申请日2015.09.09
公开(公告)日2015.12.16
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种改性颗粒活性炭耦合膜生物反应器及含重金属废水处理方法，本发明所述的改性颗粒活性炭耦合膜生物反应器包括曝气活性污泥反应池和膜组件，所述曝气活性污泥反应池上设有进水口和排水口，底部设有排泥管，且底部设有与曝气泵连接的曝气管，还包括改性颗粒活性炭组件，所述改性颗粒活性炭组件包括由承吊构架支撑的滤网和填充在滤网内部的改性颗粒活性炭，所述改性颗粒活性炭组件设置于曝气活性污泥反应池内，所述膜组件设置于曝气活性污泥反应池外部，所述排水口通过水泵与膜组件的进口连接，所述膜组件还通过污泥回流管与曝气活性污泥反应池连接。本发明与常规膜生物反应器相比，可以提高对废水的处理效果，适应性强，操作简单、方便。
摘要附图
权利要求书
1.一种改性颗粒活性炭耦合膜生物反应器，包括曝气活性污泥反应池和膜 组件，所述曝气活性污泥反应池上设有进水口和排水口，底部设有排泥管，且 底部设有与曝气泵连接的曝气管，其特征在于：还包括改性颗粒活性炭组件， 所述改性颗粒活性炭组件包括由承吊构架承吊的滤网和填充在滤网内部的改性 颗粒活性炭，所述改性颗粒活性炭组件设置于曝气活性污泥反应池内，所述膜 组件设置于曝气活性污泥反应池外部，所述排水口通过水泵与膜组件的进口连 接，所述膜组件还通过污泥回流管与曝气活性污泥反应池连接。
2.根据权利要求1所述的改性颗粒活性炭耦合膜生物反应器，其特征在于： 所述改性颗粒活性炭组件为板状结构，外部为承吊构架，所述承吊构架由不锈 钢制成，内部承吊由尼龙网制成的滤网，所述改性颗粒活性炭组件中改性颗粒 活性炭的量为1-4g/L，改性颗粒活性炭组件以10cm以下的间隔安装于曝气活性 污泥反应池中。
3.根据权利要求2所述的改性颗粒活性炭耦合膜生物反应器，其特征在于： 所述改性颗粒活性炭组件的厚度为1-3cm。
4.根据权利要求1所述的改性颗粒活性炭耦合膜生物反应器，其特征在于： 所述改性颗粒活性炭的比表面积介于1363.8-1548.3m2/g。
5.根据权利要求1所述的改性颗粒活性炭耦合膜生物反应器，其特征在于： 所述进水口设置于曝气活性污泥反应池一侧的下部，排水口设置于曝气活性污 泥反应池的另一侧。
6.一种改性颗粒活性炭耦合膜生物反应器含重金属废水处理方法，使用如 权利要求1至3中任意一项所述的改性颗粒活性炭耦合膜生物反应器，其特征 在于：包括如下步骤：
①将废水由进水口排入曝气活性污泥反应池，开启曝气泵;
②污水在曝气活性污泥反应池内反应后经排水口进入膜组件;
③曝气活性污泥反应池排出的污水经过膜组件处理后排出，膜组件中的污 泥经回流管回流至曝气活性污泥反应池。
7.根据权利要求6所述的改性颗粒活性炭耦合膜生物反应器含重金属废水 处理方法，其特征在于：步骤②中，所述曝气活性污泥反应池中微生物浓度维 持在2500mg/L-3500mg/L，pH值维持在6.5-8.5之间，污水在曝气活性污泥反 应池内的停留时间为3.5-4.5小时。
说明书
改性颗粒活性炭耦合膜生物反应器及含重金属废水处理方法
技术领域
本发明涉及一种含重金属废水处理装置及方法，具体地说是一种改性颗粒 活性炭耦合膜生物反应器及含重金属废水处理方法。
背景技术
近几十年以来，随着人类社会经济和现代化工业的飞速发展以及人类自身 社会活动的影响，重金污染越来越严重，其中以水体当中的重金属污染最为严 重。重金属污染自身很难治理，一旦重金属污染物进水地表水体和底下水系， 由于诸如此类的重金属本身和其化合物具有高度的稳定性和难降解性，将对环 境和人类生活构成极大的威胁。
如镉是典型的重金属元素，在环境中广泛存在。金属镉一旦进入人体并引 发金属中毒以后主要表现为骨质疏松和软化、肝肾功能衰竭、终日感到疼痛不 止。由于镉对人体的毒害引起了全国乃至世界范围内的高度重视,国家环境保护 法明确规定，镉是一类污染物，不能用单一的物理方法(如稀释法)代替有针 对性的处理，而工厂排放的含镉废水在未经处理前所含镉的浓度不得高于国家 制定的标准，含镉废水必须经过必要的处理并经过检查达到国家标准以下才可 直接排放。
目前，实用的含重金属废水处理方法包括氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、 离子交换法、吸附法、氧化还原法、铁氧化法、膜分离法和生化沉淀法等。目 前，虽然水体除重金属技术已取得了长足发展，但在理论和应用方面还存在很 大问题。一方面是上述各类方法中主要基于物理及化学沉淀为基础，产生大量 的金属污泥，二次排放会对环境产生很大影响;另一方面基于膜分离的技术虽 然具有较高的发展应用前景，但由于存在严重的膜污染和极化等问题，影响分 离技术的广泛使用。
