CN103964638A - Mbr膜生物反应及臭氧技术并用一体化污水处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明MBR膜生物反应及臭氧技术并用一体化污水处理设备，属于工业污水及医用污水处理领域，是一种含臭氧深处理功能的一体化污水处理设备，由气浮处理池或流量调节池（4）、MBR膜生物处理池（6）、控制室（8）、臭氧（气-水）氧化反应池（11）、清水池（12）、污泥池（13）以及管道所构成。对于污水处理量较小的设备，可制造为一个整体，对于污水处理量过大的装置，可以将整体部件拆分成两到三部分进行制造，分体运输到现场后安装成一个整体，各部分用管道连接。以上部分还可以将其模块化制造成每一个单独的腔室，根据不同污水的特点进行组配。

Description

MBR膜生物反应及臭氧技术并用一体化污水处理设备

技术领域

本技术属于页岩气返排污水、油田污水、煤化工污水、医用污水，以及小城镇污水、城市住宅小区污水和纯净水的净化环保处理领域。

背景技术

我国页岩气开发还处于起步阶段，目前主要是利用水力压裂技术进行页岩气的开采。压裂液的返排污水含有几十种有机化合物和矿物质成分，用现有技术手段很难达到环保处理的要求。

同样，油田钻采污水也添加了各种化学药剂，并含有油脂成分和矿物质成分，用传统工艺处理后的废水还要进行深度处理才能达到环保要求。

近年来，由于煤化工的迅猛发展，相应的污水处理也成为日益关注的对象，而且残留的有机化合物非常复杂，综合废水中COD一般在5000mg/l左右、氨氮在200～500mg/l，废水所含有机污染物包括酚类、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物等，是一种典型的含有难降解的有机化合物的工业废水。

医院污水主要源于各种病房，特别是各种传染病房、手术室、洗衣房所排污水，除含有大量病源微生物，寄生虫卵如蛔虫卵及各种病毒如肝炎病毒、肺结核菌和痢疾菌等外，还含有大量污染物，其中有机物占污染总量的60%左右，难溶解物质约占总量的40%。

上述页岩气、煤化工、医用以及化工和城市污水的处理，如果用氯仿、四氯化碳、氯乙烯、三氯乙烯、氯酚类进行杀菌除污，在使用后将会产生致癌物质，即会产生二次污染。而臭氧是强氧化剂，在使用后可以对有害化合物进行自然分解，不具有致癌性及其它危害，对有害有毒化合物的分子链具有有效氧化分解功能，而且对病毒和细菌具有极好的杀灭效果。可以对工业污水、医用污水、城市污水、污泥和洁净水实行无公害的环保处理。

臭氧比液氯、漂白粉、二氧化氯具有更强的氧化能力，可以比氯快600倍以上的速度杀死包括氯不能彻底杀死的所有细菌、病毒等；可将某些重金属离子如镉、铬、锰、铅、汞等氧化沉淀达到分离的目的。

但现有的臭氧处理技术在工业污水领域没有得到很好的开发利用。我国现有部分污水处理厂也开始使用臭氧来处理污水，就是在方形或圆形污水池底部放置若干个有喷气孔的臭氧分布器，不仅臭氧利用率很低，而且杀菌效果不好。

近几年申报的专利，如201120091135.5、201220404639.2、201320549767.0等均未涉及到含臭氧处理的一体化污水处理技术。

专利201320267568.0:一体化污水处理设备，虽然含有臭氧系统，但却是在接触氧化池和消毒池之间加了一个臭氧池，而且还增加了活性炭滤罐，与本方案也有很大区别。

本技术发明的目的，就是设计一种紧凑式、可移动的，由MBR膜生物反应器和臭氧气-水反应池并用的撬装模块化污水处理设备。

发明内容

某些石油天然气及页岩气的开采都处于偏远地区或海上平台，而且很多井口相距较远，集中处理的难度较大，不可能按城市污水处理厂那样建立庞大的预处理、一沉池、厌氧池、好氧生物池、二沉池，其设计思路必须紧凑，而且便于移动。因此，本发明采用紧凑的组合工艺来处理页岩气返排污水。此外，用同样的技术手段和工艺方案，也可以解决其它如煤化工等工业污水和医用污水的处理。

