长方体的四个侧面中有两个相对的侧面为开放结构，即为膜组件进水口，膜组件出水口设置在长方体的底部。
在本发明中，曝气装置6设置在反应器壳体1的内腔中，用于对反应器壳体内腔的泥水混合物曝气。在本发明提供的一个实施例中，曝气装置6设置在反应器进水口2与填料组件4之间。在本发明提供的一个实施例中，曝气装置6包括多个曝气口，多个所述曝气口沿反应器壳体1内腔的水平方向均匀分布。
在本发明中，排气口7设置在反应器壳体1上，用于排出反应器壳体内腔中的气体。在本发明提供的一个实施例中，曝气装置6的进气端与排气口7的出气端相连。在本发明提供的一个实施例中，排气口7设置在反应器壳体1的顶部。在本发明提供的一个实施例中，曝气装置6和排气口7的连接管路上设置有气体输送泵11。在本发明提供的一个实施例中，曝气装置6和排气口7的连接管路上设置有旁路气体出口，用于将反应器壳体1内多余的气体排出厌氧生物膜—膜生物反应器。
在本发明中，污水通过反应器进水口2进入反应器壳体1的内腔中，依次经过填料组件4和膜组件5后，从反应器出水口3排除。厌氧生物膜—膜生物反应器在处理污水的过程中，反应器内产生的气体通过排气口7排出后进入曝气装置6的进气端，实现了自身厌氧发酵产气进行气体内循环，维持了反应器中的厌氧环境并强化了污水中污染物在水相与生物相间的传质速度，使污染物在生物相分布更均匀。厌氧生物膜—膜生物反应器在处理污水的过程中，厌氧污泥在填料组件4上富集，形成微生物膜，另一部分微生物被膜组件5的过滤层截留后，在过滤层上形成污泥层，填料组件4形成的微生物膜和过滤层形成污泥层均可以对污水中的有机物进行分解。在本发明中，污水中的有机物进行分解主要经过4个阶段，即水解、酸化、乙酸化和甲烷化。有机质首先被微生物水解成分子量较小的物质，如多糖、多肽和长链脂肪酸等。生成的短链有机质在酸化阶段被产酸菌继续降解，生成小分子物质，如葡萄糖、氨基酸和短链有机酸。第三阶段为产乙酸过程，葡萄糖和氨基酸被产乙酸菌利用，生成挥发性脂肪酸，如乙酸和丁酸，同时也会生成H2和CO2等物质；最后经过产甲烷菌的甲烷化作用，将挥发性脂肪酸、H2/CO2转化成甲烷，整个过程中，大部分的能量储存于甲烷中，少部分供微生物的生长需求。污水中的有机物经过填料组件4和膜组件5处理后，其中的有机物含量大大降低。
本发明通过在反应器中设置填料组件，可利于微生物的附着固定，降低污水中微生物含量，从而显著降低膜组件上的微生物截留量，减缓膜组件的污染。同时，由于填料组件的设置还可以促进微生物种间电子传递，有效提高反应器对污水中有机物的去除效果。本发明提供的厌氧生物膜—膜生物反应器处理COD浓度为805～5560mg/L的污水110天后，膜组件的跨膜压TMP值依然保持在1～7kPa，污水的COD去除率高达83.8％～99.9％。
本发明提供了一种污水处理方法，包括以下步骤：
污水在上述技术方案所述反应器中进行处理，得到处理后污水。
在本发明提供的污水处理方法中，将待处理污水从所述反应器的反应器进水口输送进入反应器壳体内腔，在所述反应器中进行处理后，在所述反应器出水口得到处理后的出水。在本发明提供的一个实施例中，所述待处理污水的COD(chemicaloxygendemand，化学需氧量)浓度为805～5560mg/L。在本发明中，污水处理过程中，所述反应器的水力停留时间优选为12～36h，更优选为20～24h；所述反应器的容积负荷优选为0.805～5.56kgCOD/(m3.d)。
本发明提供的方法采用设置有填料组件的厌氧生物膜—膜生物反应器对污水进行处理，具有较高的COD去除率，且处理过程中反应器的膜污染较轻。
