CN101323482A - 深井曝气膜生物反应器废水处理工艺及其装置 - Google Patents

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Abstract

一种深井曝气膜生物反应器废水处理工艺及其装置，涉及废水处理技术领域；所要解决的是深井曝气废水处理中进一步减少占地面积、降低能耗的技术问题；该废水处理装置包括深井、顶槽；深井顶部与顶槽底部相连接，深井中设液流升降循环系统；其特征在于，还包括连接顶槽的膜生物反应器，膜生物反应器内上部设连接出水管的膜组件，膜组件的下方设有连接风机的曝气装置，膜生物反应器下(底)部设置污泥斗，污泥斗的底部分别设有连接顶槽底部的污泥回流管和连接去污泥处理装置的排泥管，并分别用阀门控制；通过循环流对污泥回流管口的吸力将污泥抽吸到深井中与污水混合。本发明具有占地面积小，活性污泥浓度高，剩余污泥产量低，能耗低的特点。

Description

深井曝气膜生物反应器废水处理工艺及其装置
技术领域
本发明涉及废水处理技术，特别是涉及一种利用膜生物反应器的深井曝气废水处理工艺及其装置。
背景技术
深井曝气(Deep Shaft Process)，也称“超深水曝气”、“超深层曝气”，是一种新型的废水处理工艺，1968年首先由英国帝国化学工业有限公司(ImperialChemical Industries Ltd.)将其应用于废水处理中，1974年在英国的Billingham建成了世界第一个半生产性的深井曝气装置。我国从1978年起开始进行深井工艺的开发研究，在吸取国外最新成果的基础上，推出了多种形式的深井装置。目前国内深井曝气工艺在制药、化工等行业排放的不易生化降解废水及食品、啤酒业等高浓度有机废水处理中均得到了较为成功的应用。
随着经济的发展和人口的增长，水资源短缺已经成为一个全球化的问题，对污水资源化的要求十分迫切。在此前提下各种新型、改良型的高效废水处理技术应运而生，其中膜分离技术在废水处理中的应用格外引人注目。膜与生物反应器结合的膜生物反应器研究迄今已快40年，其商业应用也接近30年。在各种膜生物反应器中，一体式膜生物反应器因其能耗低、占地面积小发展尤为迅速。
深井曝气工艺具有占地面积小、使用寿命长、氧的利用率高、剩余污泥的产出率低、无恶臭产生、不受季节性气温干扰等优点，但也有施工难度大、深井造价高等不足，而且其出水水质仍然不能达到回用水标准。
一般深井曝气系统由深井、顶槽和脱气池三部分组成，深井顶部与顶槽底部相连接，井中设置内井筒，将深井分为同心圆状的内外两部分。废水与回流污泥混合后流入深井内筒，在压缩空气作用下，使混合液在深井内外筒中分别产生下降流和上升流，形成竖向的循环流，并把氧传递到废水中。由于筒体深度大，静水压力高，因而溶解氧浓度高，微生物的活性强，可快速、高效地将废水中的有机物氧化降解。因此，深井曝气废水处理法具有其他生物处理方法难以达到的高溶氧率、高传质效率和极好的有机物去除效果。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种设备占地面积小，活性污泥浓度高，剩余污泥产量低，能耗低，出水水质好的深井曝气膜生物反应器废水处理工艺及其装置。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种深井曝气膜生物反应器废水处理装置，包括深井、顶槽；深井顶部与顶槽底部相连接，深井中设置内筒，使深井分别形成内外两部分的同心圆式的液流升降循环系统，废水与回流污泥混合后流入深井内筒，在压缩空气作用下，使混合液在深井内外筒中分别产生下降流和上升流，形成竖向的循环流；其特征在于，还包括连接顶槽的膜生物反应器，膜生物反应器内上部设连接出水管的膜组件，膜组件的下方设有连接风机的曝气装置，膜生物反应器下(底)部设置污泥斗，污泥斗的底部分别设有连接顶槽底部的污泥回流管和连接去污泥处理装置的排泥管，并分别用阀门控制；利用污泥重力和上升流的抽吸作用使污泥和污水混合，通过循环流对污泥回流管口的吸力将污泥抽吸到深井中与污水混合，无需污泥回流泵，更节省动力消耗。
进一步的，所述的污泥回流管以5‰的坡度坡向深井并伸入外管约5～10cm。
本发明所述的深井曝气废水膜生物反应器处理装置的工艺流程：
1)污水先经格栅去除大的悬浮物后再经沉沙池去除污水中无机颗粒物；
2)然后污水用水泵打入深井曝气井中，并由空压机在深井中压入压缩空气；其特征在于，
3)污水经过深井升降循环系统的曝气循环后溢流到膜生物反应器，通过膜的分离作用，生物固体被留在膜生物反应器中，澄清水排放或回用，留在膜生物反应器中的污泥部分通过污泥回流管回到深井，多余的污泥经排泥管排放。
进一步的，所述的步骤3)中污水溢流到膜生物反应器内，经曝气装置和膜组件的分离后以澄清水排放。
利用本发明提供的深井曝气废水膜生物反应器处理工艺及其装置，由于采用在深井曝气装置中使用膜生物反应器的结构，将膜与深井曝气装置有效结合，可以有效提高氧的传质效率，进一步提高污泥浓度，降低污泥负荷，从而降低能耗，提高出水水质。深井曝气膜生物反应器还易于对旧厂改造升级，在传统工艺基础上改造升级，在保证更高出水标准的前提下，可使原系统实现水量扩容50％以上。对于新建的污水处理厂(万吨以上)，深井曝气膜生物反应器工艺的吨水投资成本为1500元左右，与同水质传统工艺相当，直接运行费用为0.5～0.65元/吨，较传统三级处理工艺低20％。
膜生物反应器的技术优点：
1)固液分离效率高，出水SS接近于零，可直接回用；
2)水力停留时间和污泥龄完全分离，运行控制灵活；
3)反应器内微生物浓度高，耐冲击负荷；
4)有利于硝化菌的生长、繁殖，容易实现除磷脱氮；
5)泥龄长，污泥浓度高，反应器在在高容积负荷、低污泥负荷下运行，剩余污泥少；
6)大分子难降解成分在反应器中有足够的停留时间，提高了其降解效率；
7)占地面积小。
深井曝气膜生物反应器的有益效果就是将深井曝气与膜分离的优点结合起来，并互相得到加强。具体来说就是深井曝气可以减少占地面积，而生物反应器可以取消二沉池，因而可以进一步减少占地面积。膜生物反应器污泥浓度高才能显现出其处理效果好、容积负荷高的特点，而维持高污泥浓度需要比较高的氧浓度，一般工艺为了维持高的溶氧浓度，必须加大曝气量，从而增加动力消耗，而深井曝气本身就能维持较高的溶氧量，这样就可将深井曝气的高溶氧量用在膜生物反应器中，在不增加动力消耗的情况下，满足膜生物反应器的要求，克服了一般膜生物反应器为维持较高污泥浓度而必须加大曝气量从而增加动力消耗的缺点。所以本发明废水处理工艺及其装置具有出水水质好、出水可直接回用、设备占地面积小、活性污泥浓度高、剩余污泥产量低等优点。
附图说明
图1为本发明实施例的深井曝气膜生物反应器处理工艺流程图；
图2为本发明实施例的深井曝气膜生物反应器结构图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构、方法及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
如图2所示，本发明实施例所述的深井曝气废水膜生物反应器处理工艺的装置，包括深井、顶槽4；深井顶部与顶槽底部相连接，深井中设置内筒52，使深井分别形成内外两部分的同心圆式的液流升降循环系统，废水与回流污泥混合后流入深井内筒，在压缩空气作用下，使混合液在深井内外筒中分别产生下降流和上升流，形成竖向的循环流；其特征在于，还包括连接顶槽4的膜生物反应器6，膜生物反应器6内上部设连接出水管0的膜组件61，膜组件61由连接出水管0的集水管和中空纤维膜组成，膜采用超滤或微滤膜，膜组件61的下方设有连接风机7的曝气装置62，运行时能冲洗膜表面，减少膜污染；膜生物反应器下(底)部设置污泥斗63，污泥斗63的底部分别设有连接顶槽4底部的污泥回流管64和连接去污泥处理装置8的排泥管65，并分别用阀门控制；污泥回流管64以5‰的坡度坡向深井并伸入外管52约5～10cm，利用污泥重力和上升流的抽吸作用使污泥和污水混合，通过循环流对污泥回流管口的吸力将污泥抽吸到深井中与污水混合，无需污泥回流泵，更节省动力消耗。膜处理单元与生物处理单元分置，要进行膜的维护和清洗不会影响生物处理单元的运行。
由图1、图2所示，本发明实施例所提供的一种深井曝气膜生物反应器废水处理工艺的工艺流程：
1)污水先经格栅去除大的悬浮物后再经沉沙池去除污水中无机颗粒物；
2)然后污水用水泵2打入深井曝气井中，并由空压机1在井中压入压缩空气；其特征在于；
3)污水经过内外筒循环后溢流T到膜生物反应器6，通过膜的分离作用，生物固体被留在膜生物反应器中，澄清水排放或回用，留在膜生物反应器中的污泥部分通过污泥回流管64回到深井，多余的污泥经排泥管65排放。
深井与膜生物反应器的分离，极大地避免了短流现象，提高处理效果，污泥回流也充分利用深井循环流的动力。

