一种膜生物膜反应器和废水净化方法

1.本发明涉及水净化技术领域，尤其涉及一种膜生物膜反应器和废水净化方法。


背景技术：

2.近几十年来，我国对环境污染问题愈加重视，通过多年的努力，对水污染问题的治理已初见成效，然而，稳定、高效以及低成本的水处理技术的研发与应用仍是实现环境可持续发展的难点问题。近些年诞生的一种将中空纤维膜无泡曝气技术与生物膜相结合的膜生物膜反应器(mbfr)，由于其对污水处理效率高、剩余污泥量少和运行成本低等诸多优点，被认为是一种极具发展潜力的水处理技术。在mbfr中，利用中空纤维膜将气态底物(电子供体型，如：h2和ch4；电子受体型，如：o2)通过中空纤维膜壁上的微孔以无泡形式提供给膜表面的微生物，从而实现对污染物的去除。根据中空纤维膜供给的不同气态底物类型，可实现对不同污染物的去除，电子供体型气态底物可以去除氧化性污染物(如：硝酸盐、硫酸盐、重金属、卤酸盐、卤化有机物等)，电子受体型气态底物可以去除还原性污染物(如：氨氮、有机物等)。
3.虽然mbfr技术在水处理领域具有广阔的应用前景，但是目前该技术在大规模工程化应用上，不论中空纤维膜内供给的是何种气体，都面临着一个关键技术难题，即逆扩散对mbfr处理污染物会产生负面影响。目前，在实验研究和工程应用中，中空纤维膜的供气方式主要有两种：封闭式和开放式。在应用较多的封闭式供气模式下，中空纤维膜的一端与气源连接，另一端密封，虽然这种供气模式可以有效降低气体的浪费，达到很高的气体利用率，但是反应器水溶液和生物膜中的其他气体(如氮气、水蒸气等)会由于膜外较高的渗透压作用逆扩散至膜腔内，占用有效气态底物的空间，导致中空纤维膜对气态底物的传质效率下降，从而导致mbfr对污染物的去除性能下降。在开放式供气模式下，中空纤维膜的一端连接气源，另一端开放直接与大气相连，虽然可以将逆扩散至膜腔内的非有效气体不断冲出，但是会大量浪费气体，增加运行成本，同时由于释放了膜腔内的供气压力也会降低气体的传质效果；此外开放式供气模式不适用于以易燃易爆h2和ch4为气态底物的情况。
4.因此，如何在减少气态底物浪费的情况下，有效缓解mbfr中逆扩散带来的负面影响，提升气态底物的传质效率，以进一步提高mbfr对污染物的去除效能，是目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种膜生物膜反应器和废水净化方法，采用本发明提供的膜生物膜反应器能够提升中空纤维膜对气态底物的传质效率，从而能够提高膜生物膜反应器对污染物的去除效能。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
7.本发明提供了一种膜生物膜反应器，包括原水箱、主池、副池、进水泵、回流泵、电磁继电器、供气系统和微探针原位在线监测系统；
8.所述主池呈竖直放置，所述副池呈水平放置，所述主池的底部设置有进水口，所述主池的顶部分别设置有出水口以及回流液出口，所述主池的回流液出口依次经副池、回流泵、进水泵与主池的进水口连通形成循环回路，所述原水箱的出水口与回流泵和进水泵之间的管路连通；
9.所述主池中设置有竖直放置的中空纤维膜组件，且所述中空纤维膜组件的两端分别固定于所述主池的两端，其中，所述中空纤维膜组件的上端与所述供气系统连接，所述中空纤维膜组件的下端设置有主池排气阀门；
10.所述副池中设置有水平放置的中空纤维膜丝，且所述中空纤维膜丝两端分别固定于所述副池的两端，其中，所述中空纤维膜丝靠近主池的一端与所述供气系统连通，所述中空纤维膜丝远离主池的一端设置有副池排气阀门；所述副池的顶部池壁上沿水平方向设置有多个通孔，每个所述通孔均配有封堵塞；
11.所述微探针原位在线监测系统包括微探针以及控制系统，所述微探针安装于所述副池的通孔中，所述控制系统对所述微探针的位置进行控制和调节；
12.所述电磁继电器与所述主池排气阀门和副池排气阀门连接，所述电磁继电器对所述主池排气阀门和副池排气阀门的开闭时间进行控制和调节。
13.优选地，所述中空纤维膜组件与中空纤维膜丝的材质为疏水性聚丙烯材料。
