CN102260016B

CN102260016B - 好氧膜生物反应器及工艺

Info

Publication number: CN102260016B
Application number: CN 201110134845
Authority: CN
Inventors: 向阳; 罗春译
Original assignee: SHANGHAI MEMTECHNICS ENVIRONMENTAL PROTECTION ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI MEMTECHNICS ENVIRONMENTAL PROTECTION ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2031-05-23
Also published as: CN102260016A

Abstract

本发明公开了一种好氧膜生物反应器及工艺，所述好氧膜生物反应器包括缺氧池、好氧池和膜池，所述缺氧池设上部开口和第一上部溢流口，缺氧池液位高于好氧池液位，所述好氧池底部设出水口，该出水口分别与缺氧池底部、膜池底部连接，所述膜池设第二上部溢流口并且膜池液位高于好氧池液位，膜池内设膜组件，膜池连接清水池。本发明中膜池与好氧反应池分开，适用于大批量污水处理，同时便于对反应器设备进行检修；缺氧池、膜池液位均高于好氧池液位，通过溢流方式实现池之间的流通，同时膜池中的污泥浓度得到有效控制。本发明能维持组件高堆积密度、出水水质优良、设备占地面积小、排泥量少、硝化能力强、结构简单。

Description

好氧膜生物反应器及工艺

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体说涉及一种好氧膜生物反应器和用于该膜生物反应器的工艺。

背景技术

膜技术作为21世纪最有前途的高新技术之一被国内外环境行业专家称为“第三次工业革命”。膜生物反应器(MBR)技术是近20年来发展起来的，广泛应用于废水处理的一项工程技术，MBR在未来活性污泥改进工艺中占有明显技术优势，可用于市政废水、生活废水、各种工业废水以及微污染原水的深度处理，以及污水回用领域，市场容量巨大。

MBR系统及其工艺具有诸多优点，但存在以下缺点：1)系统需氧量大、能耗高；2)膜表面容易堵塞；3)膜组件价格昂贵。MBR系统的能耗值与膜通量、膜污染状况、污泥浓度、曝气量、系统规模、泵的选型及流程设计均有关系。因此在设备选型、流程设计、膜组件形式和膜材料选择等方面做进一步的研究和改进，是MBR未来发展方向。

现有膜生物反应器主要采用内置浸没式工艺，来分离生物反应后的活性污泥泥水混合物，达到水质净化的目的。浸没式中空纤维膜由于成本优势，占有绝大部分实际应用工程案例，是膜组件的主要应用形态。但在实际工程应用中，中空纤维膜存在着几种明显的技术缺陷：1)纤维丝在剧烈搅拌过程中容易断裂；2)清洗困难，一般需要取出生物反应池专门清洗；3)因为高堆积密度，使纤维丝之间极易被反应池中污泥堵塞，其中膜组件两端膜丝与密封胶结合部的堵塞，是最常见的污泥堵塞。堵塞后，膜通量急剧下降，出水不稳定，容易造成纤维丝断裂，并提高清洗难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种好氧膜生物反应器，该反应器出水水质稳定，排泥量少，结构紧凑，维护简单。

本发明采用以下技术方案：

一种好氧膜生物反应器，包括缺氧池、好氧池和膜池，所述缺氧池设上部开口和第一上部溢流口，缺氧池液位高于好氧池液位，所述好氧池底部设出水口，该出水口分别与缺氧池底部、膜池底部连接，所述膜池设第二上部溢流口并且膜池液位高于好氧池液位，膜池内设膜组件，膜池连接清水池。

进一步地，在所述好氧池出水口与缺氧池底部连接的管路上设有回流泵，在所述好氧池出水口与膜池底部连接的管路上设有进水泵。

进一步地，所述膜组件为直立管式膜，并浸没于膜池内活性污泥的泥水混合物中，所述管式膜底部设集水管，该集水管通过清水泵与清水池连接。

进一步地，所述好氧池底部设第一曝气设备，该第一曝气设备连接第一空气泵。

进一步地，所述膜池底部设第二曝气设备，该第二曝气设备连接第二空气泵。

本发明中膜池与好氧反应池分开，适用于大批量污水处理，同时便于对反应器设备进行检修；缺氧池、膜池均液位高于好氧池，通过溢流方式实现池之间的流通，同时膜池中的污泥浓度得到有效控制，本发明能维持组件高堆积密度、出水水质优良、设备占地面积小、排泥量少、硝化能力强、结构简单。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种用于上述好氧膜生物反应器的工艺，该工艺运行合理，流程设计优化，膜污染得到控制，膜通量能长时间保持较高水平。

