CN103601298A - 一种基于污染物并行处理的膜生物反应器工艺及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于污染物并行处理的膜生物反应器工艺及其装置。本发明提供了一种基于污染物并行处理的膜生物反应器工艺，在膜生物反应器内分别设置水解酸化区、厌氧区、缺氧区、好氧区，通过调节曝气装置的曝气量在膜生物反应器内形成交替变化的厌氧区、缺氧区、好氧区的梯度流场分布，在膜生物反应器内部形成厌氧—缺氧—好氧的生物环境。本发明还提供了一种基于污染物并行处理的膜生物反应器装置。本发明的有益效果是：能耗较小；剩余污泥处置难度小，污染物去除效果较好；工艺控制简单、方便，日常维护管理方便，使得出水水质得到保证；膜生物反应器不容易污染，成本低、占地面积小。

Description

一种基于污染物并行处理的膜生物反应器工艺及其装置

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别是生活污水处理及高浓度有机废水技术，尤其涉及一种基于污染物并行处理的膜生物反应器工艺及其装置。

背景技术

目前典型的污水处理工艺一般包括好氧、缺氧、厌氧、沉淀排泥等组合的处理单元。活性污泥中不同微生物通过有机物、氮、磷等去除使自身得以增殖，并通过沉淀排泥将固化到微生物的营养物质排出系统，从而将各种污染物进行去除。其机理即是应用了不同类型的微生物作用，通过排放部分污泥实现碳氮磷等营养物质从污水处理系统的去除。因此不同类型的微生物富集生长和排泥成为典型污水处理的关键技术，这在实际工程应用中主要存在下述问题：一、不同类型的微生物很难同时富集生长，对氮磷的去除效果有限；二、污泥排放量大，剩余污泥处置难度大，且直接影响磷的去除效果，为保持较好的排泥效果，现有城市污水处理厂污泥排放量为污水处理量的2%，带来的剩余污泥处置问题成为目前各大污水处理厂面临的难题；三、工艺流程复杂，日常维护管理困难，使得出水水质难以保证。

传统的膜生物反应器工艺将曝气池和沉淀池集成在一起，通过膜截留作用大大提高了反应器内的微生物浓度，使得不同类型的微生物得以富集生长，提高了对有机物、氮和磷等去除效果。但是，该类型的反应器存在以下问题：一、曝气强度很大，能耗较高；二、定期排泥，剩余污泥处置难度大，且直接影响磷的去除效果；三、工艺控制繁琐，日常维护管理困难，使得出水水质难以保证；四、膜容易污染。

以上污水处理工艺均存在大量污泥排放、工艺控制繁琐、维护管理复杂等问题，使得系统出水水质难以保障，并且投资和运行成本高，占地大等。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种基于污染物并行处理的膜生物反应器工艺及其装置。

本发明提供了一种基于污染物并行处理的膜生物反应器工艺，在膜生物反应器内分别设置水解酸化区、厌氧区、缺氧区、好氧区，通过调节曝气装置的曝气量在膜生物反应器内形成交替变化的厌氧区、缺氧区、好氧区的梯度流场分布，在膜生物反应器内部形成厌氧—缺氧—好氧的生物环境。

本发明还提供了一种基于污染物并行处理的膜生物反应器装置，包括反应池和中控组件，所述反应池连接有进水管和排水管，所述反应池内设有膜生物反应器和曝气装置，所述曝气装置位于所述膜生物反应器的底部，所述进水管上设有进水阀，所述排水管上设有排水阀，所述进水阀、排水阀、曝气装置分别与所述中控组件电连接。

作为本发明的进一步改进，所述反应池内设有第一导流板和第二导流板，所述第一导流板、第二导流板将所述反应池分隔成进水池、曝气池和排水池，所述进水池与所述进水管连接，所述排水池与所述排水管连接，所述膜生物反应器位于所述曝气池的中部，所述曝气装置位于所述曝气池的底部，所述第一导流板与所述反应池的池底之间设有第一进水通道，所述第二导流板与所述反应池的池顶之间设有第二进水通道，所述第一进水通道为所述曝气池的进水端，所述第二进水通道为所述曝气池的排水端、所述排水池的进水端。

