CN109205786B - 一种反渗透浓水的生物膜处理方法 - Google Patents

一种反渗透浓水的生物膜处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种反渗透浓水生物膜处理方法，属于环境工程水处理技术领域，采用膜曝气生物膜反应器，使氧气和污染物从两侧进入生物膜内，生物膜中有多种耐盐的功能菌群，可以同时去除反渗透浓水中的碳氮污染物。本发明效果和益处是有效解决了反渗透浓水生物处理中高盐度和难降解有机物对微生物的不利影响，为该类废水提供了一种经济高效的生物处理技术，在反渗透浓水处理领域具有广阔的应用前景。

Description

一种反渗透浓水的生物膜处理方法
技术领域
本发明属于环境工程中的污水处理技术领域，涉及一种反渗透浓水生物处理方法。
技术背景
反渗透技术作为一种水处理技术，与传统水处理工艺相比，具有经济高效、操作简单、占地面积小等优点，近年来广泛应用于城市污水回用和工业废水处理等领域，然而，反渗透技术会产生大量含有高盐度和高浓度有机物的反渗透浓水，未经妥善处理直接排放的反渗透浓水，既会造成水资源的严重浪费，还会造成严重的环境污染，因此，在反渗透浓水排放到自然水体和回收前，应对反渗透浓水中的有机物进行适当处理。
目前，已有多种方法应用于反渗透浓水的处理中，例如吸附法，电化学法，膜蒸馏法和高级氧化法等，但是这些物化方法运行成本高且会产生二次污染。生物法在有机污染物和无机污染物的去除方面具有高效、成本低和环境友好等优点，然而，反渗透浓水的高盐度和难降解污染物会严重影响微生物的生长繁殖等代谢活动，进而影响除处理效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种反渗透浓水生物处理方法，本方法针对反渗透浓水中高含盐量和难降解有机物阻碍生物降解这一技术瓶颈，为该类废水提供一种高效的生物处理方法。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种反渗透浓水生物膜处理方法，包括以下步骤：
采用串联的膜曝气生物膜反应器系统，每个反应器中的溶解氧独立控制，其具体步骤如下：
⑴膜曝气生物膜反应器构建：膜曝气生物膜反应器系统由一个及一个以上膜曝气生物膜反应器膜单元串联组成，一个膜曝气生物膜反应器膜单元由一个及一个以上膜组件组成，膜组件的核心部分为透氧性中空纤维膜；每个生物膜反应器膜单元都有独立的气体控制装置系统；
⑵生物挂膜：利用活性污泥和配置营养液在常温下进行微生物接种，膜组件连续曝气，直至膜丝表面形成一层稳定致密的生物膜，且具有良好污染物去除效果，挂膜完成；
⑶微生物驯化：进水组成为反渗透浓水与营养液按比例配制的混合溶液，在驯化过程中逐步提高反渗透浓水的比例，膜组件连续曝气；
⑷生物反应器启动及运行：微生物驯化完成后，系统开始连续运行，根据碳氮等污染物去除情况，分别调整串联的膜曝气生物膜反应器膜单元的曝气压力和水力停留时间，实现最佳运行效果。
而且，所述步骤⑵生物挂膜中配置营养液含有C6H12O6，NH4CI，KH2PO4， Na2CO3，NaHCO3和Mn，Fe，Zn，Cu。
而且，所述步骤⑵生物挂膜中配置营养液成分及含量为C6H12O6350-500 mg/L,NH4CI 20-40mg/L,KH2PO420mg/L,NaHCO345mg/L,Na2CO3115mg/L， FeSO4.7H2O 0.1mg/L，Cu(NO3)20.1mg/L，MnSO40.1mg/L，ZnSO4 0.1mg/L。
而且，所述步骤⑵生物挂膜中膜组件连续曝气的温度保持在23-27℃，反应器中溶解氧为0.5-4mg/L，进水pH值为7.6-8.4。
而且，所述步骤⑵生物挂膜中挂膜完成的标准为：出水中COD、NH4-N、 NO3-N、NO2-N和TN的去除率均达到90％以上，挂膜完成。
而且，所述步骤⑶微生物驯化期间，温度保持在23-27℃，反应器中溶解氧为0.5-3mg/L。
而且，所述活性污泥来源为污泥来源为污水处理厂二沉池中的活性污泥。
本发明的效果和有益效果如下：
本发明采用串联的膜曝气生物膜反应器系统，可以有效地解决反渗透浓水生物处理中高盐度和难降解污染物对生物降解的阻碍这一技术瓶颈，实现了同步除碳脱氮和同步硝化反硝化，为该类废水提供了一种高效的生物处理方法，也可为其它含盐废水的生物处理提供借鉴。
本发明中的中空纤维膜的主要作用是为微生物提供氧气和附着生长的载体，氧气和废水中的污染物分别从生物膜两侧进入到生物膜内，适当控制气体分压可使生物膜形成好氧-兼氧-厌氧的独特分层，能够实现同步硝化反硝化和同步脱碳除氮的功能。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图中：1.储罐；2.进料泵；3.1号反应器；4.循环泵；5.2号反应器；6.3 号反应器；7.空压机。
