CN102642926A - 厌氧流化床-微氧膜生物反应器的污水处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

厌氧流化床-微氧膜生物反应器的污水处理系统及方法，它涉及污水处理系统及方法，本发明要解决现有技术-好氧活性污泥法占用场地面积大和能耗高的问题。本系统由厌氧流化床和微氧膜生物反应器串联组合而成，污水先通过厌氧流化床进行水解酸化和厌氧发酵，然后进入微氧生物反应器，最后利用抽吸泵将出水排入清水池。本发明提供了一种结构紧凑、占地面积小和能耗低的污水处理系统及方法，它适用于城市生活污水处理及含氨氮和有机物的工业废水处理。

Description

厌氧流化床-微氧膜生物反应器的污水处理系统及方法
技术领域
本发明涉及污水处理系统及方法。
背景技术
目前我国的污水处理厂大部分都是以好氧活性污泥法为核心的处理方式，该方式需要向污水中提供溶解氧，将污水中的有机物氧化成CO2，好氧处理每去除1kgCOD消耗电量0.7～1.3KWh，在节能减排的大形势下，势必更加重视污水处理中的节能降碳问题；在这样的国情与背景下，研究与开发新的污水处理工艺具有重大的意义。而厌氧处理工艺不仅需要的外界提供的能量少，同时还会产生能量(如CH4等，每去除1kgCOD，产生0.35m3CH4，合成发热量约21～23MJ/m3)。因此，以高效厌氧为核心的城市污水处理工艺具有很好的应用前景。
污水厂的排放标准越来越严格，这使得单独的厌氧工艺难以满足出水标准，适当的后处理工艺十分必要。膜生物反应器技术，能高效截留水中的微生物、细菌、胶体和大分子有机物等，可取代原污水厂二沉池的作用。因此，膜生物反应器不仅能提高出水水质，同时大大减少占地面积，成为较为理想的后处理工艺。
发明内容
本发明是要解决现有好氧活性污泥法存在占地面积大和能耗高的问题，而提供一种污水处理系统及方法。
本发明中的厌氧流化床-微氧膜生物反应器的污水处理系统及方法，所述系统包括污水进水泵1、厌氧流化床2、沸石载体3、三相分离器4、集气系统5、排气阀6、排泥系统7、回流泵8、进水泵9、膜生物反应器10、膜组件11、曝气系统12、鼓风机13、出水抽吸泵16和清水池17；沸石载体3填充厌氧流化床2内的中部和下部，三相分离器4设在沸石载体3的上方，集气系统5的收集端连接三相分离器4的气体输出端，集气系统5的排气端连通到厌氧流化床2的上顶部外，污水进水泵1的出水口与厌氧流化床2底部的进口连通，厌氧流化床2上侧部的出水口通过进水泵9与膜生物反应器10的底部进口连通，同时厌氧流化床2上侧部的出水口通过回流泵8与厌氧流化床2底部的进口连通，所述膜组件11设置在膜生物反应器10内部，膜组件11的出水口向上穿出膜生物反应器10且通过出水抽吸泵16与清水池17连通。
本发明中的厌氧流化床-微氧膜生物反应器的污水处理方法是这样实现的，一、污水由污水进水泵1经过流量计1-1进入厌氧流化床2，流经厌氧流化床2内的三相分离器4时，厌氧发酵过程产生的气体通过集气系统5和排气阀6收集并利用，厌氧流化床2的出水通过进水泵9和流量计9-1进入膜生物反应器1中，污水中含的淤泥通过厌氧流化床2底部设有排泥系统7排出系统外，其中厌氧流化床2设有回流泵8和流量计8-1，回流泵8提供厌氧流化床2所需流化的动力；二、厌氧流化床2的出水通过进水泵9和流量计9-1进入膜生物反应器1中后，流经膜生物反应器1内部的浸没式膜组件11，膜出水通过出水抽吸泵16和流量计16-1进入清水池17，其中，膜生物反应器1底部设有曝气装置12，鼓风机13为曝气装置12提供动力。
厌氧处理工艺不仅在污水处理过程中需要的外界能量少，同时还会产生能量(如CH4等)。因此，以高效厌氧为核心的城市污水处理工艺具有很好的应用前景。21世纪是膜科学技术的时代，污水处理领域，膜技术尤其是膜生物反应器受到了普遍重视。膜能高效截留反应器中的生物量同时取代污水厂二沉池的作用减小占地面积；使生化反应器中的水力停留时间和污泥停留时间的分离；提高污水的生化效率，降低出水浊度，提高出水水质。因此，以膜技术为厌氧处理技术的后处理方式，可使处理后的污水达到国家污水再生利用标准。
本发明的有益效果如下：
1、污水处理系统采用厌氧流化床和微氧膜生物反应器串联组合而成，水力停留时间短而且提高出水水质，出水水质可达《城市污水再生利用-城市杂用水水质》标准。
2、本发明由于引入了膜生物反应器，取代了二沉池，使整个系统结构紧凑，占地面积小。
3、工艺系统能耗较低，且生成可利用的气体资源CH4。
4、根据实际情况采用不同曝气方式以去除氨氮，既节约曝气所消耗的动力，节省运行成本，又会提高污水的处理效率。
附图说明
