CN102452717A - 一种污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器，该反应器包括反应区、絮体成长区和无纺布膜组件，无纺布膜组件内设有无纺布膜，在无纺布膜表面及内部设有污水中胶体物质凝聚产生的絮体构成的动态膜。与现有技术相比，本发明充分发挥了胶体凝聚、膜分离和生物处理的协同作用，利用凝聚絮体在无纺布膜表面形成动态膜，缓解了膜污染速率，强化了污水处理效果；絮体形成采用曝气搅拌，提高了废水的溶解氧浓度，为无纺布表面好氧微生物的生长提供了条件，在不另设曝气装置的条件下可发挥膜生物反应器对有机污染物的降解功效。

Description

一种污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器
技术领域
本发明涉及环保技术领域，尤其是涉及一种污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器。
背景技术
膜生物反应装置(MBR)是把生物处理与膜分离技术相结合的一种生化-物化组合工艺，是污水及给水处理的换代工艺，被称为最有发展前景的第三代水处理技术。该工艺以其出水水质好、占地面积小、污染物去除率高和剩余污泥量小等优点而广泛应用于污废水处理中，尤其适合于污水回用及废水循环处理中。然而，MBR也存在膜材料价格高和膜污染严重导致的投资和运行成本高等问题，制约着该工艺的普遍推广，可见该技术的发展要依靠膜价格的降低和工艺的改进。
目前MBR工艺采用的膜主要是微滤(MF)和超滤(UF)的有机聚合物膜，包括聚醚砜(PES)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚偏氟乙烯(PVDF)等。在过去的15年间，膜产品成本已呈指数形式下降，从90年代初的400美元/m2降到2005年的不足50美元/m2，随着技术的不断改进和膜产品需求量增大而形成的规模效益，可以预测其成本还将继续降低，但降低幅度有限。因此要把研究重点放在廉价膜的开发应用和膜污染控制方面。
提高MBR工艺对传统污水生物处理工艺的竞争力，必须降低该工艺的投资和运行成本。在MBR工艺中，膜的主要作用是过滤，而污水处理程度达到排放或回用标准即可，不需要过分的净化，因此可以采用一些稍大孔径的廉价膜材料，如无纺布，来灵活替代普通有机膜。
无纺布是纤维自由叠加生产的，由于其多孔、孔径大，在低压操作条件下就可以获得较大的通量。目前，无纺布MBR已在日本城市污水处理中进行了中试和生产性的应用，工艺采用厌氧/好氧MBR污水处理生活污水，COD去除率可达91.6％，出水COD在13mg/L左右。台湾工业技术研究院采用pp无纺布或无纺毡布(NWF)为材料，制备板框式(FS)膜组件(膜厚0.6mm；孔径20um)，应用于食品废水处理MBR中，COD等污染指标去除效果很好，可见无纺布膜可以替代普通有机膜而应用于MBR工艺中。
然而，无纺布MBR工艺也存在膜污染的缺点。由于无纺布表面粗糙、孔径较大，容易发生膜污染，而且难以水力清洗。强化无纺布抗污染性能是该领域的一个重要研究方向。
MBR膜污染一般分无机结垢污染、有机物浓差极化产生的污染物和微生物污染物。目前，已发现的无机垢物有碳酸钙、硫酸钙、氢氧化镁及磷酸盐(如鸟粪石)等，有的为晶体，多数为非晶质；有机垢物以胶体及大分子难降解物质为主；微生物污染物主要是由微生物及其代谢产物组成。
采用无机颗粒在无纺布表面形成动力膜可以作为一道屏障，降低了引起膜污染的胶体、微生物代谢物等与膜的接触机会。有研究表明，MBR反应器中投加粉末活性炭(PAC)可以形成生物活性碳(BAC)，能够吸附悬浮液中的胞外聚合物和微生物代谢产物；另外，MBR中形成的BAC絮体紧密、密度较大，在膜表面沉积结合的强度较小，减缓其对膜的污染，而且提高了出水水质。然而，系统运行一段时间后，需要更换PAC，成本较高。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种节能、高效、使用灵活、可满足对污水进行不同程度处理的污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器，该反应器包括反应区、絮体成长区和无纺布膜组件，其特征在于，所述的无纺布膜组件内设有无纺布膜，在无纺布膜表面及内部设有污水中胶体物质凝聚产生的絮体构成的动态膜。
所述的絮体是由污水中的固体微粒、铝盐和铁盐等无机混凝剂所产生的水解聚合离子、合成聚合物混凝剂在水中产生的微粒等组成的，粒径在10-1000微米的集合体。
所述的絮体通过投加絮凝剂并采用曝气搅拌得到，曝气搅拌同时也具有提高污水溶解氧浓度的功效。
所述的无纺布膜为聚丙烯、尼龙或聚酯材料制成的膜。
所述的无纺布膜的孔径为2～200微米。
该污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器底部设置泥斗和排泥装置，将剩余混凝污泥排出。
该污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器可单独或与其它处理工艺联合应用于水处理系统中。