为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
1)厌氧生物膜—膜生物反应器：
本实施例提供的厌氧生物膜—膜生物反应器其结构如图1所示，包括：
反应器壳体1：反应器壳体1为两端封闭的圆筒状结构，其高为45cm，直径为14cm，总的容积是6.9L，有效体积为5.4L；反应器壳体1底部设置有反应器进水口2，反应器壳体1的侧壁设置有反应器出水口3，反应器壳体1的顶端设置有排气口7；反应器壳体1的材料为聚氯乙烯；反应器进水口2连接有进水泵8，进水泵8为蠕动泵；反应器出水口3连接有出水泵9，出水泵9为蠕动泵；
填料组件4：填料组件4由4根直径5mm不锈钢柱和固定在每根不锈钢柱上的填料组成，位于反应器壳体1的内腔中；4根在反应器壳体1中垂直设置，沿反应器壳体1水平面均布；填料为直径3mm、长度6cm的活性炭纤维束，活性炭纤维束沿不锈钢柱的径向平均分布，相邻两条活性炭纤维束的垂直间距为1cm，活性炭纤维束分布在不锈钢柱对应反应器壳体1高度5～25cm的位置上；活性炭纤维束上接种有厌氧消化污泥，其中污泥浓度(MLSS)为4g/L,挥发性污泥浓度(MLVSS)为3.5g/L；
膜组件5：膜组件5在反应器壳体1的内腔中，位于填料组件4上方；膜组件5的主体结构为长方形壳体，壳体四个侧面中有两个相对的侧面为开放结构，其上覆盖有400目钢丝网，钢丝网的有效膜面积为0.045m2，污水通过钢丝网进入膜组件5的内腔；长方形壳体的其余两个侧面和上下两底面材料为聚氯乙烯；长方形壳体的底面上设置有膜组件出水口，所述膜组件出水口与反应器出水口3通过管路相连；膜组件出水口与反应器出水口3的连接管路上设置有压力传感器10，用于监测过滤层的跨膜压；膜组件5处理污水的过程中，钢丝网表面会形成过滤截留微生物形成的污泥层；
曝气装置6：曝气装置6设置在反应器进水口2和填料组件4之间；曝气装置6包含于多个曝气口，多个曝气口沿反应器壳体1水平面均布；曝气装置6的进气端与排气口7的出气端通过管路相连；曝气装置6和排气口7的连接管路上设置有气体输送泵11；曝气装置6和排气口7的连接管路上设置有旁路气体出口，用于将反应器壳体1内多于的气体排出厌氧生物膜—膜生物反应器。
2)厌氧生物膜—膜生物反应器的运行过程：
污水通过反应器进水口2进入反应器壳体1的内腔中，依次经过填料组件4和膜组件5后，从反应器出水口3排出；厌氧生物膜—膜生物反应器在处理污水的过程中，反应器内产生的气体通过排气口7排出后进入曝气装置6的进气端，实现了自身厌氧发酵产气进行气体内循环，维持了反应器中的厌氧环境并强化了污水中污染物在水相与生物相间的传质速度，使污染物在生物相分布更均匀；厌氧生物膜—膜生物反应器在处理污水的过程中，厌氧污泥在填料组件上附着生长，形成微生物膜，另一部分微生物及固体颗粒物被膜组件的过滤层截留后，在过滤层上形成污泥层，填料组件形成的微生物膜和过滤层形成污泥层均可以对污水中的有机物进行分解，从而实现污水中COD含量的降低。
3)污水处理：
采用上述厌氧生物膜—膜生物反应器处理污水，在进水COD(chemicaloxygendemand，化学需氧量)浓度为805～5560mg/L，反应器的水力停留时间选择为24h，反应器的容积负荷选择为0.805～5.56kgCOD/(m3.d)。在反应器稳定运行后的24h～110d连续检测出水COD去除率、生物气产量和跨膜压TMP(transmembranepressure)值，其中COD去除率根据反应器进、出水COD值计算得到，跨膜压TMP值通过压力传感器10读取，生物气产量根据曝气装置6和排气口7的连接管路上的旁路气体出口排出的CH4量和污水COD除去量计算得到。结果为：COD的去除率为83.8％～99.9％，生物气产量在为0.23～0.32LCH4/gCODremoved，跨膜压TMP值为1～7kPa。