14.优选地，所述中空纤维膜组件包括平行设置的第一中空纤维膜组件和第二中空纤维膜组件；
15.所述第一中空纤维膜组件的上端与所述供气系统连接，所述第一中空纤维膜组件的下端设置有第一主池排气阀门；
16.所述第二中空纤维膜组件的上端与所述供气系统连接，所述第二中空纤维膜组件的下端设置有第二主池排气阀门；
17.所述电磁继电器与所述第一主池排气阀门和第二主池排气阀门连接，所述电磁继电器对所述第一主池排气阀门和第二主池排气阀门的开闭时间进行控制和调节。
18.优选地，所述主池内的第一中空纤维膜组件和第二中空纤维膜组件中分别包括16根膜丝；所述副池内的中空纤维膜丝为单根中空纤维膜丝。
19.优选地，所述第一主池排气阀门、第二主池排气阀门和副池排气阀门分别与所述电磁继电器的第一开关、第二开关和第三开关电连接。
20.优选地，所述供气系统为供h2系统、供ch4系统或供o2系统，对应的所述微探针为h2微探针、ch4微探针或o2微探针。
21.本发明提供了一种采用上述技术方案所述膜生物膜反应器对废水进行净化的方法，包括以下步骤：
22.向膜生物膜反应器中接种污泥，通过进水泵将待处理废水通入所述膜生物膜反应器中，之后关闭所述进水泵，开启供气系统和回流泵，对所述膜生物膜反应器进行驯化，使所述膜生物膜反应器内的中空纤维膜组件以及中空纤维膜丝的表面形成生物膜；
23.通过微探针原位在线监测系统监测所述副池中生物膜内中空纤维膜丝表面气态底物的浓度变化，确定排气周期；
24.按照所述排气周期，通过电磁继电器同步控制主池排气阀门以及副池排气阀门开闭进行周期性排气，实现对废水的净化。
25.优选地，所述待处理废水为含硝酸盐废水，所述待处理废水中硝酸盐的浓度为10～100mgn/l。
26.优选地，所述生物膜的厚度为500～900μm。
27.优选地，所述排气周期为5～50min。
28.本发明提供了一种膜生物膜反应器，与现有技术相比，本发明提供的膜生物膜反应器具有以下有益效果：
29.(1)利用膜生物膜反应器的微探针原位在线监测系统，可以探明逆扩散的平衡时间规律，进而确定排气周期，为实施膜生物膜反应器的运行方案提供先决条件。
30.(2)通过电磁继电器自动控制主池上主池排气阀门以及副池上副池排气阀门开闭，定期将逆扩散至中空纤维膜内的非有效气体冲出，能有效降低逆扩散带来的负面影响，保持中空纤维膜内较高的气态底物浓度，提高中空纤维膜的传质效率，实现对污染物的快速、稳定和高效去除。
附图说明
31.图1为本发明中膜生物膜反应器的结构示意图；图中1-原水箱，2-主池，3-副池，4-进水泵，5-回流泵，6-电磁继电器，7-主池的出水口，8-第一中空纤维膜组件，9-第二中空纤维膜组件，10-第一主池排气阀门，11-第二主池排气阀门，12-中空纤维膜丝，13-副池排气阀门，14-通孔，15-微探针，16-储气瓶，17-减压阀，18-第一开关，19-第二开关，20-第三开关；
32.图2为本发明中膜生物膜反应器中微探针原位在线监测系统的结构示意图；图中21-微操作手，22-计算机；
33.图3为距离供气端最远处中空纤维膜表面从稳定运行经过开启排气阀门至关闭排气阀门氢气浓度随时间的变化图；
34.图4为不同排气周期下的出水中硝酸盐浓度变化对比图。
具体实施方式
35.本发明提供了一种膜生物膜反应器，包括原水箱、主池、副池、进水泵、回流泵、电磁继电器、供气系统和微探针原位在线监测系统；
36.所述主池呈竖直放置，所述副池呈水平放置，所述主池的底部设置有进水口，所述主池的顶部分别设置有出水口以及回流液出口，所述主池的回流液出口依次经副池、回流泵、进水泵与主池的进水口连通形成循环回路，所述原水箱的出水口与回流泵和进水泵之间的管路连通；
37.所述主池中设置有竖直放置的中空纤维膜组件，且所述中空纤维膜组件的两端分别固定于所述主池的两端，其中，所述中空纤维膜组件的上端与所述供气系统连接，所述中空纤维膜组件的下端设置有主池排气阀门；