图1是厌氧流化床-微氧膜生物反应器的污水处理系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式中的厌氧流化床-微氧膜生物反应器的污水处理系统，它是由厌氧流化床和微氧膜生物反应器串联组合而成，包括污水进水泵1、厌氧流化床2、沸石载体3、三相分离器4、集气系统5、排气阀6、排泥系统7、回流泵8、进水泵9、膜生物反应器10、膜组件11、曝气系统12、鼓风机13、出水抽吸泵16和清水池17；沸石载体3填充厌氧流化床2内的中部和下部，三相分离器4设在沸石载体3的上方，集气系统5的收集端连接三相分离器4的气体输出端，集气系统5的排气端连通到厌氧流化床2的上顶部外，污水进水泵1的出水口与厌氧流化床2底部的进口连通，厌氧流化床2上侧部的出水口通过进水泵9与膜生物反应器10的底部进口连通，同时厌氧流化床2上侧部的出水口通过回流泵8与厌氧流化床2底部的进口连通，所述膜组件11设置在膜生物反应器10内部，膜组件11的出水口向上穿出膜生物反应器10且通过出水抽吸泵16与清水池17连通。
污水处理系统采用厌氧流化床和微氧膜生物反应器串联组合而成，水力停留时间短而且提高出水水质可达国家污水再生利用标准。本结构中由于引入了膜生物反应器，取代了二沉池，使整个系统结构紧凑，占地面积小。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述系统还包括反冲洗泵18、污水回流泵14和真空压力表15，反冲洗泵18的进口与清水池17连通，反冲洗泵18的出口穿入膜生物反应器10上部并连通于膜组件11的腔体内，膜生物反应器10上侧部的出水口通过污水回流泵14与厌氧流化床2底部的进口连通；真空压力表15设置在膜组件11的出水口上。其它结构和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述厌氧流化床2内部的沸石载体3内为沸石，其粒径大小为0.5～1mm，沸石表面吸附活性污泥微生物后会在其表面形成生物膜，整个颗粒直径为大小2～3mm。其它结构和连接关系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：所述膜组件11的材质为聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚醚砜、聚丙烯腈或聚丙烯超滤膜；膜组件11的膜孔直径范围在0.01～0.1μm；膜组件11形状为中空纤维式或平板式；所述膜组件11的抽吸压力范围：10～60kPa，膜通量范围：10～30L/m2h。其它结构和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式为具体实施方式二所述的厌氧流化床-微氧膜生物反应器的污水处理方法，厌氧流化床-微氧膜生物反应器的污水处理方法是通过以下步骤实现的：一、污水由污水进水泵1经过流量计1-1进入厌氧流化床2，流经厌氧流化床2内的三相分离器4时，厌氧发酵过程产生的气体通过集气系统5和排气阀6收集并利用，厌氧流化床2的出水通过进水泵9和流量计9-1进入膜生物反应器1中，污水中含的淤泥通过厌氧流化床2底部设有排泥系统7排出系统外，其中厌氧流化床2设有回流泵8和流量计8-1，回流泵8提供厌氧流化床2所需流化的动力；二、厌氧流化床2的出水通过进水泵9和流量计9-1进入膜生物反应器1中后，流经膜生物反应器1内部的浸没式膜组件11，膜出水通过出水抽吸泵16和流量计16-1进入清水池17，其中，膜生物反应器1底部设有曝气装置12，鼓风机13为曝气装置12提供动力。
本方法中由于采用不同曝气方式，既节约了氧气的使用量，节省运行成本，又会提高污水的处理效率，节省时间。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是：膜生物反应器10反冲洗方法操作如下，当真空压力表15示数达到60KPa时，系统进行反冲洗，反冲洗时关闭出水抽吸泵16，采用超滤膜出水，通过反冲洗泵18和流量计18-1控制反冲洗水进入膜组件11，反冲洗时间范围：0.5～1min，反冲洗通量范围控制在40～60L/m2h。其它步骤和参数与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五不同的是：回流泵(14)的回流量为进水流量的1～4倍。其它步骤和参数与具体实施方式五相同。
具体实施方式八：曝气系统(12)提供膜生物反应器(10)所需的溶解氧量，根据进水性质控制采用不同曝气方式：若进水为生活污水，可采用微氧曝气控制溶解氧浓度范围在0.5～1mg/L；若进水为含氨氮和有机物的工业废水，提高曝气量，控制溶解氧浓度范围在1～2mg/L。其它步骤和参数与具体实施方式五相同。