本发明采用以下技术方案：

一种好氧膜生物反应器工艺，按以下步骤进行：

(1)污水经过格栅过滤，进入集水井，污水中大颗粒先被滤除；

(2)污水从集水井进入缺氧池，进行缺氧反应；

(3)随后污水从缺氧池第一上部溢流口溢流进入好氧池，进行好氧生物反应，同时氨氮被硝化；

(4)硝化反应后的泥水混合物从好氧池底部引出，并分成两部分，一部分泥水混合物由膜池底部进入，泥水混合物在膜池内进行泥水分离，处理后的清水通过膜表面进入膜管内被排出，活性污泥被截留在膜池内；另一部分泥水混合物从缺氧池底部进入，污水在缺氧池进行缺氧反应和反硝化反应；

(5)被膜组件截留在膜池内的活性污泥从膜池第二上部溢流口溢流回到好氧池；而通过膜组件的过滤出水进入清水池。

进一步地，所述步骤(1)中预处理为污水通过尺寸不大于1mm的细格栅。

进一步地，所述步骤(4)中泥水混合物分成两路后，一部分通过进水泵进入膜池，另一部分通过回流泵进入缺氧池。

进一步地，所述步骤(3)中，好氧池底部设第一曝气设备，第一曝气设备连接第一空气泵。

进一步地，所述步骤(4)中，膜池底部设第二曝气设备，第二曝气设备连接第二空气泵。

进一步地，所述步骤(4)中，膜组件为直立管式膜，并浸没在泥水混合物中，通过膜组件的过滤出水通过连接在管式膜底部的集水管最终进入清水池。

进一步地，所述工艺中缺氧池、好氧池、膜池和清水池的连接管路上的元件均由PLC电控设备控制。

本发明涉及的膜生物反应器工艺能维持较高的污泥浓度，膜污染得到控制，流程设计简单，与上述膜生物反应器结合运用能耗低，而运行效果显著高效。

附图说明

图1为本发明涉及的好氧膜生物反应器及工艺。

具体实施方式

参见图1，为本发明涉及的好氧膜生物反应器。包括分开设置的集水井1、缺氧池5、好氧池8、膜池11和清水池24。所述集水井1设于地表下，地表上设有细格栅2，格栅2尺寸为不大于1mm，集水井1中设提升泵3，可将污水抽取并通过进水管4输送，进水管4在缺氧池5的上部开口的上方。缺氧池5中设搅拌机6。好氧池8设于缺氧池5和膜池11之间。缺氧池5、膜池11的液位都高于好氧池8液位，缺氧池5靠近好氧池8的一侧设有第一上部溢流口7，膜池11靠近好氧池8的一侧设有第二上部溢流口12。好氧池8的底部设出水口25，出水流出出水口25后被分为两路，第一管路19与缺氧池5底部连接，第二管路20与膜池11底部连接。在第一管路19上设有回流泵17，负责将好氧池8流出的活性污泥泥水混合物输送回缺氧池5中进行缺氧反应和反硝化反应。第二管路20上设进水泵18，好氧池8流出的活性污泥泥水混合物通过进水泵18进入膜池11。第二管路20上还可设排泥阀21。膜池11中设膜组件13，该膜组件13为直立的管式膜组件，并浸没于泥水混合液中。膜组件13底部设集水管，该集水管连接出水管22，出水管22上设有出水泵23，出水引入清水池24。所述好氧池8底部设第一曝气设备9，该第一曝气设备9连接第一空气泵10，在本实施例中，第一曝气设备9为曝气穿孔管或微孔曝气盘。膜池11底部设第二曝气设备14，该第二曝气设备14通过空气阀16连接第二空气泵15。缺氧池5、好氧池8、膜池11和清水池24所涉及的连接管路上的元件均由PLC电控设备控制。