作为本发明的进一步改进，所述曝气池的底部连接有污泥排放管。

作为本发明的进一步改进，所述曝气池的顶部、进水池的顶部连接有液体循环回流管道。

作为本发明的进一步改进，所述反应池内设有第三导流板和第四导流板，所述第三导流板和第四导流板设置在所述进水池内并将所述进水池按进水顺序分隔成水解酸化池、厌氧池和缺氧池，所述进水管与所述水解酸化池的底部连接，所述第四导流板与所述反应池的池顶之间设有第四进水通道，所述第四进水通道为所述水解酸化池的排水端、厌氧池的进水端，所述第三导流板与所述反应池的池顶之间设有第三进水通道，所述第三进水通道为所述厌氧池的排水端、缺氧池的进水端。

作为本发明的进一步改进，所述第四导流板高于所述第三导流板。

作为本发明的进一步改进，所述进水管连接有预处理装置，所述预处理装置通过水泵连接有溶药池，所述水泵与所述中控组件电连接。

作为本发明的进一步改进，所述曝气装置包括压缩机和位于所述反应池内的曝气头，所述曝气头与所述压缩机连接，所述压缩机与所述中控组件电连接。

作为本发明的进一步改进，所述膜生物反应器为无机陶瓷膜生物反应器。

本发明的有益效果是：通过上述方案，在膜生物反应器内分别设置水解酸化区、厌氧区、缺氧/好氧区，通过接种功能微生物种群，并调节曝气量在缺氧/好氧区形成交替变化的梯度流场分布，在膜生物反应器内部形成厌氧—缺氧—好氧的生物环境；让不同类型的微生物得以富集生长，使膜生物反应器能够同时去除SS（固体悬浮物）、BOD（生化需氧量）、TN（总氮）、TP（总磷）等；并将有机物、氮、磷等污染物同时转化为挥发性气体，经曝气装置吹脱进入大气；将PPCPs等新型污染物进行分解，转化为无害物质；提高了膜生物反应器内污泥的消化速率，解决了污泥处理和处置问题；曝气量小，能耗较小；无剩余污泥产生；膜通量较大，膜污染较少；工艺控制简单、方便，日常维护管理方便，使得出水水质得到保证；投资省，成本低、占地面积小。

附图说明

图1是本发明一种基于污染物并行处理的膜生物反应器装置的结构示意图；

图2是本发明一种基于污染物并行处理的膜生物反应器装置的优选为序批式运行时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

图1至图2中的附图标号为：反应池1；厌氧池101；缺氧池102；曝气池103；清水池104；紫外线消毒灯105；液体循环回流管道106；水解酸化池107；第一导流板201；液体循环回流通孔2011；第二导流板202；第三导流板203；第四导流板204；膜生物反应器2；曝气装置3；排水管4；污泥排放管5；中控组件6；溶药池7；预处理装置8；压缩机9；进水管10；进水管11；进水泵12；序批式反应池13；搅拌装置14；出水泵15；出水管16；曝气泵17；自动控制装置18；水解厌氧池19。

本发明的目的是提供一种基于污染物并行处理的膜生物反应器工艺及其装置，克服现有常规污水处理工艺及传统的膜生物反应器出水水质难以保证，以及通过排泥去除污染物存在的污泥处置难度大、占地大的缺陷。

如图1所示，一种基于污染物并行处理的膜生物反应器工艺，在膜生物反应器2内分别设置水解酸化区、厌氧区、缺氧区、好氧区，通过调节曝气装置3的曝气量在膜生物反应器内形成交替变化的厌氧区、缺氧区、好氧区的梯度流场分布，在膜生物反应器内部形成厌氧—缺氧—好氧的生物环境。

本发明优选地通过以下工艺步骤实现的：以无机陶瓷膜生物反应器为核心反应平台，对曝气装置3进行优化设置，在无机陶瓷膜生物反应器的不同区域形成溶解氧不同含量的功能分区：根据距离无机陶瓷膜生物反应器的远近，依次形成好氧区、缺氧区和厌氧区，分别生长着不同类型的微生物；通过特殊结构的膜截留作用，维持无机陶瓷膜生物反应器内污泥浓度达到10～25g/L，让不同类型的微生物得以富集生长，使无机陶瓷膜生物反应器能够同时去除SS（固体悬浮物）、BOD（生化需氧量）、TN（总氮）、TP（总磷）、新型污染物等，并将有机物、氮、磷等污染物同时转化为挥发性气体，将新型污染物进行转化分解。

