CN101062821A

CN101062821A - 一种用于污水处理的膜微生物反应装置

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Publication number: CN101062821A
Application number: CN 200710051665
Authority: CN
Inventors: 吴家文; 应继儒; 彭少贤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2007-10-31

Abstract

本发明涉及一种微生物和膜处理联用污水净化装置，本装置包括有微生物和膜技术处理两个单元，微生物反应单元是通过一定的微生物载体固定化技术手段，将微生物固定在载体上，形成多层微生物固定床，载体是拥有大量羟基、氨基、环氧基的活性官能团的开孔泡沫塑料，在有限体积内扩大微生物的表面积，使得微生物的负载量达到30－75g/L，提高了微生物对污水的处理速度和效果；膜技术处理单元为管状外压法膜处理技术，经过微生物处理的污水再通过膜技术单元进行净化处理，进一步提高污水的处理效果。采用本发明工艺优点是设备可以小型化、微型化，处理各种污水投资少，占地小，处理效果好，运行成本低，具有明显的经济效益和社会效益。本发明既适用于各种工业污水的处理和生活污水的处理。

Description

一种用于污水处理的膜微生物反应装置

技术领域

本发明涉及本发明涉及一种微生物和膜处理联用对工业废水和城市污水净化的工艺方法。

背景技术

生物处理技术是利用微生物的生命活动来清除有机污染物的一种有效方法。活性污泥法是生物处理技术中的一种，是当前国内外污水处理的主要方法，在废水处理中应用广泛。然而目前使用的较多的活性污泥法存在着污水净化效率低、占地大、能源消耗大等缺点。

将生物处理技术和膜技术相结合的方法具有明显的优势，膜生物反应器(MBR)是近来发展较迅速的一种污水治理设备，它是由膜分离技术和生物反应技术相结合的生物化学反应系统。由于它以膜分离代替常规活性污泥中以重力进行沉降分离的二沉池，这就大大提高了系统固液分离的能力，从而使系统出水水质和容积负荷都得到大幅度提高。作为一种新型的水处理技术，由于具有占地少、能耗低等优点，国内外都在努力研究，将其推向实用阶段。MBR最先应用于微生物发酵工业，在废水处理领域中的应用研究始于20世纪60年代的美国，美国的Smith于1969年首次报道了活性污泥法和超滤结合处理城市污水的方法。20世纪70年代以后，厌氧MBR技术相继开始研究，1978年，Grethlicn进行了厌氧MBR处理生活污水的研究，与此同时，日本根据本国国土狭小、地价高的特点，对膜分离技术在废水处理中的应用进行大力的研究，使MBR开始走向实际应用。80年代以后，随着膜质量的提高和造价的降低、膜分离工艺的完善、膜清洗方法的改善和污水处理厂出水水质要求的提高，国际上对MBR的研究更深人。日本学者Yamamoto等在1989年首次开发了一体式MBR。90年代，各国对MBR投人了大量的精力，从各个方面提高了MBR的实用性。MBR已不再局限于生活污水和城市污水处理，开始向特种废水处理方向延伸，处理对象扩展到工业废水、石化废水、发酵废水，甚至堆肥、填埋场沥滤液等的废水处理方面。2002年，Chettiyappan Visvanayhafl等为减少反渗透法用于脱盐海水中的操作和维护，改进了RO系统的工作情况。同一年，AlperNuhoglua等用MBR对饮用水进行脱氮的实验，实验反应器为一个搅拌釜，利用MBR可使NH3-N去除率上升98.5％。2003年，Hideaki Noma等将膜技术应用于菲律宾一旅游胜地海岛的废水处理，出水用于冲厕及灌溉。

MBR主要由膜组件和生物反应器两部分组成，生物反应器是使污染物得到降解，膜组件是起到过滤的作用，进一步净化水质。由两部分间的组合方式而决定了MBR的分类。

按膜组件的作用方式，MBR可分为内压式和外压式两种。内压式中，水的透过方向是从管内向管外，而外压式相反。在实际应用中大多使用的是外压式MBR，因为内压式MBR流道往往较小，容易被污染颗粒所堵塞。

