CN103803763A - 一种污水处理厌氧膜生物反应器及膜组件复合清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污水处理厌氧膜生物反应器及膜组件复合清洗方法。本发明的膜生物反应器壳体内设置好氧反应区、厌氧反应区和回用水区。污水输入管输入的污水进入好氧反应区底部；好氧反应区气体和好氧反应后的污水输入厌氧反应区底部，厌氧反应区内设置膜组件，厌氧反应后的水通过物理脱氮除磷区进入回用水区，回用水区输出处理后的污水。本发明的污水处理器，膜组件在厌氧环境下反应，可明显降低了剩余污泥量。同时厌氧反应，可减缓膜组件污染，降低能耗、降低污泥量和污泥浓度。本发明的复合清洗方法，通过对膜组件进行回用水反冲清洗和化学加物理组合反冲清洗能更深入清洗污染层，并加快污染物的脱落速度，效果大大高于单一药物浸泡清洗。

Description

一种污水处理厌氧膜生物反应器及膜组件复合清洗方法

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种污水处理厌氧膜生物反应器及膜组件复合清洗方法。

背景技术

膜生物反应器是近年来迅速发展的一种具有代表性的水处理装置。它不但能取代传统装置的二沉池，而且能显著提高出水水质。

目前的膜生物反应器多为好氧反应，需要在膜组件下方提供曝气装置，产生好氧反应环境。好氧反应环境下，好氧菌其繁殖周期短、快速死亡，形成大量含磷的污泥。好氧菌易产生胶状菌团，具有很强的附着力，对膜组件污染严重，易堵膜。目前常见的膜组件清洗方法，多为单一清洗方法，效果不太理想。

发明内容

本发明针对上述不足之处而提供的一种污水处理厌氧膜生物反应器及膜组件复合清洗方法，使膜生物反应器在厌氧环境下反应，可明显降低了剩余污泥量，同时复合清洗方法能加快污染物的脱落速度，效果好于单一药物浸泡清洗。

本发明是这样实现的，一种污水处理厌氧膜生物反应器，包括壳体，壳体内设置好氧反应区、厌氧反应区和回用水区，好氧反应区与厌氧反应区通过第一隔板分隔，厌氧反应区与回用水区通过第二隔板分隔，污水输入管的出水口置于好氧反应区底部；第一隔板上设置输气管，输气管上设置气体加速器，输气管末端设置于厌氧反应区底部，厌氧反应区底部的输气管上设置第四曝气头；好氧反应区顶部的第一隔板上位于输气管下方设置好氧出水管，好氧出水管另一端设置于厌氧反应区底部，好氧出水管上设置第二出水口；好氧反应区底部污泥口通过第一污泥阀与污泥管连接；厌氧反应区内设置膜组件，膜组件出水口与第一出水管连接，第一出水管另一端与第一反冲阀和第二反冲阀同时连接，工作泵出水端与第一反冲阀和第三反冲阀同时连接，工作泵入水端与第二反冲阀和第四反冲阀同时连接，第三反冲阀通过第二出水管连接加药模块，第四反冲阀通过第三出水管连接回用水区；厌氧反应区顶部设置物理脱氮除磷区，物理脱氮除磷区通过过水口与回用水区连接，物理脱氮除磷区内设置加药模块，加药模块设置碱性加药区，酸性加药区，氧化剂加药区；碱性加药区通过碱剂阀连接第一出水管，酸性加药区通过酸剂阀连接第一出水管，氧化剂加药区通过氧化剂阀连接第一出水管；回用水区上部设置排水口，底部污泥口通过下方设置第三污泥阀与污泥管连接；厌氧反应区底部污泥口通过第二污泥阀与污泥管连接；厌氧反应区内，膜组件上方设置超声波发生器和溶解氧分析仪；鼓风机出风端通过第一风阀经第一曝气管与好氧反应区底部的第一曝气头连接；鼓风机出风端通过第二风阀经第二曝气管与厌氧反应区底部的第二曝气头连接；鼓风机出风端通过第三风阀经第三曝气管与厌氧反应区底部的第三曝气头连接，第三曝气头向下设置。

