CN101525205B - 一种压力式悬浮床膜生物反应器工艺与装置 - Google Patents
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Abstract
一种压力式悬浮床膜生物反应器工艺与装置，涉及一种处理高浓度难降解有机废水的设备技术。其特征是它由压力式膜生物反应器、射流加压曝气装置和清水池组成。该压力式膜生物反应器内装有特殊悬浮载体，其在混合液中呈均匀流化态，促进污染物向生物膜传质；悬浮载体微生物相多样化，为特殊菌群生长提供环境；射流加压曝气克服了射流器负压对反应器内压力的影响，提高氧传递效率，加快微生物对有机物的降解速度；采用膜过滤出水，因内外压差省去抽水泵，节约成本和能耗，实现固液良好分离。该反应器结构紧凑、占地少、高效低能耗、对进水有机物及有毒害物质负荷变化的适应性强、易于运行管理，特别适宜于中高浓度难降解有机废水的处理。
Description
技术领域
本发明属于水处理设备技术领域，涉及一种压力式悬浮床膜生物反应器水处理工艺及装置。
背景技术
高浓度难降解有机废水的处理，是目前国内外污水处理界公认的难题。对于这类废水，国内外研究较多的有焦化废水、制药废水(包括中药废水)、纺织/印染废水、化工废水、食品废水等行业性废水。这类废水有机物浓度高，可生化性较低，甚至含有毒性物质，废水处理难度较大，一般的生物或物化处理方法很难取得满意的效果。
压力曝气生物反应器属低压压力容器，用其处理中高浓度有机废水，工艺流程简单稳定，运行管理方便。在曝气压力为0.20MPa时，COD质量容积负荷率达到5～8kg·m-3·d-1；有机物降解速率为常压曝气的4倍；剩余污泥量及占地面积为传统活性污泥法的1/3左右。该反应器可广泛应用于各种中高浓度的有机废水处理，特别是对可生化性较差的有机废水，可达到较理想的处理效果。
膜生物反应器是一种广泛用以处理生活污水或者工业废水的装置，是由生化反应器和膜组件组合而成，该反应器结合了高效的膜分离技术和传统的活性污泥工艺两者的优点。活性污泥处理过的污水经反应器中的膜过滤，将水中的悬浮物以及胶体等物质截留，过滤清液可直接达标排放或者进入下一段的深度处理工段中，使之达到回用水的标准。同时膜的高效截留作用使微生物完全截留在反应器内，有利于硝化细菌等世代时间较长、增殖较缓慢的微生物的生长与富集，完全解决了污泥流失问题；并提高了活性污泥对难降解有机物的降解效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压力式悬浮床膜生物反应器，用于高浓度难降解有机废水的处理。该反应器属于压力式反应器，采用内置射流器进行加压曝气，克服射流器负压对反应器内压力的影响，提高氧传质，同时起到曝气、搅拌和清洗膜组件的作用；压力式膜生物反应器内装有特殊悬浮载体，其在水中呈悬浮态均匀分布，表面和内部均可以附着微生物生长，并提供缺氧微环境；采用膜组件过滤出水，因内外压差作用省去抽水泵，节约成本和能耗，实现固液良好分离。
本发明通过以下技术方案实现：
该装置包括压力式膜生物反应器、射流加压曝气装置和清水池；所述的压力式膜生物反应器包括压力罐、设置在该压力罐内的隔板、悬浮载体、膜组件、出水管、反冲洗泵和反冲洗管，在该压力罐上装有排气阀和压力表，该出水管和反冲洗管上均装有调节阀；所述的射流加压曝气装置包括空压机、射流器、加压泵和布水布气装置，空压机和加压泵分别经进气管和进水管与射流器连接，射流器与布水布气装置连接，该进气管和进水管上均装有止回阀和调节阀；所述的射流器、布水布气装置和膜组件内置于压力罐。
上述方案中所述的进气管和进水管均为耐压管；悬浮载体为空心球状或筒状，由聚乙烯、聚丙烯及其改性材料制成，比表面积大(多为200～500m2/m3)，比重接近于水，可在水中均匀分布，其表面和内部附着微生物生长，挂膜后的悬浮载体在正常曝气的强度下极易随着水流流动。
