CN101100333A - 序批式好氧颗粒污泥膜生物反应器污水处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种序批式好氧颗粒污泥膜生物反应器污水处理工艺，包括污水输入、曝气、间歇抽水、静沉、排水、回流步骤。本发明以序批式的运行模式实现了膜生物反应器中的污泥颗粒化。整个系统在时间上经历好氧、厌氧和缺氧环境，可对含碳有机污染物及氮、磷等营养元素进行同步有效去除。采用序批式好氧颗粒污泥膜生物反应器污水处理工艺处理城市生活污水，稳定运行后化学需氧量COD去除率可以达到95％以上，氨氮维持在1mg/L以下，总氮和总磷的去除率分别保持在90％和45％以上，同时膜污染明显减少，膜通量下降速度减慢50％以上，且膜污染后通过简单的水力清洗即可使膜通量基本恢复至原状，具有良好的经济和环境效益。

Description

序批式好氧颗粒污泥膜生物反应器污水处理工艺

技术领域

本发明涉及一种污水处理工艺，具体地说是一种序批式好氧颗粒污泥膜生物反应器污水处理工艺。

背景技术

现有的膜生物反应器(Membrane Bioreactor，MBR)是将生物处理与膜技术联合起来而形成的新型废水处理技术，能高效的进行固液分离，提高容积负荷，节省占地面积。传统的MBR主要是以活性污泥作为生物处理主体，在运行过程中，活性污泥容易在膜表面沉积，造成膜的污染；同时反应器内活性污泥浓度高，还会造成污水粘度增大，影响氧的转移效率，进而影响出水水质。因此，MBR中混合液中污泥的特性是制约MBR广泛应用关键因素之一。并且工艺复杂，成本高。

发明内容

本发明为克服上述现有技术的不足，提供一种在柱状生物反应器中以序批式的运行模式实现好氧污泥颗粒化，通过浸没在反应器中的膜抽吸出水的序批式好氧颗粒污泥膜生物反应器污水处理工艺。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：一种序批式好氧颗粒污泥膜生物反应器污水处理工艺，步骤如下：

A、通过水泵经进水管将待处理污水在2-20min内打入序批式好氧颗粒污泥膜生物反应器，通过底部设置的曝气装置曝气30-90min。

B、利用真空泵通过膜组件进行抽水，采用间歇抽吸的方法，即15min一个周期，10min抽水，5min间歇，抽水过程不间断曝气，曝气时间为60-90min。

C、曝气结束后，反应器进行1-10min的静沉，之后在反应器中部出水管将水排入回流沉淀池，每次排泥和回流的体积为整个反应器的四分之一，静沉的时间随着污泥浓度的增加不断减少。

D、排水结束闲置5-15min后通过回流泵进行回流，回流时通过过滤装置将排除的污泥阻挡在回流沉淀池里，而污水则可以重新回到反应器内，最终，净化后的污水经膜组件由真空泵排出。

本发明中所提到的序批式好氧颗粒污泥膜生物反应器已经申请了专利，专利申请号是200720023157.1，在此不再赘述。

本发明提出的在膜生物反应器中实现好氧污泥颗粒化的污水生物处理工艺，其原理主要包括：

(1)优化反应器条件，实现好氧污泥颗粒化。较短的水力停留时间和较大的水流剪切作用有助于形成好氧颗粒污泥，而膜生物反应器采用间歇抽吸的方式出水，无法提供短的水力停留时间和大的水力选择压，因此通过设置回流装置定期排泥和回流上清液，可以在膜生物反应器中通过实现序批式的运行模式，实现好氧污泥颗粒化。

(2)减缓膜污泥，延长膜寿命，膜组件清洗方便。本发明工艺中，膜生物反应器放置在好氧颗粒污泥序批式反应器中，由于好氧颗粒污泥所形成的混合液污泥粘度小，溶解于混合液中的细菌胞外多聚物(EPS)少，悬浮混合液污泥浓度低，有利于膜的抽吸压力维持在稳定状态，并且吸附在膜表面的有机物大大减少，降低了膜表面凝胶层的形成厚度，有利于减缓膜污染，提高膜的运行时间和寿命。此外，好氧颗粒污泥具有良好的沉降性能，有利于污泥混合液的固液分离，降低了污泥和膜组件表面的接触机会和面积，也利于延长膜组件的运行时间和使用寿命。同时本工艺中在一体化好氧污泥膜生物反应器重污泥沉积造成的膜污染较轻，膜污染后通过空气反吹或水力清洗即可使膜通量基本恢复至原状。