因此，如何提高废水的处理效果并将重金属的去除纳入到废水的处理系统， 提高整体去除率是含重金属废水处理中需要解决的技术瓶颈，对解决目前普遍 存在的水体重金属污染问题具有重要的现实意义和开发应用前景。
生物处理技术是目前广为使用的废水处理技术，但在部分含金属废水的处 理中具有一定的局限性。随着处理技术的发展和对水质要求的提高，膜生物反 应器这种将膜分离与生物处理技术的结合对废水处理具有极高的效果和发展应 用趋势。膜生物反应器(MBR)是膜分离与微生物处理技术组合而成的水处理新 工艺，具有处理效率高、出水水质好、工艺流程短、占地面积小等许多常规水 处理工艺不可比拟的优点，被认为是二十一世纪最具发展前途的水处理技术。 目前，膜生物反应器技术在水处理中已被广为研究使用，膜生物反应器可提高 废水处理的效果，出水水质更优，但由于重金属对大部分生物存在一定的毒性， 因此尚无将膜生物反应器应用于除含重金属废水方面的研究应用报道。活性炭 作为一种吸附剂，在水处理中广为使用，尤其在对水体中重金属的去除方面物 理吸附技术的应用研究更为普遍。但由于吸附容量的限制，一般仅将吸附作用 于深度处理使用，在废水处理中难于使用活性炭等的吸附技术。因此，研究开 发一种适于膜生物反应器应用的有效去除重金属污染的废水处理技术和装置意 义重大。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研究设计一种改性颗粒活性炭耦合膜生物 反应器及废水处理方法。本发明采用的技术手段如下：
一种改性颗粒活性炭耦合膜生物反应器，包括曝气活性污泥反应池和膜组 件，所述曝气活性污泥反应池上设有进水口和排水口，底部设有排泥管，且底 部设有与曝气泵连接的曝气管，还包括改性颗粒活性炭组件，所述改性颗粒活 性炭组件包括由承吊构架承吊的滤网和填充在滤网内部的改性颗粒活性炭，所 述改性颗粒活性炭组件设置于曝气活性污泥反应池内，所述膜组件设置于曝气 活性污泥反应池外部，所述排水口通过水泵与膜组件的进口连接，所述膜组件 还通过污泥回流管与曝气活性污泥反应池连接。
进一步地，所述改性颗粒活性炭组件为板状结构，外部为承吊构架，所述 承吊构架由不锈钢制成，内部承吊由尼龙网制成的滤网，所述改性颗粒活性炭 组件中改性颗粒活性炭的量为1-4g/L，改性颗粒活性炭组件以10cm以下的间隔 安装于曝气活性污泥反应池中。
进一步地，所述改性颗粒活性炭组件的厚度为1-3cm。
进一步地，所述改性颗粒活性炭的比表面积介于1363.8-1548.3m2/g。
进一步地，所述进水口设置于曝气活性污泥反应池一侧的下部，排水口设 置于曝气活性污泥反应池的另一侧。
一种改性颗粒活性炭耦合膜生物反应器含重金属废水处理方法，使用本发 明所述的改性颗粒活性炭耦合膜生物反应器，包括如下步骤：
①将废水由进水口排入曝气活性污泥反应池，开启曝气泵;
②污水在曝气活性污泥反应池内反应后经排水口进入膜组件;
③曝气活性污泥反应池排出的污水经过膜组件处理后排出，膜组件中的污 泥经回流管回流至曝气活性污泥反应池。
进一步地，步骤②中，所述曝气活性污泥反应池中微生物浓度维持在 2500mg/L-3500mg/L，pH值维持在6.5-8.5之间，污水在曝气活性污泥反应池内 的停留时间为3.5-4.5小时。
与现有技术比较，本发明所述的一种改性颗粒活性炭耦合膜生物反应器及 废水处理方法具有以下有益效果：
(1)本发明与常规膜生物反应器相比，可以提高对含重金属废水的处理效 果，适应性强，操作简单、方便。
(2)本发明将改性颗粒活性炭吸附、生物吸收及代谢、生物吸附等多作用 有效耦合一体，实现对水中重金属的有效去除目的，适应性强，适合含重金属 废水的治理，除重金属效果好;
(3)本发明借助改性颗粒活性炭的莲藕作用，促进菌胶团的形成与增长， 增加了接触面积，促进菌胶团的凝聚，改善了污泥的沉降性能，减少污泥的排 放量;
(4)本发明借助颗粒活性炭的聚集作用，减少进入膜组件的污泥浓度，降 低膜的污染;
(5)本发明采用改性颗粒活性炭耦合于膜生物反应器，提高了废水的适应 性和处理效果;
(6)本发明可间歇操作亦可连续操作，既适合小水量的批次处理，又适合 连续处理，可操作性强;
(7)本发明中改性颗粒活性炭构建成框架悬吊滤网片状，易于替换再生;
(8)本发明工艺先进、运行稳定、操作简单，设备易于管理操作，具有较 强的实用性、经济性。