本发明提供了一种采用上述装置的压力式悬浮床膜生物反应器水处理工艺，其特征在于，该工艺通过以下方式实现：进水经加压泵加压输入进水管，空压机将压缩空气输送至进气管；承压进水和压缩空气被输送入射流器，在射流器中掺混均匀后经布水布气装置飞速射入反应器内；在进水气液混合液压力驱动下，反应器内产生低压，同时进水气液混合液形成反应器内的高速上升流，带动反应器内污泥混合液和悬浮载体沿隔板循环流动；在系统压力作用下，反应器内氧传递速率大为增加，混合液中溶氧充足，加快了微生物对有机物的降解速度；悬浮载体在混合液中呈均匀流化态，有助于污染物向生物膜的传质，悬浮载体及反应器内微生物对有机物进行降解后尾气经排气阀排出；同时，膜组件在内外压差下过滤出水，通过调节阀调节出水流量。对膜组件进行反冲洗时，关闭进水泵、进气泵和出水管上的调节阀，打开反冲洗管上的调节阀，利用反冲洗泵驱动从清水池中抽水对膜组件进行反冲洗。反冲洗结束后，关闭反冲洗管上的调节阀，打开出水管上的调节阀，启动进水泵、进气泵运行。
以上所述的压力式悬浮床膜生物反应器水处理工艺，其特征在于，所述的压力式悬浮床膜生物反应器的工作压力范围为0.05～2.00Mpa。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：结构紧凑、占地少、高效低能耗、易于运行管理；加压射流曝气克服了射流器负压对反应器内压力的影响，大大提高氧传递效率，提高微生物对有机物的降解速度，同时提供高速进水水流，促进反应器内混合液循环；悬浮载体具有高浓度高活性生物量，生化反应效率高，使得活性污泥量减少1/3，节能50％；对进水有机物和有毒有害物质负荷变化的适应性强，在进水水质变化较大的情况下，出水水质稳定；采用膜过滤出水，固液分离效果好，因内外压差作用省去抽水泵，节约成本和能耗。因而本发明特别适宜于中高浓度难降解有机废水的处理。
附图说明
图1为本发明提供的压力式悬浮床膜生物反应器装置的剖面图。
图中：1-压力罐；2-隔板；3-排气阀；4-压力表；5-悬浮载体；6-止回阀；7-调节阀；8-空压机；9-射流器；10-加压泵；11-反冲洗泵；12-进气管；13-进水管；14-出水管；15-反冲洗管；16-布水布气装置；17-膜组件；18-清水池；19-压力式膜生物反应器。
具体实施方式
下面结合技术方案和附图详细说明本发明的实施方式。
由压力式悬浮床膜生物反应器装置的剖面图可以看出，该装置包括压力式膜生物反应器19，射流加压曝气装置6、7、8、9、10、12、13、16和清水池18；该压力式膜生物反应器包括压力罐1、设置在该压力罐1内的隔板2、悬浮载体5、膜组件17、出水管14、反冲洗泵11和反冲洗管15，在该压力罐1上装有排气阀3和压力表4，该出水管14和反冲洗管15上均装有调节阀7；所述的射流加压曝气装置包括空压机8、射流器9、加压泵10和布水布气装置16，空压机8和加压泵10分别经进气管12和进水管13与射流器9连接，射流器9与布水布气装置16连接，该进气管12和进水管13上均装有止回阀6和调节阀7；所述的射流器9、布水布气装置16和膜组件17内置于压力罐1。所述的进气管12和进水管13均为耐压管；悬浮载体5为空心球状或筒状，由聚乙烯、聚丙烯及其改性材料制成，比表面积大(多为200～500m2/m3)，比重接近于水，可在水中均匀分布，其表面和内部附着微生物生长，挂膜后的悬浮载体在正常曝气的强度下极易随着水流流动。
本发明提供了一种采用上述装置的压力式悬浮床膜生物反应器水处理工艺，其特征在于，该工艺通过以下方式实现：进水经加压泵加压输入进水管，空压机将压缩空气输送至进气管；承压进水和压缩空气被输送入射流器，在射流器中掺混均匀后经布水布气装置飞速射入反应器内；在进水气液混合液压力驱动下，反应器内产生低压，同时进水气液混合液形成反应器内的高速上升流，带动反应器内污泥混合液和悬浮载体沿隔板循环流动；在系统压力作用下，反应器内氧传递速率大为增加，混合液中溶氧充足，加快了微生物对有机物的降解速度；悬浮载体在混合液中呈均匀流化态，有助于污染物向生物膜的传质；不同载体颗粒可以适应不同微生物群体生长，微生物相多样化，为特殊菌群的生长提供环境；进水含氨氮时，悬浮载体表面的硝化菌利用混合液中的氧将氨态氮转化为硝态氮，反硝化菌在悬浮载体内部缺氧微环境中利用有机物将硝态氮转化为氮气经排气阀排出；同时，膜组件在内外压差下过滤出水，通过调节阀调节出水流量。对膜组件进行反冲洗时，关闭进水泵、进气泵和出水管上的调节阀，打开反冲洗管上的调节阀，利用反冲洗泵驱动从清水池中抽水对膜组件进行反冲洗。反冲洗结束后，关闭反冲洗管上的调节阀，打开出水管上的调节阀，启动进水泵、进气泵运行。本发明工艺中，压力式悬浮床膜生物反应器的工作压力范围为0.05～2.00MPa。
