CN101306877A

CN101306877A - 一种复合式膜生物反应器处理污水的方法

Info

Publication number: CN101306877A
Application number: CNA2008100646418A
Authority: CN
Inventors: 韩洪军; 贾银川; 刘旸; 王伟; 杨华; 赵金
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2028-05-30
Also published as: CN101306877B

Abstract

一种复合式膜生物反应器处理污水的方法，它涉及一种膜生物反应器处理污水的方法。本发明解决了现有处理污水方法存在的处理效率低，剩余污泥产量大的问题。处理方法由下述步骤实现：一、在膜生物反应器中添加活性污泥和颗粒填料进行生物挂膜，启动反应器；二、污水在缺氧段进行水解酸化处理；三、将步骤二处理后的污水通过在缺氧段和好氧段之间设置的细格栅进入到好氧段，污水在好氧段内进行硝化处理；四、污水经过复合膜生物反应器内膜组件的过滤后排出。本发明方法COD去除率可达85％～95％，剩余污泥产量与活性污泥处理方法比可减少剩余污泥产量50％～85％；与现有的膜反应器处理方法比也可减少20～50％。

Description

一种复合式膜生物反应器处理污水的方法

技术领域

本发明涉及一种膜生物反应器处理污水的方法。

背景技术

由于水污染状况日益严重，水资源短缺已经极大地制约了我国国民经济的发展，所以污水处理和回收利用成为解决此问题的重要措施。传统的活性污泥处理方法，由于采用重力式沉淀方式作为固液分离手段，其分离效率完全依赖于活性污泥的沉降特性，所以存在固液分离效率不高、处理装置容积负荷低、占地面积大、出水水质不稳定、传氧效率低、能耗高以及剩余污泥产量大等问题。针对活性污泥处理技术的这些问题，生物处理方法被引入到水处理的领域。膜生物反应器(MBR)是由生物反应器和膜组器两部分组成，是利用反应器内微生物对微生物的吸附降解作用和膜的截留作用实现对污水的净化。普通的膜生物反应器污水处理方法，虽然有效地提高了固液分离的效率，减小了占地面积，但是由于生物反应器内微生物生存条件的限制，处理污水的生化效率不高，剩余污泥产量大，尤其是对于难降解污水和高氨氮污水，处理效果不明显，出水水质不高。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有处理方法存在的处理污水的处理效率低、剩余污泥产量大的问题，而提供一种复合式膜生物反应器处理污水的方法。

本发明复合式膜生物反应器处理污水的方法是由下述步骤实现的：一、启动反应器：在复合式膜生物反应器内加入活性污泥和颗粒填料进行生物挂膜，其中活性污泥的浓度为5000～10000mg/L，颗粒填料的填充率为35％～65％，经过5～15天培养在颗粒填料表面形成生物膜，启动成功；二、污水进入到复合式膜生物反应器内(进水)，污水首先在缺氧段内进行水解酸化处理，缺氧段内溶解氧的浓度为0.01～0.5mg/L，水力停留时间为2～6h；三、将步骤二处理后的污水通过在缺氧段和好氧段之间设置的细格栅进入到好氧段，污水在好氧段内进行硝化处理，好氧段的溶解氧浓度为2.3～4.2mg/L，水力停留时间为6～18h，其中好氧段被隔板分成降流区和升流区，升流区位于出水端，且缺氧段与降流区和升流区的体积比为1∶1∶2；四、将经步骤三处理后的污水部分回流至缺氧段，剩余的经过复合式膜生物反应器内膜组件过滤后排出，其中回流比为0.5～2.5，活性污泥每30～100天全部更换一次。

上述方法步骤一中颗粒填料是聚乙烯中空圆柱体(外径为8.5～9.5mm，内径为7.5～8.5mm，高为6mm)，内部有十字支撑，内外部有细毛刺，密度为0.82～0.92g/cm³。步骤三中缺氧段与好氧段之间的细格栅的栅间距为0.5mm。

本发明缺氧段内进行对污水水解酸化处理将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，提高废水的可生化性，提高反应器对难降解的工业废水处理效率。混合液的回流，提高了系统脱氮效率。缺氧段与好养段之间设置的细格栅，即保证了缺氧段填料的不流失，又过滤截留了废水中的杂质，防止膜组件堵塞。好养段被隔板分离成升流区和降流区，升流区和降流区液体相连通，曝气对反应器增氧，并提供气体向上的浮力对污水水体加速，由于不同路径中流体的密度差及流体本身高度差的存在，形成推动力，迫使流体循环流动。环流反应器因其内部流体的循环流动，有利与微生物对有机物的处理、氧的混合、扩散、传质。