本发明的特点如下：

1、第一个特点是紧凑化和橇装化：就是将气浮设备、膜生物处理设备和臭氧处理设备集中于一体的污水综合处理设备，对于小型化的污水处理可以设计成一个整体，对于大型化的污水处理可以设计成撬装组合式结构。本技术涉及到的三个核心部件，气浮池、膜生物反应池和臭氧处理池既可以分开，也可以组合。这样便于野外移动式作业，将一口井的污水处理完成后，可以很方便的移动到下一个气井旁进行污水处理。

2、第二个特点是使用了MBR膜生物处理技术，对大部分有机物分子和微生物采用活性污泥的处理方法进行生物处理，并滤除95%以上的有害成分，使污水变成清水。

3、第三个特点就是用臭氧替代氯化物的深度处理技术，臭氧是强氧化剂，对膜生物处理仍然无法降解的有毒化合物进行深度氧化处理。臭氧在使用后可以对有害化合物进行自然分解，不具有致癌性及其它危害，对有害有毒化合物的分子链具有有效氧化分解功能。

MBR膜生物反应技术和臭氧技术并用的一体化污水处理设备由气浮处理池或流量调节池（4）、MBR膜生物处理池（6）、控制室（8）、臭氧（气-水）氧化反应池（11）、清水池（12）、污泥池（13）以及管道所构成。对于污水处理量较小的设备，可制造为一个整体，对于污水处理量过大的装置，可以将整体部件拆分成两到三部分进行制造，分体运输到现场后安装成一个整体，各部分用管道连接。以上部分还可以将其模块化制造成每一个单独的腔室，根据不同污水的特点进行组配。如在某些污水中基本没有油脂成分的话，就可以不需要气浮处理池，改成流量调节池（4），取消气浮部分的浮渣扒除器（5）和气浮泵（23）即可。

以下是各主要部件的功能概述：

1、气浮处理池或流量调节池（4）：含污水入口（2）、浮渣出口（3）、浮渣扒除器（5）、和鼓泡器（22所构成）。在气浮处理池或流量调节池（4）的污水入口（2）前有机械格栅（1），以去除大块状物体。采用气浮除脂的主要作用是除去油脂及部分有机化合物和藻类浮游生物，为MBR膜生物处理扫清障碍。当污水中的动植物油超过80mg/l、矿物油超过3mg/l的情况下，需进行气浮、隔油等预处理，将油脂调整到规定指标以下再进行MBR膜生物处理。如果物料中没有油脂成分，则可以取消气浮泵（23）和浮渣扒除器（5），将气浮池当作流量调节池（4）来使用。

2、MBR膜生物处理池（6）：MBR膜生物处理部分包括膜组件（7）、MBR出水管（10）、液位计（20）、曝气管（21）、以及气浮池（4）与MBR池（6）相连接的过滤器（22）及部分管道。

采用MBR技术优点是利用活性污泥的特点，让各种细菌得以自我消化，使污泥排放量大幅度减少，也使整个污水处理的占地面积和污泥处理量与好氧法的曝气处理相比大为减少，而且没有二沉池，其占地面积及残余污泥仅相当于普通好氧池的三分之一。

3、臭氧（气-水）氧化反应池（11）：在MBR产水的出水口(10)设置入口分布器，使流体从上面大面积均匀地流入臭氧反应池，下面设置多个臭氧微孔曝气盘（16），在臭氧微孔曝气盘与入口分布器之间设一段填料，以保证臭氧与水中的污染物充分接触反应。臭氧（气-水）反应池中的水经处理后用提升泵或通过臭氧池出水管（15）输送到清水池（12）。