具体实施方式
下面结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。
本发明采用串联的膜曝气生物膜反应器系统，根据需要独立控制每个反应器中的溶解氧。
中空纤维膜的主要作用是为微生物提供氧气和附着生长的载体，氧气和废水中的污染物分别从生物膜两侧进入到生物膜内。适当控制气体分压可使生物膜形成好氧-兼氧-厌氧的独特分层，能够实现同步硝化反硝化和同步脱碳除氮的功能。
其具体步骤如下：
1、膜曝气生物膜反应器构建：膜曝气生物膜反应器系统由一个及一个以上膜曝气生物膜反应器膜单元组成，一个膜曝气生物膜反应器膜单元由一个及一个以上膜组件组成，膜组件的核心部分为透氧性中空纤维膜；每个生物膜反应器膜单元都有独立的气体控制装置系统。
2、生物挂膜：利用活性污泥进行微生物接种，反应器的进水配置营养液组成为C6H12O6，NH4CI，KH2PO4，Na2CO3，NaHCO3和Mn，Fe，Zn，Cu等微量元素；膜组件连续曝气，温度保持在23-27℃，反应器中溶解氧为0.5-4mg/L，进水pH值为7.6-8.4；每隔24h更换反应器中的营养液并排出悬浮污泥，直至膜丝表面形成一层稳定致密的生物膜，镜检可发现有钟虫、轮虫等大量出现，排出水中COD、NH4-N、NO3-N、NO2-N和TN的去除率均达到90％以上，挂膜完成。
3、微生物驯化：进水组成为反渗透浓水与上述营养液按不同浓度梯度配制的混合溶液，在驯化过程中逐步提高反渗透浓水的浓度，根据驯化效果为每个浓度梯度设置稳定时间，每隔24h更换一次反应器中的污水，膜组件连续曝气。污泥驯化期间，温度保持在23-27℃，反应器中溶解氧为0.5-3mg/L。
4、生物反应器启动及运行：
微生物驯化完成后，系统开始连续运行，根据进水碳氮污染物去除情况，分别调整膜曝气生物膜反应器膜单元的曝气压力和水力停留时间，以提高污染物去除效率。
当系统稳定运行后，进水中碳氮污染物可被同时去除。
系统运行期间，温度保持在23-27℃，系统中溶解氧为0-4mg/L。
本发明提供一下具体操作方式。
实施例1
一种膜曝气生物膜反应器系统处理煤化工反渗透浓水
1、构建膜曝气生物膜反应器
系统由3个膜曝气生物膜反应器串联组成，反应器中膜组件采用复合中空纤维膜，膜组件长1.3m，由200根中空纤维膜丝组成，膜丝外径为700-780μm，膜厚70-90μm，反应器外壁用有机玻璃制成，有效容积为6L，工艺流程如图1 所示。
2、污泥挂膜
接种微生物为活性污泥(天津市咸阳路污水处理厂二沉池中的活性污泥)，进水为人工配制的营养液，营养液组成为C6H12O6350-500mg/L,NH4CI 20-40 mg/L,KH2PO420mg/L,NaHCO345mg/L,Na2CO3115mg/L，FeSO4.7H2O 0.1mg/L，Cu(NO3)20.1mg/L，MnSO40.1mg/L，ZnSO40.1mg/L，采用间歇方式进水，膜组件连续曝气，温度保持在23-27℃，反应器中pH保持在7.8-8.4，反应器中溶解氧为1-2mg/L。
每隔24h更换一次反应器中的营养液并排出反应器中的悬浮污泥，当生物膜稳定生长，进水碳氮去除率均可达到90％以上，挂膜完成。
3、微生物驯化
反渗透浓水组成如表1所示，驯化期间进水组成为反渗透浓水与上述营养液的混合溶液，每个反应器每次进水量为5.5L，每隔24h更换一次反应器中的营养液，反渗透浓水在进水中的浓度分别为25％,50％,75％和100％，每个浓度梯度的稳定时间为7-10天。
驯化过程中，附着的生物膜逐渐紧密，生物膜的厚度也随着水流冲刷和自身增殖变得均匀，与此同时，MABR对进水中COD和氮素具备明显的去除效果，表明微生物驯化完成。
污泥驯化期间，温度保持在23-27℃，1号反应器中溶解氧为0-1mg/L，2 号反应器溶解氧为2-4mg/L，3号反应器溶解氧为1-2mg/L，进水pH为7.6-8.4。
4、生物反应器的启动及运行
污泥驯化完成后，反应器开始连续运行，反应器运行期间，温度保持在 23-27℃，1号反应器曝气压力为0.005MPa，2号反应器曝气压力为0.025MPa， 3号反应器曝气压力为0.025MPa，每个反应器的水力停留时间均为24h，进水 pH均为8.0左右。
当反应器稳定运行后，进水中的碳氮污染物被去除，反渗透浓水中COD， NH4-N，TN的去除率分别为81.01％，92.31％，70.72％。
表1反渗透浓水的水质指标
Figure BDA0001824519580000041
Figure BDA0001824519580000051

