CN105084539A - 超声波膜组件处理低温地区污水的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声波膜组件处理低温地区污水的方法及其装置，它采用超声波处理与膜反应器相互结合处理污水的方法，将污水引入一个充满微生物的膜池中进行微生物处理，再通过鼓风机间隙性从膜池底部向其内曝气，形成短程反硝化，处理后的污水通过出水泵提升排出；出水速率不达标时通过鼓风机和反冲洗泵对膜池中的膜组件进行气水反冲洗；运行过程中通过开启超声波发生器进行超声波辐射，降低膜污染；实时检测污水中的pH和ORP值，并通过调节鼓风机和反冲洗水泵及时调节pH和ORP在正常数值内。本发明同时采用了超声波强化处理膜生物反应器处理效果。同时超声处理可以提高酶活性，同时有利于微生物生长从而强化微生物降解污染物效能。

Description

超声波膜组件处理低温地区污水的方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种超声波膜组件处理低温地区污水的方法及其装置，属于环境工程水处理技术领域。

背景技术

目前污水处理设施普遍都采用活性污泥法，活性污泥中大量的微生物在适宜温度下发生同化作用分解污水中有机物得到能量达到自身繁殖的目的。然而在低温地区，温度低，活性污泥微生物活性低，会大大降低硝化作用效果，出水NH₄ ⁺-N和总氮都不能达标；生活污水温度低，粘度变大，有机物在污水中的扩散及沉降缓慢，易导致污泥膨胀或活性污泥大量流失，低温使污水中溶解的气体量变大，易导致污泥上浮，减弱对有机物的分解能力。

低温下，硝化细菌和反硝化细菌的活性受到严重抑制，MBR反应器的净化效能受到一定的影响，但是低温条件下较好的膜去除效果在一定程度上可以补偿生物去除效果的不足。同时，膜生物反应器通过调节运行条件，如降低进出水量、混合液的回流量和曝气量，延长水力停留时间，降低污泥负荷可以使处理效率得到一定的恢复。因此，针对低温地区传统污水处理设施运行不佳的现状，开发一种可实现在低温情况下正常运行的膜生物反应器是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是为解决低温地区传统污水处理设施运行不佳的问题，提供一种运行成本低、操作方便、易维护、处置效率高的超声波膜组件处理低温地区污水的方法及其装置。

本发明的技术方案是这样的：

本发明是这样一种超声波膜组件处理低温地区污水的方法，它采用超声波处理与膜反应器相互结合处理污水的方法，将污水引入一个充满高浓度微生物的膜池中进行微生物处理（启动反应器前，向膜池中投加活性污泥，污泥里面有很多微生物，即接种污泥），因为膜起过滤作用，微生物被拦截在膜池中，所以微生物浓度较高，高浓度的微生物对于污水中的BOD、COD和NH₄ ⁺-N、P有很好的去除效果。鼓风机间隙性从膜池底部向其内曝气，形成短程反硝化，极大的促进了污染物的去除，特别是NH₄ ⁺-N、P的去除。处理后的污水通过出水泵提升排出；活性污泥对于膜堵塞十分严重，当膜污染严重，出水速率不达标时通过鼓风机和反冲洗泵对膜池中的膜组件进行气水反冲洗；由于超声处理对于缓解膜污染有较好的作用，因此，运行过程中通过开启超声波发生器进行超声波辐射，降低膜污染；实时检测污水中的pH和ORP值，并通过调节鼓风机和反冲洗水泵及时调节pH和ORP在正常数值内。当膜生物反应器中微生物浓度降低时，适当增加超声波辐射时间，超声处理有利于微生物生长，同时微生物脱氢酶活性，有利于提高细胞膜通透性，提高微生物同化作用能力，从而增加微生物浓度。

为实现上述方法，本发明采用了这样一种超声波处理与膜反应器相互结合的污水处理装置，它包括调节池和膜反应器，调节池与膜反应器的连接管道上设有用于将调节池中的污水提升输送进入膜反应器中的提升泵；在膜反应器中设有膜组件；它还设有用于向膜反应器中产生超声波辐射的超声波发生器以及用于将处理后的污水从膜反应器中提升排出的出水泵。

在膜反应器底部设有用于对膜反应器中的膜组件进行气水反冲洗的鼓风机和反冲洗泵。在膜反应器顶部设有用于实时检测膜池污水中的pH和ORP值的pH探头和ORP探头。

本发明的膜反应器是MBR膜生物反应器，它能保持高浓度的微生物，且泥龄长，自动化运行程度高，耐冲洗负荷。膜生物反应器采用浸没式真空纤维膜，通过优化膜生物反应器的运行工况：DO在0.5mg/L，HRT在2h，SRT为30d，使得膜组件在低温情况下能够有更加优良的膜过滤效果来应对低温带来的微生物处理性能降低的现状。

