一种正渗透膜生物反应器处理回用畜禽养殖废水的方法技术

本发明专利技术公开了一种正渗透膜生物反应器处理回用畜禽养殖废水的方法，包括以下步骤，将COD浓度1000‑5000mg/L，TN 500mg/L，TP 100mg/L的畜禽废水置于生物反应器中，在活性污泥浓度为3000‑7000mg/L的条件下进行生物降解反应10‑60min；经过生物处理后的原料液通过正渗透膜组件进行泥水分离，正渗透膜组件采用活性层朝向汲取液或活性层朝向原料液两种模式运行，汲取液浓度0.4‑2.0mol/L；在渗透压作用下，该原料液经过正渗透膜的过滤作用变为清水进入汲取液箱。通过本发明专利技术的方法使得氮磷和有机物处理效率高，出水可达到回用标准，而且由于正渗透过程能耗低、膜污染小，工艺运行成本更有市场竞争力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水处理领域，特指一种正渗透膜生物反应器处理回用畜禽养殖废水的方法。
技术介绍
畜禽养殖业是我国农业主导产业之一，而畜禽养殖废水污染也逐渐成为我国农村污染的主要原因之一。畜禽养殖废水主要含有畜禽粪便和尿液，其成分中悬浮物、有机物和氮、磷等污染物浓度很高，生化性能较好。目前，由于畜禽养殖场带来的污染问题未引起足够的重视，其产生粪尿污染物的量和质已经不低于工业污染物。高浓度有机废水未经处理排放，会造成水体富营养化，使水中的溶解氧被大量地消耗，或者使地下水中硝态氮和亚硝态氮的浓度剧增，令周围的水体发臭变黑，这不但使养殖场附近的水域和周围居民的健康受到严重的危害，而且阻碍了养殖产业自身的可持续发展。传统的畜禽废水主要采用厌氧技术处理，但是此方法对温度、pH等环境因素要求较高，而且厌氧过程会产生一定量沼气，沼气收集系统造价高、操作要求高，不适于畜牧场使用。特别是，由于畜禽废水中氨氮浓度高，实际操作中易造成系统过度酸化，影响后续好氧处理效果，实际处理效果不佳。针对畜禽废水污染现状，探索高效低廉的处理回用新技术便成了当前的主要研究方向。膜分离技术已在节能减排、清洁生产以及资源回收等方面展现出明显的技术优势，正逐渐成为水处理与回用领域的研究热点。其中，正渗透技术是一种利用渗透的自然现象，使得原水（低化学势）受到由汲取液（高化学势）提供的渗透驱动力自发地推动水透过膜进入汲取液中去的膜分离技术。其过程运行时水力压力为零或很低，与常见的膜分离技术（如超滤、微滤、反渗透）相比，具有低能耗、低污染的特点，同时对盐离子和其他污染物质有很高的截留率。正渗透技术由于过程本身具有的这些优点，更适合作为能耗较高、且膜污染问题较严重的膜生物反应器中的膜分离过程。因此，本专利技术人对此做进一步研究，研发出一种正渗透膜生物反应器处理回用畜禽养殖废水的方法，本案由此产生。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种正渗透膜生物反应器处理回用畜禽养殖废水的方法，对于高氮、磷和有机物浓度的畜禽废水有较好的去除效果。为解决上述技术问题，本专利技术的技术解决方案是：一种正渗透膜生物反应器处理回用畜禽养殖废水的方法，包括以下步骤：步骤一：将COD浓度1000-5000mg/L，TN500mg/L，TP100mg/L的畜禽废水置于生物反应器中，在活性污泥浓度为3000-7000mg/L的条件下进行生物降解反应10-60min；步骤二：经过生物反应器处理后的原料液经正渗透膜组件进行泥水分离，正渗透膜组件采用活性层朝向汲取液或活性层朝向原料液两种模式运行，汲取液为氯化镁或氯化钠，汲取液浓度0.4-2.0mol/L；步骤三：在由汲取液和原料液浓度差产生的渗透压作用下，经生物处理后的原料液通过正渗透膜的过滤作用变为清水进入汲取液箱。进一步，在步骤二中，生物反应器的原料液和汲取液箱中的汲取液分别通过压力泵组件和流量计进入正渗透膜组件。进一步，在步骤三中，在汲取液箱的下方放置电子秤，通过电子秤实时记录汲取液箱重量的变化。进一步，在步骤三中，汲取液箱连接反渗透装置，通过反渗透装置的反渗透过程，将清水和汲取液分离。采用上述方案后，由于本专利技术是将正渗透技术应用到膜生物反应器中，替代传统的压力驱动的膜分离过程，构建正渗透膜生物反应器，并将其用于氨、氮和有机物含量高的畜禽废水处理回用中。由于正渗透膜生物反应器中微生物浓度高，正渗透膜分离效率高、能耗低、膜污染程度低，对于高氨、氮和有机物浓度的畜禽废水有较好的去除效果。本专利技术对该方法的主要影响因素，例如膜活性面取向、污水浓度、活性污泥浓度、汲取液种类和浓度、汲取液的反透率等进行了研究，确定了最佳的工艺运行条件，反应器出水的氨、氮去除效果明显优于目前应用最广泛的脱氮除磷A2/O、CAST工艺。