为提高本发明的污水处理厌氧膜生物反应器的适用性，还增加设置控制器，控制器与鼓风机信号连接，控制器与超声波发生器信号连接，控制器与溶解氧分析仪信号连接。

为进一点提高发明的污水处理厌氧膜生物反应器的适用性，控制器与工作泵信号连接，控制器与第一反冲阀、第二反冲阀、第三反冲阀和第四反冲阀同时信号连接。

为提高本发明的污水处理厌氧膜生物反应器的处理能力，膜组件设置2-4件，所有膜组件的出水口均与第一出水管连接。第四曝气头设置2-10件，第一曝气头设置2-10件，第二曝气头设置2-10件，第三曝气头设置2-10件。

一种膜组件复合清洗方法，用于污水处理厌氧膜生物反应器包括以下步骤：

S1，控制器检测膜组件内外压力差，压力差大于设定值时，关闭第二反冲阀和第三反冲阀，开启第一反冲阀和第四反冲阀，开启工作泵，关闭污水输入管和第二风阀，第一风阀开启到最大，工作泵把回用水区的水泵入膜组件内部对膜组件进行反冲；反冲完毕后开启污水输入管和第一风阀，污水处理厌氧膜生物反应器进入正常污水处理工作。

S2，控制器检测膜组件工作时间，膜组件工作时间达到设定时间，关闭第二反冲阀和第三反冲阀，开启第一反冲阀和第四反冲阀，开启工作泵，关闭污水输入管和第二风阀，第一风阀开启到最大，工作泵把回用水区的水泵入膜组件内部对膜组件进行反冲，反冲时间达到设定值后，污水处理厌氧膜生物反应器进入正常污水处理工作。

S3，控制器检测反冲次数，反冲次数达到设定值，关闭第二反冲阀和第三反冲阀，关闭污水输入管，和第二风阀，第一风阀开启到最大，开启超声波发生器，开启酸剂阀，酸性药剂通过第一出水管进入膜组件内部进行浸泡，浸泡时间达到设定值后，开启第一反冲阀和第四反冲阀，开启工作泵，工作泵把回用水区的水泵入膜组件内部对膜组件进行反冲，反冲时间达到设定值后关闭酸剂阀和工作泵。

开启碱剂阀，碱性药剂通过第一出水管进入膜组件内部进行浸泡，浸泡时间达到设定值后，工作泵把回用水区的水泵入膜组件内部对膜组件进行反冲，反冲时间达到设定值后关闭碱剂阀和工作泵。

开启氧化剂阀，氧化药剂通过第一出水管进入膜组件内部进行浸泡，浸泡时间达到设定值后，工作泵把回用水区的水泵入膜组件内部对膜组件进行反冲，反冲时间达到设定值后，污水处理厌氧膜生物反应器进入正常污水处理工作。

本发明的污水处理厌氧膜生物反应器，使膜组件在厌氧环境下反应，可明显降低了剩余污泥量。厌氧处理过程中，可杀死污水和污泥中的寄生虫卵等有害生物，可降解好氧处理无法降解的物质。本发明的膜生物反应器，通过厌氧反应，可减缓膜组件污染，降低能耗、降低污泥量和污泥浓度，改变排泥除磷的传统装置，改善了膜组件应用环境。

本发明的污水处理厌氧膜生物反应器，根据系统反馈信号对膜组件进行回用水反冲清洗和化学加物理组合反冲清洗能更深入清洗污染层，并加快污染物的脱落速度，效果大大高于单一药物浸泡清洗。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

附图标记：101-第三风阀，102-第二风阀，103-第一风阀，104-第三曝气管，105-第二曝气管，106-第一曝气管，107-第一曝气头，108-第三曝气头，109-第二曝气头，201-好氧出水管，202-第二出水口，203-第四曝气头，3-好氧反应区，401-第一污泥阀，402-第二污泥阀，403-第三污泥阀，5-第一隔板，6-污泥管，7-厌氧反应区，801-排水口，802-碱剂阀，803-酸剂阀，804-氧化剂阀，805-物理脱氮除磷区，809-过水口，81-加药模块，810-氧化剂加药区，811-酸性加药区，812-碱性加药区，901-第三出水管，902-第四反冲阀，903-第二反冲阀，904-第三反冲阀，905-第一反冲阀，906-第二出水管，907-第一出水管，10-第二隔板，11-壳体，110-污泥口，12-回用水区，13-膜组件，14-污水输入管，15-工作泵，16-溶解氧分析仪，17-超声波发生器，18-气体加速器，19-输气管，20-鼓风机，21-控制器，22-预处理区。

