CN103332835A

CN103332835A - 厌氧膜生物反应器、正渗透、反渗透组合的污水处理系统

Info

Publication number: CN103332835A
Application number: CN2013103224508A
Authority: CN
Inventors: 田禹; 丁一; 李之鹏; 王浩宇
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2013-10-02

Abstract

厌氧膜生物反应器、正渗透、反渗透组合的污水处理系统，它涉及一种污水处理系统。本发明为了解决现有的厌氧膜生物反应器出水中氨氮浓度高，总氮浓度高，且含有一定量的磷，出水不达标问题。本发明的进水箱和厌氧膜生物反应器通过第一水管连接，第一出水储液箱、正渗透组件、第二出水储液箱和反渗透组件依次设置，出水抽吸蠕动泵设在第二水管上，进水蠕动泵设在第三水管上，三通水管分别与第二出水储液箱、反渗透组件和纯净水排水箱连接，增压泵设在与反渗透组件连接的三通水管上，第五水管的一端与反渗透组件连接，第五水管的另一端与三通水管共同与纯净水排水箱连接，正渗透排水箱与反渗透组件之间通过第六水管连接。本发明用于生活污水处理。

Description

厌氧膜生物反应器、正渗透、反渗透组合的污水处理系统

技术领域

本发明涉及一种污水处理系统，具体涉及一种厌氧膜生物反应器、正渗透、反渗透组合的污水处理系统，属于污水处理技术领域。

背景技术

膜生物反应器是膜分离技术与生物技术有机结合的新型水处理技术，与传统活性污泥法相比，具有出水水质好、设备占地面积小、活性污泥浓度高、剩余污泥产率低和便于自动控制等优点，是最有前途的废水处理新技术之一。近年来，随着能源的日益紧缺，低能耗，产能的厌氧生物处理技术越来越受到人们的关注。厌氧膜生物反应器技术在保留厌氧生物处理技术投资省、能耗低、可回收利用沼气能源、负荷高、产泥少、耐冲击负荷等诸多优点的基础上,由于引入膜组件,还带来了一系列优点。如膜组件的高效分离截留作用使生物量不会从反应器中流失,实现了SRT和HRT的有效分离,因而厌氧膜生物反应器可以有更高的有机负荷和容积负荷。

对比好氧膜生物反应器，高效厌氧反应器以及厌氧膜生物反应器三个技术的运行效果、经济性、适用对象等，厌氧膜生物反应器在城市生活污水上是有优势和可行性的，且浸没式厌氧膜生物反应器是未来研究的重点，其低能耗、占地小的特点比外置式厌氧膜生物反应器更能适应未来污水处理的发展需要。人工合成废水经常被用于厌氧膜生物反应器的研究,目前还没有报道指出当水力停留时间HRT<10h时,可以达到很高的COD去除率。有文献报道在固定有机负荷率OLR为2kg COD/(m³·d)条件下,当HRT从11h降到6h时,COD去除率相应从95%降到了78%。

正渗透是近年来发展起来的一种利用浓度驱动的新型膜分离技术，它是依靠选择性渗透膜两侧的渗透压差为驱动力自发实现水传递的膜分离过程，是目前世界膜分离领域研究的热点之一。与压力驱动的膜分离过程如微滤、超滤和反渗透技术相比较，这一技术具有许多独特的优点，如低压甚至无压操作，因而能耗较低；对污染物几乎完全截留，分离效果好；低膜污染特征；膜过程和设备简单等。正渗透在海水淡化、饮用水处理和废水处理中表现出很好的应用前景。

驱动液是具有高渗透压的溶液体系，由溶质和溶剂(一般是水)组成。如果驱动溶液中的溶质可以通过简单、低能耗的方法分离后循环利用，那么正渗透过程就能够形成一个封闭的循环体系。文献中报道过的驱动溶质主要有：盐类如NaCl、MgCl₂、Al₂(SO4)₃、NH₄HCO₃等，糖类如葡萄糖、果糖等，和气体如SO₂等。其中应用较普遍的溶质是NaCl，因为它溶解度高并且其溶液很容易通过反渗透膜过程再浓缩。