(3)高效去除有机物。对有机物的去除效果来自两个方面：一方面在一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器中好氧颗粒污泥对有机物的有较强的降解作用。同时该装置中由于膜对于微生物的截留作用，有助于某些专性微生物的培养，使得生物降解作用得到了增强；另一方面是膜对大分子物质的截留作用，好氧颗粒污泥膜生物反应器中大分子物质可以被截留在好氧反应器内，获得比传统活性污泥法更多的与微生物接触反应时间，提高有机物的去除效率。

(4)生物除氮磷。由于好氧颗粒污泥具有较大的粒径，对氧的穿透具有适当的抵制作用，即使颗粒外部有一定的氧浓度，内部仍然会形成缺氧的微环境。颗粒污泥可以创造不同的环境，使硝化细菌和反硝化细菌具备各自适合的空间，能够同时发挥作用，有利于同时硝化和反硝化的进行。因而，一种序批式好氧颗粒污泥膜生物反应器污水处理工艺可以同时实现硝化和反硝化，实现反应器中氮磷的高效去除。

采用序批式好氧颗粒污泥膜生物反应器污水处理工艺处理城市生活污水，稳定运行后化学需氧量COD去除率可以达到95％以上，氨氮维持在1mg/L以下，总氮和总磷的去除率分别保持在90％和45％以上，同时膜污染明显减少，膜通量下降速度减慢50％以上，且膜污染后通过简单的水力清洗即可使膜通量基本恢复至原状，具有良好的经济和环境效益。

本发明可广泛应用于城市生活污水和工业废水的处理，污染物的去除和出水的水质均有了明显的提高，具有良好的环境和经济效益。

本发明主要有如下优点：

1、有效改善MBR中污泥混和液的性质，减少了污染物质在膜孔内壁的吸附和引起膜孔道阻塞的可能性，降低了可溶性有机物含量，有力地阻止了膜表面泥饼的形成，减缓对膜组件的污染；

2、颗粒污泥内部的缺氧和厌氧环境的存在，使膜生物反应器中硝化和反硝化过程能同时存在；

3、膜通量下降速度慢，且通过简单的水力清洗即可使好氧颗粒污泥膜生物反应器的通量基本恢复，系统维护清洗方便，膜的寿命长；

4、反应器稳定性好，处理效率高，出水水质稳定，流程简单，设备紧凑，占地面积小，易实现自动控制，运行管理简单。

具体实施方式

实施例1：

一种序批式好氧颗粒污泥膜生物反应器污水处理工艺，是在柱状生物反应器中以序批式的运行模式实现好氧污泥颗粒化，通过浸没在反应器中的膜组件抽吸出水。膜组件是由天津膜天膜公司生产的管式中空微滤膜，孔径0.2μm，自然放置在反应器的二分之一高度处。出水由真空泵抽吸出水(抽10分钟，歇5分钟)，出水过程中保持曝气。进水水泵和空气泵运行由时间继电器控制。反应器为有机玻璃柱，有效容积为32L。

具体工艺步骤为：

1、水泵经进水管在20min内将待处理污水打入序批式好氧颗粒污泥膜生物反应器，在好氧颗粒污泥区反应，并通过底部设置的曝气装置曝气60min。

2、利用真空泵通过膜组件进行抽水，采用间歇抽吸的方法，即15min一个周期，10min抽水，5min间歇，抽水过程不间断曝气，曝气时间为90min。

3、曝气结束后，反应器进行8min的静沉，之后在反应器中部的出水管II将水排入回流沉淀池，每次排泥和回流的体积为整个反应器的四分之一，静沉的时间随着污泥浓度的增加不断减少。