管式膜组件包括支撑框架和多根膜元件，包括集水管、曝气穿孔管(即第二曝气设备14)、不锈钢支撑框架。集水管用于收集膜过滤出水，曝气穿孔管用于冲洗膜表面，防止膜堵塞，不锈钢框架用于支撑膜组件。管式膜元件由支撑材料和涂覆于膜外表面的高分子有机涂层材料两部分组成。支撑材料由加强型聚酯微孔无纺布卷绕而成，膜涂层材料为聚乙烯、聚丙烯、聚醚砜、聚砜、聚偏氟乙烯等材质，膜孔径为微滤或超滤范围。过滤方式是在负压状态下，泥水混合液由外向内过滤，处理出水透过膜进入膜管内被抽入集水管，随后进入出水管22，而活性污泥则被拦截在膜池11中。膜组件13浸没在污水中，排布方式为竖向排布，膜管底部密封连接在一个特别设计的集水管(盘)上，膜管顶部无集水管设计，但每根膜管顶部用专门设计的小帽密封，防止抽吸时进水，多根膜元件组成膜组件13，不同型号的膜组件13包含的膜管元件数量由100根到1000根不等。管式膜元件内径为4mm、6mm、8mm、10mm等，高度为200mm、400mm、600mm、800mm、1000mm、1200mm不等，以适应不同应用场合。膜组件集水管端头设计为矩形或圆形，矩形设计成长500mm到2000mm，宽200mm到1000mm，圆形则设计成直径100mm到600mm不等。

由于膜元件内径较粗，可依靠自身强度自行站立在水中，减少了支撑框架，上端无出水端头，解决了中空纤维膜组件端头堵塞的问题，确保了膜出水流量的稳定，可有效减少膜组件化学清洗的次数，从而延长膜寿命，降低运行成本。

接下来介绍膜生物反应器工艺。

(1)污水通过尺寸不大于1mm的格栅2进行预处理，污水中大颗粒先被滤除；

(2)污水随后收集在集水池中，提升泵3抽取污水，并由进水管4输送；

(3)污水由进水管4输送进入缺氧池5，搅拌机6工作，使缺氧池进入完全混合状态，缺氧池5内进行缺氧反应和反硝化反应；

(4)污水从缺氧池5的第一上部溢流口7溢流进入好氧池8，随后在好氧池中进行好氧和硝化反应，得到泥水混合物；

(5)所述泥水混合物从好氧池8底部出水，并分成两部分，一部分泥水混合物沿第二管路20通过进水泵18由膜池11底部进入，膜池11内设负压，泥水混合物由外向内通过膜表面，被膜池11中的膜组件13过滤；另一部分泥水混合物沿第一管路19通过回流泵17从缺氧池5底部进入，在缺氧池中进行污水缺氧反应和反硝化反应；

(6)被截留在膜组件13外的活性污泥从膜池11第二上部溢流口12溢流回到好氧池8；

而膜组件13的过滤出水通过膜组件13底部的集水管出水，最后进入清水池24。污水经细格栅预处理后，首先进入缺氧池5，进行缺氧反应和反硝化反应，然后污水进入好氧池8。在好氧池8中，除对含碳有机物进行氧化外，还利用亚硝化菌及硝化菌，将污水中NH3-N硝化生成NOx-N。为了达到污水脱氮的目的，好氧池8中泥水(硝化)混合物通过内循环回流到缺氧池5，利用原污水中有机碳进行反硝化，将NOx-N还原成氮气。本工艺不用投加外加碳源，可利用原污水中的有机物作为碳源进行反硝化，达到降低COD和脱氮的目的。缺氧池5设在好氧池8之前，当水中碱度不足时，由于反硝化可增加碱度，因而可以补偿硝化过程中对碱度的消耗。本工艺只有一个污泥系统，混合菌群处于好氧和缺氧状态，有机物浓度高低交替条件，有利于控制污泥膨胀。

其中一些具体的技术指标：清水膜通量≤60LMH；生活污水的膜通量≤25LMH；组件空气冲刷曝气率：平均为0.5m³/m².h；根据不同高度和管径，曝气率在0.35-0.8m³/m².h范围内；膜管长度/高度可设计为0.2m、0.4m、0.6m、0.8m、1.0m、1.2m，最常用长度为1.2m；管径指膜管内径2mm、4mm、6mm、8mm、10mm、12mm，最常用内径为8m；跨膜压差≤0.4bar；采用间歇运行方式，每个运行周期抽吸5分钟，清水反冲洗1分钟，能够保持长期稳定运行；化学清洗周期，对生活污水3-6个月，对其他废水根据具体运行情况，一般为1-3个月；出水浊度≤1NTU；膜池11活性污泥浓度MLSS维持在8-12g/L；预处理格栅2尺寸≤1mm；曝气管清洗周期：2天。