在本方法的最佳条件下，畜禽废水的TOC去除率为91%，TN去除率为90.9%，TP去除率为99%。正渗透膜生物反应器处理回用畜禽养殖废水方法是一种具有广泛应用前景的废水处理回用技术。附图说明图1是使用本专利技术方法的装置示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详述。如图1所示，使用本方法的装置包括生物反应器1、正渗透膜组件2、汲取液箱3、压力泵组件4、流量计5、反渗透装置7和电子秤6。生物反应器1和汲取液箱3分别连接压力泵组件4，压力泵组件4连接流量计5，流量计5连接正渗透膜组件2，正渗透膜组件2分别连接生物反应器1和汲取液箱3，汲取液箱3连接反渗透装置7。通过反渗透装置7的反渗透过程，将清水和汲取液分离，最终出水。压力泵组件4为原料液和汲取液输送提供动力的作用，使得原料液和汲取液能够从生物反应器1和汲取液箱3被输送至正渗透膜组件2以及在本装置中循环流动。流量计5能够精确控制进入正渗透膜组件2的原料液和汲取液的用量。在汲取液箱3的下方放置电子秤6，在正渗透的过程中，原料液中的水会在渗透压的作用下透过膜到汲取液一侧，也就是原料液中的污水被膜过滤后产生清水的过程。用电子秤6实时记录汲取液箱3重量的变化，从而实时测量膜通量变化，计算出清水产出量。实施例一：将4LCOD浓度3330.46mg/L，TN500mg/L，TP100mg/L的畜禽废水置于生物反应器1中，在活性污泥浓度为3000mg/L的条件下进行生物降解反应60min。经过生物反应器1处理后的原料液通过压力泵组件4和流量计5输送至正渗透膜组件2进行泥水分离。汲取液储存在汲取液箱3中，汲取液箱3中的汲取液通过压力泵组件4及流量计5进入正渗透膜组件2。在本实施例中，正渗透膜组件2采用活性层朝向汲取液的模式运行，汲取液为氯化镁，汲取液浓度为1.00mol/L。在此条件下，畜禽废水TOC去除率为95%，TN去除率为90.9%，TP去除率为99%。生物反应器1的出水作为正渗透的原料液进入正渗透膜组件2的原料液腔，汲取液为氯化镁，作为正渗透的驱动力进入正渗透膜组件2的汲取液腔。由于汲取液和原料液浓度差产生的渗透压作用，原料液中的污水经过正渗透膜过滤后变为清水进入汲取液箱3，并由后续的反渗透过程与汲取液分离，最终出水可达回用标准。实施例二：实施例二与实施例一不同在与：将4LCOD浓度2000mg/L，TN500mg/L，TP100mg/L的畜禽废水置于生物反应器中，在活性污泥浓度为1000mg/L的条件下进行生物降解反应60min。生物反应器出水经正渗透膜组件进行泥水分离。正渗透膜组件采用活性层朝向原料液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正渗透膜生物反应器处理回用畜禽养殖废水的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：将COD浓度1000‑5000mg/L，TN 500mg/L，TP 100mg/L的畜禽废水置于生物反应器中，在活性污泥浓度为3000‑7000mg/L的条件下进行生物降解反应10‑60min；步骤二：经过生物反应器处理后的原料液经正渗透膜组件进行泥水分离，正渗透膜组件采用活性层朝向汲取液或活性层朝向原料液两种模式运行，汲取液为氯化镁或氯化钠，汲取液浓度0.4‑2.0mol/L；步骤三：在由汲取液和原料液浓度差产生的渗透压作用下，经生物处理后的原料液通过正渗透膜的过滤作用变为清水进入汲取液箱。

【技术特征摘要】
1.一种正渗透膜生物反应器处理回用畜禽养殖废水的方法，其特征在于：包括以下步
骤：
步骤一：将COD浓度1000-5000mg/L，TN500mg/L，TP100mg/L的畜禽废水置于生物反应
器中，在活性污泥浓度为3000-7000mg/L的条件下进行生物降解反应10-60min；
步骤二：经过生物反应器处理后的原料液经正渗透膜组件进行泥水分离，正渗透膜组
件采用活性层朝向汲取液或活性层朝向原料液两种模式运行，汲取液为氯化镁或氯化钠，
汲取液浓度0.4-2.0mol/L；
步骤三：在由汲取液和原料液浓度差产生的渗透压作用下，经生物处理后的原料液通
过正渗透膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖文超，徐苏，严滨，曾孟祥，陈晓青，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：福建;35