具体实施方式

结合图1，一种污水处理厌氧膜生物反应器，壳体11内设置好氧反应区3、厌氧反应区7和回用水区12，好氧反应区3与厌氧反应区7通过第一隔板5分隔，厌氧反应区7与回用水区12通过第二隔板10分隔，污水输入管14的出水口置于好氧反应区3底部，好氧反应区3顶部、第一隔板5上设置输气管19，输气管19上设置气体加速器18后设置于厌氧反应区7底部，厌氧反应区7底部的输气管19上设置第四曝气头203；好氧反应区3顶部，输气管19下方设置好氧出水管201，好氧出水管201另一端设置于厌氧反应区7底部，好氧出水管201上设置第二出水口202；好氧反应区3底部污泥口110通过第一污泥阀401与污泥管6连接；厌氧反应区7内设置膜组件13，膜组件13出水口与第一出水管907连接，第一出水管907另一端与第一反冲阀905和第二反冲阀903连接，工作泵15出水端与第一反冲阀905和第三反冲阀904同时连接，工作泵15入水端与第二反冲阀903和第四反冲阀902同时连接，第三反冲阀904通过第二出水管906连接加药模块81，第四反冲阀902通过第三出水管901连接回用水区12；厌氧反应区7顶部设置物理脱氮除磷区805，物理脱氮除磷区805通过过水口809与回用水区12连接，物理脱氮除磷区805内设置加药模块81，加药模块81设置碱性加药区812，酸性加药区811，氧化剂加药区810；碱性加药区812通过碱剂阀802连接第一出水管907，酸性加药区811通过酸剂阀803连接第一出水管907，氧化剂加药区810通过氧化剂阀804连接第一出水管907；回用水区12上部设置排水口801，底部污泥口110通过下方设置第三污泥阀403与污泥管6连接；厌氧反应区7底部污泥口110通过第二污泥阀402与污泥管6连接；厌氧反应区7内，膜组件13上方设置超声波发生器17和溶解氧分析仪16；鼓风机20出风端通过第一风阀103经第一曝气管106与好氧反应区3底部的第一曝气头107连接，鼓风机20出风端通过第二风阀102经第二曝气管105与厌氧反应区7底部的第二曝气头109连接，鼓风机2020出风端通过第三风阀101经第三曝气管104与厌氧反应区7底部的第三曝气头108连接，第三曝气头108向下设置。

为提高本发明的污水处理厌氧膜生物反应器的适用性，还增加设置控制器21，控制器21与鼓风机20信号连接，控制器21与超声波发生器17信号连接，控制器21与溶解氧分析仪16信号连接。

为进一点提高发明的污水处理厌氧膜生物反应器的适用性，控制器21与工作泵15信号连接，控制器21与第一反冲阀905、第二反冲阀903、第三反冲阀904和第四反冲阀902同时信号连接。

为提高本发明的污水处理厌氧膜生物反应器的处理能力，膜组件13设置2-4件，所有膜组件13的出水口均与第一出水管907连接。第四曝气头203设置2-10件，第一曝气头107设置2-10件，第二曝气头109设置2-10件，第三曝气头108设置2-10件。