Claims (4)

1、一种深井曝气膜生物反应器废水处理装置，包括深井、顶槽；深井顶部与顶槽底部相连接，深井中设置使深井分别形成升降两部分的液流升降循环系统；其特征在于，还包括连接顶槽的膜生物反应器，膜生物反应器内上部设连接出水管的膜组件，膜组件的下方设有连接风机的曝气装置，膜生物反应器下部设置污泥斗，污泥斗的底部分别设有连接顶槽底部的污泥回流管和连接去污泥处理装置的排泥管，并分别用阀门控制；利用污泥重力和上升流的抽吸作用使污泥和污水混合，通过循环流对污泥回流管口的吸力将污泥抽吸到深井中与污水混合。
2、根据权利要求1所述的深井曝气膜生物反应器废水处理装置，其特征在于，所述的污泥回流管以5‰的坡度坡向深井并伸入外管约5～10cm。
3、一种权利要求1所述的深井曝气膜生物反应器废水处理装置的工艺流程：
1)污水先经格栅去除悬浮物后再经沉沙池去除污水中无机颗粒物；
2)污水用水泵打入深井中，并由空压机在深井中压入压缩空气；
其特征在于，
3)污水经过深井升降循环系统的曝气循环后溢流到膜生物反应器，通过膜的分离作用，生物固体被留在膜生物反应器中，澄清水排放或回用，留在膜生物反应器中的污泥部分通过污泥回流管回到深井，多余的污泥经排泥管排放。
4、根据权利要求3所述的深井曝气膜生物反应器废水处理工艺，其特征在于，所述的步骤3)中污水溢流到膜生物反应器内，经曝气装置和膜组件的分离后以澄清水排放。
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