38.所述副池中设置有水平放置的中空纤维膜丝，且所述中空纤维膜丝两端分别固定于所述副池的两端，其中，所述中空纤维膜丝靠近主池的一端与所述供气系统连通，所述中空纤维膜丝远离主池的一端设置有副池排气阀门；所述副池的顶部池壁上沿水平方向设置有多个通孔，每个所述通孔均配有封堵塞；
39.所述微探针原位在线监测系统包括微探针以及控制系统，所述微探针安装于所述副池的通孔中，所述控制系统对所述微探针的位置进行控制和调节；
40.所述电磁继电器与所述主池排气阀门和副池排气阀门连接，所述电磁继电器对所述主池排气阀门和副池排气阀门的开闭时间进行控制和调节。
41.本发明提供的膜生物膜反应器包括原水箱，用于存放含污染物的原水。
42.本发明提供的膜生物膜反应器包括供气系统，用于提供气态底物。作为本发明的一个实施例，所述供气系统包括储气瓶和设置于所述储气瓶的瓶口处的减压阀。作为本发明的一个实施例，所述供气系统具体可以为供h2系统、供ch4系统或供o2系统，相应的所述储气瓶分别可以为h2瓶、ch4瓶或o2瓶。
43.本发明提供的膜生物膜反应器包括主池、副池、进水泵和回流泵，所述主池呈竖直放置，所述副池呈水平放置，所述主池的底部设置有进水口，所述主池的顶部分别设置有出水口以及回流液出口，所述主池的回流液出口依次经副池、回流泵、进水泵与主池的进水口连通形成循环回路，所述原水箱的出水口与回流泵和进水泵之间的管路连通。本发明通过所述循环回路可以使膜生物膜反应器中溶液充分混合；使用所述膜生物膜反应器时，在回流泵以及进水泵的作用下，存放于所述原水箱中的含污染物的原水与回流液混合后经主池底部的进水口进入主池。作为本发明的一个实施例，所述主池和副池均由方形玻璃管加工而成，长度均为70cm，加工完成后主池有效容积为280ml，副池有效容积为226.8ml。
44.在本发明中，所述主池中设置有竖直放置的中空纤维膜组件，且所述中空纤维膜组件的两端分别固定于所述主池的两端，其中，所述中空纤维膜组件的上端与所述供气系统连接，所述中空纤维膜组件的下端设置有主池排气阀门。在本发明中，所述中空纤维膜组件为生物膜的附着载体。作为本发明的一个实施例，所述中空纤维膜组件的两端通过环氧树脂胶分别固定于所述主池的两端。在本发明中，所述中空纤维膜组件中的中空纤维膜的材质优选为疏水性聚丙烯材料，膜孔径优选为0.02～0.2μm，内径优选为320～350μm，外径优选为400～450μm。作为本发明的一个实施例，所述中空纤维膜组件包括平行设置的第一中空纤维膜组件和第二中空纤维膜组件；所述第一中空纤维膜组件和第二中空纤维膜组件中优选分别包括16根膜丝。作为本发明的一个实施例，所述第一中空纤维膜组件的上端与所述供气系统连接，所述第一中空纤维膜组件的下端设置有第一主池排气阀门；所述第二中空纤维膜组件的上端与所述供气系统连接，所述第二中空纤维膜组件的下端设置有第二主池排气阀门。
45.在本发明中，所述副池中设置有水平放置的中空纤维膜丝，且所述中空纤维膜丝两端分别固定于所述副池的两端，其中，所述中空纤维膜丝靠近主池的一端与所述供气系统连通，所述中空纤维膜丝远离主池的一端设置有副池排气阀门。在本发明中，所述中空纤维膜丝为生物膜的附着载体，用于研究逆扩散现象的规律与特性，进而确定膜生物膜反应器的运行方案。作为本发明的一个实施例，所述中空纤维膜丝的两端通过环氧树脂胶分别固定于所述副池的两端。在本发明中，所述中空纤维膜丝的材质优选为疏水性聚丙烯材料，膜孔径优选为0.02～0.2μm，内径优选为320～350μm，外径优选为400～450μm。作为本发明的一个实施例，所述副池中的中空纤维膜丝为单根中空纤维膜丝。
46.在本发明中，所述副池的顶部池壁上沿水平方向设置有多个通孔，每个所述通孔均配有封堵塞。作为本发明的一个实施例，相邻所述通孔之间的距离为10cm。在本发明中，
所述封堵塞优选为橡胶封堵塞，用于封堵所述通孔。
47.本发明提供的膜生物膜反应器包括电磁继电器，所述电磁继电器与所述主池排气阀门和副池排气阀门连接，所述电磁继电器对所述主池排气阀门和副池排气阀门的开闭时间进行控制和调节。作为本发明的一个实施例，所述电磁继电器与所述第一主池排气阀门和第二主池排气阀门连接，所述电磁继电器对所述第一主池排气阀门和第二主池排气阀门的开闭时间进行控制和调节。作为本发明的一个实施例，所述第一主池排气阀门、第二主池排气阀门和副池排气阀门分别与电磁继电器的第一开关、第二开关和第三开关电连接。