实例1：污水来源为某制药厂废水，水质条件为：CODCr含量4000～5000mg/L，甲醇8～10mg/L，苯类3.0～3.5mg/L，SS为250～400mg/L。控制压力P＝0.3MPa，调节射流器进气量使反应器溶解氧控制在5.0～6.0mg/L。经压力式膜生物反应器处理后，最终出水达到国家回用水标准，其中CODCr浓度小于30mg/L，出水浊度小于0.5mg/L。
实例2：污水来源为味精废水，水质条件为：CODCr含量2000～3000mg/L，BOD5含量800～1200mg/L，氨氮为200～320mg/L。控制压力P＝0.2MPa，调节射流器进气量使反应器溶解氧控制在2.0～4.0mg/L。经压力式膜生物反应器处理后，最终出水CODCr浓度小于40mg/L，出水浊度小于0.6mg/L。出水水质满足国家回用水标准。
Claims (4)
1.一种压力式悬浮床膜生物反应器装置，其特征在于：该装置包括压力式膜生物反应器(19)、射流加压曝气装置(6、7、8、9、10、12、13、16)和清水池(18)；该压力式膜生物反应器包括压力罐(1)、设置在该压力罐(1)内的隔板(2)、悬浮载体(5)、膜组件(17)、出水管(14)、反冲洗泵(11)和反冲洗管(15)，在该压力罐(1)上装有排气阀(3)和压力表(4)，该出水管(14)和反冲洗管(15)上均装有调节阀(7)；所述的射流加压曝气装置包括空压机(8)、射流器(9)、加压泵(10)和布水布气装置(16)，空压机(8)和加压泵(10)分别经进气管(12)和进水管(13)与射流器(9)连接，射流器(9)与布水布气装置(16)连接，该进气管(12)和进水管(13)上均装有止回阀(6)和调节阀(7)；所述的射流器(9)、布水布气装置(16)和膜组件(17)内置于压力罐(1)。
2.根据权利要求1所述的一种压力式悬浮床膜生物反应器装置，其特征在于，所述的进气管(12)和进水管(13)均为耐压管；所述的悬浮载体(5)为空心球状或筒状，由聚乙烯、聚丙烯及其改性材料制成，比表面积大，比重接近于水，可在水中均匀分布，其表面和内部附着微生物生长，挂膜后的悬浮载体在正常曝气的强度下极易随着水流流动。
3.一种采用根据权利要求1或权利要求2所述装置的压力式悬浮床膜生物反应器水处理工艺，其特征在于，该工艺通过以下方式实现：进水经加压泵加压输入进水管，空压机将压缩空气输送至进气管；承压进水和压缩空气被输送入射流器，在射流器中掺混均匀后经布水布气装置飞速射入反应器内；在进水气液混合液压力驱动下，反应器内产生低压，同时进水气液混合液形成反应器内的高速上升流，带动反应器内污泥混合液和悬浮载体沿隔板循环流动；在系统压力作用下，反应器内氧传递速率大为增加，混合液中溶氧充足，加快了微生物对有机物的降解速度；悬浮载体在混合液中呈均匀流化态，有助于污染物向生物膜的传质，悬浮载体及反应器内微生物对有机物进行降解后尾气经排气阀排出；同时，膜组件在内外压差下过滤出水，通过调节阀调节出水流量；对膜组件进行反冲洗时，关闭进水泵、进气泵和出水管上的调节阀，打开反冲洗管上的调节阀，利用反冲洗泵驱动从清水池中抽水对膜组件进行反冲洗；反冲洗结束后，关闭反冲洗管上的调节阀，打开出水管上的调节阀，启动进水泵、进气泵运行。
4.根据权利要求3所述的压力式悬浮床膜生物反应器水处理工艺，其特征在于，所述的压力式悬浮床膜生物反应器的工作压力范围为0.05～2.00MPa。
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