本发明的污水处理厌氧膜生物反应器，壳体11通过第一隔板5和第二隔板10分隔成好氧反应区3、厌氧反应区7和回用水区12，污水通过预处理区22进行预处理，过虑掉污水内的漂浮物，通过降池沉降污水中的泥沙等，通过污水输入管14输入到好氧反应区3，污水从污水输入管14的出水口进入好氧反应区3底部。来自鼓风机20的曝气，通过第一风阀103后进从第一曝气管106进入第一曝气头107，对好氧反应区3内的污水进行好氧处理，好氧反应区3的污水经过好氧处理后，从好氧反应区3顶部进入好氧出水管201，好氧出水管201通过第二出水口202把污水送入厌氧反应区7底部。好氧反应区3顶部的气体，通过输气管19收集，再通过气体加速器18加速后厌氧反应区7底部，通过第四曝气头203进行曝气，通过好氧反应区3后，输气管19所收集的气体含氧量很低。来自鼓风机20的空气，通过第二风阀102，经过第二曝气管105，由第二曝气头109对厌氧反应区7的污水进行曝气。来自鼓风机20的空气，通过第三风阀101，经过第三曝气管104，由第三曝气头108对厌氧反应区7的污水进行曝气，第三曝气头108向下设置，防止厌氧应区底部高浓度的污泥沉积。控制第三风阀101和第二风阀102的开度，可以使第四曝气头203输出气量占多数，使厌氧反应区7处理厌氧状态。厌氧反应区7内设置膜组件13，膜组件13出水口与第一出水管907连接，污水透过膜组件13后进入第一出水管907，关闭第一反冲阀905和第四反冲阀902，打开第三反冲阀904和第二反冲阀903，工作泵15工作时，把第一出水管907内的水通过第二出水管906泵送到加药模块81，加药模块81内的水进入物理脱氮除磷区805，再通过过水口809进放回用水区12，回用水区12通过排水口801输出处理过后的污水。物理脱氮除磷区805存放天然佛石，吸附水中的氮磷。使用一段时间后，膜组件13可能会发生堵塞，关闭第二反冲阀903和第三反冲阀904，工作泵15工作时通过第三出水管901把水从回用水区12泵到膜组件13内部进行返冲。

当膜组件13堵塞时，厌氧反应区7内的膜组件13透水能力减弱，厌氧反应区7内的水通过污泥管6回流到预处理区22，打开第一污泥阀401，好氧反应区3下部的污泥通过污泥管6回流到预处理区22，打开第二污泥阀402，厌氧反应区7下部的污泥通过污泥管6回流到预处理区22，打开第三污泥阀403，回用水区12下部的污泥通过污泥管6回流到预处理区22。

厌氧反应区7内设置溶解氧分析仪16，用于检测厌氧反应区7内的氧含量，控制器21控制第三风阀101和第二风阀102的开度，使厌氧反应区7处理厌氧状态。厌氧反应区7内设置超声波发生器17，在关闭第二反冲阀903和第三反冲阀904，工作泵15工作时把水从回用水区12泵到膜组件13内部进行返冲时，控制器21启动超声波发生器17，加快返冲速度。

本发明的膜组件复合清洗方法，在对污水处理厌氧膜生物反应器进行清洗时，首先，控制器21检测膜组件13内外压力差，压力差大于设定值时，关闭第二反冲阀903和第三反冲阀904，开启第一反冲阀905和第四反冲阀902，开启工作泵15，关闭污水输入管14和第二风阀102，第一风阀103开启到最大，工作泵15把回用水区12的水泵入膜组件13内部对膜组件13进行反冲；反冲完毕后开启污水输入管14和第一风阀103，污水处理厌氧膜生物反应器进入正常污水处理工作。

然后，控制器检测膜组件13工作时间，膜组件13工作时间达到设定时间，关闭第二反冲阀903和第三反冲阀904，开启第一反冲阀905和第四反冲阀902，开启工作泵15，关闭污水输入管14和第二风阀102，第一风阀103开启到最大，工作泵15把回用水区12的水泵入膜组件13内部对膜组件13进行反冲，反冲时间达到设定值后，污水处理厌氧膜生物反应器进入正常污水处理工作。

然后，控制器检测反冲次数，反冲次数达到设定值，关闭第二反冲阀903和第三反冲阀904，关闭污水输入管14，和第二风阀102，第一风阀103开启到最大，开启超声波发生器17，开启酸剂阀803，酸性药剂通过第一出水管907进入膜组件13内部进行浸泡，浸泡时间达到设定值后，开启第一反冲阀905和第四反冲阀902，开启工作泵15，工作泵15把回用水区12的水泵入膜组件13内部对膜组件13进行反冲，反冲时间达到设定值后关闭酸剂阀803和工作泵15。