可以看出，本发明提供的厌氧膜生物反应器对污水中的COD具有较高的去除率，且跨膜压TMP值保持为1～7kPa，说明膜组件5未出现明显的膜堵塞。
实施例2
1)厌氧生物膜—膜生物反应器：
本实施例提供的厌氧生物膜—膜生物反应器其结构如图1所示，包括：
反应器壳体1：反应器壳体1为两端封闭的圆筒状结构，其高为45cm，直径为14cm，总的容积是6.9L，有效体积为5.4L；反应器壳体1底部设置有反应器进水口2，反应器壳体1的侧壁设置有反应器出水口3，反应器壳体1的顶端设置有排气口7；反应器壳体1的材料为聚氯乙烯；反应器进水口2连接有进水泵8，进水泵8为蠕动泵；反应器出水口3连接有出水泵9，出水泵9为蠕动泵；
填料组件4：填料组件4由3根直径10mm不锈钢柱和固定在每根不锈钢柱上的填料组成，位于反应器壳体1的内腔中；3根在反应器壳体1中垂直设置，沿反应器壳体1水平面均布；填料为组合填料，组合填料由活性炭纤维和塑料环组成。塑料环直径为60mm，将长度为10cm的活性炭纤维丝固定在双圈塑料环上，塑料环中间由中心绳固定和连接并固定在不锈钢柱上，组合填料沿不锈钢柱的径向平均分布，相邻两个组合填料的垂直间距为1cm，组合填料分布在不锈钢柱对应反应器壳体1高度5～25cm的位置上；组合填料上接种有厌氧消化污泥，其中污泥浓度(MLSS)为4g/L,挥发性污泥浓度(MLVSS)为3.5g/L；
膜组件5：膜组件5在反应器壳体1的内腔中，位于填料组件4上方；膜组件5的主体结构为长方形壳体，壳体四个侧面中有两个相对的侧面为开放结构，其上覆盖有400目钢丝网，钢丝网的有效膜面积为0.045m2，污水通过钢丝网进入膜组件5的内腔；长方形壳体的其余两个侧面和上下两底面材料为聚氯乙烯；长方形壳体的底面上设置有膜组件出水口，所述膜组件出水口与反应器出水口3通过管路相连；膜组件出水口与反应器出水口3的连接管路上设置有压力传感器10，用于监测过滤层的跨膜压；膜组件5处理污水的过程中，钢丝网表面会形成过滤截留微生物形成的污泥层；
曝气装置6：曝气装置6设置在反应器进水口2和填料组件4之间；曝气装置6包含于多个曝气口，多个曝气口沿反应器壳体1水平面均布；曝气装置6的进气端与排气口7的出气端通过管路相连；曝气装置6和排气口7的连接管路上设置有气体输送泵11；曝气装置6和排气口7的连接管路上设置有旁路气体出口，用于将反应器壳体1内多于的气体排出厌氧生物膜—膜生物反应器。
2)厌氧生物膜—膜生物反应器的运行过程：
污水通过反应器进水口2进入反应器壳体1的内腔中，依次经过填料组件4和膜组件5后，从反应器出水口3排出；厌氧生物膜—膜生物反应器在处理污水的过程中，反应器内产生的气体通过排气口7排出后进入曝气装置6的进气端，实现了自身厌氧发酵产气进行气体内循环，维持了反应器中的厌氧环境并强化了污水中污染物在水相与生物相间的传质速度，使污染物在生物相分布更均匀；厌氧生物膜—膜生物反应器在处理污水的过程中，厌氧污泥在填料组件上附着生长，形成微生物膜，另一部分微生物及固体颗粒物被膜组件的过滤层截留后，在过滤层上形成污泥层，填料组件形成的微生物膜和过滤层形成污泥层均可以对污水中的有机物进行分解，从而实现污水中COD含量的降低。
3)污水处理：
