CN103723880A - P-mbr生化处理系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种P-MBR生化处理系统及工艺，其中的P-MBR生化处理系统，具有：混合区、吸附凝絮区、生化反应区、沉降区、膜过滤区，其中混合区用于进入废水以及加入新的活性填料，并将要处理的废水与新加入的填加物初步混合；吸附凝絮区用于容纳吸附混合区混合后的废水，并使其留置一段时间，以便废水中的有害物质与活性填料充分结合产生凝絮；生化反应区接收来自吸附凝絮区反应的废水，使所述的废水与所述活性物质在所述生化反应区充分反应；沉降区用于将生化反应后的废水在该区域内进行沉淀，以使混合液中的沉淀物沉淀，从而使清液分离出来；以及膜过滤区，用于对沉降区形成的清液进行过滤，并将过滤后形成的净化水被抽出。本发明提供一种运行稳定，工艺流程简单的水处理系统及工艺。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理系统及工艺，特别是涉及P-MBR生化处理系统及工艺。
背景技术
现有技术中的污水处理一般采用生化处理工艺，通过微生物的生化反应，将污水中的污染物质去除。但是，当污水中的污染物浓度比较低或污染物性质非常稳定、不易降解时，或水中含有有毒物质或含有抑制微生物生物活性的物质时，或者出水要求非常高时，采用普通的生化处理工艺无法达到去除要求。
为达到处理要求，目前采用的工艺有曝气生物过滤（Biological AeratedFilter，BAF）工艺、膜-生物反应（Membrane Bioreactor,MBR）工艺、生物-活性炭过滤（Membrane Pow-dered activated carbon，M-PAC）工艺或高级氧化工艺。但是这几种工艺都有局限性。其中BAF工艺、MBR工艺在处理难降解废水或出水水质特别高的废水时，不能达到处理要求。采用M-PAC工艺时，由于系统内有大量活性炭，二沉池出水时携带大量活性炭，为减少活性炭的流失，需要向二沉池中投加大量的聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，PAM），但仍有部分活性炭流失，这样造成了运行费用的增加。另外，当出水时需反渗透处理时，加入过多的PAM会造成反渗透的污堵，同时，出水仍会携带较多的悬浮物，因此，不适合采用M-PAC这种工艺。采用高级氧化工艺，如臭氧氧化、双氧水氧化等物化方法时，工艺流程复杂、运行费用高，运行不稳定。
针对目前现有技术中的上述问题，一种运行稳定，工艺流程简单的水处理工艺成为本发明所要解决的主要问题。
发明内容
本发明提供一种运行稳定，工艺流程简单的水处理系统及工艺。
本发明提供一种P-MBR生化处理系统，具有：混合区、吸附凝絮区、生化反应区、沉降区、膜过滤区，其中混合区用于进入废水以及加入新的活性填料，并将要处理的废水与新加入的填加物初步混合；吸附凝絮区用于容纳混合区混合后的废水，并使其留置一段时间，以便废水中的有害物质与活性填料充分结合产生凝絮；生化反应区接收来自吸附凝絮区反应的废水，使所述的废水与所述活性物质在所述生化反应区充分反应；沉降区用于将生化反应后的废水在该区域内进行沉淀，以使混合液中的沉淀物沉淀，从而使清液分离出来；以及膜过滤区，用于对沉降区形成的清液进行过滤，并将过滤后形成的净化水抽出。