按膜分离技术与生物反应器的组合方式，可分为分置式和一体式(淹没式)两种MBR：分置式MBR是指膜组件与生物反应器分开设置，靠加压泵加压，从生物反应器抽水压入膜组件中，膜的滤过水排出系统。一体式MBR是将膜组件直接浸没在生物反应器中，微生物在曝气池中好氧降解有机污染物，空气搅动在膜表面产生紊流，在这种剪切力的作用下，胶体颗粒被迫离开膜表面，减缓膜的堵塞，膜出水靠抽吸泵抽吸出水。

按膜组件在生物反应器中的作用不同可分为三种：固液分离MBR、无气泡膜曝气生物反应器(MABR)和萃取膜生物反应器(EMBR)。其中固液分离MBR是最常用的。

发明内容

本发明是污水处理的下游装置，一般污水经过筛滤、贮存、中和均化和沉降浮升后，过滤除去大颗粒污染物后，再经过本装置进行净化处理，降低污水的生物耗氧量(BOD)和有害物质，从而进一步提高污水的净化效果。本装置包括有微生物和膜技术处理两个单元，微生物反应单元如图1，由支架3、开孔泡沫塑料板1、容器4组成，微生物物理或者化学吸附在其载体开孔泡沫塑料板1上，开孔泡沫塑料板1装载于支架3，支架3置于压力容器4中，在容器内形成多层微生物固定床。载体是拥有大量羟基、氨基、环氧基的活性官能团的开孔泡沫塑料，在有限体积内扩大微生物的表面积，使得微生物的负载量达到30-75g/L，提高了微生物对污水的处理速度和效果。

经过微生物处理的污水再通过膜技术进行净化处理，进一步提高污水的处理效果。膜技术处理单元原理图如图2，膜材料2套在多孔内管1上，然后用塑料固定网将膜材料2固定在多孔内管1。膜材料需要根据污水情况，可采用醋酸纤维、聚砜、聚丙烯、聚氟化合物、聚酰胺、多孔陶瓷、沸石膜等有机膜或无机膜。根据容器的大小，可采用多根膜管。

本装置在工作时，污水经水泵由装置上端的入口处进入，在压力和重力的作用下，污水自上而下，经过多层载有微生物的泡孔塑料，然后在水压和渗透力作用下，通过膜单元，最后容器底部流出。

本发明中微生物处理单元是利用好氧性微生物的生理活动，对污水中的有机物质进行生物降解，降低污水的生物耗氧量(BOD)。微生物通过其细胞组织内酶的催化作用，能将有机物质(包括碳水化合物、蛋白质、脂肪质等)中的碳、氢、氮、硫、磷等元素降解出来，转化为微生物所必需的营养物质，满足其增长繁殖的需要，并最后将之氧化成稳定的碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐等。对于活性微生物的培养与驯化，一般在温度15～30℃、pH值7～8、BOD120～150mg/L、溶解氧(DO)含量5mg/L以上，不断充氧，时间48h以上的条件下，对污泥的好氧性微生物进行培养与驯化。然后与污水充分混合，在充分充氧曝气下，好氧性微生物会大量增长繁殖。在降解污水中有机物质的同时还会产生一种絮凝状胶态悬浮体(生物膜)。这种悬浮体拥有很大的表面积，其表面覆有粘性物质，能吸附污水中的悬浮固体与胶态物质。被吸附物一部分被生物降解，一部分连同污泥一起沉降下来。这一过程是生物、物理、化学3种作用的综合过程。

对污泥好氧性微生物的培养与驯化，一般培养2～3天后，镜检中如果看到各种微生物(包括各种细菌、藻类与原生动物)大量出现并活动，其中以独缩虫、钟虫游朴虫、肾形虫、草履虫、盾生与轮虫为主，即说明好氧性微生物已基本培养成功。接着，将少量污水逐渐导入，不断搅拌并充氧，使微生物逐渐适应环境(驯化)。

另外在培养或驯化中，污水中不可含有对微生物有毒害的物质(例如含氯漂白剂或由表面活性剂形成的大量泡沫等)，必要时可添加一些营养物质。

采用本发明工艺优点是设备可以小型化、微型化，处理各种污水投资少，占地小，处理效果好，运行成本低，具有明显的经济效益和社会效益。

本发明的主要工艺参数为：最大BOD₅容积负荷为32kgBOD₅/m³.d，最大NH⁺ ₄-N容积负荷为4.1kgNH⁺ ₄-N/m³.d。本发明工艺既适用于各种工业污水的处理和生活污水的处理。