本发明在污水处理过程中大量微生物在颗粒填料表面的附着生长，并形成生物膜，随着生物膜厚度的增加其传质阻力相应增加，在不改变操作条件下生物膜内的缺氧层厚度随之增加，形成外层为好氧层而内层为缺/厌氧层的微环境。好氧层主要进行硝化反应而缺氧会主要进行反硝化反应，缺氧层的形成有利于加强生物反硝化能力，可在好氧反应器内利用附着微生物同时进行硝化和反硝化过程，强化工艺整体的脱氮除磷功效，并且增加了整个系统的生物量，形成了一个更为复杂的复合式生态系统。在这个系统中，微生物生存的基础环境由原来的气、液两相转变成气、液、固三相，这种转变为微生物创造了更为丰富的存在形式，微生物以生物膜和活性污泥两种形式构成新的生态系统，且在纵、横两个方向相互联系。在纵向，微生物构成了一个由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物等多个营养级组成的复合生态系统，其中每一个营养级生物的数量都受到环境和其它营养级的制约，并最终达到动态平衡；在横向，沿着液体到填料的方向，构成了一个包含悬浮好氧型、附着好氧型、附着兼氧型和附着厌氧型多种不同活动能力、呼吸类型、营养类型的微生物系统，从而克服了污泥膨胀、提高了运行稳定性。从生态学观点来看，生态系统中的生物种类、数量越多，系统的稳定性越强，适应环境的能力也就越强，因而颗粒填料复合式膜生物反应器工艺具有更强的抗冲击负荷能力。而且颗粒填料在曝气作用下处于流化状态，这对减缓悬浮颗粒在膜表面的沉积起着非常重要的作用：(1)颗粒填料冲刷膜表面，去除沉积在膜表面上的沉积颗粒物；(2)颗粒填料的加入使膜生物反应器在整体循环流动的基础上，颗粒填料的回旋及自旋产生的摩擦与剪切作用增加流体流动的不稳定性，局部形成微涡旋和湍流，使膜表面附近的污泥颗粒反向扩散到主体溶液中，减小浓差极化层；(3)由于填料颗粒对中空纤维膜的撞击，膜丝产生振动，使沉积在膜表面的污泥颗粒脱落。颗粒填料能吸附、固定微生物，可保持相对较低浓度的悬浮相活性污泥，这样有利于减少悬浮污泥颗粒在膜表面的沉积，减缓膜污染、改善膜通量，从而有利于系统的稳定运行。颗粒填料的加入使膜生物反应器在整体循环流动的基础上，颗粒填料的回旋及自旋产生的摩擦与剪切作用增加流体流动的不稳定性，局部形成微涡旋和湍流。微涡旋的离心惯性效应可加速微小气泡、活性污泥相对有机底质的迁移，大幅度增加亚微观传质速率和有机底物与氧向微小活性污泥絮体转移的速率。颗粒填料对上升大气泡进行切割，产生许多微小气泡，增加了气泡与活性污泥絮体接触面积，形成了曝气池高分散、高传质的生化环境，同时上升流气泡的一部分能量传递给颗粒填料，增强了颗粒填料的回旋和自旋能量。

本发明方法COD去除率可达85％～95％，剩余污泥产量与活性污泥法比可减少剩余污泥产量50％～85％；与现有的MBR比也可减少20～50％。

具体实施方式

具体实施方式一：复合式膜生物反应器处理污水的方法是由下述步骤实现的：一、启动反应器：在复合式膜生物反应器内加入活性污泥和颗粒填料进行生物挂膜，其中活性污泥的浓度为5000～10000mg/L，颗粒填料的填充率为35％～65％，经过5～15天培养在颗粒填料表面形成生物膜，启动成功；二、污水进入到复合式膜生物反应器内(进水)，污水首先在缺氧段内进行水解酸化处理，缺氧段内溶解氧的浓度为0.01～0.5mg/L，水力停留时间为2～6h；三、将步骤二处理后的污水通过在缺氧段和好氧段之间设置的细格栅进入到好氧段，污水在好氧段内进行硝化处理，好氧段的溶解氧浓度为2.3～4.2mg/L，水力停留时间为6～18h，其中好氧段被隔板分成降流区和升流区，升流区位于出水端，且缺氧段与降流区和升流区的体积比为1∶1∶2；四、将经步骤三处理后的污水部分回流至缺氧段，剩余的经过复合式膜生物反应器内膜组件过滤后排出，其中回流比为0.5～2.5，活性污泥每30～100天全部更换一次。