开启碱剂阀802，碱性药剂通过第一出水管907进入膜组件13内部进行浸泡，浸泡时间达到设定值后，工作泵15把回用水区12的水泵入膜组件13内部对膜组件13进行反冲，反冲时间达到设定值后关闭碱剂阀802和工作泵15。

开启氧化剂阀804，氧化药剂通过第一出水管907进入膜组件13内部进行浸泡，浸泡时间达到设定值后，工作泵15把回用水区12的水泵入膜组件13内部对膜组件13进行反冲，反冲时间达到设定值后，污水处理厌氧膜生物反应器进入正常污水处理工作。

本发明的污水处理厌氧膜生物反应器，好氧反应区为好氧环境，溶解氧为2.5～3.5mg/L；厌氧反应区7的膜组件13内部区域处于缺氧环境，溶解氧为0.5～0.2mg/L；厌氧反应区7的其它区域为厌氧环境，溶解氧低于0.2mg/L。有机负荷是好氧装置的5-10倍，而合成的生物量仅为好氧的5%～20%，同时厌氧菌种增值缓慢，大大降低了剩余污泥量。厌氧处理过程中，可杀死污水和污泥中的寄生虫卵等有害生物，可降解好氧处理无法降解的物质。在不增加消毒系统的情况下具备杀菌功能。能有效缓解膜丝污染、堵塞，减少反冲洗频率，延长膜组13件使用寿命。处理的污水可达到或优于GB/T18920-2002城市杂用水水质标准。

本发明的膜组件复合清洗方法，根据系统反馈信号对膜组件进行回用水反冲洗和化学加物理组合清洗能更深入清洗污染层，并加快污染物的脱落速度，效果大大高于单一药物浸泡清洗。

Claims (6)

1.一种污水处理厌氧膜生物反应器，壳体（11），其特征是，壳体（11）内设置好氧反应区（3）、厌氧反应区（7）和回用水区（12），好氧反应区（3）与厌氧反应区（7）通过第一隔板（5）分隔，厌氧反应区（7）与回用水区（12）通过第二隔板（10）分隔，污水输入管（14）的出水口置于好氧反应区（3）底部；好氧反应区（3）顶部的第一隔板（5）上设置输气管（19），输气管（19）上设置气体加速器（18），输气管（19）末端设置于厌氧反应区（7）底部，厌氧反应区（7）底部的输气管（19）上设置第四曝气头（203）；第一隔板（5）上位于输气管（19）下方设置好氧出水管（201），好氧出水管（201）另一端设置于厌氧反应区（7）底部，好氧出水管（201）上设置第二出水口（202）；好氧反应区（3）底部污泥口（110）通过第一污泥阀（401）与污泥管（6）连接；厌氧反应区（7）内设置膜组件（13），膜组件（13）出水口与第一出水管（907）连接，第一出水管（907）另一端与第一反冲阀（905）和第二反冲阀（903）同时连接，工作泵（15）出水端与第一反冲阀（905）和第三反冲阀（904）同时连接，工作泵（15）入水端与第二反冲阀（903）和第四反冲阀（902）同时连接，第三反冲阀（904）通过第二出水管（906）连接加药模块（81），第四反冲阀（902）通过第三出水管（901）连接回用水区（12）；厌氧反应区（7）顶部设置物理脱氮除磷区（805），物理脱氮除磷区（805）通过过水口（809）与回用水区（12）连接，物理脱氮除磷区（805）内设置加药模块（81），加药模块（81）设置碱性加药区（812），酸性加药区（811）和氧化剂加药区（810）；碱性加药区（812）通过碱剂阀（802）连接第一出水管（907），酸性加药区（811）通过酸剂阀（803）连接第一出水管（907），氧化剂加药区（810）通过氧化剂 阀（804）连接第一出水管（907）；回用水区（12）上部设置排水口（801），底部污泥口（110）通过下方设置第三污泥阀（403）与污泥管（6）连接；厌氧反应区（7）底部污泥口（110）通过第二污泥阀（402）与污泥管（6）连接；厌氧反应区（7）内，膜组件（13）上方设置超声波发生器（17）和溶解氧分析仪（16）；鼓风机（20）出风端通过第一风阀（103）经第一曝气管（106）与好氧反应区（3）底部的第一曝气头（107）连接；鼓风机（20）出风端通过第二风阀（102）经第二曝气管（105）与厌氧反应区（7）底部的第二曝气头（109）连接；鼓风机（20）出风端通过第三风阀（101）经第三曝气管（104）与厌氧反应区（7）底部的第三曝气头（108）连接，第三曝气头（108）向下设置。 