本发明还提供一种P-MBR生化处理工艺，包括以下步骤：混合步骤：待处理的废水首先进入混合区，投加的新鲜填加物投加到混合区；凝絮反应步骤：所述混合区的出水进入吸附凝絮区，在所述吸附凝絮区将所述废水与所述填加物充分混合形成混合液；生化反应步骤：所述吸附凝絮区的所述混合液自流入生化反应区，在所述的生化反应区内进行生化处理；沉降步骤：所述的混合液经生化处理后进入沉降区，使所述混合液中吸附有杂质的填加物沉降，以与混合液中的清液分离；膜过滤步骤：所述清液自流入膜反应区，经过滤后产生的净水被抽出。
本发明的P-MBR生化处理系统及工艺提供了一种有效的水处理系统和工艺，解决了废水采用传统处理方法不能处理或占地面积大、工艺流程复杂、运行费用高的缺点。适用于处理微污染水、难降解废水、出水水质要求高；对于含有抑制微生物生存、或毒害微生物的废水，本处理方法也能取得良好的处理效果。解决了普通生化活性炭工艺与MBR工艺结合过程中容易出现的活性炭对超滤膜丝的损害、填加物（粉末活性炭等）在膜池内的沉积等问题；也解决了普通粉末活性炭工艺需要投加PAM对反渗透系统的污堵问题、传统MBR工艺处理难降解废水效果差得问题、传统MBR工艺在污泥浓度高时通量低的问题、传统工艺处理微污染废水时无法保证污泥浓度的问题、传统处理工艺COD出水很难达到小于40mg/l的问题以及填加物（粉末活性炭等）向反应池投加的问题。同时，本发明的P-MBR生化处理系统及工艺解决了现有技术中出水不能达到处理要求，部分废水污染物浓度较低、可生化性非常差时，采用一般处理工艺进行处理不能达到出水要求的良好效果。
附图说明
图1为本发明的PMBR生化处理系统示意图。
具体实施方式
本发明提供一种新的生化处理系统及工艺，其中采用生物活性炭PAC工艺与膜-生物反应MBR工艺相结合的P-MBR生化处理系统及工艺。
如图1所示，本发明的PMBR生化处理系统具有混合区1、吸附凝絮区2、生化反应区3、沉降区4以及膜过滤区5，其中的混合吸附区1用于进入废水以及加入新的填加物，并将要处理的废水与新加入的活性填加物分别由管路W和F（如图1箭头所示）进入混合区1并在混合区1内初步混合。吸附凝絮区2用于容纳混合区混合后的废水，并使其留置一段时间，以便废水中的有害物质与活性填料充分结合产生凝絮。生化反应区3连接吸附凝絮区2，待吸附凝絮区2反应的废水流入生化反应区3后，在生化反应区3停滞预定时间以使混合后的废水与生化反应区内的微生物充分反应，以降解废水中的有害物质。沉降区4连接生化反应区3，用于将生化反应后的废水与填加物的混合液在该区域内进行沉淀，以使混合液中的沉淀物沉淀，从而使清液分离出来。膜过滤区5连接沉降区4，膜过滤区5设置有膜过滤组件51，以使沉降后形成的清液进入膜过滤区5并经过膜过滤组件51进行过滤，并将过滤后形成的净化水抽出。
本发明的填加物包括粉煤灰、粉末活性炭、活性焦或其它密度合适、表面积大、吸附能力强的物质，为避免填加物对超滤膜丝的损伤，要求其粒径大小为80-150um左右，优先选择100um，堆积密度为500kg/m3左右。
作为本发明的改进例，本发明的混合区1可以设置有投加装置（图上未示出），采用湿法投加装置、模块化配置、全流程自动化控制和密闭运行。其中的投加装置可以配置有填加物筒仓，筒仓上安装震动料斗，由震动料斗通过管路F自动供料，以防止填加物搭桥的可能。由此解决了活性填加物（粉末活性炭等）向混合区填加物投加量控制的问题。
作为本发明的其他改进例，本发明的混合区1内可设置搅拌装置11，搅拌装置11具有快速混合功能，待处理液在混合区1内设计停留时间为2-5分钟，优选停留时间为3分钟。搅拌装置11速度梯度G值取200-800S-，优选为500S-。