本实施方式中出水采用真空负压抽吸方式排放；其中COD去除率可达85％～95％，剩余污泥产量与活性污泥法比可减少剩余污泥产量50％～85％。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中颗粒填料是聚乙烯中空圆柱体，内部有十字支撑，内外部有细毛刺，密度为0.82～0.92g/cm³。其它与具体实施方式一相同。

本实施方式中聚乙烯中空圆柱体的外径8.5～9.5mm，内径为7.5～8.5mm，高为6mm。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中颗粒填料的填充率为35～65％。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中颗粒填料的填充率为50％。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中缺氧段与好氧段之间的细格栅的栅间距为0.5mm。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中污泥浓度为6000～9000mg/L；步骤二中缺氧段溶解氧浓度0.1～0.3mg/L，水力停留时间3～5h；步骤三中好氧段溶解氧浓度2.5～4mg/L，水力停留时间8～16h；步骤四中污泥停留时间40～80天。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中污泥浓度为7000mg/L，步骤二中缺氧段溶解氧浓度为0.2mg/，水力停留时间4h；步骤三中好氧段溶解氧浓度为3mg/L，水力停留时间12h；步骤四中污泥停留时间60天。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中进水的COD为1500～2500mg/L，BOD为300～600mg/L，NH₄ ⁺的浓度为150～300mg/L。其它与具体实施方式一相同。

本实施方式出水的水质为：COD≤50mg/L，BOD≤10mg/L，NH₄ ⁺≤5mg/L，剩余污泥产量为75～250mg。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤四中回流比为1～2。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤四中回流比为1.5。其它与具体实施方式一相同。

Claims

1、一种复合式膜生物反应器处理污水的方法，其特征在于复合式膜生物反应器处理污水的方法是由下述步骤实现的：一、启动反应器：在复合式膜生物反应器内加入活性污泥和颗粒填料进行生物挂膜，其中活性污泥的浓度为5000～10000mg/L，颗粒填料的填充率为35～65％，经过5～15天培养在颗粒填料表面形成生物膜，启动成功；二、污水进入到复合式膜生物反应器内(进水)，污水首先在缺氧段内进行水解酸化处理，缺氧段内溶解氧的浓度为0.01～0.5mg/L，水力停留时间为2～6h，；三、将步骤二处理后的污水通过在缺氧段和好氧段之间设置的细格栅进入到好氧段，污水在好氧段内进行硝化处理，好氧段的溶解氧浓度为2.3～4.2mg/L，水力停留时间为6～18h，其中好氧段被隔板分成降流区和升流区，升流区位于出水端，且缺氧段与降流区和升流区的体积比为1∶1∶2；四、将经步骤三处理后的污水部分回流至缺氧段，剩余的经过复合式膜生物反应器内膜组件过滤后排出，其中回流比为0.5～2.5，活性污泥每30～100天全部更换一次。

2、根据权利要求1所述的复合式膜生物反应器处理污水的方法，其特征在于步骤一中颗粒填料是聚乙烯中空圆柱体，内部有十字支撑，内外部有细毛刺，密度为0.82～0.92g/cm³。

3、根据权利要求1所述的一种复合式膜生物反应器处理污水的方法，其特征在于步骤一中颗粒填料的填充率为40～60％。

4、根据权利要求1所述的一种复合式膜生物反应器处理污水的方法，其特征在于步骤一中颗粒填料的填充率为50％。

5、根据权利要求1所述的一种复合式膜生物反应器处理污水的方法，其特征在于步骤三中缺氧段与好氧段之间的细格栅的栅间距为0.5mm。

6、根据权利要求1所述的一种复合式膜生物反应器处理污水的方法，其特征在于步骤一中活性污泥浓度为6000～9000mg/L；步骤二中缺氧段的溶解氧浓度0.1～0.3mg/L，水力停留时间3～5h；步骤三中好氧段溶解氧浓度2.5～4mg/L，水力停留时间8～16h；步骤四中污泥停留时间40～80天。

7、根据权利要求1所述的一种复合式膜生物反应器处理污水的方法，其特征在于步骤一中活性污泥浓度为7000mg/L；步骤二中缺氧段的溶解氧浓度0.2mg/L，水力停留时间为4h；步骤三中好氧段溶解氧浓度为3mg/L，水力停留时间为12h；步骤四中污泥停留时间60天。

8、根据权利要求1所述的一种复合式膜生物反应器处理污水的方法，其特征在于步骤二中进水的COD在1500～2500mg/L，BOD在300～600mg/L，NH₄ ⁺的浓度为150～300mg/L。

9、根据权利要求1所述的一种复合式膜生物反应器处理污水的方法，其特征在于步骤四中回流比为1～2。

10、根据权利要求1所述的一种复合式膜生物反应器处理污水的方法，其特征在于步骤四中回流比为1.5。