CN104944572A - 一种陶瓷膜生物反应器及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种陶瓷膜生物反应器，包括膜生物反应器池和产水池，在膜生物反应器池中垂直设有一组平板陶瓷膜片、加热棒，在底部设有曝气头，平板陶瓷膜片在池外部通过抽吸管路依次连接有抽吸压力表、抽吸泵和抽吸流量计，曝气头通过空气管路与在池外部的空气流量计和空气泵相连，抽吸压力表和抽吸泵之间的抽吸管路依次连接有反洗泵和反洗流量计，在产水池外部还连接有产水泵，在膜生物反应器池外部设有原水泵和PLC控制系统。本发明还公开上述陶瓷膜生物反应器的应用。本发明采用陶瓷膜生物反应器为一体化设备，配有PLC控制系统，可实现自动运行，同时采用的膜片为平板陶瓷膜，具有高强度、高通量、抗污染的优点，可保证出水的稳定达标。

Description

一种陶瓷膜生物反应器及其应用

技术领域

本发明属于医院污水处理领域，具体涉及一种陶瓷膜生物反应器及其应用。

背景技术

传染病医院污水是传染性疾病专科医院及综合医院传染病房排放的诊疗、生活及粪便污水，含有肠道病菌、病毒、结核杆菌等病原微生物。与一般生活污水和工业废水相比，其来源及成分复杂，含有病原性微生物、有毒、有害的物理化学污染物和放射性污染等，具有空间污染、急性传染和潜伏性传染等特征，如不经有效处理会成为疫病扩散的重要途径并严重污染环境。

根据《污水综合排放标准》，现有医院污水处理工艺级别低，主要存在(1)悬浮物浓度高，消毒效果难以保证；(2)进水水质波动大，消毒剂投加量难以控制；(3)消毒副产物产生量大，影响生态环境的安全；(4)余氯标准无上限，过多余氯危害生态安全等问题。为此，出台了更为具体与严格的《医疗机构水污染物排放标准》(GB18466-2005)，2013年又出台了《医院污水处理工程技术规范》(HJ2029-2013)。在医疗机构水污染物排放标准GB18466-2005中，传染性医疗废水排放标准大幅度提高。因此，要保证其达标排放，对处理工艺的选择要求就更高。

目前，我国大多数大型医院普遍采用的处理方式为二级生化处理，包括A/O、SBR、氧化沟和接触氧化等，其典型工艺流程见图1。其中，以接触氧化用的为多。但是培养相应的微生物需要较长时间，一般从生物开始挂膜至生物膜成熟需要20～30天不等，且对COD的去除效率不高，对病原性微生物的去除效果较弱。

发明内容

技术问题：为了克服这些不足，本发明的第一个目的是选用具有高效固液分离作用、出水悬浮物浓度低、细菌和病毒易于灭活的陶瓷膜生物反应器，有效去除COD、SS、细菌和病原体的，减少消毒剂用量，由此减少消毒副产物的产生。

本发明的第二个目的是提供了一种陶瓷膜生物反应器处理污水的方法。

本发明的第三个目的是提供了上述的陶瓷膜生物反应器在传染病医院污水处理方面的应用。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种陶瓷膜生物反应器(MBR)，它包括膜生物反应器池和产水池，在膜生物反应器池中垂直设有一组平板陶瓷膜片和加热棒，在膜生物反应器池底部设有曝气头，所述平板陶瓷膜片在膜生物反应器池外部通过抽吸管路依次连接有抽吸压力表、抽吸泵和抽吸流量计，所述曝气头通过空气管路与在膜生物反应器池外部的空气流量计和空气泵相连，所述抽吸压力表和抽吸泵之间的抽吸管路还依次连接有反洗泵和反洗流量计，在产水池外部还连接有产水泵，在膜生物反应器池外部还设有原水泵和PLC控制系统，所述原水泵通过抽水管路与膜生物反应器池连通，所述PLC控制系统控制原水泵、抽吸泵、反洗泵和产水泵的启停。

其中，上述一组平板陶瓷膜片共2片，孔径0.1μm，膜总表面积0.085m²(2×0.0425m²)。

一种陶瓷膜生物反应器处理污水的方法，包括以下步骤：首先，将经预曝气处理后的污水通过原水泵抽入膜生物反应器池中，在膜生物反应池内有接种的活性污泥，活性污泥通过空气泵和曝气头进行供氧，加热棒保证污水温度，使活性污泥菌体保持活性；其次，活性污泥对污水中的污染物质进行生物降解，然后，污水经过平板陶瓷膜片过滤后，通过抽吸泵将过滤后得到的产水输送至产水池，再次，产水池内的产水由反洗泵打回膜生物反应池以反向清洗平板陶瓷膜片，去除膜表面积累的污染物，最后，产水泵将出水送入消毒池进行消毒。抽吸流量计流量读数、抽吸压力表压力读数均自动记录到PLC控制系统中，反洗流量计流量读数同样自动记录到PLC控制系统中，通过PLC自动控制系统控制原水泵、抽吸泵、反洗泵、产水泵、空气泵的开停，记录抽吸泵、反洗泵瞬时流量和累积流量以及抽吸压力。膜池上设有挡板，防止病原性微生物在曝气过程中扩散到空气中。

