CN101269873A - 膜-生物反应器污水回用方法和装置 - Google Patents

膜-生物反应器污水回用方法和装置 Download PDF

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Abstract

一种膜－生物反应器污水回用方法，用以下流程对污水进行处理；先用细格栅过滤，再到调节池调节水量和水质，在经过膜－生物反应器净化，输送到回用水池存放待用；其装置：污水管从上连接细格栅的沉砂池，从沉砂池中间由管道调节池的上部，调节池底部有通气管，调节池中下部有提升泵，提升泵输出的水通过管道送入膜－生物反应器，膜－生物反应器底部有通气管，在膜－生物反应器上部有出水管。使用膜－生物反应器污水回用方法，污泥产量极小，如果且采用PLC自控，操作方便；以生活污水(含粪便)作为水源，无需污、废分流，减少了管网的初投资；出水水质好，除满足冲厕和绿化的要求外，也能用于洗车。

Description

膜-生物反应器污水回用方法和装置
技术领域
本发明属于污水处理，特别涉及一种膜-生物反应器污水回用方法和装置。
背景技术
水资源与环境问题日益受到人类社会的重视。政治、道德及科学技术都在力图控制与全面解决水问题的严重恶化问题。我国在近几年投入将高达上千亿的资金来达到环保目标，在2010年水处理率不低于60％。污水再生回用成为解决水问题的关键。但传统污水再生处理技存在着出水质量不高，占地大，稳定性差，另外大型处理厂存在设备与运行的资金短缺问题，二级处理厂达到回用标准要增加设备成本，如输送回用水的泵房、管线要增加新设备、空间等。所以在短期这些技术都不能完全满足我国对环境治理的要求。这为污水再生回用提供了良好的市场发展空间。随着膜技术的快速发展，特别是MBR(膜-生物反应器)技术在近些年内得到了突破性的应用发展，为污水再生回用的实现带来了光明的前景。来全面研究膜生物反应器在处理污水再生回用中的工程实现与优化。实现在中国现有国情条件下，最大可能性的解决水资源与环境问题，为国家建设提供强有力的技术支持。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种膜-生物反应器污水回用方法和装置。
本发明的技术方案是：
一种膜-生物反应器污水回用方法，其特征在于：
用以下流程对污水进行处理；
先用细格栅过滤，再到调节池调节水量和均质，在经过膜-生物反应器净化，输送到回用水池存放待用；
导致膜污染的最重要因素是滤饼层的形成，而原水中的杂质、污泥的性质、膜-生物反应器的水力学特性以及膜清洗等因素都会影响滤饼层的形成及性质；为了防止滤饼层的形成，以下几点非常重要：
⑥选择透水量衰减速度低的膜，并且控制膜通量；
⑦减少膜-生物反应器中的短流区，避免过高的装填度；
⑧选择合理的膜工作通量；
⑨使污泥絮体颗粒尽量大，此时滤饼层有较好的透水性；
⑩保持生物相的良好生长，防止EPS和丝状菌大量产生；
在已经出现了较厚的滤饼层后，可通过下列方法加以去除：
⑤保持膜-生物反应器中流体的高度紊动，但注意不要使污泥絮体破碎，否则会影响膜的透水性；
⑥采用变强度曝气可使污泥层破碎，高错流速度有助于控制滤饼层
⑦水力反洗可有效去除滤饼层，但只在反洗频率高时才有效；
⑧采用间歇出水方式可有效控制滤饼层的形成。
膜-生物反应器污水回用方法的装置，污水管从上连接细格栅的沉砂池，从沉砂池中间由管道调节池的上部，调节池底部有通气管，调节池中下部有提升泵，提升泵输出的水通过管道送入膜-生物反应器，膜-生物反应器底部有通气管，在膜-生物反应器上部有出水管。
从膜-生物反应器上部的出水管连接到消毒池；消毒池上部连通中水贮水池。
本发明效果是：
MBR(膜-生物反应器)污水回用方法和装置与传统工艺相比有以下明显优势[：
①由于取消了二沉池及将污泥浓度提高了2～5倍，减小了占地面积。
②出水水质好，可直接回用。出水中SS低于检测限；耐热大肠杆菌被完全除去，噬菌体数量比传统工艺出水低100～1000倍；对于重金属的去除很明显(尤其是Cu、Hg、Pb、Zn等)，但其去除率取决于金属离子与污泥吸附的程度；有毒的微污染物(如杀虫剂、多环芳烃等)几乎全部吸附在污泥上，因此可与SS同时被去除。
③生物处理单元中污泥浓度高、泥龄长，对有机物的去除率高。
④对于氮、磷污染物有较高的去除率，出水可满足TP＜0.15mg/L、TN＜2.2mg/L的环境最大容忍限度(Maximum Tolerable Risk，MTR)。