采用上述厌氧生物膜—膜生物反应器处理污水，在进水COD(chemicaloxygendemand，化学需氧量)浓度为805～5560mg/L，反应器的水力停留时间选择为24h，反应器的容积负荷可选择为0.805～5.56kgCOD/(m3.d)。在反应器稳定运行后的24h～100d连续检测出水COD去除率、生物气产量和跨膜压TMP(transmembranepressure)值，其中COD去除率根据反应器进、出水COD值计算得到，跨膜压TMP值通过压力传感器10读取，生物气产量根据曝气装置6和排气口7的连接管路上的旁路气体出口排出的CH4量和污水COD除去量计算得到。结果为：COD的去除率为92.0％～99.9％，生物气产量在为0.24～0.33LCH4/gCODremoved，跨膜压TMP值为1～9kPa。
可以看出，本发明提供的厌氧膜生物反应器对污水中的COD具有较高的去除率，且跨膜压TMP值保持为1～9kPa，说明膜组件5未出现明显的膜堵塞。
实施例3
1)厌氧生物膜—膜生物反应器：
本实施例提供的厌氧生物膜—膜生物反应器其结构如图1所示，包括：
反应器壳体1：反应器壳体1为两端封闭的圆筒状结构，其高为45cm，直径为14cm，总的容积是6.9L，有效体积为5.4L；反应器壳体1底部设置有反应器进水口2，反应器壳体1的侧壁设置有反应器出水口3，反应器壳体1的顶端设置有排气口7；反应器壳体1的材料为聚氯乙烯；反应器进水口2连接有进水泵8，进水泵8为蠕动泵；反应器出水口3连接有出水泵9，出水泵9为蠕动泵；
填料组件4：填料组件4由3根直径5mm不锈钢柱和固定在每根不锈钢柱上的填料组成，位于反应器壳体1的内腔中；3根在反应器壳体1中垂直设置，沿反应器壳体1水平面均布；填料为直径3mm、长度8cm的竹炭导电纤维束，竹炭导电纤维束束沿不锈钢柱的径向平均分布，相邻两条竹炭导电纤维束的垂直间距为1cm，竹炭导电纤维束分布在不锈钢柱对应反应器壳体1高度5～25cm的位置上；竹炭导电纤维束上接种有厌氧消化污泥，其中污泥浓度(MLSS)为4g/L,挥发性污泥浓度(MLVSS)为3.5g/L；
膜组件5：膜组件5在反应器壳体1的内腔中，位于填料组件4上方；膜组件5的主体结构为长方形壳体，壳体四个侧面中有两个相对的侧面为开放结构，其上覆盖有1000目钢丝网，钢丝网的有效膜面积为0.045m2，污水通过钢丝网进入膜组件5的内腔；长方形壳体的其余两个侧面和上下两底面材料为聚氯乙烯；长方形壳体的底面上设置有膜组件出水口，所述膜组件出水口与反应器出水口3通过管路相连；膜组件出水口与反应器出水口3的连接管路上设置有压力传感器10，用于监测过滤层的跨膜压；膜组件5处理污水的过程中，钢丝网表面会形成过滤截留微生物形成的污泥层；
曝气装置6：曝气装置6设置在反应器进水口2和填料组件4之间；曝气装置6包含于多个曝气口，多个曝气口沿反应器壳体1水平面均布；曝气装置6的进气端与排气口7的出气端通过管路相连；曝气装置6和排气口7的连接管路上设置有气体输送泵11；曝气装置6和排气口7的连接管路上设置有旁路气体出口，用于将反应器壳体1内多于的气体排出厌氧生物膜—膜生物反应器。
2)厌氧生物膜—膜生物反应器的运行过程：
污水通过反应器进水口2进入反应器壳体1的内腔中，依次经过填料组件4和膜组件5后，从反应器出水口3排出；厌氧生物膜—膜生物反应器在处理污水的过程中，反应器内产生的气体通过排气口7排出后进入曝气装置6的进气端，实现了自身厌氧发酵产气进行气体内循环，维持了反应器中的厌氧环境并强化了污水中污染物在水相与生物相间的传质速度，使污染物在生物相分布更均匀；厌氧生物膜—膜生物反应器在处理污水的过程中，厌氧污泥在填料组件上附着生长，形成微生物膜，另一部分微生物及固体颗粒物被膜组件的过滤层截留后，在过滤层上形成污泥层，填料组件形成的微生物膜和过滤层形成污泥层均可以对污水中的有机物进行分解，从而实现污水中COD含量的降低。
