CN104761048B - 基于膜生物反应器的水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种基于膜生物反应器的水处理装置。该装置包括集水池和膜生物反应器，所述集水池包括废水进水管、雨水进水管、储水箱，所述膜生物反应器包括MBR进水管、MBR反应器箱体、陶瓷膜组和出水管，所述MBR进水管的一端延伸到所述储水箱的内部、另一端延伸到所述MBR反应器箱体的内部，所述陶瓷膜组设置在所述MBR反应器箱体的内部，所述出水管的一端和所述平板陶瓷膜组的出水口相连、另一端延伸到所述MBR反应器箱体的外部。本发明实施例水处理装置可以同时收集雨水和洗浴废水，提高膜生物反应器的利用率，避免了过去雨水利用装置长期闲置的弊端。适用于居民区、校园、写字楼群等，对于减少污染排放，回收和利用水资源有重要的意义。

Description

基于膜生物反应器的水处理装置

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种基于MBR(Membrane Bio-Reactor，膜生物反应器)的水处理装置。

背景技术

MBR将传统生物处理技术与膜分离技术结合，主要具有以下优点：占地面积小；出水水质好，运行稳定；能将生物固体截留，实现在较高污泥浓度和较长的污泥停留时间下进行生物降解；自动化程度高。

洗浴废水属于生活污水，有机物含量较高，污染程度高，处理方法很多，主要是一些生化处理的工艺。目前住宅小区(包括生活小区、校园区、写字楼群等)的洗浴废水是通过城市污水厂处理后直接排放，一般不循环利用，造成了水资源的大量浪费。

在雨水回收利用方面，目前基本实现雨污分流，雨水大多通过市政雨水管道直接排放，造成水资源浪费；雨水在研的资源化的方法很多，但由于雨水水源的不连续性和不确定性，造成专门的雨水利用装置利用率不高，尤其对于北方城市会出现常年空闲的现象，经济性差。

目前，还没有一种基于将MBR和洗浴废水、雨水的水处理相结合的方案。

发明内容

本发明的实施例提供了一种基于膜生物反应器的水处理装置，以实现有效地回收和利用水资源。

一种基于膜生物反应器的水处理装置，包括：集水池和膜生物反应器，所述集水池包括废水进水管、雨水进水管、储水箱，所述膜生物反应器包括MBR进水管、MBR反应器箱体、陶瓷膜组和出水管，所述MBR进水管的一端延伸到所述储水箱的内部、另一端延伸到所述MBR反应器箱体的内部，所述陶瓷膜组设置在所述MBR反应器箱体的内部，所述出水管的一端和所述平板陶瓷膜组的出水口相连、另一端延伸到所述MBR反应器箱体的外部。

所述的储水箱的底部设置有清淤阀，所述清淤阀与市政污水管道相连。

所述的储水箱的侧壁的上部设置有溢流管，所述溢流管与市政污水管道相连。

所述的膜生物反应器还包括MBR进水泵、液位计，所述MBR进水泵和所述MBR进水管、液位计连接，所述MBR进水泵由所述液位计控制启停，当所述MBR进水泵启动后，所述MBR进水泵控制所述MBR进水管从储水箱向所述MBR反应器箱体的底部供水。

所述的陶瓷膜组包括多片平行设置的平板陶瓷膜。

所述的陶瓷膜组安装在设有出水口的框架上，每片平板陶瓷膜的出水口与框架的出水口相连，合并为产水出水口，所述出水管的一端连接所述产水出水口、另一端延伸到MBR反应器箱体的外部。

所述的膜生物反应器还包括MBR出水泵和时间继电器，所述MBR出水泵和出水管、时间继电器连接，所述出水泵由所述时间继电器控制启停，在所述出水泵启动时，所述出水管从平板陶瓷膜组件排出水到所述MBR反应器箱体的外部。

所述时间继电器控制所述MBR出水泵抽吸第一时间段后，停抽第二时间段，所述第一时间段的时长大于第二时间段的时长。

在所述MBR反应器箱体的底部设置排泥管，所述排泥管从所述MBR反应器箱体的底部的内部延伸到所述MBR反应器箱体的外部。

所述的膜生物反应器还包括设置在陶瓷膜组件的下方的微孔曝气管，以及设置在所述MBR反应器箱体外部的鼓风机，所述鼓风机通过微孔曝气管向所述膜生物反应器均匀曝气。

所述的膜生物反应器的出水方向与膜生物反应器内部的曝气气流以及带动的水流方向垂直。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例公开的水处理装置包括雨水和洗浴废水收集装置以及陶瓷膜生物反应器，可以同时收集雨水和洗浴废水，提高膜生物反应器的利用率，避免了过去雨水利用装置长期闲置的弊端。该水处理装置主要适用于住宅小区，包括居民区、校园、写字楼群等，对于减少污染排放，回收和利用水资源有重要的意义。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种装置的结构示意图；