本发明通过以无机陶瓷膜生物反应器为主反应平台，对系统布设进行优化，使得同一无机陶瓷膜生物反应器的不同区域形成不同功能的微反应器群：将曝气强度集中分布在无机陶瓷膜生物反应器的下部，形成膜局部为好氧区，为微生物好氧氧化提供反应条件；污水从膜区经循环流场上升到膜区上部，由于溶解氧在膜区被微生物快速利用，在膜组件外部基本形成缺氧区；通过膜的截留作用，实现了各类微生物在反应器内的富集生长，为有机物、N和P等物质的去除提供了条件，通过构造适合不同微生物种群的生化反应环境，避免了传统生物处理的频繁排泥工艺路线。

如图1所示，本发明还提供了一种基于污染物并行处理的膜生物反应器装置，包括反应池1和中控组件6，所述反应池1连接有进水管10和排水管4，所述反应池1内设有膜生物反应器2和曝气装置3，所述曝气装置3位于所述膜生物反应器2的底部，所述进水管10上设有进水阀，所述排水管4上设有排水阀，所述进水阀、排水阀、曝气装置3分别与所述中控组件6电连接，可通过所述中控组件6分别控制所述进水阀、排水阀、曝气装置3，尤其是控制曝气装置3的曝气量。

如图1所示，所述反应池1内设有第一导流板201和第二导流板202，所述第一导流板201、第二导流板202将所述反应池1分隔成进水池、曝气池103和排水池，所述进水池与所述进水管10连接，所述排水池与所述排水管4连接，所述膜生物反应器2位于所述曝气池103的中部，所述曝气装置3位于所述曝气池103的底部，可通过所述中控组件6控制曝气装置3的曝气量，在所述曝气池103形成好氧—缺氧交替的梯度分布流场，在所述膜生物反应器2的底部形在好氧区，在所述膜生物反应器2的膜区外形成缺氧区，所述第一导流板201与所述反应池1的池底之间设有第一进水通道，所述第二导流板202与所述反应池1的池顶之间设有第二进水通道，所述第一进水通道为所述曝气池103的进水端，所述第二进水通道为所述曝气池103的排水端、所述排水池的进水端，即原水经进水管10进入进水池，然后在进水池的底部经第一进水通道进入曝气池103，在曝气池103内自下而上流动，经第二进水通道进行排水池进行排水。

如图1所示，所述曝气池103的底部连接有污泥排放管5，所述污泥排放管5用于污泥排放。

如图1所示，所述反应池1内设有第三导流板203和第四导流板204，所述第三导流板203和第四导流板204设置在所述进水池内并将所述进水池按进水顺序分隔成水解酸化池107、厌氧池101和缺氧池102，所述进水管10与所述水解酸化池107的底部连接，所述第四导流板204与所述反应池1的池顶之间设有第四进水通道，所述第四进水通道为所述水解酸化池107的排水端、厌氧池101的进水端，所述第三导流板203与所述反应池1的池顶之间设有第三进水通道，所述第三进水通道为所述厌氧池101的排水端、缺氧池102的进水端。

如图1所示，所述第四导流板204高于所述第三导流板203，即所述水解酸化池107内的水溢流到所述厌氧池101。

如图1所示，所述第一导流板201的顶部设有液体循环回流通孔2011，使所述曝气池103的流体可以回流到缺氧池102，用于在所述曝气池103形成循环液路。

如图1所示，所述曝气池103的顶部、厌氧池的顶部连接有液体循环回流管道106，使所述曝气池103的流体可以回流到缺氧池102，用于在所述曝气池103形成循环液路，也可以用在所述第一导流板201的顶部设置液体循环回流通孔2011来替代液体循环回流管道106。

如图1所示，所述排水池为清水池104，所述第二进水通道为所述清水池104的进水端，所述排水管4为所述清水池104的排水端，所述清水池104内设有紫外线消毒灯105，所述紫外线消毒灯105用于紫外线消毒。