本发明的废水处理系统中的絮凝反应区2的功能在于将进水、填加物、回流污泥都汇集到吸附凝絮区2，通过填加物的吸附作用，把污染物质在混合区内的水力停留时间变为固体停留时间，延长反应时间，同时，减少抑制性物质或有毒物质对微生物的不利影响，达到处理目的。吸附凝絮区2内安装搅拌装置21，搅拌装置21转速不超过30rpm。本发明的生化处理系统中的吸附凝絮区2待处理的废水在吸附凝絮区2内设计停留时间为5-15分钟，优选停留时间为12分钟。吸附凝絮区2内的搅拌装置21可以是涡浆推流器，推流器选用转速低、提升量大得推流器，提升量为进水量的5-10倍。
本发明的生化处理系统的生化反应3区内可设置曝气系统，以便为生化反应区3的微生物反应供给足够的氧气，同时能够提供足够的搅拌功能，防止填加物在生化反应区内沉淀。生化反应区内污泥浓度不超过15000mg/l。生化反应区内进水COD范围在30-500mg/l。生化反应区内3保持一定量的填加物，填加物包括粉末活性炭、活性焦、粉煤灰等粉末状物质。由此解决传统工艺处理微污染废水时无法保证污泥浓度的问题以及传统处理工艺COD出水很难达到小于40mg/l的问题。如果填加物浓度过高，可通过排放生化反应区内的污泥的方式来改善填加物浓度。
作为本发明的另一改进，其中的沉降区4还可以设置有污泥回流回路A，其中沉淀的污泥经污泥回流回路A回流至吸附凝絮区2，使未参与反应的活性物质进一步参与后续的生化反应。同样的，本发明的膜过滤区5也可以设置污泥回流回路B，膜过滤区5剩余的混合液再由污泥回流回路B回流至吸附凝絮区2，使其中未利用的活性物质进一步参与净化处理的循环过程。
更优选的，本发明的生化处理系统的沉降区4和膜过滤区5更可以设置污泥排放管路（图上未示出），以将吸附凝絮区2和生化反应区3中已参与反应并失去活性的污泥沉淀通过排放管路排放出去，以避免混合液中失去反应能力的填加物浓度增加。由此解决了普通填加物吸附饱和后无法更换的问题。
本发明的膜过滤区5的MBR膜采用PVDF材质，膜丝具有内衬加固功能。
以上限定仅为说明本发明的P-MBR生化系统的示例，并非限制本发明的P-MBR生化系统的结构，上述示例中的各区域可以独立设置，本领域技术人员也可以在掌握本领域的常用技术手段基础上将各独立区域合并或者连通设置，但只要是其具有本发明相同功能的设置，均在本专利的保护范围内。
本发明同时提供一种废水处理的P-MBR生化处理工艺，具有以下几个步骤：
混合步骤：P-MBR生化处理系统设置有的混合区1，待处理的废水首先进入混合区1，同时投加新鲜填加物到混合区1，该填加物为活性炭、活性焦和粉煤灰等粉末状物质；
凝絮反应步骤：混合区1的出水进入吸附凝絮区2，在该区域，废水中的有害物质吸附到填加物的表面发生凝絮反应；
生化反应步骤：吸附凝絮区2的混合液自流入生化反应区3内，混合液中的有害物质与生化反应区3内的微生物发生分解反应，同时生化反应区3内保持一定量的填加物，填加物能够保证生化反应区内的微生物的良好生长，以维持生化反应区内的微生物数量；
沉降步骤：生化反应区3内混合液由管路C进入沉降区4，混合液在该沉降区4停留一定长时间，混合液中的吸附有杂质的填加物沉降，以使沉降区4上部的混合液变为清液，沉降区4下部沉降的填加物污泥可以回流至吸附区以便充分利用；
膜过滤步骤：沉降区4上部的清液自流进入膜过滤区5，经膜过滤装置51过滤后的净化水由管路D被抽出，浊液再回流至吸附区2进一步参与吸附循环过程。
本发明的废水处理系统的生化反应区3内的填加物的浓度不超过8000mg/l，且不小于1000mg/l。
本发明的沉降区4中的混合液的停留时间不超过2小时。
本发明的膜过滤区5内安装MBR膜过滤装置51，MBR膜过滤装置51浸没在含有少量填加物及活性污泥的清液中。
本发明的膜过滤区5为防止MBR膜过滤装置51的污堵，可以在膜过滤区5实施曝气膜擦洗工艺，曝气管（图上未示出）在MBR膜过滤装置51底部曝气，搅动填加物在膜过滤区5内流动擦洗膜丝。由此解决了传统MBR工艺为防止膜污堵需要进行大量膜擦洗曝气，减少了膜擦洗曝气量，节省运行费用