通过抽吸泵控制平板陶瓷膜片的出水通量至0.6～0.7m³/m²·d，且每运行9.5min，反冲洗0.5min，持续循环至操作压力大于30kPa，用3‰的NaClO对平板陶瓷膜片进行化学清洗。

上述加热棒水温保持在25±0.5℃。

通过调节空气流量计，控制气水比在8～12。

上述的陶瓷膜生物反应器在传染病医院污水处理方面的应用。

有益效果：本发明同现有技术相比，具有以下优点：本发明使用的陶瓷膜生物反应器工艺，条件相对简单，占地小，运行能耗低，采用较高的自动化水平，管理方便，适应性强；相比于其他生物处理工艺，MBR在微生物降解有机物的同时还拥有高效的固液分离作用，出水悬浮物浓度低，细菌和病毒则会失去附着或包裹的屏障，易于被灭活，能有效去除COD、SS、细菌和病原体，同时减少消毒剂用量，由此减少消毒副产物的产生；MBR的膜池具有较长的污泥龄，可以充分生长硝化细菌，在MBR的膜池内可以充分完成污水的硝化作用；MBR的膜池内污泥浓度保持在合理的范围内，可在一定程度上缓解膜污染并保证出水水质；陶瓷膜生物反应器COD去除率达到85.1％，氨氮去除率达到96％，出水浊度低于3NTU，粪大肠菌群去除率达到99.5％，出水肠道致病菌(沙门氏菌、志贺氏菌)未检出，结核杆菌未检出，达到《医疗机构水污染物排放标准》(GB18466-2005)中规定的传染病、结核病医疗机构水污染物排放限值。本发明在传染病医院污水处理领域具有非常广阔的应用前景。

附图说明

图1是现有的二级生化工艺流程图；

图2是本发明医院污水处理的陶瓷膜生物反应器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体的实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

实施例1：传染病医院污水传统处理工艺

某传染病医院污水处理系统采用传统的预曝气-接触氧化-消毒工艺，设计流量为600m³/d，处理构筑物均为地下式。该医院污水处理站按如下步骤处理医院污水：

(1)混合污水先经过格栅去除大的悬浮物与漂浮物；

(2)然后进入预曝气调节池进行预曝气，再由调节池提升泵将污水提升进入接触氧化池进行生化处理，提升泵通过浮球阀液位控制，间歇运行；

(3)接触氧化池内有蜂窝状填料，生物膜附着生长降解有机物；

(4)随后污水进入沉降池，经过ClO₂消毒池进行消毒，最后排入市政管网。

本实施例采集了该传染病医院污水处理系统进出水水样进行检测。其中，进水水质：COD173mg/L，氨氮32.1mg/L。出水水质：COD106mg/L，氨氮17.2mg/L。出水中粪大肠菌群100MPN/L，肠道致病菌(沙门氏菌、志贺氏菌)、结核杆菌均未检出。出水达不到GB18466-2005《医疗机构水污染物排放标准》传染、结核病医院日均值标准。

实施例2本发明陶瓷膜生物反应器的结构

一种陶瓷膜生物反应器，它包括膜生物反应器池1和产水池2，在膜生物反应器池1中垂直设有一组平板陶瓷膜片14和加热棒13，在膜生物反应器池1底部设有曝气头12，平板陶瓷膜片14在膜生物反应器池1外部通过抽吸管路依次连接有抽吸压力表6、抽吸泵4和抽吸流量计5，曝气头12通过空气管路与在膜生物反应器池1外部的空气流量计11和空气泵10相连，抽吸压力表6和抽吸泵4之间的抽吸管路还依次连接有反洗泵7和反洗流量计8，在产水池2外部还连接有产水泵9，在膜生物反应器池1外部还设有原水泵3和PLC控制系统15，原水泵3通过抽水管路与膜生物反应器池1连通，PLC控制系统15控制原水泵3、抽吸泵4、反洗泵7和产水泵9的启停。平板陶瓷膜片14共2片，孔径0.1μm，膜总表面积0.085m²。