与现有技术相比，本发明针对现有膜无纺布膜组件成本高、膜污染严重的问题，根据废水混凝絮体的形成和物性特征，以及其对无纺布膜生物反应装置中无纺布膜污染与过滤效果的影响特征而展开的，混凝絮体是由污水中的胶体物质凝聚而成的，可以有效地附着在无纺布表面形成动态膜，既可以缓解膜污染，又可以提高无纺布的过滤效果；采用曝气搅拌产生的絮体，同时也大幅度提高了污水的溶解氧浓度，为膜生物反应装置中微生物的生长提供了条件，不需要另行设置曝气装置，具有节能的功效。无纺布絮体动态膜生物反应装置可以单独作为污水处理一体化设施，也可以与其它污水处理工艺联合使用，可满足对污水不同处理程度的要求，具有节能、高效、使用灵活和易于管理的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中1为反应区、2为絮体成长区、3为无纺布膜组件、4为排泥阀、5为气泵、6为抽吸泵、7为进水泵、8为加药泵。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器，其结构如图1所示，该反应器包括反应区1、絮体成长区2、无纺布膜组件3、排泥阀4、气泵5、抽吸泵6、进水泵7、加药泵8，反应区1设在该反应器的前部，絮体成长区2设在反应器的中部，无纺布膜组件3设在反应器的后部，气泵5设在前部的管道上，抽吸泵6设在后端的管道上，进水泵7及加药泵8设在污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器的底部，方便将剩余污泥排出。
无纺布膜的材料聚丙烯、尼龙或聚酯材料，无纺布膜的孔径为2～200微米，在无纺布膜表面及内部设有污水中胶体物质凝聚产生的絮体构成的动态膜。絮体是由污水中的固体微粒、铝盐和铁盐等无机混凝剂所产生的水解聚合离子、合成聚合物混凝剂在水中产生的微粒等组成的，该絮体为粒径在10-1000微米的集合体，通过投加絮凝剂并采用曝气搅拌得到，曝气搅拌同时也具有提高污水溶解氧浓度的功效。
该污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器可单独或与其它处理工艺联合应用于水处理系统中。
某化工物品运输公司洗车场，平均日产车外冲洗废水150立方米，主要污染指标如表1所示。
            表1车外冲洗废水水质指标特征
Figure BSA00000309853300041
由于实际洗车废水浊度很高，而且含有一些颗粒较大的固体物，首先采用初次沉淀池进行预处理。
预沉淀后的废水，拟采用混凝-沉淀-过滤的常规组合工艺进行处理，采用聚合氯化铝(PAC)为混凝剂。经现场烧杯实验确定，对于现场实际洗车废水，混凝剂投加量为200mg/L，采用蠕动泵定量投加，废水处理中试实验采用连续流，共运行4小时。结果表明，该工艺对洗车废水处理效果较好，出水的浊度、悬浮固体浓度、pH指标均达到废水排放指标；然而，废水COD值较高，难以达到标准。另外企业场地面积也较小，不适合较长的污水处理工艺流程。
为此，改用无纺布絮体动态膜生物反应器，设计水通量为80L/m2.h，连续运行2个月，运行效果稳定，中试试验结果如表2所示，完全达到污水回用的要求。
            表2洗车废水无纺布絮体动态膜生物反应器处理效果
Figure BSA00000309853300042
实施例2
某新建小区附近有一个臭水塘，接纳原居民的生活污水。需要治理后作为小区绿化用水，同时改变小区附近景观。通过分析，该污水主要污染物指标如表3所示。
                    表3臭水塘污水水质指标
Figure BSA00000309853300051
采用无纺布絮体动态膜生物反应器，设计水通量为60L/m2.h，运行一段时间后，系统处理效果稳定，COD去除率可达92％，氨氮去除率可达85％，出水清澈，经紫外消毒后，可以满足小区绿化用水的要求。

Claims (6)

1.一种污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器，该反应器包括反应区、絮体成长区和无纺布膜组件，其特征在于，所述的无纺布膜组件内设有无纺布膜，在无纺布膜表面及内部设有污水中胶体物质凝聚产生的絮体构成的动态膜。
2.根据权利要求1所述的一种污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器，其特征在于，所述的絮体是由污水中的固体微粒、铝盐和铁盐等无机混凝剂所产生的水解聚合离子、合成聚合物混凝剂在水中产生的微粒等组成的，粒径在10-1000微米的集合体。
3.根据权利要求1或2所述的一种污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器，其特征在于，所述的絮体通过投加絮凝剂并采用曝气搅拌得到。
4.根据权利要求1所述的一种污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器，其特征在于，所述的无纺布膜为聚丙烯、尼龙或聚酯材料制成的膜。
5.根据权利要求1或4所述的一种污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器，其特征在于，所述的无纺布膜的孔径为2～200微米。
6.根据权利要求1所述的一种污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器，其特征在于，该污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器底部设置泥斗和排泥装置。
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