3)污水处理：
采用上述厌氧膜生物反应器处理污水，在进水COD(chemicaloxygendemand，化学需氧量)浓度为805～5560mg/L，反应器的水力停留时间选择为24h，反应器的容积负荷可选择为0.805～5.56kgCOD/(m3.d)。在反应器稳定运行后的24h～100d连续检测出水COD去除率、生物气产量和跨膜压TMP(transmembranepressure)值，其中COD去除率根据反应器进、出水COD值计算得到，跨膜压TMP值通过压力传感器10读取，生物气产量根据曝气装置6和排气口7的连接管路上的旁路气体出口排出的CH4量和污水COD除去量计算得到。结果为：COD的去除率为86.9％～99.9％，生物气产量在为0.22～0.34LCH4/gCODremoved，跨膜压TMP值为1～10kPa。
可以看出，本发明提供的厌氧膜生物反应器对污水中的COD具有较高的去除率，且跨膜压TMP值保持为1～10kPa，说明膜组件5未出现明显的膜堵塞。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种厌氧生物膜-膜生物反应器，包括：
反应器壳体；所述反应器壳体上设置有反应器进水口和反应器出水口；所述反应器进水口设置在反应器壳体底部；
设置在反应器壳体内腔的填料组件，所述填料组件位于反应器进水口上方；
设置在反应器壳体内腔的膜组件，所述膜组件位于所述填料组件上方；所述膜组件包括膜组件壳体，所述膜组件壳体上设置有膜组件进水口和膜组件出水口；所述膜组件进水口覆盖有过滤层，所述膜组件出水口通过管道与所述反应器出水口相连；
设置在反应器壳体内腔的曝气装置；
设置在反应器壳体上的排气口，所述曝气装置的进气端与所述排气口的出气端相连。
2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述填料组件包括支撑骨架和填料；所述支撑骨架位于所述反应器进水口上方。
3.根据权利要求2所述的反应器，其特征在于，所述支撑骨架包括若干个垂直设置的刚性柱；每个所述刚性柱均位于所述反应器进水口上方；每个所述刚性柱上均固定有填料。
4.根据权利要求2所述的反应器，其特征在于，所述填料包括纤维束和/或纤维球。
5.根据权利要求4所述的反应器，其特征在于，所述填料的材料为活性炭纤维、纤维状金属填料或竹炭导电纤维。
6.根据权利要求2所述的反应器，其特征在于，还包括厌氧消化污泥；所述厌氧消化污泥附着在所述填料上。
7.根据权利要求6所述的反应器，其特征在于，所述膜组件壳体上沿水平方向设置有两个膜组件进水口，每个所述膜组件进水口均覆盖有过滤层。
8.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述曝气装置设置在反应器进水口与填料组件之间；所述排气口设置在反应器壳体顶部。
9.一种污水处理方法，包括以下步骤：
污水在权利要求1～8任一项所述反应器中进行处理，得到处理后污水。
10.根据权利要求9所述的处理方法，其特征在于，处理过程中，所述反应器的水力停留时间为12～36h；所述反应器的容积负荷为0.805～5.56kgCOD/(m3.d)。
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