⑤污泥产量少，降低了对剩余污泥处置的费用，但MBR(膜-生物反应器)污泥的絮体较小且粘度较高。也有试验发现，MBR(膜-生物反应器)污泥的浓缩性能和脱水性能与传统工艺产生的污泥并无大的差异。
MBR(膜-生物反应器)污水回用方法和装置与传统处理方式的技术经济性比较
目前居住区建设中水系统的条件已基本具备，并日趋完善。首先，居住区排水量较大、杂用水需求也大、水量易平衡，对中水系统的设计和平稳运行有利；其次，随城镇居民小区的规模化以及水处理技术的发展，中水系统的初投资和运行费用将大幅度降低；再次，住房的私有化、小区物业管理的兴起和完善也为中水系统的投资回报奠定了基础。采用中水系统后预计居住区用水量可节省30％～40％，排水量可减少35％～50％，将产生良好的社会效益和环境效益。
由于中水水源及处理方法不同，中水系统可采用多种形式，而究竟选择何种形式则成为设计的关键。现以某小区为例，选择2种典型处理方法对水量平衡、初投资及运行费用进行分析和比较(该小区全部为6层砖混住宅，总建筑面积为10×104m2，容积率为1.2，绿化面积为30％，共有1100户、3300人、270辆汽车)。
采用传统处理方法其特点是：
a.工艺成熟、污泥产量小、设备投资较少；
b.以生活污水(不/含粪便)作为水源，要求排水实行粪、污分流；
c.原水的时、季流量变化较大，水量平衡困难；
d.出水水质只能达到冲厕和绿化的要求。
采用MBR(膜-生物反应器)处理方法其特点是：
a.污泥产量极小且采用PLC自控，操作方便；
b.膜的更新将增加运行费用；
c.以生活污水(含粪便)作为水源，无需粪、污分流，减少了管网的初投资
d.原水的时、季流量变化较小，水源充足；
e.出水水质好，除满足冲厕和绿化的要求外，也能用于洗车.
附图说明
图1是膜-生物反应器污水回用方法和装置的结构示意图
具体实施方式
技术方案和工作流程：
在一般工程中，我们通常采用以下流程对污水进行处理。
1。细格栅——2.调节池——3.MBR(膜-生物反应器)——4.回用水池
1.细格栅
细格栅用以除去污水中较大颗粒的杂质，防止泵的阻塞和损伤，减轻负荷。酒店来水具有一定的作用水头，重力自流到细格栅，格栅出水重力自流入调节池。因来水为优质杂排水，水质较好，格栅采用无动力式，截流下来的污物沿格栅弧面下滑至下部渣斗，渣斗底部有箅子，污物在渣斗中沉积，含有的水分由箅子自流入调节池。
2.调节池
调节池由原有水池改建而成，用以调节水量、均化水质，使后续处理工艺在相对稳定的条件下工作，同时调节池中风机曝气除臭降温，还可防止悬浮物沉积。调节池出水由移送泵提升至MBR(膜-生物反应器)。调节池主要设计参数：有效水深、有效容积、HRT。
3.MBR(膜-生物反应器)
中空纤维膜组件置于MBR(膜-生物反应器)中，污水浸没膜组件，通过自吸泵的抽吸，利用膜丝内腔的抽吸负压来运行。膜组件由日本三菱公司生产，材质为聚乙烯。膜组件公称孔径为0.4μm，是悬浮固体、胶体等的有效屏障；中空纤维膜丝较细，有较好的柔韧性，能保持较长的寿命，即使有膜丝破损的现象发生，由于膜丝内径仅为270μm，可被污泥迅速阻住，对处理水质完全没有影响。
鼓风机曝气，在提供微生物生长所必须的溶解氧之外，还使上升的气泡及其产生的紊动水流清洗膜丝表面，阻止污泥聚集，保持膜通量稳定，设计气水比为20∶1。MBR(膜-生物反应器)中产生的剩余污泥由气提泵定量提升至污泥浓缩池，污泥在其中浓缩，并使污泥减容，上清液回流至调节池。因来水营养物质缺乏，为保证活性污泥反应正常进行，调节来水的营养平衡，在MBR(膜-生物反应器)的进水管道中注入营养剂(由磷酸氢二铵和尿素配制)，MBR(膜-生物反应器)出水由自吸泵抽送至回用水池。
回用水池
在回用水池的进水管道中注入消毒剂，并使回用水池出水中保持一定量的余氯，避免二次污染。
在回用水池的进水管道中注入消毒剂，并使回用水池出水中保持一定量的余氯，避免二次污染。膜面凝胶层会在高的操作压力下变得更加密实，导致过滤阻力的增加。因此，采用较低的操作压力，并且调节自吸泵出口的阀门，控制流量计的数值，保持恒定的出水流量，使系统在稳定的状态下工作。为延缓膜污染速度，延长超滤膜使用周期而采取的措施还包括出水方式。在电控柜中设定自吸泵双计时器为XXmin运行，XXmin停止，自吸泵的运转效率为75％，每日运行时间为18h，从而保证MBR(膜-生物反应器)中一定的空曝气时间。自吸泵的间歇操作可通过定期地停止膜过滤，使混合液流向膜面的流速为零，而由于空曝气产生的剪切作用，使膜面沉积的污物脱落，膜过滤性能有所恢复。同时，在停抽过程中，由浓差极化引起的膜面有机物积累也会由扩散作用返回混合液主体。