使用臭氧深度技术处理的目的：是对MBR产出水中难降解的有机化合物进行进一步的氧化分解，使之满足污水处理后的就地排放问题，以及为后续洁净饮用水提供良好的水源。

4、清水池（12）中的水质达到标准以后可以就地排放，所以清水池不需要很大，与污泥池（13）可以并排设置，也可以前后设置。

5、控制室（8）：设有臭氧发生器（9）、MBR出水管（10）、鼓风机（17）、自吸泵（18）、PLC自动控制柜（19）、以及反清洗水泵等等。

附图说明

图1：总图，为一体化污水处理设备平面图，其中：

件1为机械格栅

件2为污水入口

件3浮渣出口

件4为气浮处理池或流量调节池

件5为浮渣扒除器

件6为MBR膜生物处理池

件7为MBR膜生物反应器

件8为控制室

件9为臭氧发生器

件10为MBR出水管

件11为臭氧（气-水）氧化反应池

件12为清水池

件13为污泥池

件14为排污口

件15为臭氧池出水管

件16为臭氧微孔管或微孔盘

件17为鼓风机

件18为自吸泵

件19为PLC自动控制柜

件20为液位计

件21为气浮泵

件22为过滤管

件23为气浮泵

具体实施方式。

实施案例：页岩气的污水处理方案

第一步：气浮处理

将页岩气压裂液的返排废水或工业污水经前期预处理，进行格栅拦截、沉沙、气浮，并扒掉水面浮渣后进入到下道MBR工序。

第二步：MBR膜生物处理工艺

将经过气浮预处理后的污水经过滤管（22）自动输送到MBR膜生物反应池（6），污水经MBR膜生物反应器处理后，出水水质要达到《城市污水再生利用景观环境用水水质》观赏性景观环境用水标准（GB/T18921-2002）。

由于压裂液中的有毒氯化物在预处理和MBR处理阶段都很难清除，而且压裂液中还有其它难以降解的有机物分子，如果将这些含有复杂化合物的水没有进行彻底处理就进行直接排放，这些有毒化合物将对生态环境造成严重的破坏，所以必须进行深度无公害处理。

第三步：臭氧气-水氧化反应工艺

将经过处理后的污水由自吸泵（18）输入臭氧（气-水）氧化反应池（11），臭氧也按计量从臭氧发生器（9）输送到臭氧混合池（11-0），使污水中的有机化合物及微生物与臭氧进行氧化降解反应。

经上述方案处理的清水完全可以直接排放，可以为大型医院污水及许多工业污水进行深度处理，以替代投资巨大的其它污水处理装置。该装置也可以作为大型纯净水的预处理工艺，使杀菌更为彻底。

本发明属于高级氧化处理技术，非常方便，易于实施，与其它用氯化物杀菌的污水处理方案相比，是完全氧化处理方案，无二次污染源，占地面积小，设备投资省。

Claims (4)

1.一种MBR膜生物反应及臭氧技术并用一体化污水处理设备，它是由气浮处理池或流量调节池（4）、MBR膜生物处理池（6）、控制室（8）、臭氧（气-水）氧化反应池（11）、清水池（12）、污泥池（13）以及管道所构成。

2.如权利要求书1所述的控制室（8），它是由臭氧发生器（9）、MBR出水管（10）、鼓风机（17）、自吸泵（18）、PLC自动控制柜（19）、以及反清洗水泵所组成。

3.如权利要求书1所述的臭氧（气-水）氧化反应池（11），在MBR产水的出水口(10)设置入口分布器，使流体从上面大面积均匀地流入臭氧反应池，下面设置多个臭氧微孔曝气盘（16），在臭氧微孔曝气盘与入口分布器之间设一段填料，以保证臭氧与水中的污染物充分接触反应，臭氧（气-水）反应池中的水经处理后用提升泵或通过臭氧池出水管（15）输送到清水池（12）。

4.如权利要求书1所述的MBR膜生物反应及臭氧技术并用一体化污水处理设备，对于污水处理量较小的设备，可制造为一个整体，对于污水处理量较大的装置，可以将整体部件拆分成两到三部分进行制造，分体运输到现场后安装成一个整体，各部分用管道连接。