Claims (2)

1.一种反渗透浓水的生物膜处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
采用串联的膜曝气生物膜反应器系统，每个反应器中的溶解氧独立控制，其具体步骤如下：
⑴膜曝气生物膜反应器构建：膜曝气生物膜反应器系统由三个膜曝气生物膜反应器膜单元串联组成，一个膜曝气生物膜反应器膜单元由 至少一个膜组件组成，膜组件的核心部分为透氧性中空纤维膜；每个生物膜反应器膜单元都有独立的气体控制装置系统；
⑵生物挂膜：利用活性污泥和配置营养液在常温下进行微生物接种，膜组件连续曝气，直至膜丝表面形成一层稳定致密的生物膜，且具有良好污染物去除效果，挂膜完成；
⑶微生物驯化：进水组成为反渗透浓水与营养液按比例配制的混合溶液，在驯化过程中逐步提高反渗透浓水的比例，膜组件连续曝气；
所述步骤⑶微生物驯化期间，温度保持在23-27℃，1号反应器中溶解氧为0-1 mg/L，2号反应器溶解氧为 2-4 mg/L，3号反应器溶解氧为 1-2 mg/L，进水pH为7.6-8.4；
⑷生物反应器启动及运行：微生物驯化完成后，系统开始连续运行，根据碳氮污染物去除情况，分别调整串联的膜曝气生物膜反应器膜单元的曝气压力和水力停留时间，实现最佳运行效果；
所述步骤⑷污泥驯化完成后，反应器开始连续运行，反应器运行期间，温度保持在23-27 ℃，1号反应器曝气压力为0.005MPa，2号反应器曝气压力为 0.025 MPa，3号反应器曝气压力为 0.025 MPa，每个反应器的水力停留时间均为24 h，进水pH均为 8.0左右；
所述步骤⑵生物挂膜中配置营养液含有C6H12O6，NH4CI，KH2PO4，Na2CO3，NaHCO3和Mn，Fe，Zn，Cu；
所述步骤⑵生物挂膜中配置营养液成分及含量为C6H12O6 350-500 mg/L, NH4CI 20-40mg/L, KH2PO4 20 mg/L, NaHCO3 45 mg/L, Na2CO3 115 mg/L，FeSO4.7H2O0.1mg/L ，Cu(NO3)20.1mg/L ，MnSO4 0.1mg/L，ZnSO40.1mg/L；
所述步骤⑵生物挂膜中膜组件连续曝气的温度保持在23-27℃，反应器中溶解氧为0.5-4 mg/L，进水pH值为7.6-8.4；
所述步骤⑵生物挂膜中挂膜完成的标准为：出水中COD、NH4-N、NO3-N、NO2-N和TN的去除率均达到90%以上，挂膜完成。
2.根据权利要求1所述的反渗透浓水的 生物膜处理方法，其特征在于：所述活性污泥来源为污水处理厂二沉池中的活性污泥。
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