反渗透膜可以将重金属、农药、细菌、病毒、杂质、胶体物质和大分子溶质等彻底分离，从而取得净制的水。整个工作原理均采用物理法，不添加任何杀菌剂和化学物质，所以不会发生化学变相。在反渗透膜过程中，水在外加压力作用下从低化学势侧通过渗透膜扩散至高化学势侧溶液中，达到脱盐目的。正渗透过程刚好相反，水在渗透压作用下从化学势高的一侧自发扩散到化学势低的一侧溶液。由于反渗透过程简单，能耗低，近20年来得到迅速发展。现已大规模应用于海水和苦咸水淡化、锅炉用水软化和废水处理。

综上所述，现有的厌氧膜生物反应器出水中氨氮浓度高，总氮浓度高，且含有一定量的磷，出水不达标。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的厌氧膜生物反应器出水中氨氮浓度高，总氮浓度高，且含有一定量的磷，出水不达标。进而提供一种厌氧膜生物反应器、正渗透、反渗透组合的污水处理系统。

本发明的技术方案是：厌氧膜生物反应器、正渗透、反渗透组合的污水处理系统，它包括进水箱、进水泵、厌氧膜反应组件和第一水管，进水箱和厌氧膜反应组件由左至右依次设置，进水箱和厌氧膜反应组件之间通过第一水管连接，进水泵设置在第一水管上，所述污水处理系统还包括出水抽吸蠕动泵、第一出水储液箱、进水蠕动泵、正渗透组件、第二出水储液箱、增压泵、反渗透组件、高浓度氯化钠排水箱、纯净水排水箱、第二水管、第三水管、第四水管、三通水管、第五水管和第六水管，

第一出水储液箱、正渗透组件、第二出水储液箱和反渗透组件由左至右依次设置，厌氧膜反应组件与第一出水储液箱之间通过第二水管连接，出水抽吸蠕动泵设置在第二水管上，第一出水储液箱和正渗透组件之间通过第三水管连接，进水蠕动泵设置在第三水管上，正渗透组件和第二出水储液箱之间设有第四水管，三通水管分别与第二出水储液箱、反渗透组件和纯净水排水箱连接，增压泵设置在与反渗透组件连接的三通水管上，第五水管的一端与反渗透组件连接，第五水管的另一端与三通水管共同与纯净水排水箱连接，高浓度氯化钠排水箱与反渗透组件之间通过第六水管连接。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1.本发明与单一的厌氧膜生物反应器相比，本发明的组合工艺对氨、氮、磷的去除率达到96%，出水纯净，出水能够达到GB/T18920-2002《城市污水再生利用城市杂用水水质》的标准，且延缓了厌氧膜生物反应组件膜污染过程。

2.本发明正渗透组件的出水经反渗透组件后，产出的高浓度氯化钠水能够循环利用做为正渗透组件的驱动液，有效的节省了运行成本，同时提高污水的处理效率，处理效率提高20%。

4.本发明不仅提高了城市污水处理质量，回收利用反渗透的氯化钠,而且整个过程中不产生污染，对环境友好；即本发明能提高反渗透高浓度氯化钠水的利用,降低反渗透氯化钠水对环境的污染。

5.本发明与超滤和微滤的常用膜分离技术相比，本发明的正渗透组件不需要外加压力做为分离动力，具有回收率高和膜污染轻的特点。

6.本发明工艺能耗低，能产生可利用气体甲烷。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式包括进水箱1、进水泵2、厌氧膜生物反应组件3和第一水管4，进水箱1和厌氧膜生物反应组件3由左至右依次设置，进水箱1和厌氧膜反应组件3之间通过第一水管4连接，进水泵2设置在第一水管4上，所述污水处理系统还包括出水抽吸蠕动泵5、第一出水储液箱6、进水蠕动泵7、正渗透组件8、第二出水储液箱9、增压泵10、反渗透组件11、高浓度氯化钠排水箱12、纯净水排水箱13、第二水管14、第三水管15、第四水管16、三通水管17、第五水管18和第六水管19，

