CN103011395B - 膜生物反应系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种膜生物反应系统,旨在提供一种结构紧凑,占用空间小,能够降低进入浸没式膜处理单元的污泥浓度,延长膜组件的使用时间的膜生物反应系统。生物处理单元的好氧池与浸没式膜处理单元的膜池之间有泥水分离装置,所述泥水分离装置包括池体、第一导流墙、第二导流墙、第三导流墙、曝气装置,池体底部一侧有曝气装置,第一导流墙与水平方向成110-120°角向外倾斜设置,第三导流墙的下端与第一导流墙下端在池体底部的投影点相对应,第三导流墙与池体的底部成60-75°角向外倾斜,第二导流墙垂直于池体的池底并位于第一导流墙与第三导流墙之间。该系统不需要将混合液进行完全分离,停留时间短,结构紧凑,占用空间小。

Description

膜生物反应系统
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域,特别是涉及一种膜生物反应系统。
背景技术
近年来,随着社会经济的高速发展和人民生活水平的提高,一方面各行各业对水资源的需求急剧增加,另一方面存在着水资源利用效率不高,重复利用率低、水污染严重等问题。特别是一些水资源紧张的地区,如沿海的经济发达城市,如天津、北京等越来越多地方建立污水处理厂和再生水厂、海水淡化厂等,一定程度缓解了经济发展对水资源的需求。
MBR(膜生物反应器,membrane biological reactor)是膜分离技术与生物技术相结合新型水处理技术,相对于传统污水处理术,MBR具有出水水质好、占地面积小、污泥停留时间和水力停留时间充分分离、不怕污泥膨胀、易于实现自动化控制等优点,但是MBR的膜组件易于污染和堵塞、造成系统运行不稳定、清洗周期短、清洗药剂容易造成二次污染等缺点。众所周知,尤其在MBR膜池中污泥浓度较高的情况时,污染和堵塞更加严重,同时为了保证MBR系统的正常运行不得不增加对膜表面气吹扫的强度,导致能耗进一步增加。因此,降低MBR膜处理单元的混合液污泥浓度,可以有效地减缓MBR膜的污染和堵塞。同时为了保持生物反应池单元较高的微生物浓度,使MBR系统具有高的抗冲击负荷能力的优点,需要在膜池之前设置泥水分离装置,将分离出的活性污泥回流到生物反应池内。但是,现有的降低污泥浓度的装置大多数是需要在生物反应单元与浸没式膜处理单元之间设置一个单独的泥水分离装置,在现有的MBR系统或生物反应池构筑物进行改建极为不方便,尤其是构筑物紧凑、备用地不足的污水处理厂。同时,泥水分离装置所占据的空间仅仅相当于快速沉淀池,没有充分有效的利用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷,而提供一种结构紧凑,占用空间小,能够降低进入浸没式膜处理单元的污泥浓度,延长膜组件的使用时间的膜生物反应系统。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是:
一种膜生物反应系统,包括生物处理单元和浸没式膜处理单元,所述生物处理单元的好氧池与所述浸没式膜处理单元的膜池之间设置有泥水分离装置,所述泥水分离装置包括池体、第一导流墙、第二导流墙、第三导流墙、曝气装置,所述好氧池通过布水装置向所述池体内布水,所述池体与所述膜池之间设置有防止出现湍流的导流孔或溢流堰;所述第一导流墙与水平方向成110-120°角向外倾斜设置,所述第一导流墙的下端与所述池体底部的距离为80-110cm,所述第一导流墙的上端低于所述池体内最高水位所在平面的距离为30-80cm,;所述第三导流墙的下端与所述第一导流墙下端在所述池体底部的投影点相对应,并与所述池体的底部固定连接,所述第三导流墙与所述池体的底部成60-75°角向外倾斜,所述第三导流墙的上端与所述池体固定连接;所述第二导流墙垂直于所述池体的池底并位于所述第一导流墙与所述第三导流墙之间,所述第二导流墙上端高出所述池体内有效水位30-50cm,所述第二导流墙下端与所述第一导流墙和第三导流墙之间分别形成泥水混合液的流通通道;所述池体底部一侧安装有所述曝气装置,所述曝气装置的曝气管的外端以所述第一导流墙下端在所述池体底部的投影点为界向外移10cm-30cm。