Claims (8)

1.厌氧流化床-微氧膜生物反应器的污水处理系统，其特征在于它包括污水进水泵(1)、厌氧流化床(2)、沸石载体(3)、三相分离器(4)、集气系统(5)、排气阀(6)、排泥系统(7)、回流泵(8)、进水泵(9)、膜生物反应器(10)、膜组件(11)、曝气系统(12)、鼓风机(13)、出水抽吸泵(16)和清水池(17)，沸石载体(3)填充厌氧流化床(2)内的中部和下部，三相分离器(4)设在沸石载体(3)的上方，集气系统(5)的收集端连接三相分离器(4)的气体输出端，集气系统(5)的排气端连通到厌氧流化床(2)的上顶部外，污水进水泵(1)的出水口与厌氧流化床(2)底部的进口连通，厌氧流化床(2)上侧部的出水口通过进水泵(9)与膜生物反应器(10)的底部进口连通，同时厌氧流化床(2)上侧部的出水口通过回流泵(8)与厌氧流化床(2)底部的进口连通，所述膜组件(11)设置在膜生物反应器(10)内部，膜组件(11)的出水口向上穿出膜生物反应器(10)且通过出水抽吸泵(16)与清水池(17)连通。
2.如权利要求1所述的厌氧流化床-微氧膜生物反应器的污水处理系统，其特征在于它还包括反冲洗泵(18)、污水回流泵(14)和真空压力表(15)，反冲洗泵(18)的进口与清水池(17)连通，反冲洗泵(18)的出口穿入膜生物反应器(10)上部并连通于膜组件(11)的腔体内，膜生物反应器(10)上侧部的出水口通过污水回流泵(14)与厌氧流化床(2)底部的进口连通；真空压力表(15)设置在膜组件(11)的出水口上。
3.如权利要求1所述的厌氧流化床-微氧膜生物反应器的污水处理系统，其特征在于厌氧流化床(2)内部的沸石载体(3)内为沸石，其粒径大小为0.5～1mm，沸石表面吸附活性污泥微生物后在其表面形成生物膜，整个颗粒直径为大小2～3mm。
4.如权利要求1所述的厌氧流化床-微氧膜生物反应器的污水处理系统，其特征在于膜组件(11)的材质为聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚醚砜、聚丙烯腈或聚丙烯超滤膜；膜组件(11)的膜孔直径范围在0.01～0.1μm；膜组件(11)形状为中空纤维式或平板式；所述膜组件(11)的抽吸压力范围：10～60kPa，膜通量范围：10～30L/m2h。
5.如权利要求2所述的厌氧流化床-微氧膜生物反应器的污水处理方法，其特征在于厌氧流化床-微氧膜生物反应器的污水处理方法是通过以下步骤实现的：一、污水由污水进水泵(1)经过流量计(1-1)进入厌氧流化床(2)，流经厌氧流化床(2)内的三相分离器(4)时，厌氧发酵过程产生的气体通过集气系统(5)和排气阀(6)收集并利用，厌氧流化床(2)的出水通过进水泵(9)和流量计(9-1)进入膜生物反应器(1)中，厌氧流化床中的剩余污泥通过厌氧流化床(2)底部设有排泥系统(7)排出系统外，其中厌氧流化床(2)设有回流泵(8)和流量计(8-1)，回流泵(8)提供厌氧流化床(2)所需流化的动力；二、厌氧流化床(2)的出水通过进水泵(9)和流量计(9-1)进入膜生物反应器(1)中后，流经膜生物反应器(1)内部的浸没式膜组件(11)，膜出水通过出水抽吸泵(16)和流量计(16-1)进入清水池(17)，其中，膜生物反应器(1)底部设有曝气装置(12)，鼓风机(13)为曝气装置(12)提供动力。
6.如权利要求5所述的厌氧流化床-微氧膜生物反应器的污水处理方法，其特征在于当真空压力表(15)示数达到60KPa时，系统进行反冲洗，反冲洗时关闭出水抽吸泵(16)，采用超滤膜出水，通过反冲洗泵(18)和流量计(18-1)控制反冲洗水进入膜组件(11)，反冲洗时间范围为：0.5～1min，反冲洗通量范围控制在40～60L/m2h。
7.如权利要求5所述的厌氧流化床-微氧膜生物反应器的污水处理方法，其特征在于当整个系统出水的总氮≥15mg/L时，污水回流泵(14)开启，污水回流泵(14)的回流量为进水流量的1～4倍。
8.如权利要求5所述的厌氧流化床-微氧膜生物反应器的污水处理方法，其特征在于根据进水性质采用不同曝气方式：若进水为生活污水，可采用微氧曝气控制溶解氧浓度范围在0.5～1mg/L；若进水为含氨氮和有机物的工业废水，提高曝气量，控制溶解氧浓度范围在1～2mg/L。
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