导致膜污染的最重要因素是滤饼层的形成，而原水中的杂质、污泥的性质、MBR(膜-生物反应器)的水力学特性以及膜清洗等因素都会影响滤饼层的形成及性质。为了防止滤饼层的形成，以下几点非常重要：
Figure A20071005698100061
选择透水量衰减速度低的膜，并且控制膜通量；
Figure A20071005698100062
减少MBR(膜-生物反应器)中的短流区，避免过高的装填度；
Figure A20071005698100071
选择合理的膜工作通量；
使污泥絮体颗粒尽量大，此时滤饼层有较好的透水性；
保持生物相的良好生长，防止EPS和丝状菌大量产生。
在已经出现了较厚的滤饼层后，可通过下列方法加以去除：
⑨保持MBR(膜-生物反应器)中流体的高度紊动，但注意不要使污泥絮体破碎，否则会影响膜的透水性；
⑩采用变强度曝气可使污泥层破碎，高错流速度有助于控制滤饼层
Figure A20071005698100074
水力反洗可有效去除滤饼层，但只在反洗频率高时才有效；
Figure A20071005698100075
采用间歇出水方式可有效控制滤饼层的形成。
试验中还发现，化学清洗可改善生物污染的状况，但在用NaClO对膜进行化学清洗时会导致出水中可提取的有机卤化物(Extractable Organic Halogens，EOX)浓度升高，所以当需要频繁化学清洗时应引起重视。
MBR(膜-生物反应器)中的氧传递率
在用于处理污水的MBR(膜-生物反应器)中通常都维持较高的MLSS(8～12g/L)浓度，这易导致氧传递率的降低，从而使运行能耗变大。传递层特性、气泡大小和气泡在混合液中的平均停留时间都会影响到氧传递率，而后两项与混合液的粘性关系密切，MBR(膜-生物反应器)中混合和曝气的效果以及污泥浓度都会影响混合液的粘性。活性污泥中EPS的生成会增加混合液的粘性，并且使活性污泥的憎水性增强。活性污泥中丝状菌的生长导致污泥膨胀从而使混合液粘性增加，此外丝状菌的新陈代谢还会产生憎水物质，其中可溶性微生物代谢产物(Soluble Microbial Products，SMP)还会导致膜的污染。
要保持较高的氧传递率和降低能耗应从两方面出发：一是合理选择曝气及混合装置，使混合液有较高的紊动；二是调节运行参数，使生物相保持良好的生长状态。
污泥浓度的控制
由于MBR(膜-生物反应器)可彻底地将污泥与出水分离，从而保证了优良的出水水质与较高的污泥浓度。因污泥浓度较高，而原水性质与传统工艺相比不会有太大的差异，从而使得MBR(膜-生物反应器)中的F/M较低。
Renze van Houten等人认为较低的F/M，一方面可以使产生的剩余污泥量减少而降低了处置剩余污泥的费用，但另一方面使得污泥龄变长。较长的污泥龄有利于世代期较长的细菌生长(如硝化菌)，但过长的污泥龄会使微生物产生出SMP。若大分子的SMP被截留在MBR(膜-生物反应器)中一方面会污染膜，另一方面SMP会吸附在气-水两相的界面上导致氧传递率的降低，而小分子的SMP则会穿过膜进入出水，导致出水水质变差。
低F/M还会使MBR(膜-生物反应器)中产生EPS，使混合液的粘度升高，从而导致污泥的脱水性能变差，膜过滤阻力变大。
所以，虽然较高的污泥浓度能有效减小MBR(膜-生物反应器)的体积，但过高的污泥浓度对于MBR(膜-生物反应器)正常运行是不利的，在运行MBR(膜-生物反应器)时应控制适当的污泥浓度。
通过对两种处理方法的初投资和运行费用的比较可以看出，传统的污水处理回用方法(粪、污分流)虽然设备费和处理费均较低，可分流排水增加的管网费用却使初投资大大提高，由此产生的高额运行折旧成本使该流程所具备的处理费用低的优势完全丧失，因此不适合在居住区中水处理中采用。
同是对生活污水的处理，传统的三级处理法虽然比MBR(膜-生物反应器)法的初投资和运行费用都低，但优势并不明显，而MBR(膜-生物反应器)提供的优质中水从用户心理上更易被接受，且能延长中水供水设备、管网和器具的使用寿命，再者优质中水用于洗车所产生的经济效益也不容忽视。随着膜生产技术的发展、膜组件价格的降低，MBR(膜-生物反应器)的投资费用及运行费用也会降低，这在日本已得到证实。因此从发展的眼光看，占地小、不污染环境、高度自控、运行可靠的MBR(膜-生物反应器)法应是居住区中水回用工艺的首选。
综上所述，MBR(膜-生物反应器)在污水处理领域已成为倍受瞩目的新工艺，我国的能源、土地资源和水资源日益紧张而水体污染又非常严重的情况下，可以预计它将有非常广阔的开发和应用前景。