所述泥水分离装置的池体与所述膜处理单元或所述生物处理单元的池形相匹配,所述池体与所述膜池共用池壁。
所述曝气装置与鼓风设备相连接。
所述曝气装置的曝气管为穿孔曝气管或微孔曝气盘。
所述第一导流墙与所述第二导流墙之间的空间内分离的污泥与所述第二导流墙与所述第三导流墙之间的空间内分离的污泥均通过所述第三导流墙进入到所述池体的池底部,并通过潜水泵将浓度较高的泥水混合液回流至所述生物处理单元。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明的膜生物反应系统在生物处理单元和浸没式膜处理单元之间设置泥水分离装置,并且通过泥水分离装置中三块导流墙的设计,进入泥水分离装置的混合液连续经历两次泥水分离过程,使得进入膜处理单元的混合液污泥浓度降低,能够有效缓解膜组件的污染,延长膜组件的使用寿命和膜组件的清洗周期,减少膜清洗的药剂,降低运行成本,并同时能够提高膜的产水通量和减少膜池回流泵的开启时间和频次,节能降耗。
2、由于不需要将混合液进行完全的分离,停留时间短,结构紧凑,占用空间小,浮泥上浮和漂泥不影响系统运行。
3、本发明的膜生物反应系统在泥水分离装置的池体底部安装有曝气装置,下降至泥水分离装置底部的污泥在曝气带动作用下充分搅动,在第一块导流墙内外部形成环流,防止活性污泥在池底形成死区,减少污泥占据空间,提高系统处理污染物的能力,同时混合液交替经历多次好氧—缺氧环境,有利于实现MBR系统的同步硝化—反硝化,能够去除部分有机物和氮磷等污染物,降低污染物的浓度。
4、本发明的膜生物反应系统中,池体与膜池共用池壁,结构简单、施工难度低、造价成本低,易于在MBR现有系统中进行改建、扩建。
5、本发明的膜生物反应系统中,曝气装置的曝气管的外端以第一导流墙下端在池体底部的投影点为界向外移10cm-30cm,能够防止曝气装置的气泡进入三块导流墙构成的空间内,造成对泥水分离效果的影响,提高了泥水分离效果。
附图说明
图1所示为本发明膜生物反应系统的示意图;
图2所示为本发明泥水分离装置的示意图;
图3所示为泥水分离装置内部水、气流向示意图。
图中:1.生物处理单元,2.浸没式膜处理单元,3.泥水分离装置,4.控制阀门,5.曝气管,6.产水泵,7.鼓风设备,8.潜水泵,9.第一导流墙,10.第二导流墙,11.第三导流墙,12.导流孔。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明膜生物反应系统的示意图如图1-图2所示,包括生物处理单元1和浸没式膜处理单元2,所述生物处理单元1的好氧池与所述浸没式膜处理单元2的膜池之间设置有泥水分离装置3。所述泥水分离装置包括池体、第一导流墙9、第二导流墙10、第三导流墙11、曝气装置5,所述好氧池通过布水装置向所述池体内布水,布水装置可以采用连接管道或其他常规的布水设施,以保证均匀布水。所述池体与所述膜池之间设置有防止出现湍流的导流孔12或溢流堰,使水由泥水分离装置的池体尽可能的缓慢进入膜池,防止出现湍流,影响泥水分离装置中水体流态。所述第一导流墙9与水平方向成110-120°角向外倾斜设置,所述第一导流墙9的下端与所述池体底部的距离为80-110cm,所述第一导流墙的上端低于所述池体内最高水位所在平面的距离为30-80cm,所述第三导流墙11的下端与所述第一导流墙9下端在所述池体底部的投影点相对应,并与所述池体的底部固定连接,所述第三导流墙11与所述池体的底部成60-75°角向外倾斜,所述第三导流墙的上端与所述池体固定连接。所述第二导流墙垂直于所述池体的池底并位于所述第一导流墙与所述第三导流墙之间,所述第二导流墙10上端高出所述池体内有效水位30-50cm,所述第二导流墙下端与所述第一导流墙和第三导流墙之间分别形成泥水混合液的流通通道。所述池体底部一侧安装有所述曝气装置5,所述曝气装置5的曝气管的外端以所述第一导流墙下端在所述池体底部的投影点为界向外移10cm-30cm。
所述泥水分离装置3的池体与所述膜处理单元2或所述生物处理单元1的池形相匹配,所述池体与所述膜池共用池壁。
所述曝气装置5与鼓风设备7相连接。
所述曝气装置5的曝气管为穿孔曝气管或微孔曝气盘。