48.本发明提供的膜生物膜反应器包括微探针原位在线监测系统，所述微探针原位在线监测系统包括微探针以及控制系统，所述微探针安装于所述副池的通孔中，所述控制系统对所述微探针的位置进行控制和调节。在本发明中，所述微探针用于监测副池中生物膜内中空纤维膜丝表面的气态底物浓度，具体可以为h2微探针、ch4微探针或o2微探针。作为本发明的一个实施例，所述控制系统包括计算机以及微操作手，所述计算机上的配套软件操控所述微操作手上下左右精确移动，所述微操作手夹持所述微探针安装于所述副池的通孔中，并控制所述微探针在副池内移动。在本发明的实施例中，具体是以氢基质生物膜反应器(h
2-mbfr)为例进行说明，所述h
2-mbfr中微探针原位在线监测系统具体为搭载了h2微探针的原位在线监测系统(unisense a/s，丹麦)，用于监测副池中生物膜内中空纤维膜丝表面的氢气浓度。
49.本发明提供了一种采用上述技术方案所述膜生物膜反应器对废水进行净化的方法，包括以下步骤：
50.向膜生物膜反应器中接种污泥，通过进水泵将待处理废水通入所述膜生物膜反应器中，之后关闭所述进水泵，开启供气系统和回流泵，对所述膜生物膜反应器进行驯化，使所述膜生物膜反应器内的中空纤维膜组件以及中空纤维膜丝的表面形成生物膜；
51.通过微探针原位在线监测系统监测所述副池中生物膜内中空纤维膜丝表面气态底物的浓度变化；
52.按照所述排气周期，通过电磁继电器同步控制主池排气阀门以及副池排气阀门开闭进行周期性排气，实现对废水的净化。
53.本发明向膜生物膜反应器中接种污泥，通过进水泵将待处理废水通入所述膜生物膜反应器中，之后关闭所述进水泵，开启供气系统和回流泵，对所述膜生物膜反应器进行驯化，使所述膜生物膜反应器内的中空纤维膜组件以及中空纤维膜丝的表面形成生物膜。本发明对所述污泥没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的污泥即可。在本发明的实施例中，以利用氢基质生物膜反应器(h
2-mbfr)降解污染物硝酸盐为例，所述污泥优选为厌氧池污泥。在本发明中，所述污泥的接种量优选为膜生物膜反应器总有效容积的10％。在本发明的实施例中，以利用氢基质生物膜反应器(h
2-mbfr)降解污染物硝酸盐为例，所述待处理废物具体为含硝酸盐废水，所述含硝酸盐废水中硝酸盐的含量优选为10～100mgn/l，更优选为20～50mgn/l；所述含硝酸盐废水中优选还包括无机碳源：80mg/l nahco3，磷酸盐缓冲溶液：128mg/l kh2po4以及200mg/l na2hpo4·
12h2o，用以控制反应器内ph值为7.5～8.5，微量元素：1mg/l mgso4·
7h2o、80mg/l feso4·
7h2o、1mg/l cacl2·
2h2o、0.013mg/l znso4·
7h2o、0.038mg/l h3bo3、0.001mg/l cucl2·
2h2o、0.004mg/l na2moo4·
2h2o、0.004mg/l mncl2·
4h2o、0.025mg/l cocl2·
6h2o、0.001mg/l nicl2·
6h2o和0.004mg/l na2seo3。
54.本发明优选将所述待处理废水通过进水泵充满整个膜生物膜反应器后，关闭进水泵，同时开启供气系统，设置气体压力为0.02mpa，开启回流泵，设置回流泵流速为50ml/min；连续监测反应器内硝酸盐浓度，当硝酸盐浓度低于0.5mgn/l时，重新开启进水泵，连续进水一个水力停留时间；重复前述步骤，直至反膜生物膜反应器内中空纤维膜组件以及中空纤维膜丝表面形成生物膜后，设置进水泵流速为1.0ml/min，并每天监测出水中硝酸盐浓度，当出水中硝酸盐浓度连续5天保持稳定时，即认为膜生物膜反应器驯化完成。在本发明中，所述生物膜的厚度优选为500～900μm，更优选为650～700μm。