实施例3本发明的陶瓷膜生物反应器处理某传染病医院污水方法

与传统工艺相比，本发明陶瓷膜生物反应器工艺的区别在于：陶瓷膜生物反应器进水取自原预曝气调节池出水，在膜生物反应器内进行生化处理后，出水再经消毒后排放。

本发明的采用实施例2中的一种陶瓷膜生物反应器处理某传染病医院污水的方法，包括以下步骤：首先，将经预曝气处理后的污水通过原水泵3抽入膜生物反应器池1中，在膜生物反应池1内有接种的活性污泥，活性污泥通过空气泵10和曝气头12进行供氧，加热棒13保证污水温度，使活性污泥菌体保持活性；其次，活性污泥对污水中的污染物质进行生物降解，然后，污水经过平板陶瓷膜片14过滤后，通过抽吸泵4将过滤后得到的产水输送至产水池2，再次，产水池2内的产水由反洗泵7打回膜生物反应池1以反向清洗平板陶瓷膜片14，去除膜表面积累的污染物，最后，产水泵9将出水送入消毒池进行消毒。通过抽吸泵控制平板陶瓷膜片14的出水通量至0.6m³/m²·d，且每运行9.5min，反冲洗0.5min，持续循环至操作压力大于30kPa，用3‰的NaClO对平板陶瓷膜片14进行化学清洗。加热棒13水温保持在25℃。通过调节空气流量计，控制气水比在8～12。

以上述某传染病医院污水为处理对象，污水中有机物、氨氮浓度较高，污水中含有各种细菌、病原性微生物，属于高传染性污水；其中CODcr为79.4～253.8mg/L，氨氮为16.4～71.4mg/L，pH6.0～9.0，粪大肠菌群数>16000MPN/L。MBR装置进出水水质见表1。

表1 MBR装置进出水水质

从表中可以看出，MBR工艺较传统的接触氧化工艺具有更高的污染物去除效果，MBR出水完全达到GB18466-2005《医疗机构水污染物排放标准》传染、结核病医院日均值标准。

本发明采用陶瓷膜生物反应器为一体化设备，配有PLC控制系统，可实现自动运行，同时采用的膜片为平板陶瓷膜，具有高强度、高通量、抗污染的优点，可保证出水的稳定达标。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的近一步详细说明，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 (7)

1.一种陶瓷膜生物反应器，其特征在于，它包括膜生物反应器池（1）和产水池（2），在膜生物反应器池（1）中垂直设有一组平板陶瓷膜片（14）和加热棒（13），在膜生物反应器池（1）底部设有曝气头（12），所述平板陶瓷膜片（14）在膜生物反应器池（1）外部通过抽吸管路依次连接有抽吸压力表（6）、抽吸泵（4）和抽吸流量计（5），所述曝气头（12）通过空气管路与在膜生物反应器池（1）外部的空气流量计（11）和空气泵（10）相连，所述抽吸压力表（6）和抽吸泵（4）之间的抽吸管路还依次连接有反洗泵（7）和反洗流量计（8），在产水池（2）外部还连接有产水泵（9），在膜生物反应器池（1）外部还设有原水泵（3）和PLC控制系统（15），所述原水泵（3）通过抽水管路与膜生物反应器池（1）连通，所述PLC控制系统（15）控制原水泵（3）、抽吸泵（4）、反洗泵（7）和产水泵（9）的启停。

2.根据权利要求1所述的一种陶瓷膜生物反应器，其特征在于，所述一组平板陶瓷膜片（14）共2片，孔径0.1μm，膜总表面积0.085m²。

3.权利要求1所述的一种陶瓷膜生物反应器处理污水的方法，其特征在于，包括以下步骤：首先，将经预曝气处理后的污水通过原水泵（3）抽入膜生物反应器池（1）中，在膜生物反应池（1）内有接种的活性污泥，活性污泥通过空气泵（10）和曝气头（12）进行供氧，加热棒（13）保证污水温度，使活性污泥菌体保持活性；其次，活性污泥对污水中的污染物质进行生物降解，然后，污水经过平板陶瓷膜片（14）过滤后，通过抽吸泵（4）将过滤后得到的产水输送至产水池（2），再次，产水池（2）内的产水由反洗泵（7）打回膜生物反应池（1）以反向清洗平板陶瓷膜片（14），去除膜表面积累的污染物，最后，产水泵（9）将出水送入消毒池进行消毒。

4.根据权利要求3所述的一种陶瓷膜生物反应器处理污水的方法，其特征在于，通过抽吸泵控制平板陶瓷膜片（14）的出水通量至0.6~0.7m³/m^2.d，且每运行9.5min，反冲洗0.5min，持续循环至操作压力大于30kPa，用3‰的NaClO对平板陶瓷膜片（14）进行化学清洗。

5.根据权利要求3所述的一种陶瓷膜生物反应器处理污水的方法，其特征在于，所述加热棒（13）水温保持在25±0.5℃。

6.根据权利要求3所述的一种陶瓷膜生物反应器处理污水的方法，其特征在于，通过调节空气流量计，控制气水比在8~12。

7.权利要求1所述的陶瓷膜生物反应器在传染病医院污水处理方面的应用。