如图1所示，所述进水管10连接有预处理装置8，所述预处理装置8通过水泵连接有溶药池7，所述水泵与所述中控组件6电连接。

如图1所示，所述曝气装置3包括压缩机9和位于所述反应池1内的曝气头，所述曝气头与所述压缩机9连接，所述压缩机9与所述中控组件6电连接。

如图1所示，所述膜生物反应器2优选为无机陶瓷膜生物反应器。

本发明提供的一种基于污染物并行处理的膜生物反应器装置，可以采用序批式，又称为间歇式，反应池1可以优选为序批式反应池13，可以在序批式反应池13内设置搅拌装置14，序批式反应池13的进水端通过进水泵12连接有进水管11；序批式反应池13的排水端通过出水泵15连接有出水管16，曝气装置3包括曝气泵17和自动控制装置18，曝气泵17向位于序批式反应池13内的曝气头供气，可以在序批式反应池13的进水端、进水管16之间增加水解厌氧池19，处理高浓度有机废水时用，通过调节曝气装置3的曝气量在膜生物反应器内形成交替变化的厌氧区、缺氧区、好氧区的流场分布，在膜生物反应器内部形成厌氧—缺氧—好氧的生物环境。

本发明的核心在曝气池103部分，通过在膜生物反应器2的底部设置曝气装置3进行曝气的优化和污水量配合，在这里污水中的有机物、氮磷等均被转化为挥发性气体，有机氮类物质被转化为亚硝态，一些新型污染物也在这里被分解；由于溶解氧在这一过程中被微生物快速利用，在膜生物反应器2的上部及膜外部逐步形成缺氧区。通过进水时接种培养和配置水循环流场形态，在厌氧池101维持厌氧状态，活性污泥中的菌种消化死亡。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于污染物并行处理的膜生物反应器工艺，其特征在于：在膜生物反应器内分别设置水解酸化区、厌氧区、缺氧区、好氧区，通过调节曝气装置的曝气量在膜生物反应器内形成交替变化的厌氧区、缺氧区、好氧区的梯度流场分布，在膜生物反应器内部形成厌氧—缺氧—好氧的生物环境。

2.一种基于污染物并行处理的膜生物反应器装置，其特征在于：包括反应池和中控组件，所述反应池连接有进水管和排水管，所述反应池内设有膜生物反应器和曝气装置，所述曝气装置位于所述膜生物反应器的底部，所述进水管上设有进水阀，所述排水管上设有排水阀，所述进水阀、排水阀、曝气装置分别与所述中控组件电连接。

3.根据权利要求2所述的基于污染物并行处理的膜生物反应器装置，其特征在于：所述反应池内设有第一导流板和第二导流板，所述第一导流板、第二导流板将所述反应池分隔成进水池、曝气池和排水池，所述进水池与所述进水管连接，所述排水池与所述排水管连接，所述膜生物反应器位于所述曝气池的中部，所述曝气装置位于所述曝气池的底部，所述第一导流板与所述反应池的池底之间设有第一进水通道，所述第二导流板与所述反应池的池顶之间设有第二进水通道，所述第一进水通道为所述曝气池的进水端，所述第二进水通道为所述曝气池的排水端、所述排水池的进水端。

4.根据权利要求3所述的基于污染物并行处理的膜生物反应器装置，其特征在于：所述曝气池的底部连接有污泥排放管，所述第一导流板的顶部设有液体循环回流通孔。

5.根据权利要求3所述的基于污染物并行处理的膜生物反应器装置，其特征在于：所述曝气池的顶部、进水池的顶部连接有液体循环回流管道。

6.根据权利要求3所述的基于污染物并行处理的膜生物反应器装置，其特征在于：所述反应池内设有第三导流板和第四导流板，所述第三导流板和第四导流板设置在所述进水池内并将所述进水池按进水顺序分隔成水解酸化池、厌氧池和缺氧池，所述进水管与所述水解酸化池的底部连接，所述第四导流板与所述反应池的池顶之间设有第四进水通道，所述第四进水通道为所述水解酸化池的排水端、厌氧池的进水端，所述第三导流板与所述反应池的池顶之间设有第三进水通道，所述第三进水通道为所述厌氧池的排水端、缺氧池的进水端。

7.根据权利要求6所述的基于污染物并行处理的膜生物反应器装置，其特征在于：所述第四导流板高于所述第三导流板。

8.根据权利要求2所述的基于污染物并行处理的膜生物反应器装置，其特征在于：所述进水管连接有预处理装置，所述预处理装置通过水泵连接有溶药池，所述水泵与所述中控组件电连接。

9.根据权利要求2所述的基于污染物并行处理的膜生物反应器装置，其特征在于：所述曝气装置包括压缩机和位于所述反应池内的曝气头，所述曝气头与所述压缩机连接，所述压缩机与所述中控组件电连接。

10.根据权利要求2所述的基于污染物并行处理的膜生物反应器装置，其特征在于：所述膜生物反应器为无机陶瓷膜生物反应器。

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