55.在所述膜生物膜反应器内的中空纤维膜组件以及中空纤维膜丝的表面形成生物膜后，本发明通过微探针原位在线监测系统监测所述副池中生物膜内中空纤维膜丝表面气态底物的浓度变化。在本发明中，由于主池和副池在同一个循环回路中，且循环回路中的混合液处于完全混合状态，所以主池和副池内中空纤维膜上的生物膜理论上是在同一气态底物条件下形成的。因此本发明通过监测副池内生物膜状态和气体底物的状态来反映主池的生物膜状态和气体底物的状态。在本发明中，采用不同气体底物对不同种类的待处理废水进行净化时，排气周期可能会差异较大，本发明通过微探针原位在线监测系统监测所述副池中生物膜内中空纤维膜丝表面气态底物的浓度变化，可以探明逆扩散的平衡时间规律，进而确定排气周期。在本发明的实施例中，以利用氢基质生物膜反应器(h
2-mbfr)降解污染物硝酸盐为例，确定排气周期的方法包括以下步骤：将h2微探针从副池上距离供气端最远处的通孔插入至中空纤维膜表面，其余通孔用橡胶封堵塞密封，手动开启各排气阀门(即第一主池排气阀门、第二主池排气阀门以及副池排气阀门)排气，冲出先前封闭式运行模式下中空纤维膜内的非有效气体，然后关闭各排气阀门；通过h2微探针连续实时监测距离供气端最远处中空纤维膜表面氢气浓度变化，获得逆扩散的平衡时间规律，以关闭各排气阀门后氢气浓度达到最大值的时间至氢气浓度开始达到平衡的时间作为排气周期。在本发明的实施例中，确定所述排气周期的过程中，所述膜生物膜反应器的运行参数具体包括：h2压力为0.02mpa、进水流速为1ml/min、进水硝酸盐浓度为30mgn/l、回流速率为50ml/min；在该运行参数条件下，所述排气周期优选为5～50min；考虑到排气过于频繁，会导致氢气的浪费增大，排气周期太长，中空纤维膜内的非有效气体的影响会较为持久，故所述排气周期进一步优选为25min。
56.确定所述排气周期后，本发明按照所述排气周期，通过电磁继电器同步控制主池排气阀门以及副池排气阀门开闭进行周期性排气，实现对废水的净化。在本发明中，对所述废水进行净化时，所述膜生物膜反应器的运行参数优选与确定排气周期时膜生物膜反应器的运行参数一致，在此不再赘述。
57.下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
58.实施例1
59.本实施例利用氢基质生物膜反应器(h
2-mbfr)降解污染物硝酸盐，具体步骤如下：
60.(1)按照图1和图2搭建氢基质生物膜反应器(h
2-mbfr)，其中，供气系统为供h2系统，即储气瓶为h2瓶；主池和副池均由方形玻璃管加工而成，长度均为70cm，加工完成后主
池有效容积为280ml，副池有效容积为226.8ml；主池中设置有两束中空纤维膜组件，每束中空纤维膜组件包括16根膜丝，副池中设置有一根中空纤维膜丝，所述主池与副池中的中空纤维膜的材质为疏水性聚丙烯材料，膜孔径为0.02～0.2μm，内径为320～350μm，外径为400～450μm；微探针原位在线监测系统为搭载了h2微探针的原位在线监测系统(unisensea/s，丹麦)；
61.(2)h
2-mbfr启动与驯化：
62.(21)将取自桂林市七里店污水处理厂的厌氧池污泥，按反应器总有效容积的10％接种至反应器内；
63.(22)配制模拟废水，所述模拟废水的组分包括：nano
3 30mgn/l、80mg/l nahco3、128mg/l kh2po4、200mg/l na2hpo4·
12h2o、1mg/l mgso4·
7h2o、80mg/l feso4·
7h2o、1mg/l cacl2·
2h2o、0.013mg/l znso4·
7h2o、0.038mg/l h3bo3、0.001mg/l cucl2·
2h2o、0.004mg/l na2moo4·
2h2o、0.004mg/l mncl2·
4h2o、0.025mg/l cocl2·
6h2o、0.001mg/l nicl2·