4、排水结束闲置15min后通过回流泵进行回流，回流时通过过滤装置将排除的污泥阻挡在回流沉淀池里，而污水则可以重新回到反应器内，最终，净化后的污水经膜组件由真空泵排出。

实施例2：

一种序批式好氧颗粒污泥膜生物反应器污水处理工艺，是在柱状生物反应器中以序批式的运行模式实现好氧污泥颗粒化，通过浸没在反应器中的膜组件抽吸出水。膜组件是由天津膜天膜公司生产的管式中空微滤膜，孔径0.2μm，自然放置在反应器的二分之一高度处。出水由真空泵抽吸出水(抽10分钟，歇5分钟)，出水过程中保持曝气。进水水泵和空气泵运行由时间继电器控制。反应器为有机玻璃柱，有效容积为32L。

具体工艺步骤为：

1、水泵经进水管在2min内将待处理污水打入序批式好氧颗粒污泥膜生物反应器，在好氧颗粒污泥区反应，并通过底部设置的曝气装置曝气30min。

2、利用真空泵通过膜组件进行抽水，采用间歇抽吸的方法，即15min一个周期，10min抽水，5min间歇，抽水过程不间断曝气，曝气时间为90min。

3、曝气结束后，反应器进行1min的静沉，之后在反应器下部的出水管III将水排入回流沉淀池，每次排泥和回流的体积为整个反应器的四分之一，静沉的时间随着污泥浓度的增加不断减少。

4、排水结束闲置5min后通过回流泵进行回流，回流时通过过滤装置将排除的污泥阻挡在回流沉淀池里，而污水则可以重新回到反应器内，最终，净化后的污水经膜组件由真空泵排出。

实施例3

一种序批式好氧颗粒污泥膜生物反应器污水处理工艺，是在柱状生物反应器中以序批式的运行模式实现好氧污泥颗粒化，通过浸没在反应器中的膜组件抽吸出水。膜组件是由天津膜天膜公司生产的管式中空微滤膜，孔径0.2μm，自然放置在反应器的二分之一高度处。出水由真空泵抽吸出水(抽10分钟，歇5分钟)，出水过程中保持曝气。进水水泵和空气泵运行由时间继电器控制。反应器为有机玻璃柱，有效容积为32L。

具体工艺步骤为：

1、水泵经进水管在10min内将待处理污水打入序批式好氧颗粒污泥膜生物反应器，在好氧颗粒污泥区反应，并通过底部设置的曝气装置曝气90min。

2、利用真空泵通过膜组件进行抽水，采用间歇抽吸的方法，即15min一个周期，10min抽水，5min间歇，抽水过程不间断曝气，曝气时间为60min。

3、曝气结束后，反应器进行10min的静沉，之后在反应器上部的出水管I将水排入回流沉淀池，每次排泥和回流的体积为整个反应器的四分之一，静沉的时间随着污泥浓度的增加不断减少。

4、排水结束闲置10min后通过回流泵进行回流，回流时通过过滤装置将排除的污泥阻挡在回流沉淀池里，而污水则可以重新回到反应器内，最终，净化后的污水经膜组件由真空泵排出。

Claims (1)

1.一种序批式好氧颗粒污泥膜生物反应器污水处理工艺，其特征在于，步骤如下：

A、通过水泵经进水管将待处理污水在2-20min内打入序批式好氧颗粒污泥膜生物反应器，通过底部设置的曝气装置曝气30-90min。

B、利用真空泵通过膜组件进行抽水，采用间歇抽吸的方法，即15min一个周期，10min抽水，5min间歇，抽水过程不间断曝气，曝气时间为60-90min。

C、曝气结束后，反应器进行1-10min的静沉，之后在反应器中部出水管将水排入回流沉淀池，每次排泥和回流的体积为整个反应器的四分之一，静沉的时间随着污泥浓度的增加不断减少。

D、排水结束闲置5-15min后通过回流泵进行回流，回流时通过过滤装置将排除的污泥阻挡在回流沉淀池里，而污水则可以重新回到反应器内，最终，净化后的污水经膜组件由真空泵排出。