微好氧循環流化床膜生物反應器及系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用兼氧及微好氧微生物結合中空纖維膜處理高固含量、高污染物的養殖屠宰廢水及工業有機污水的設備，特別涉及一種微好氧循環流化床膜生物反應器，它是以多種微生物復合菌群為主體，結合循環流化床工藝及中空纖維膜分離技術將廢水中的有機污染進行大量去除的組合工藝，屬于環境保護的污水處理技術領域。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著我國農業結構的調整和農業產業化的推進，規模化、集約化的畜禽養殖業得以迅猛發展，成為我國農村經濟的重要組成部分。但是這些養殖場的發展也成為污染水體的重要污染源。我國每年畜禽養殖的廢水排放量超過100億噸，遠遠超過全國工業廢水與生活廢水排放量總和。同時畜禽廢水水量波動大，含渣量、有機物和氮磷濃度高，處理技術不夠成熟，管理運行成本高，出水水質絕大部分尚未達到國家一級排放標準，環境污染問題也日益嚴重。畜禽養殖污染已成為繼工業污染、生活污染之后的第三大污染源。因此，為有效減少畜禽養殖廢水對環境的污染，保證我省畜禽養殖業的穩步健康發展，因地制宜地研究開發畜禽廢水高效、低成本的處理技術迫在眉睫。
[0003]傳統的還田利用和自然處理模式由于受土地的限制已不能滿足城市近郊大量畜禽廢水處理的要求，因此迫切需要找到一種經濟、高效的工業化處理模式來處理土地受限地區的畜禽廢水處理。經過幾十年的研究和應用，畜禽養殖廢水厭氧處理工藝已經初步形成了幾種工藝方式，常用的工藝包括完全混合式厭氧反應器(CSTR)，厭氧濾池(AF)，厭氧序批式反應器(ASBR)，厭氧擋板反應器(ABR)，厭氧復合反應器(UBF)，內循環厭氧反應器(1C)，上流式厭氧污泥床(UASB)等。盡管厭氧生物處理能直接處理高濃度畜禽廢水，并能回收能源，但厭氧處理出水中污染物濃度仍然很高，特別是氨氮基本沒有去除，排入水體后，對環境的影響仍然很大，需要進一步后處理。同時由于好氧生物工藝直接處理高濃度畜禽廢水能耗高，運行費用昂貴，采用厭氧-好氧聯合處理工藝是目前公認的最經濟方法。目前我國大部分規模化豬場都采用厭氧-好氧工藝處理養殖場廢水，由于SBR工藝可以在一個構筑物中完成生物降解和污泥沉淀兩種作用，減少了全套二沉池和污泥回流設施，同時又能脫氮除磷，在厭氧一好氧工藝組合中得到了廣泛的應用。SBR工藝主要有兩種組合方式，一種是將厭氧控制在水解階段，后接SBR工藝，如具有占地面積小，處理效率好，運行費用低等特點的水解-SBR工藝。另一種是厭氧反應器后接SBR工藝，如沉淀-UASB-SBR工藝及“CSTR+SBR”工藝。兩種處理工藝的組合均有各自的優點，水解處理相對厭氧處理工藝，能顯著縮短處理時間，提高處理負荷，同時厭氧處理又有較高的去除效率，各有利弊。
[0004]其中，MBR又稱膜生物反應器(Membrane B1-Reactor)，是一種由膜分離單元與生物處理單元相結合的新型水處理技術。采用的膜結構型主要為平板膜和中空纖維膜。是已經成熟的是市場化技術，不需要保護。SBR是序批式活性污泥法的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術。它的主要特征是在運行上的有序和間歇操作，SBR技術的核心是SBR反應池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統。尤其適用于間歇排放和流量變化較大的場合。目前在國內有廣泛的應用，潷水器是該法的一項關鍵設備。
[0005]近年來雖然有越來越多的規模化養豬場采用了一些新工藝，引進了新的技術設備，但還是存在一些問題，主要有以下幾個方面:
[0006]1、某些技術設備及工藝在研究過程中忽略了養殖場的總體運行成本，致使運行管理成本高成為畜禽廢水處理正常運行的制約因素。
[0007]2、養殖廢水中豐富的氮磷都是不可再生的資源，這些放錯位置的資源很容易被人忽視。
[0008]3、沒有從源頭上控制畜禽養殖廢水的排放，增大了廢水處理的難度和處理成本，不符合可持續發展社會的思想。
【發明內容】
[0009]為克服現有技術的缺陷，本發明提供一種微好氧循環流化床膜生物反應器，可低成本高效率的處理高固含量、高污染物的養殖屠宰廢水及工業有機污水。
[0010]為實現本發明的目的，根據本發明的一個實施例，一種微好氧循環流化床膜生物反應器，該反應器的主體包括:兼氧反應區，構成該主體的外筒部分，有機污水通過在該區域外筒上部周邊設置的進水布水裝置進入該區域，在該區域中分布有兼氧污泥，利用該兼氧污泥中的兼氧微生物對有機污水中的部分有機污染物進行生物分解和去除；以及微好氧循環流化反應區，構成該主體的內筒部分，該微好氧循環流化反應區設置在該兼氧反應區的中部，且其底部與該兼氧反應區連通，通過內外筒的固液混合物之間的循環流化，以及在該微好氧循環流化反應區中維持微好氧條件，使得該微好氧循環流化反應區中分布有微好氧微生物，利用該微好氧微生物對有機污水中的有機污染物進行進一步生物分解和去除。