图1中：1——废水进水管；2——储水箱；3——雨水进水管；4——清淤阀；5——溢流管；6——MBR进水泵；7——MBR进水管；8——液位计；9——MBR反应器箱体；10——陶瓷膜组件；11——微孔曝气管；12——鼓风机；13——MBR排泥管；14——时间继电器；15——MBR出水泵；16——出水管。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本发明实施例针对现有住宅小区水环境处理系统的污水排放、水资源浪费等缺陷，设计了一种基于MBR的水处理装置，该装置平时处理废水、雨水作为补充水源，上述废水可以为洗浴废水和工业废水等废水。处理后实现小区中水回用，包括冲厕、洗车以及景观用水等。

平板陶瓷膜作为新兴的膜处理技术，具有以下优点：①优良的化学稳定性；②温度适用范围广；③耐污染能力强；④机械强度高；⑤分离效率高；⑥寿命长；⑦运行压力低，能耗小，低压下就可达到较高通量。

上述基于MBR的水处理装的结构示意图如图1所示，包括集水池和膜生物反应器两部分。其中，集水池部分由废水进水管1、储水箱2、雨水进水管3、清淤阀4和溢流管5组成。集水池平日存储废水，雨天雨水作为补充水源也存储于此，兼具储水和沉淀的功能，底部设有清淤阀，并设有溢流装置。

集水池为膜生物反应器提供水源，平日洗浴废水、工业废水等废水通过废水进水管1进入储水箱2，雨天雨水作为补充水源通过雨水进水管3进入储水箱2。储水箱兼具存水和沉淀的功能，底部设有清淤阀4，该清淤阀4与市政污水管道相连，可定期对储水箱进行清理。储水箱2的侧壁上部设有溢流管5，该溢流管5与市政污水管道相连，当储水箱2中的水量大于存储容量，将储水箱2中的水从溢流管出排出至市政污水管道。

上述膜生物反应器部分由MBR进水泵6、MBR进水管7、液位计8。MBR反应器箱体9、陶瓷膜组10、微孔曝气管11、鼓风机12、MBR排泥管13、时间继电器14、MBR出水泵15和出水管16组成。

上述MBR进水管7的一端延伸到储水箱2的内部，另一端延伸到MBR反应器箱体9的底部的内部，MBR进水泵6和MBR进水管7、液位计8连接，MBR进水泵6由液位计8控制启停，当MBR进水泵6启动后，MBR进水泵6控制MBR进水管7从储水箱2向MBR反应器箱体9的底部供水。MBR反应器箱体9从底部进水，便于泥水混合接触、在膜生物反应器内部循环。

陶瓷膜组10包括多片平行设置的平板陶瓷膜，平板陶瓷膜主要由三氧化二铝制成、孔径为0.1μm。平板陶瓷膜组10安装在设有出水口的框架上，每片平板陶瓷膜的出水口与框架的出水口相连，合并为产水出水口。出水管16的一端连接上述产水出水口、另一端延伸到MBR反应器箱体9的外部。

MBR出水泵15和出水管16、时间继电器14连接，出水泵15由时间继电器14控制启停，抽吸第一时间段后，停抽第二时间段，如此循环，可有效减缓膜生物反应器的污染。上述第一时间段的时长大于第二时间段的时长。比如，抽吸、停抽的时间周期为10min、2min。

在出水泵15启动抽吸时，出水管16从平板陶瓷膜组件10排出水到MBR反应器箱体9的外部。排泥管13设置在MBR反应器箱体9的底部，从MBR反应器箱体9的底部的内部延伸到MBR反应器箱体9的外部，用于排除MBR反应器箱体9中的剩余污泥。

微孔曝气管11设置平板陶瓷膜组件10的正下方，尽量贴近平板陶瓷膜。鼓风机12和微孔曝气管11组成曝气系统，对MBR进行曝气，通过气吹来减少膜污染。鼓风机12通过微孔曝气管11向膜生物反应器均匀曝气，同时膜生物反应器的出水方向与膜生物反应器内部的曝气气流以及带动的水流方向垂直，曝气气流竖向运动，横向负压抽吸出水，形成错流，减缓膜污染。

上述膜生物反应器的运行压力低，能耗小，低压下就可达到较高通量，抗污染冲击能力大，出水效果好，效率高。

实施例一

实例使用进水为北京交通大学学苑公寓洗浴废水和北京交通大学各教学楼屋面雨水。其中洗浴废水水质为：CODcr200-300mg/L,氨氮6-15mg/L，TN 10-20mg/L,TP 0.5-0.8mg/L,浊度50-100NTU，LAS 10-20mg/L；雨水水质为：CODcr50-200mg/L,氨氮1-4mg/L，TN3-6mg/L,TP 0.5-0.8mg/L,浊度20-50NTU。