根据曝气膜擦洗工艺的要求，本发明为防止填加物对膜丝造成损害，膜擦洗时曝气管的出风量选择在3-8m3/支膜·h。
含有少量填加物及活性污泥的清液进入膜过滤区5时，填加物及活性污泥的浓度不超过2000mg/l。
本发明的P-MBR生化反应系统中的混合区1和吸附凝絮区2、生化反应区3、沉降区4以及膜过滤区5除生化反应区3至沉降区4采用提升流动之外，其它均为自流，其中的提升可以采用本领域所知的一切手段，优选为泵装置31。
作为本发明的进一步改进，本发明的生化反应区3可根据废水处理的不同情况而进行结构内的变化，在其内增设隔板，从而使其具有厌氧区、缺氧区、好氧区三部分，好氧区可设置内回流泵，该结构的分隔方式及原理已为本领域所公知的技术，因此本发明于此不再赘述。
本发明有益效果在于提供了一种难处理废水的净化方法及设备，解决了传统MBR工艺对难降解有机物去除率低的问题，降低了活性污泥对MBR膜的污染，消除了膜过滤通量过低的问题，同时
解决了废水采用传统处理方法不能处理或占地面积大、工艺流程复杂、运行费用高的缺点。适用于涉及城市污水、微污染水、工业废水中的焦化废水、煤化工废水、盐化工废水、石油化工废水、制药废水、造纸废水等各领域的废水处理中。对于处理微污染水、难降解废水、出水水质要求高；对于含有抑制微生物生存、或毒害微生物的废水，本处理方法也能取得良好的处理效果。经本发明的P-MBR生化处理系统处理后的出水可直接达到反渗透系统的入水水质要求。
以上所述，仅为本发明较佳具体实施例的详细说明与图式，本发明的特征并不局限于此，本发明的所有范围应以下述的范围为准，凡符合于本发明权利要求保护范围的精神与其类似变化的实施例，皆应包含于本发明的范畴中，任何熟悉该项技艺者在本发明的领域内，可轻易思及的变化或调整皆可涵盖在以下本发明的权利要求保护范围。
Claims (17)
1.一种P-MBR生化处理系统，具有：
混合区（1），用于进入废水以及加入新的活性填料，并将要处理的废水与新加入的填加物初步混合；
吸附凝絮区（2），用于容纳所述混合区（1）混合后的所述废水，并使其留置一段时间，以便所述废水中的有害物质与所述活性填料充分结合产生凝絮；
生化反应区（3），接收来自所述吸附凝絮区（2）反应的混合液，使所述的混合液与所述活性物质在所述生化反应区（3）进行生化反应；
沉降区（4），用于将生化反应后的所述混合液在所述沉降区（4）内进行沉淀，以使所述混合液中的沉淀物沉淀，从而使清液分离出来；以及
膜过滤区（5），用于对所述沉降区（4）形成的清液进行过滤，并将过滤后形成的净化水被抽出。
2.如权利要求1所述的P-MBR生化处理系统，其特征在于：所述的膜过滤区（5）设置有膜过滤组件（51），用于过滤所述沉降区（4）形成的所述清液。
3.如权利要求1所述的P-MBR生化处理系统，其特征在于：所述的填加物包括粉煤灰、粉末活性炭或活性焦炭中的至少一种。
4.如权利要求1所述的P-MBR生化处理系统，其特征在于：所述的混合区（1）具有投加装置，所述投加装置采用震动料斗向所述混合区（1）提供填加物。
5.如权利要求1所述的P-MBR生化处理系统，其特征在于：所述的混合区（1）设置有搅拌装置（11）。
6.如权利要求1所述的P-MBR生化处理系统，其特征在于：所述的吸附凝絮区（2）具有搅拌装置（21）。
7.如权利要求1所述的P-MBR生化处理系统，其特征在于：所述的生化反应区（3）具有曝气系统。
