硫自养反硝化动态膜生物反应器及利用其处理含氮废水的方法

    专利查询2025-11-12  21


    本发明属于污水脱氮处理,具体涉及一种利用硫自养反硝化动态膜生物反应器的脱氮方法。


    背景技术:

    1、水体富营养化不仅降低水体观赏价值,还会危害生物生存,是地表水污染问题中较为突出的现象,处理成本高昂。氮元素的增加是富营养化的根本原因之一,其中硝酸盐是主要污染物,饮用水中no3-和no2-的含量过高时,会增加饮用者罹患多种疾病的风险,损害人类的身体健康。如何高效脱氮既是各级政府部门所关注的焦点,同时也是水环境治理的难点。

    2、硫自养反硝化是在脱氮硫杆菌等自养反硝化细菌的作用下,以单质硫、s2o32-以及s2-等还原态的硫作为电子供体,no3-或no2-为电子受体进行的反硝化反应。因无需外加有机碳源、运行成本低,污泥产量少,成为处理含no3-废水极具前景的工艺。其中,单质硫由于具有生物毒性小、价格低廉、易于存放和运输等优点,近年来受到广泛关注和研究。研究表明,采用比表面积较大即粒径较小的单质硫作为电子供体可以获得高反硝化速率。然而小粒径的单质硫在反应系统中容易流失,亟待开发新的利用途径。

    3、与膜结合的生物处理系统由于能够对反应物体系中有用物质实现高效截留,往往表现出较高的反应速率,具有处理负荷高,占地面积小的优点。过去已有学者将这一技术形式用于开发高效、基于化学粉体单质硫作为电子供体的膜生物反应器(mbr)脱氮工艺。然而,微滤/超滤膜成本高、膜周期寿命短、膜污染严重是以上此类mbr研究存在的共性问题,不容忽视。

    4、因此,基于膜生物反应器,还需进一步研究开发出能够降低膜成本,延长膜寿命的脱氮方法,以实现高效、低成本脱氮。


    技术实现思路

    1、为解决上述问题,本发明提供了一种硫自养反硝化动态膜生物反应器和利用该反应器进行脱氮的方法。通过使混合有硫磺微粒和活性污泥的待处理含氮废水连续通过反应区内的膜组件,硫磺微粒和活性污泥在废水形成的悬浮颗粒或胶体粒子附着在过滤膜上,形成的动态膜能够对含氮废水进行脱氮处理,脱氮效果好,处理效率高。并且该动态膜的制备成本低,可以进行简单清洗即可再生利用,大幅降低废水处理成本,从而完成本发明。

    2、本发明的目的在于提供一种硫自养反硝化动态膜生物反应器,其设置反应区,使混合有硫磺微粒和活性污泥的待处理含氮废水通过反应区内的膜组件后导出,形成动态膜,再对含氮废水进行脱氮处理。

    3、本发明的目的还在于提供利用所述硫自养反硝化动态膜生物反应器处理含氮废水的方法,在硫自养反硝化动态膜生物反应器的反应区中,将硫磺微粒和活性污泥加入到含氮废水中,混合,形成动态膜后,进行脱氮处理。

    4、所述方法具体包括以下步骤:

    5、步骤1.将硫磺微粒和活性污泥加入到反应区内的含氮废中,搅拌混合,得到待处理混合废水;

    6、步骤2.使待处理混合废水通过膜组件,得到动态膜;

    7、步骤3.形成动态膜后,处理待处理混合废水。

    8、本发明提供的硫自养反硝化动态膜生物反应器具有以下有益效果:

    9、(1)本发明中的硫自养反硝化动态膜生物反应器,通过向含氮废水中加入硫磺微粒和活性污泥,混合后,形成的悬浮颗粒或胶体粒子,沉积得到动态膜,有效增加膜周期寿命,同时控制膜污染,极大节省了投资成本,并且清洗方式简易,可再生利用,显著减少了污水处理工艺的运行维护费用。

    10、(2)本发明通过采用大孔过滤材料代替微滤/超滤膜,价格低廉,经济型好。相比传统的微滤/超滤膜技术,本发明通过采用大孔过滤材料作为支撑材料,反应器中的悬浮颗粒或胶体粒子在支撑材料上沉积,形成成熟的动态膜,代替微滤/超滤膜,有效截流反应器中的悬浮颗粒或胶体粒子。

    11、(3)动态膜的组成及厚度随时间及生物反应器运行等条件的变化而动态变化,有效增加了膜周期寿命,同时控制了膜污染。本发明所述动态膜清洗方式简易,可再生利用,显著减少了污水处理工艺的运行维护费用。

    12、(4)本发明所述硫自养反硝化动态膜生物反应器最大总氮去除负荷可达2.7kgn/(m3·d),单质硫截流率可达96%。



    技术特征:

    1.一种硫自养反硝化动态膜生物反应器,其特征在于,其设置反应区(12),使混合有硫磺微粒(3)和活性污泥的待处理含氮废水通过反应区(12)内的膜组件(2)后导出,形成动态膜,再对含氮废水进行脱氮处理。

    2.根据权利要求1所述的反应器,其特征在于,所述膜组件(2)包括过滤膜和滤膜支撑框架,

    3.根据权利要求1所述的反应器,其特征在于,所述硫自养反硝化动态膜生物反应器还包括内层壳体(4)、外层壳体(5)、进水管(14)和出水管(15),

    4.根据权利要求1所述的反应器,其特征在于,

    5.根据权利要求1所述的反应器,其特征在于,出水管(15)连接压力表(9)和出水泵(10)。

    6.一种利用根据权利要求1所述的硫自养反硝化动态膜生物反应器处理含氮废水的方法,其特征在于,在硫自养反硝化动态膜生物反应器的反应区(12)中,将硫磺微粒(3)和活性污泥加入到含氮废水中,混合,形成动态膜后,进行脱氮处理。

    7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述方法具体包括以下步骤:

    8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,步骤1中,

    9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,步骤2中,

    10.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,步骤3中,


    技术总结
    本发明提供了一种硫自养反硝化动态膜生物反应器,其设置反应区,使混合有硫磺微粒和活性污泥的待处理含氮废水连续通过反应区内的膜组件后导出,形成动态膜,再对含氮废水进行脱氮处理。该动态模使用寿命得到有效延长,成本低,能够高效脱氮处理废水,满足使用要求。

    技术研发人员:程浩毅,陈梦怡,张娜,王爱杰,孙移鹿
    受保护的技术使用者:哈尔滨工业大学(深圳)
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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