应用上述本发明实施例的基于膜生物反应器的水处理装置对上述洗浴废水和雨水进行处理，其中，膜生物反应器的设计容积为5L，膜面积为0.04m²，水力停留时间为5h，经试验测定按照抽吸时间10min，停抽时间2min的设定循环运行，出水量最大，膜污染速率低。连续运行，同时定期监测出水中CODcr，氨氮，总氮，LAS以及浊度的浓度。

本发明实施例的基于膜生物反应器的水处理装置运行压力在低于5Kpa时，通量就可达到40L/m²*h，运行压力低，能耗小，低压下就可达到较高通量。

本发明实施例的基于膜生物反应器的水处理装置稳定运行1个月的试验结果表明：出水CODcr浓度低于20mg/L，去除率达到91％以上；氨氮浓度低于1mg/L,去除率达到93％以上；TN浓度低于2mg/L，去除率达到85％以上，LAS浓度低于1mg/L,去除率高达96％；浊度也小于1NTU，去除率高达99％。总体来说，出水水质良好，完全达到《城市污水再生利用城市杂用水水质(GB/T18920—2002)》以及《城市污水再生利用景观环境用水水质(GB/T18921—2002)》的回用要求。

综上所述，本发明实施例公开的水处理装置包括雨水和洗浴废水收集装置以及陶瓷膜生物反应器，可以同时收集雨水和洗浴废水，提高膜生物反应器的利用率，避免了过去雨水利用装置长期闲置的弊端。该水处理装置主要适用于住宅小区，包括居民区、校园、写字楼群等，对于减少污染排放，回收利用水资源有重要的意义。

本发明实施例的水处理装置中的膜生物反应器采用平板陶瓷膜作为处理单元，运行压力低，能耗小，低压下就可达到较高通量，抗污染冲击能力大，出水效果好，效率高。MBR箱体采用液位控制装置控制MBR进水泵，从而保证MBR的有效反应体积，保证水力停留时间，实现MBR的稳定运行。MBR出水采用时间继电器控制出水泵，使其抽吸、停抽的时间周期为10min、2min，该条件下可有效减缓膜污染。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种基于膜生物反应器的水处理装置，其特征在于，包括：集水池和膜生物反应器，所述集水池包括废水进水管、雨水进水管、储水箱，所述膜生物反应器包括MBR进水管、MBR反应器箱体、陶瓷膜组和出水管，所述MBR进水管的一端延伸到所述储水箱的内部、另一端延伸到所述MBR反应器箱体的内部，所述陶瓷膜组设置在所述MBR反应器箱体的内部，所述出水管的一端和所述陶瓷膜组的出水口相连、另一端延伸到所述MBR反应器箱体的外部；

所述的膜生物反应器还包括MBR进水泵、液位计，所述MBR进水泵和所述MBR进水管、液位计连接，所述MBR进水泵由所述液位计控制启停，当所述MBR进水泵启动后，所述MBR进水泵控制所述MBR进水管从储水箱向所述MBR反应器箱体的底部供水；

所述的膜生物反应器还包括MBR出水泵和时间继电器，所述MBR出水泵和出水管、时间继电器连接，所述出水泵由所述时间继电器控制启停，在所述出水泵启动时，所述出水管从平板陶瓷膜组件排出水到所述MBR反应器箱体的外部；所述时间继电器控制所述MBR出水泵抽吸第一时间段后，停抽第二时间段，所述第一时间段的时长大于第二时间段的时长；

所述的膜生物反应器的出水方向与膜生物反应器内部的曝气气流以及带动的水流方向垂直；

所述的储水箱的底部设置有清淤阀，所述清淤阀与市政污水管道相连；

所述的储水箱的侧壁的上部设置有溢流管，所述溢流管与市政污水管道相连；

所述的陶瓷膜组安装在设有出水口的框架上，每片平板陶瓷膜的出水口与框架的出水口相连，合并为产水出水口，所述出水管的一端连接所述产水出水口、另一端延伸到MBR反应器箱体的外部；

所述的膜生物反应器还包括设置在陶瓷膜组件的下方的微孔曝气管，以及设置在所述MBR反应器箱体外部的鼓风机，所述鼓风机通过微孔曝气管向所述膜生物反应器均匀曝气。

2.根据权利要求1所述的基于膜生物反应器的水处理装置，其特征在于，在所述MBR反应器箱体的底部设置排泥管，所述排泥管从所述MBR反应器箱体的底部的内部延伸到所述MBR反应器箱体的外部。