[0011]其中該反應器還包括:曝氣裝置，設置在該微好氧循環流化反應區的下方，用以通入空氣以維持該微好氧循環流化反應區中的所述微好氧條件，在該兼氧反應區的有機污水利用該曝氣裝置的空氣動力的提升作用實現內外筒的固液混合物之間的所述循環流化；以及中空纖維膜組件，設置在該微好氧循環流化反應區中上部，通過該中空纖維膜組件實現反應后固液混合物的泥水分離，將有機污泥節流在該微好氧循環流化反應區內，同時將清水抽出該反應器。
[0012]其中通過控制有機污水進入該反應器的流量，以及通過控制內外筒之間不同的氧含量，使得該反應器內的微生物達到生成和消耗的自行平衡。
[0013]其中該反應器還包括:混合液導流板，設置在微好氧循環流化反應區的筒壁底部外側，用以促進混合液的循環流化態形成；以及輔助曝氣裝置，插入在該中空纖維膜組件的底部，用以向該中空纖維膜組件下部通入空氣，實現輔助曝氣，同時沖刷清潔該中空纖維膜組件以避免污泥雜質堵塞膜組件中的孔道。
[0014]其中該兼氧反應區的溶解氧控制在0-0.5mg/l ;該微好氧循環流化反應區的溶解氧控制在0.5-1.0mg/1。
[0015]其中該主體的高徑比為2: 1?10: 1。
[0016]其中該反應器的內部循環流量為處理污水量的2-20倍。
[0017]其中所述有機污水在反應器內的反應停留時間為1-4天。
[0018]其中該反應器的反應溫度為10-60°C，該反應器內微生物適宜生長的pH值為
5.5 ~ 8.5o
[0019]其中該反應器的污染物的去除效率可達到90%以上。
[0020]其中該反應器污泥產生量極少或無產出。
[0021]根據本發明的另一實施例，一種微好氧循環流化床膜生物反應系統，包括如上所述的微好氧循環流化床膜生物反應器，其中該系統還包括:豎流式沉淀池，向待處理的有機污水中投加絮凝劑，然后進入該豎流式沉淀池，通過沉淀作用去除污水中的大顆粒物質；中間水池，從該沉淀池流出的上清液流入該中間水池，用于存儲污水及保證下一級處理設施的進水，至此完成有機污水的前處理，前處理后的出水進入所述微好氧循環流化床膜生物反應器，在該反應器中有機污水通過局部曝氣作用維持兼氧及微好氧并存的環境，并借助曝氣作用進行循環流化，該反應器內的微好氧微生物、兼氧微生物對所述有機污水中的C0D及污染物質、污泥進行降解處理，實現活性污泥的近零排放；以及出水池，從所述微好氧循環流化床膜生物反應器流出的出水進入該出水池，實現達標排放。
[0022]本發明利用兼氧微生物、微好氧微生物的共同作用將污水中的C0D及污染物質進行降解轉化，污染物的去除效率可達到90%以上。與現有的厭氧、好氧處理工藝相比，該技術具有處理效果好、污泥零排放、占地少、工藝結構一體化等優點。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明微好氧循環流化床膜生物反應器的結構示意圖；
[0024]圖2為本發明微好氧循環流化床膜生物反應系統的配置圖。
[0025]其中的附圖標記說明如下:
[0026]1、兼氧反應區；2、微好氧循環流化反應區；3、進水布水裝置；4、曝氣裝置；5、中空纖維膜組件；6、混合液導流板；7、進水部；8、出水部；9、輔助曝氣裝置。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細描述。
[0028]如圖1所示，為本發明的微好氧循環流化床膜生物反應器結構示意圖。根據本發明的一實施例，該微好氧循環流化床膜生物反應器包括主體，該主體裝置為圓筒狀。該主體包括:兼氧反應區1，構成該主體的外筒部分，有機污水從進水部7進入該反應器，并通過在該兼氧反應區1外筒上部周邊設置的進水布水裝置3進入該區域，該區域的水流方向為從上往下，利用該區域內的兼氧微生物對有機污水中的C0D及污泥進行生物轉化，并能夠實現活性污泥的近零排放。
[0029]該微好氧循環流化床膜生物反應器還包括微好氧循環流化反應區2，構成該主體的內筒部分，該微好氧循環流化反應區2設置在該兼氧反應區1的中部，并通過其底部與該兼氧反應區1連通，在該微好氧循環流化反應區2中維持微好氧條件，通過內外筒的固液混合物之間的循環流化，使得流動到該反應區2中的固液混合物形成為微好氧微生物，利用該微好氧微生物對有機污水中的有機污染物進行進一步生物分解和去除。該內筒反應區2內存在大量有機活性污泥，可將污水中絕大部分有機污染物分解去除。
[0030]該反應器還包括:曝氣裝置4，設置在該微好氧循環流化反應區2的下方，通過該兼氧反應區1的有機污水利用曝氣裝置4的提升作用實現內外筒的固液混合物之間的循環流化，該曝氣裝置4在使用空氣推動力實現該固液混合物的循環流化的同時，還用以調節該微好氧循環流化反應區2中的溶解氧濃度，維持微好氧條件，該區污水的水流方向為從下往上，利用微好氧微生物對污水中的COD進行進一步降解；以及中空纖維膜組件5，設置在該微好氧循環流化反應區2中上部，低于循環流化液面，通過中空纖維膜組件5實現反