Claims (3)

1. 一种膜-生物反应器污水回用方法，其特征在于：
用以下流程对污水进行处理；
先用细格栅过滤，再到调节池调节水量和水质，在经过膜-生物反应器净化，输送到回用水池存放待用；
导致膜污染的最重要因素是滤饼层的形成，而原水中的杂质、污泥的性质、膜-生物反应器的水力学特性以及膜清洗等因素都会影响滤饼层的形成及性质；为了防止滤饼层的形成，以下几点非常重要：
①选择透水量衰减速度低的膜，并且控制膜通量；
②减少膜-生物反应器中的短流区，避免过高的装填度；
③选择合理的膜工作通量；
④使污泥絮体颗粒尽量大，此时滤饼层有较好的透水性；
⑤保持生物相的良好生长，防止EPS和丝状菌大量产生；
在已经出现了较厚的滤饼层后，可通过下列方法加以去除：
①保持膜-生物反应器中流体的高度紊动，但注意不要使污泥絮体破碎，否则会影响膜的透水性；
②采用变强度曝气可使污泥层破碎，高错流速度有助于控制滤饼层
③水力反洗可有效去除滤饼层，但只在反洗频率高时才有效；
④采用间歇出水方式可有效控制滤饼层的形成。
2. 根据权利要求1所述的膜-生物反应器污水回用方法的装置，其特征在于：污水管从上连接细格栅的沉砂池，从沉砂池中间由管道调节池的上部，调节池底部有通气管，调节池中下部有提升泵，提升泵输出的水通过管道送入膜-生物反应器，膜-生物反应器底部有通气管，在膜-生物反应器上部有出水管。
3. 根据权利要求2所述的膜-生物反应器污水回用方法的装置，其特征在于：从膜-生物反应器上部的出水管连接到消毒池；消毒池上部连通中水贮水池。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102020400A (zh) * 2010-12-22 2011-04-20 南京中电联环保股份有限公司 中小城镇集中式生活污水处理方法与装置
CN103708606A (zh) * 2013-12-31 2014-04-09 北京清大国华环保科技有限公司 一种脉冲节能式mbr的方法与装置
CN104310736A (zh) * 2014-11-13 2015-01-28 余姚市捷宇机械有限公司 机械化粪便生化处理系统
CN105923926A (zh) * 2016-06-28 2016-09-07 尚川（北京）水务有限公司 黑臭污水处理系统与黑臭污水处理工艺
CN111039513A (zh) * 2019-12-31 2020-04-21 河北太和洁源水务科技发展有限公司 中空纤维膜污水处理工艺

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102020400A (zh) * 2010-12-22 2011-04-20 南京中电联环保股份有限公司 中小城镇集中式生活污水处理方法与装置
CN102020400B (zh) * 2010-12-22 2013-10-16 南京中电环保股份有限公司 中小城镇集中式生活污水处理方法与装置
CN103708606A (zh) * 2013-12-31 2014-04-09 北京清大国华环保科技有限公司 一种脉冲节能式mbr的方法与装置
CN103708606B (zh) * 2013-12-31 2017-11-17 北京清大国华环境股份有限公司 一种脉冲节能式mbr的方法与装置
CN104310736A (zh) * 2014-11-13 2015-01-28 余姚市捷宇机械有限公司 机械化粪便生化处理系统
CN104310736B (zh) * 2014-11-13 2015-12-30 余姚市捷宇机械有限公司 机械化粪便生化处理系统
CN105923926A (zh) * 2016-06-28 2016-09-07 尚川（北京）水务有限公司 黑臭污水处理系统与黑臭污水处理工艺
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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
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