附图说明

图1用于污水处理的膜微生物反应装置原理图，其中：

1-开孔泡沫塑料板、2、微生物层、3-支架、4-容器、5-膜技术单元、6-入口、7-出口

图2膜技术单元原理图，其中：

1-多孔内管，2-膜材料，3-塑料固定网

具体实施方式

实施例1：对于印染厂污水，采用下述处理流程：

筛滤→贮存→中和均化→凝聚浮升→生物降解、膜处理→排放

筛滤是使污水通过颗粒滤料或其它多孔介质，利用机械能筛滤作用，沉淀作用和接触絮凝作用截留水中的悬浮杂质，从而改善水质，减轻后续阶段处理的负担。

中和均化用于调整污水pH值，使之呈中性或接近中性。中和酸性污水采用石灰浆，纯碱或烧碱(当然最好用碱性污水来中和)。中和碱性污水采用硫酸或盐酸(当然最好用酸性污水来中和)，使污水pH值为6-9。

凝聚浮升利用污水中悬浮物质本身的重量与体积，以及其它特性，使这些悬浮物下沉与水分离。但一般印染厂污水中多含胶态悬浮物质，不易快速自然沉降。为缩短分离时间，常使用凝聚剂来促进其沉降。此例中采用的凝聚剂为无机高分子铝盐。

为了提高凝聚效果，也可以加用一些絮凝剂，加重剂与形成剂，此例中絮凝剂膨润土；加重剂用水泥粉末；形成剂用活化硅酸。

对于污水中飘浮于水面的油脂物质、皂化产物与表面活性剂所产生的泡沫。浮升分离较快，设备可以小型化，污泥含水量也少，易于浓缩与脱水。此例中采用的凝聚剂为碱式氯化铝。

生物降解、膜处理参数：溶气水压力为0.28-0.29MPa，空气压力为0.25-0.27MPa，水压为0.27-0.28MPa；处理时间为1-4min。

污水处理排出终端自测结果如下表：

序号	污染物	测量方法	测试结果	二级标准	三级标准	确认
序号	污染物	测量方法	测试结果	二级标准	三级标准	确认	1	pH值	广范试纸	7--8	6--9	6--9	符合
2	色度	感观	无色透明	180mg/L	——	符合	1	pH值	广范试纸	7--8	6--9	6--9	符合
2	色度	感观	无色透明	180mg/L	——	符合	3	悬浮物	感观	眼观不见	200mg/L	400mgL	符合
4	油类	感观	眼观不见	10mg/L	30mg/L	符合	3	悬浮物	感观	眼观不见	200mg/L	400mgL	符合
4	油类	感观	眼观不见	10mg/L	30mg/L	符合	5	BOD	＜15mg/L
6	NH₃-N	＜0.5mg/L					5	BOD	＜15mg/L

引用标准：GB8978--1996

Claims

1.一种微生物和膜处理联用污水净化装置，将生物处理技术和膜技术相结合，是由膜分离技术和生物反应技术相结合的生物化学反应系统，其特征在于，本装置包括有微生物和膜技术处理两个单元，分别处于同一个容器中。

2.根据权利要求1微生物反应单元，其特征在于，是通过一定的微生物载体固定化技术手段，将微生物固定在载体上，形成多层微生物固定床，载体是拥有大量羟基、氨基、环氧基的活性官能团的开孔泡沫塑料。

3.根据权利要求2所述多层微生物固定床，其特征在于，固定床上吸附有活性污泥，其中含有以独缩虫、钟虫游朴虫、肾形虫、草履虫、盾生与轮虫为主的微生物。

4.根据权利要求1和2所述的微生物反应单元装置，其特征在于，由支架、开孔泡沫塑料板、容器组成，微生物物理或者化学吸附在其载体开孔泡沫塑料板上，开孔泡沫塑料板装载于支架，支架置于压力容器中，在容器内形成多层微生物固定床。

5.根据权利要求1中所述的膜技术处理单元装置，其特征在于，膜技术处理单元以膜材料套在多孔内管上，然后用塑料固定网将膜材料固定在多孔内管，形成外压式膜技术处理单元。

6.根据权利要求5中所述的膜材料，其特征在于，膜材料需要根据污水情况，可采用醋酸纤维、聚砜、聚丙烯、聚氟化合物、聚酰胺、多孔陶瓷、沸石膜等有机膜或无机膜中的一种。