6h2o和0.004mg/l na2seo3；将所述模拟废水通过进水泵充满整个反应器后，关闭进水泵，同时开启供h2系统，设置氢气压力为0.02mpa，开启回流泵，设置回流泵流速为50ml/min；
64.(23)连续监测反应器内硝酸盐浓度，当硝酸盐浓度低于0.5mgn/l时，重新开启进水泵，连续进水一个水力停留时间；
65.(24)重复步骤(23)，直至反应器内中空纤维膜表面形成肉眼可见的生物膜(厚度具体为700μm)后，设置进水泵流速为1.0ml/min，并每天监测出水中硝酸盐浓度，当出水中硝酸盐浓度连续5天保持稳定时，即认为h
2-mbfr启动与驯化完成；
66.(3)确定排气周期(排气时间间隔)：
67.将所述h2微探针从副池上距离供气端最远处(具体为距离供气端58cm处)的通孔插入至中空纤维膜表面，其余通孔用橡胶封堵塞密封，手动开启各排气阀门(即第一主池排气阀门、第二主池排气阀门以及副池排气阀门)排气，冲出先前封闭式运行模式下中空纤维膜内的非有效气体，然后关闭各排气阀门；通过h2微探针连续实时监测距离供气端最远处中空纤维膜表面氢气浓度变化，获得逆扩散的平衡时间规律，结果如图3所示。由图3可知，0～3min时，h
2-mbfr处于封闭式供气模式运行状态下，中空纤维膜末端表面氢气浓度稳定在215μmol/l左右；在第3min时，打开各排气阀门(即第一主池排气阀门、第二主池排气阀门以及副池排气阀门)排气后立即关闭各排气阀门，当打开各排气阀门时氢气浓度急剧下降，主要是因为打开各排气阀门时，中空纤维膜内的压力释放，h
2-mbfr变为开放模式运行；当关闭各排气阀门时，由于压力的回升导致氢气浓度急剧上升，在关闭各排气阀门后第5min时，达到最大值；关闭各排气阀门第5～15min，氢气浓度处于一个排气后的相对稳定状态，此时中空纤维膜末端氢气浓度较高，整个中空纤维膜内气体分布均匀；关闭各排气阀门第15min后，由于逆扩散作用，氮气和水蒸气等再次进入中空纤维膜膜腔内，氢气浓度先快速下降后缓慢下降至初始水平；关闭各排气阀门第25min后，氢气浓度进入缓慢下降期，50min后基本达到平衡。
68.根据所述逆扩散的平衡时间规律，即关闭各排气阀门后第0～5min时氢气浓度处于较高水平，25min时氢气浓度渡过快速下降期，50min时基本达到平衡，初步确定排气周期为5～50min，通过电磁继电器的第一开关、第二开关以及第三开关同步控制第一主池排气阀门、第二主池排气阀门以及副池排气阀门开闭，进行周期性排气；在不同的排气时间间隔
下，连续运行反应器达到稳定后，取样分析出水中硝酸盐的浓度，计算在不同排气周期下h
2-mbfr的脱氮效率，确定最佳的排气周期。
69.(4)在不同排气周期下利用所述膜生物膜反应器去除硝酸盐
70.周期性排气可将逆扩散进入中空纤维膜内的非有效气体定期排出，保持膜内较高的氢气浓度，排气周期的大小会直接影响反应器的效率和有效气体的浪费量。排气如果设置过于频繁，虽然能更及时的将中空纤维膜内的非有效气体排出，但是气体浪费量大，同时由于排气过程中中空纤维膜内压力的释放过于频繁，因此不一定能最大程度的提升反应器性能；排气周期如果设置过长，则不能及时将中空纤维膜内的非有效气体排出，受逆扩散的影响相对更为严重。本发明中选定5min、25min和50min作为排气周期进行硝酸盐去除实验，结果如图4所示。从图4中可看出，三种排气周期下，反应器的脱氮性能均有不同程度的提升，具体的，密封式供气模式(即不排气)时硝酸盐的去除通量为0.8gn/(m2·
d)，排气周期为5min、25min和50min时，硝酸盐的去除通量分别为1.12gn/(m2·
d)、1.16gn/(m2·
d)和1.10gn/(m2·
d)，相应的脱氮性能提升分别为40％、45％和37％。因此，确定最优排气周期为25min。
71.综上所述，本发明提供的技术方案能有效解决现有技术中因逆扩散带来的负面影响，提高中空纤维膜的传质效率，实现对硝酸盐的快速、稳定和高效去除，对mbfr技术在水处理领域的推广和规模化应用具有重要意义。
72.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。