第一出水储液箱6、正渗透组件8、第二出水储液箱9和反渗透组件11由左至右依次设置，厌氧膜生物反应组件3与第一出水储液箱6之间通过第二水管14连接，出水抽吸蠕动泵5设置在第二水管14上，第一出水储液箱6和正渗透组件8之间通过第三水管15连接，进水蠕动泵7设置在第三水管15上，正渗透组件8和第二出水储液箱9之间设有第四水管16，三通水管17分别与第二出水储液箱9、反渗透组件11和纯净水排水箱13连接，增压泵10设置在与反渗透组件11连接的三通水管17上，第五水管18的一端与反渗透组件11连接，第五水管18的另一端与三通水管17共同与纯净水排水箱13连接，高浓度氯化钠排水箱12与反渗透组件11之间通过第六水管19连接。

本实施方式的厌氧膜生物反应组件3内污水的水质参数是：化学需氧量为300-600mg/L，氨氮浓度为10-50mg/L，磷酸盐浓度为1-10mg/L，PH为6.8-7.5。如此设置，模拟了实际生活污水的水质。

本实施方式的厌氧膜生物反应器3的操作温度范围为20℃-50℃。如此设置，模拟生活污水的实际处理环境。

本实施方式的厌氧膜生物反应组件3的通量为5-15L/m²h，抽停时间之比为3-5:1。如此设置，在低于临界通量下间歇运行有效减缓膜污染。

本实施方式的厌氧膜生物反应组件3的水力停留时间为3-24h，固体停留时间为30-300d。如此设置，提高混合液的微生物浓度有利于生物反应。

本实施方式的厌氧膜生物反应组件3的膜组件32为中空纤维膜帘式膜组件或者是自制膜组件，膜材质为聚偏二氟乙烯,聚四氟乙烯，聚丙烯等，膜孔径为0.1-1.0μm。

本实施方式所提及的高浓度氯化钠是指浓度在15-50g/L的氯化钠。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的正渗透组件8包括曝气泵20、正渗透生物反应池21、正渗透平板膜22、正渗透驱动液池23和曝气管31，正渗透平板膜22竖直设置在正渗透生物反应池21与正渗透驱动液池23之间，曝气泵20通过曝气管31与正渗透生物反应池21连接。如此设置，厌氧膜生物反应器出水中的有机物，氨氮，总氮及磷等污染物被正渗透生物反应池内的活性污泥所去除，且这些污染物也被正渗透膜截留，同时由驱动液池内的驱动液驱动渗透而出水。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

本实施方式的正渗透组件8的温度控制在室温25℃±1℃。如此设置，保证正渗透组件8恒定的通量。

本实施方式的正渗透平板膜22，为单层膜或复合膜，所用的膜材质为三醋酸纤维素、聚丙烯睛、聚氯乙烯或聚偏氟乙烯。

本实施方式的正渗透组件8的通量为4-8L/m²h，运行方式为连续出水。

本实施方式的驱动液选用氯化钠溶液，其浓度为0.5-2.0mol/L。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述正渗透组件8还包括气体流量计24，气体流量计24设置在曝气泵20与正渗透生物反应池21的外壁之间的曝气管31上。如此设置，便于控制曝气的气体流量以维持正渗透生物反应池21内的溶解氧量。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的污水处理系统还包括驱动液蠕动泵25和可循环水通过管26，正渗透驱动液池23与高浓度氯化钠排水箱12之间通过可循环水通过管26连接，驱动液蠕动泵25设置在可循环水通过管26上。如此设置，便于高浓度氯化钠排水箱12内的氯化钠水顺利进入正渗透组件8内进行循环利用。其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的厌氧膜生物反应组件3包括膜反应器27、搅拌系统28、集气管29、集气袋30和膜组件32，膜组件32设置在膜反应器27内，搅拌系统28竖直设置在膜反应器27内，集气管29的一端设置在膜反应器27上部，集气管29的另一端与集气袋30连接。如此设置，混合液充分混合，厌氧反应完全。其它组成和连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的厌氧膜反应组件3还包括真空压力表31，真空压力表31设置在第二水管14上。如此设置，随时观察厌氧膜组件的真空压力，间接反映膜污染情况。其它组成和连接关系与具体实施方式五相同。