所述第一导流墙9与所述第二导流墙10之间的空间内分离的污泥与所述第二导流墙10与所述第三导流墙11之间的空间内分离的污泥均通过所述第三导流墙11进入到所述池体的池底部,并通过潜水泵8将浓度较高的泥水混合液回流至所述生物处理单元1。
具体工作过程:
启动鼓风设备7给生物处理单元1、泥水分离装置3的曝气区、浸没式膜处理单元2实现鼓风曝气。经过预处理的污水首先进入生物处理单元1中的厌氧池、缺氧池、好氧池,从生物处理单元出来、有一定污泥浓度的混合液通过布水装置进入泥水分离装置中第一导流墙与池体之间的曝气装置所在空间,泥水分离过程如图3所示,图中,圆圈表示气泡,单线箭头表示水的流向,双线箭头表示污泥的流向。当混合液进入第一导流墙9后,由于第一导流墙9阻挡了曝气管5的曝气搅动,混合液在下降过程进行泥水分离过程,混合液的污泥浓度第一次降低。之后稍微降低的混合液在第一导流墙9、第二导流墙10底部分为两部分,一部分进入曝气区,参与第一导流墙的循环流中,另一部分进入第二导流墙10与第三导流墙11之间,在此区域混合液的污泥浓度进一步降低,再次降低污泥浓度的混合液通过导流孔12或溢流堰进入浸没式膜处理单元2,启动产水泵6实现膜产水。通过启动潜水泵8实现活性污泥从泥水分离装置回流到生物处理单元,以维持生物处理单元的活性污泥的浓度,并通过控制阀门4的开度或潜水泵8的频率来调整回流量的大小。
实施例1:污水首先进入生物处理单元,生物处理单元的活性污泥浓度在7000mg/L左右,停留时间在16h,生物处理单元的出水进入泥水分离装置,泥水分离停留时间为20min,依次通过第一导流墙、第二导流墙、第三导流墙相互形成的区域,沉降性能好的活性污泥下降至第一导流墙、第二导流墙和第三导流墙的下端,并通过曝气装置的曝气作用进入曝气区,参与循环。通过潜水泵将泥水分离装置的活性污泥回流到生物处理单元,有机物和氮磷等污染物质在生物处理单元和泥水分离装置中去除。沉降性能不好的活性污泥进入膜池,启动产水泵实现膜产水。经过实验,产水1363m3时,未对膜进行维护性清洗,而传统的膜生物反应器的维护性清洗3次。实验表明,能够有效缓解膜组件的污染,延长膜组件的使用寿命和膜组件的清洗周期,减少膜清洗的药剂,降低运行成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种膜生物反应系统,包括生物处理单元和浸没式膜处理单元,其特征在于,所述生物处理单元的好氧池与所述浸没式膜处理单元的膜池之间设置有泥水分离装置,所述泥水分离装置包括池体、第一导流墙、第二导流墙、第三导流墙、曝气装置,所述好氧池通过布水装置向所述池体内布水,所述池体与所述膜池之间设置有防止出现湍流的导流孔或溢流堰;所述第一导流墙与水平方向成110-120°角向外倾斜设置,所述第一导流墙的下端与所述池体底部的距离为80-110cm,所述第一导流墙的上端低于所述池体内最高水位所在平面的距离为30-80cm;所述第三导流墙的下端与所述第一导流墙下端在所述池体底部的投影点相对应,并与所述池体的底部固定连接,所述第三导流墙与所述池体的底部成60-75°角向外倾斜,所述第三导流墙的上端与所述池体固定连接;所述第二导流墙垂直于所述池体的池底并位于所述第一导流墙与所述第三导流墙之间,所述第二导流墙上端高出所述池体内有效水位30-50cm,所述第二导流墙下端与所述第一导流墙和第三导流墙之间分别形成泥水混合液的流通通道;所述池体底部一侧安装有所述曝气装置,所述曝气装置的曝气管的外端以所述第一导流墙下端在所述池体底部的投影点为界向外移10cm-30cm。
2.根据权利要求1所述的膜生物反应系统,其特征在于,所述泥水分离装置的池体与所述膜处理单元或所述生物处理单元的池形相匹配,所述池体与所述膜池共用池壁。
3.根据权利要求1所述的膜生物反应系统,其特征在于,所述曝气装置与鼓风设备相连接。
4.根据权利要求1所述的膜生物反应系统,其特征在于,所述曝气装置的曝气管为穿孔曝气管或微孔曝气盘。
5.根据权利要求1所述的膜生物反应系统,其特征在于,所述第一导流墙与所述第二导流墙之间的空间内分离的污泥与所述第二导流墙与所述第三导流墙之间的空间内分离的污泥均通过所述第三导流墙进入到所述池体的池底部,并通过潜水泵将浓度较高的泥水混合液回流至所述生物处理单元。
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