本发明中膜池与好氧反应池分开设计，适用于大批量污水处理，便于对膜反应器设备进行检修；缺氧池、膜池液位均高于好氧池液位，通过溢流方式实现反应池之间的污水流通，这样膜池中的污泥浓度得到有效控制，本发明能维持组件高堆积密度、出水水质优良、设备占地面积小、排泥量少、硝化能力强、结构简单。可以用于生活污水、工业污水的处理，对生活污水处理出水可以达到国家生活杂用水水质标准CJ/T48-1999。

Claims

1.一种好氧膜生物反应器，其特征是：包括集水井（1）、缺氧池（5）、好氧池（8）和膜池（11），集水井（1）设于地表下，集水井（1）中设提升泵（3）并通过进水管（4）与缺氧池（5）相连接，所述缺氧池（5）设上部开口和第一上部溢流口（7），缺氧池（5）液位高于好氧池（8）液位，所述好氧池（8）底部设出水口（25），该出水口（25）分别与缺氧池（5）底部、膜池（11）底部连接，所述膜池（11）设第二上部溢流口（12）并且膜池（11）液位高于好氧池（8）液位，膜池（11）内设膜组件（13），膜池（11）连接清水池（24）。

2.根据权利要求1所述的好氧膜生物反应器，其特征是：在所述好氧池（8）的出水口（25）与缺氧池（5）底部连接的管路上设有回流泵（17），在所述好氧池（8）的出水口（25）与膜池（11）底部连接的管路上设有进水泵（18）。

3.根据权利要求1所述的好氧膜生物反应器，其特征是：所述膜组件（13）为直立管式膜，并浸没于膜池（11）内的活性污泥泥水混合物中，所述管式膜底部设集水管，该集水管与清水池（24）连接。

4.根据权利要求1所述的好氧膜生物反应器，其特征是：所述好氧池（8）底部设第一曝气设备（9），该第一曝气设备（9）连接第一空气泵（10）。

5.根据权利要求1所述的好氧膜生物反应器，其特征是：所述膜池（11）底部设第二曝气设备（14），该第二曝气设备（14）连接第二空气泵（15）。

6.一种好氧膜生物反应器工艺，其特征是按以下步骤进行：

污水经过格栅过滤，进入集水井，污水中大颗粒先被滤除；

污水从集水井进入缺氧池，进行缺氧反应；

随后污水从缺氧池第一上部溢流口溢流进入好氧池，进行好氧生物反应，同时氨氮被硝化；

硝化反应后的泥水混合物从好氧池底部引出，并分成两部分，一部分泥水混合物由膜池底部进入，泥水混合物在膜池内进行泥水分离，处理后的清水通过膜表面进入膜管内被排出，活性污泥被截留在膜池内；另一部分泥水混合物从缺氧池底部进入，污水在缺氧池进行缺氧反应和反硝化反应；

被膜组件截留在膜池内的活性污泥从膜池第二上部溢流口溢流回到好氧池；而通过膜组件的过滤出水进入清水池。

7.根据权利要求6所述的好氧膜生物反应器工艺，其特征是：所述步骤（1）中预处理为污水通过尺寸不大于1mm的格栅。

8.根据权利要求6所述的好氧膜生物反应器工艺，其特征是：所述步骤（4）中泥水混合物分成两路后，一部分通过进水泵进入膜池，另一部分通过回流泵进入缺氧池。

9.根据权利要求6所述的好氧膜生物反应器工艺，其特征是：所述步骤（3）中，好氧池底部设第一曝气设备，第一曝气设备连接第一空气泵。

10.根据权利要求1所述的好氧膜生物反应器工艺，其特征是：所述步骤（4）中，膜池底部设第二曝气设备，第二曝气设备连接第二空气泵。

11.根据权利要求6所述的好氧膜生物反应器工艺，其特征是：所述步骤（4）中，膜组件为直立管式膜，并浸没在泥水混合物中，通过膜组件的过滤出水通过连接在管式膜底部的集水管最终进入清水池。

12.根据权利要求6－11中任一项所述的好氧膜生物反应器工艺，其特征是：所述工艺中缺氧池、好氧池、膜池和清水池的连接管路上的元件均由PLC电控设备控制。