2.根据权利要求1所述的污水处理厌氧膜生物反应器，其特征是膜组件（13）设置2-4件，所有膜组件（13）的出水口均与第一出水管（907）连接。 

3.根据权利要求1所述的污水处理厌氧膜生物反应器，其特征是第四曝气头（203）设置2-10件，第一曝气头（107）设置2-10件，第二曝气头（109）设置2-10件，第三曝气头（108）设置2-10件。 

4.根据权利要求1到3任一所述的污水处理厌氧膜生物反应器，其特征是还设置控制器（21），控制器（21）与鼓风机（20）信号连接，控制器（21）与超声波发生器（17）信号连接，控制器（21）与溶解氧分析仪（16）信号连接。 

5.根据权利要求4所述的污水处理厌氧膜生物反应器，其特征是控制器（21）与工作泵（15）信号连接，控制器（21）与第一反冲阀（905）、第二反冲阀（903）、第三反冲阀（904）和第四反冲阀（902）同时信号连接。 

6.一种权利要求5所述的污水处理厌氧膜生物反应器所用的膜组件复合清洗方法，其特征是以下步骤： 

S1，控制器（21）检测膜组件（13）内外压力差，压力差大于设定值时，关闭第二反冲阀（903）和第三反冲阀（904），开启第一反冲阀（905）和第四反冲阀（902），开启工作泵（15），关闭污水输入管（14）和第二风阀（102），第一风阀（103）开启到最大，工作泵（15）把回用水区（12）的水泵入膜组件（13）内部对膜组件（13）进行反冲；反冲完毕后开启污水输入管（14）和第一风阀（103），污水处理厌氧膜生物反应器进入正常污水处理工作； 

S2，控制器检测膜组件（13）工作时间，膜组件（13）工作时间达到设定时间，关闭第二反冲阀（903）和第三反冲阀（904），开启第一反冲阀（905）和第四反冲阀（902），开启工作泵（15），关闭污水输入管（14）和第二风阀（102），第一风阀（103）开启到最大，工作泵（15）把回用水区（12）的水泵入膜组件（13）内部对膜组件（13）进行反冲，反冲时间达到设定值后，污水处理厌氧膜生物反应器进入正常污水处理工作； 

S3，控制器检测反冲次数，反冲次数达到设定值，关闭第二反冲阀（903）和第三反冲阀（904），关闭污水输入管（14），和第二风阀（102），第一风阀（103）开启到最大，开启超声波发生器（17），开启酸剂阀（803），酸性药剂通过第一出水管（907）进入膜组件（13）内部进行浸泡，浸泡时间达到设定值后，开启第一反冲阀（905）和第四反冲阀（902），开启工作泵（15），工作泵（15）把回用水区（12）的水泵入膜组件（13）内部对膜组件（13）进行反冲，反冲时间达到设定值后关闭酸剂阀（803）和工作泵（15）； 

开启碱剂阀（802），碱性药剂通过第一出水管（907）进入膜组件（13）内部进行浸泡，浸泡时间达到设定值后，工作泵（15）把回用水区（12）的水泵入膜组件（13）内部对膜组件（13）进行反冲，反冲时间达到设定值后关闭碱 剂阀（802）和工作泵（15）； 

开启氧化剂阀（804），氧化药剂通过第一出水管（907）进入膜组件（13）内部进行浸泡，浸泡时间达到设定值后，工作泵（15）把回用水区（12）的水泵入膜组件（13）内部对膜组件（13）进行反冲，反冲时间达到设定值后，污水处理厌氧膜生物反应器进入正常污水处理工作。

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