专利名称：高新处理难降解有机废水的超声耦合膜生物反应器技术
技术领域：
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种处理难降解有机废水的超声耦合膜生物 反应器。
背景技术：
难降解有机污染物主要来自农药、石化、印染、制药、塑料橡胶等行业，包括酚类、 卤代有机物、多环芳香族、硝基化合物、某些元素化合物(如有机磷、有机汞等)、硫醚、砜 类、某些杂环化合物、含双键三键或叔季碳原子碳架化合物等。这类有机物一般都具有致 畸、致突变、致癌作用，若未加处理排放会对环境造成极大危害。难降解有机物所造成的环境问题日益为人们所重视，在难降解有机物的处理方面 开发了许多新技术，包括湿式氧化法、焚烧法等物理化学方法和生物强化技术、固定化细胞 技术等生物处理方法，与物理化学方法相比较，生物处理方法处理条件温和，达到相同处理 效果的成本较低，产生的二次污染较少。但对于难降解有机废水，生物法也存在着处理效率 低，停留时间长的缺点。膜生物反应器是近些年来研究最为广泛的一种新型的生物反应器，并且其处理对 象也由原来的城市生活污水，逐渐扩大到各种工业废水，应用前景广阔。尤其对生物难降解 有机废水，由于膜生物反应器中富积了大量难降解有机物分解菌等增殖速度慢的微生物， 使其与有机物的接触时间大于水力停留时间，从而大大提高了难降解有机物的去除率；同 时许多难降解的大分子物质或降解过程中产生的大分子代谢产物也被截留在反应器内，这 些物质的积累也有利于对微生物的驯化，从而使微生物对有机物的去除能力进一步提高。 尽管膜生物反应器在处理有毒难降解有机污染物方面比传统的生物反应器相比在性能上 有了很大的提高和改善，但还远没有达到理想的状态。同时膜生物反应器在运行过程中，不 可避免的存在膜污染问题，提高了反应器的运行成本和管理难度。低频率Q0-50kHz)低强度(声强小于lOW/cm2)超声波具有一定的生物效应，可 以增加细胞膜的通透性和选择性、提高传质和酶的催化活性，同时还可提高基因转化和表 达等。另外，超声可以有效提高渗透通量，控制膜污染的发展；对于膜清洗过程，可以有效提 高清洗效果。同时，超声可以控制系统污泥浓度的增长。因此，将超声与膜生物反应器耦合 后，处理难降解有机废水，可以提高废水的生物降解率，减缓膜污染。
发明内容
本发明是为了解决难降解有机废水生物处理过程中存在的处理效率低、停留时间 长问题，进而提供了一种处理难降解有机废水的超声耦合膜生物反应器。本发明的超声耦合膜生物反应器利用超声波对微生物的刺激提高加快细胞的新 称代谢、提高微生物的活性和微生物细胞膜通透性，同时利用膜的截留作用，提高一些世代 周期长的微生物和难降解物质在反应器内的提留时间，来强化难降解有机物的生物降解作 用。同时由于超声波的作用，消除污泥膨胀，改变EPS的性质，可以减缓膜污染。
本发明的技术解决方案如下超声耦合膜生物反应器是在膜生物反应器的底部设置超声换能器，该超声换能 器还与超声波发生器相连，超声换能器将超声波发生器发出的高频振荡信号转换成高频 机械振荡而传播到超声耦合膜生物反应器。超声波的频率为10-35KHZ，超声辐照强度为 0. 05-0. 2W/cm2，辐照时间为2-20min，辐照周期为12-48小时；超声耦合膜生物反应器的污 泥浓度为2-10g/L。本发明的有益效果是该超声耦合膜生物反应器，利用低强度超声波的辐照作用， 一方面提高生物活性、传质能力及细胞膜的通透性，提高对难降解有机物的降解效率；另一 方面减缓膜污染，实现对膜组件的在线清洗，降低膜生物反应器的运行成本。
图1为本发明的处理高浓度难降解有机废水的工艺流程图。图2为本发明的处理中、低浓度难降解有机废水的工艺图。
具体实施例方式实施例1 处理高浓度难降解有机废水的工艺流程。如图1所示，对于高浓度难降解有机废水首先进入厌氧反应器，一方面，去除废水 中的部分有机污染物，降低废水的浓度，另一方面利用厌氧作用，部分破坏难降解有机物质 的结构，提高其可生化性，为进一步的好氧处理创造条件；然后废水进入超声耦合膜生物反 应器，在膜生物反应器底部设置超声换能器，该换能器还与超声波发生器相连，将超声波发 生器发出的高频振荡信号，转换成高频机械振荡而传播到超声耦合膜生物反应器中，超声 波的频率为10-35KHZ，超声辐照强度为0. 05-0. 2W/cm2，辐照时间为2-20min，辐照周期为 12-48小时；耦合反应器的污泥浓度为2-10g/L。在超声波和超滤膜的联合强化作用下，对 难降解有机物的降解率可以提高10-30%。同时超声波的辐照可以改变污泥性能，减缓膜污 染，实现对膜组件的在线清洗，可以使膜组件的反洗周期延长10-30%。同时利用时间继电 器控制膜组件间歇出水，进一步延缓膜污染。实施例2 处理中、低浓度难降解有机废水的工艺流程。如图2所示，对于中、低浓度难降解有机废水直接进入超声耦合膜生物反应器，在 膜生物反应器底部设置超声换能器，该换能器还与超声波发生器相连，将超声波发生器发 出的高频振荡信号，转换成高频机械振荡而传播到超声耦合膜生物反应器中，超声波的频 率为10-35KHZ，超声辐照强度为0. 05-0. 2W/cm2，辐照时间为2-20min，辐照周期为12-48小 时；耦合反应器的污泥浓度为2-10g/L。在超声波和超滤膜的联合强化作用下，对难降解有 机物的降解率可以提高10-30%。同时超声波的辐照可以改变污泥性能，减缓膜污染，实现 对膜组件的在线清洗，可以使膜组件的反洗周期延长10-30%。同时利用时间继电器控制膜 组件间歇出水，进一步延缓膜污染。
权利要求
1. 一种处理难降解有机废水的超声耦合膜生物反应器，其特征在于超声耦合膜生 物反应器是在膜生物反应器底部设置超声换能器，该超声换能器还与超声波发生器相连， 超声换能器将超声波发生器发出的高频振荡信号转换成高频机械振荡而传播到超声耦合 膜生物反应器。超声波的频率为10-35KHZ，超声辐照强度为0.05-0.2W/cm2，辐照时间为 2-20min，辐照周期为12-48小时；超声耦合膜生物反应器的污泥浓度为2_10g/L。
全文摘要
本发明公开了一种处理难降解有机废水的超声耦合膜生物反应器，属于污水处理技术领域。其特征是在膜生物反应器底部设置超声换能器，该超声换能器还与超声波发生器相连，超声换能器将超声波发生器发出的高频振荡信号转换成高频机械振荡而传播到超声耦合膜生物反应器。超声波的频率为10-35KHz，超声辐照强度为0.05-0.2W/cm2，辐照时间为2-20min，辐照周期为12-48小时；超声耦合膜生物反应器的污泥浓度为2-10g/L。本发明一方面提高生物活性及传质能力，提高对难降解有机物的降解效率；另一方面减缓膜污染，实现对膜组件的在线清洗，降低膜生物反应器的运行成本。
文档编号C02F1/36GK102145962SQ20111004503
公开日2011年8月10日 申请日期2011年2月24日 优先权日2011年2月24日
发明者吕腾飞, 周集体, 王竞, 金若菲 申请人:大连理工大学