鉴于低频超声波在低温地区污水处理的优良性能，本发明同时采用了超声波强化处理膜生物反应器处理效果。为了强化膜生物反应器在低温污水情况下有更好的污染物去除效果，在放置膜组件池中安装超声波发生器，超声频率在28kHz，低频超声处理水温稍有提高，同时超声处理可以提高酶活性，优化微生物细胞通透性，同时有利于微生物生长从而强化微生物降解污染物效能。

本发明的有益效果是：

一是膜生物反应器有很好的固液分离作用，微生物含量高，剩余污泥少，处理效果好。同时，膜池结构简单，运行方便，占地面积小，膜池内部安装的pH和ORP探头实时检测MBR内部运行状况，从而实现自动化运行的目的。

二是低频超声波有利于克服低温带来的微生物活性低，降解效能差的弊端，低频超声波能耗低，提高微生物处理处理效率。同时超声处理产生的空化作用能够提高酶促反应和微生物生长和代谢活动，促进微生物降解生活污泥的污染物效能。

附图说明

图1是本发明的装置结构示意图；

附图标记说明：1-进水管、2-调节池、3-提升泵、4-超声发生器、5-膜组件、6-pH探头、7-ORP探头、8-鼓风机、9-反冲洗水泵、10-膜反应器、11-出水泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

先看图1，图1展示了本发明的这种超声波处理与膜反应器相互结合的污水处理装置的结构，从图中可以看出，本发明的装置的结构主体主要包括调节池2和膜反应器10，污水通过进水管1进入调节池中，然后通过提升泵3提升输送进入膜反应器10中，膜反应器10是膜池结构，其内设有膜组件5，其底部设有曝气和反冲洗管道，连接鼓风机8和反冲洗水泵9，膜反应器10的后面设有出水管，出水管上设有出水泵11。另外，膜反应器10顶部设有两个插入膜池中的探头，一个是pH探头6，还有一个是ORP探头7，用于检测膜池内的pH和ORP数值。

如图1所示，本发明是这样实施的：

低温地区生活污水通过进水管1进入调节池2，调节池2中污水通过提升泵3进入MBR膜池即膜反应器10，在膜反应器10中高浓度的微生物对于污水中的BOD、COD和NH₄ ⁺-N、P有很好的去除效果，鼓风机8间隙性曝气形成的短程反硝化极大的促进了污染物的去除，特别是NH₄ ⁺-N、P的去除。经过处理的污水通过出水泵11提升排出。

活性污泥对于膜堵塞十分严重，当膜污染严重，出水速率不达标时，开启鼓风机8和反冲洗水泵9对膜组件5进行气水反冲洗，采用膜清洗周期8d。由于超声处理对于缓解膜污染有较好的作用，因此，运行过程中，开启超声波发生器4进行超声波辐射，辐射间隔48h，在超声波辐射情况下发现膜污染得到有效降低，膜清洗周期延长了两天。实时检测膜反应器10中的pH探头6和ORP探头7的运行参数，当污水pH和ORP在低温情况下发生异常时，调节鼓风机8和反冲洗水泵9及时开启调节，调节pH和ORP到正常数值内。当膜反应器10中微生物浓度降低时，适当增加超声波辐射时间，研究发现超声处理有利于微生物生长，同时微生物脱氢酶活性，有利于提高细胞膜通透性，提高微生物同化作用能力，从而增加微生物浓度。

以下是该超声波膜组件处理低温地区污水数据表：

当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种超声波膜组件处理低温地区污水的方法，其特征在于：它采用超声波处理与膜反应器相互结合处理污水的方法，将污水引入一个充满微生物的膜池中进行微生物处理，再通过鼓风机间隙性从膜池底部向其内曝气，形成短程反硝化，处理后的污水通过出水泵提升排出；出水速率不达标时通过鼓风机和反冲洗泵对膜池中的膜组件进行气水反冲洗；运行过程中通过开启超声波发生器进行超声波辐射，降低膜污染；实时检测污水中的pH和ORP值，并通过调节鼓风机和反冲洗水泵及时调节pH和ORP在正常数值内。

2.一种超声波处理与膜反应器相互结合的污水处理装置，其特征在于：它包括调节池（2）和膜反应器（10），调节池（2）与膜反应器（10）的连接管道上设有用于将调节池（2）中的污水提升输送进入膜反应器（10）中的提升泵（3）；在膜反应器（10）中设有膜组件（5）；它还设有用于向膜反应器（10）中产生超声波辐射的超声波发生器（4）以及用于将处理后的污水从膜反应器（10）中提升排出的出水泵（11）。

3.根据权利要求2所述的超声波处理与膜反应器相互结合的污水处理装置，其特征在于：在膜反应器（10）底部设有用于对膜反应器（10）中的膜组件（5）进行气水反冲洗的鼓风机（8）和反冲洗泵（9）。

4.根据权利要求3所述的超声波处理与膜反应器相互结合的污水处理装置，其特征在于：在膜反应器（10）顶部设有用于实时检测膜池污水中的pH和ORP值的pH探头（6）和ORP探头（7）。