本发明的工作原理和过程为：

进水箱1内的污水通过进水泵2进入到厌氧膜生物反应组件3内，污水在厌氧膜反应组件3内进行生物降解作用，产生的气体经出气口由集气袋30收集，污水经膜组件32的截留作用由出水抽吸蠕动泵5抽吸出水，出水进入第一出水储液箱6；第一出水储液箱6内储液经进水蠕动泵7进入到正渗透组件8的生物反应池内，曝气泵20通过气体流量计24控制生物反应池内的曝气量使第一出水储液被生物反应池内的活性污泥降解，正渗透组件8流出的第二出水经增压泵10进入反渗透组件11内再经反渗透后排出纯净水和高浓度氯化钠水，此时的高浓度氯化钠水经经驱动液蠕动泵25流入到正渗透组件8内的驱动液池进行循环使用。

Claims

1.一种厌氧膜生物反应器、正渗透、反渗透组合的污水处理系统，它包括进水箱（1）、进水泵（2）、厌氧膜生物反应组件（3）和第一水管（4），进水箱（1）和厌氧膜生物反应组件（3）由左至右依次设置，进水箱（1）和厌氧膜反应组件（3）之间通过第一水管（4）连接，进水泵（2）设置在第一水管（4）上，其特征在于：所述污水处理系统还包括出水抽吸蠕动泵（5）、第一出水储液箱（6）、进水蠕动泵（7）、正渗透组件（8）、第二出水储液箱（9）、增压泵（10）、反渗透组件（11）、高浓度氯化钠排水箱（12）、纯净水排水箱（13）、第二水管（14）、第三水管（15）、第四水管（16）、三通水管（17）、第五水管（18）和第六水管（19），

第一出水储液箱（6）、正渗透组件（8）、第二出水储液箱（9）和反渗透组件（11）由左至右依次设置，厌氧膜生物反应组件（3）与第一出水储液箱（6）之间通过第二水管（14）连接，出水抽吸蠕动泵（5）设置在第二水管（14）上，第一出水储液箱（6）和正渗透组件（8）之间通过第三水管（15）连接，进水蠕动泵（7）设置在第三水管（15）上，正渗透组件（8）和第二出水储液箱（9）之间设有第四水管（16），三通水管（17）分别与第二出水储液箱（9）、反渗透组件（11）和纯净水排水箱（13）连接，增压泵（10）设置在与反渗透组件（11）连接的三通水管（17）上，第五水管（18）的一端与反渗透组件（11）连接，第五水管（18）的另一端与三通水管（17）共同与纯净水排水箱（13）连接，高浓度氯化钠排水箱（12）与反渗透组件（11）之间通过第六水管（19）连接。

2.根据权利要求1所述的厌氧膜生物反应器、正渗透、反渗透组合的污水处理系统，其特征在于：所述正渗透组件（8）包括曝气泵（20）、正渗透生物反应池（21）、正渗透平板膜（22）、正渗透驱动液池（23）和曝气管（31），正渗透平板膜（22）竖直设置在正渗透生物反应池（21）与正渗透驱动液池（23）之间，曝气泵（20）通过曝气管（31）与正渗透生物反应池（21）连接。

3.根据权利要求2所述的厌氧膜生物反应器、正渗透、反渗透组合的污水处理系统，其特征在于：所述正渗透组件（8）还包括气体流量计（24），气体流量计（24）设置在曝气泵（20）与正渗透生物反应池（21）的外壁之间的曝气管（31）上。

4.根据权利要求1、2或3所述的厌氧膜生物反应器、正渗透、反渗透组合的污水处理系统，其特征在于：所述污水处理系统还包括驱动液蠕动泵（25）和可循环水通过管（26），正渗透驱动液池（23）与高浓度氯化钠排水箱（12）之间通过可循环水通过管（26）连接，驱动液蠕动泵（25）设置在可循环水通过管（26）上。

5.根据权利要求4所述的厌氧膜生物反应器、正渗透、反渗透组合的污水处理系统，其特征在于：厌氧膜生物反应组件（3）包括膜反应器（27）、搅拌系统（28）、集气管（29）、集气袋（30）和膜组件（32），膜组件（32）设置在膜反应器（27）内，搅拌系统（28）竖直设置在膜反应器（27）内，集气管（29）的一端设置在膜反应器（27）上部，集气管（29）的另一端与集气袋（30）连接。

6.根据权利要求5所述的厌氧膜生物反应器、正渗透、反渗透组合的污水处理系统，其特征在于：所述厌氧膜反应器（3）还包括真空压力表（31），真空压力表（31）设置在第二水管（14）上。