8.如权利要求1所述的P-MBR生化处理系统，其特征在于：所述的沉降区（4）设置有泥污回流回路（A），用于将所述沉降区（4）中的污泥经所述污泥回流回路（A）回流至所述吸附凝絮区（2）。
9.如权利要求1所述的P-MBR生化处理系统，其特征在于：所述的膜反应区（5）设置有泥污回流回路（B），用于将所述膜反应区（5）中的污泥经所述污泥回流回路（B）回流至所述吸附凝絮区（2）。
10.如权利要求8或9所述的P-MBR生化处理系统，其特征在于：所述的沉降区（4）和所述的膜反应区（5）设置有污泥排放回路，用于排放失去反应活力的填加物污泥。
11.如权利要求1所述的P-MBR生化处理系统，其特征在于：所述的生化反应区（3）具有提升泵（31），用于将所述生化反应区（3）中所述的混合液提升流动至所述的沉降区（4）。
12.一种P-MBR生化处理工艺，包括以下步骤：
混合步骤：待处理的废水首先进入混合区（1），投加的新鲜填加物投加到混合区（1）；
凝絮反应步骤：所述混合区（1）的出水进入吸附凝絮区（2），在所述吸附凝絮区（2）将所述废水与所述填加物充分混合形成混合液；
生化反应步骤：所述吸附凝絮区（2）的所述混合液自流入生化反应区（3），在所述的生化反应区（3）内进行生化处理；
沉降步骤：所述的混合液经生化处理后进入沉降区（4），使所述混合液中吸附有杂质的填加物沉降，以与混合液中的清液分离；
膜过滤步骤：所述清液自流入膜反应区（5），经过滤后产生的净水被抽出。
13.如权利要求12所述的P-MBR生化处理工艺，其特征在于：所述的生化反应区（3）的所述填加物的浓度不超过8000mg/l，且不小于1000mg/l。
14.如权利要求12所述的P-MBR生化处理工艺，其特征在于：所述的沉降步骤中所述混合液在所述沉降区（4）中的停留时间不超过2小时。
15.如权利要求12所述的P-MBR生化处理工艺，其特征在于：所述的混合液由所述生化反应区（3）进入所述的沉降区（4）的方式为泵提升。
16.如权利要求12所述的P-MBR生化处理工艺，其特征在于：所述的混合步骤中的所述混合区（1）中搅拌速度的速度梯度G为200-800S-。
17.如权利要求12所述的P-MBR生化处理工艺，其特征在于：所述的生化反应步骤中的生化反应区（3）内进水的COD范围在30-500mg/l。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Address after: 100015, Beijing Road, Jiuxianqiao, Chaoyang District No. 10 Hengtong business park, block B12C, four Applicant after: BEIJING XINYUAN GUONENG TECHNOLOGY GROUP CO., LTD. Address before: 100015, Beijing Road, Jiuxianqiao, Chaoyang District No. 10 Hengtong business park, block B12C, four Applicant before: Beijing En-e Technologies Co., Ltd. |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PP01 | Preservation of patent right | ||
| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20220117 Granted publication date: 20160608 |