CN106006952A - 一种用于黑臭水体治理的一体化mabr装置及治理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于黑臭水体治理的一体化MABR装置及治理方法，该装置将MABR替代MBR工艺，与隔油沉砂池、除磷滤池结合形成模块化装置，达到了最佳的黑臭河道治理效果。本发明的装置包括有上层综合处理单元和下层除磷单元，上层综合处理单元包括隔油沉砂池和一体化MABR池，隔油沉砂池置于一体化MABR池之前，隔油沉砂池和一体化MABR池池体之间通过管道连通；一体化MABR池包括有格栅室、反应区、沉淀区、清水池与设备间；设备间置于沉淀区及清水池顶部；所述的下层除磷单元包括除磷滤池及内设的混合填料层，清水池上端设有出水口通过管道与除磷滤池底部连通。

Description

一种用于黑臭水体治理的一体化MABR装置及治理方法

技术领域

本发明涉及一种用于黑臭水体治理的装置及治理方法，具体涉及一种用于黑臭水体治理的一体化MABR装置及治理方法。

背景技术

河道作为城市生态系统的重要组成部分，具有提供水生生物环境、美化城市、景观娱乐等多种生态功能，此外还承担防洪排涝、调节气候环境、消纳污染物等重要功能，是城市赖以生存和发展的基础。随着我国城市经济的快速发展，城市化、工业化进程不断推进，城市河道水环境受到严重污染和破坏，耗氧性有机污染物、氮磷含量居高不下导致河道水体黑臭及富营养化情况十分严重。

鉴于城市河道的特殊性，黑臭河道水体修复治理与传统的污水处理存在显著的差异性。按照作用原理划分，目前国内外应用于黑臭河道水环境修复技术主要分为物理法、化学法和生物-生态法三大类：

物理法主要分为引水冲淤、截污治污、底泥疏浚等。此类方法投资及运行成本较高，实施难度较大，且可能破坏河道原有的生物群落，消弱水体自净能力，从而为生态修复带来负面影响。

化学法主要是指采用化学药剂去除水中污染性物质。此类方法实施简单、见效快，但极易造成水体二次污染。

生物-生态法是指利用动物、植物、微生物的净化作用及多种生物形成的食物链输出转移功能完成污染水体的净化和修复。此类方法稳定有效、安全持久、能源消耗少，但其净化效果受水质、水文和气候等多种条件和因素的影响，见效时间较长，需定期管理，且不适用于重度污染河道治理。

MBR膜生物反应器作为近年来兴起污水处理技术，用于黑臭河道水体修复取得了良好的效果，与常规河道修复技术相比，其处理效果明显提高，运行管理较为方便，占地面积较小，但存在膜污染、堵塞现象严重，需要定期进行加药反洗，且由于黑臭河水内含有较多的表面活性剂，在充氧曝气的过程中会产生大量的泡沫，并伴有挥发性污染物逸散，危害周边环境，气提损失较大，氧气利用率低，风机能耗虚高，此外单一MBR膜生物反应器缺少脱氮效能，需增设额外工序以满足黑臭河总氮去除要求。

因此，研究开发新型、高效、稳定的城市河道水环境修复技术是目前城市黑臭河道水体修复的关键。

发明内容

本发明的针对上述问题，提供一种用于黑臭水体治理的一体化MABR装置，该装置将MABR(无泡曝气膜生物反应器)替代MBR工艺，与隔油沉砂池、除磷滤池结合形成模块化装置，达到了最佳的黑臭河道治理效果。

本发明还提供该装置治理黑臭水体人方法。

本发明所采用的技术方案是：

本发明的用于黑臭水体治理的一体化MABR装置，包括有上层综合处理单元和下层除磷单元，所述的上层综合处理单元包括隔油沉砂池和一体化MABR池，隔油沉砂池置于一体化MABR池之前，隔油沉砂池和一体化MABR池池体之间通过管道连通，其中隔油沉砂池设有初级分离室、二级分离室、三级分离室，每级分离室内均设有导流墙体，每级分离室底部设有排渣孔，初级分离室及二级分离室上端设有出油孔，同时初级分离室内设置粗格栅机；一体化MABR池包括有格栅室、反应区、沉淀区、清水池与设备间，反应区和沉淀区之间设有折流挡板，沉淀区与反应区有效容积比为1:3-1:4，反应区内平行设置多道MABR膜组件，沉淀区中部设有斜板，沉淀区底部设有排泥孔，格栅室内设置细格栅机，格栅室通过管道与反应区连接，清水池上端设有出水口；设备间置于沉淀区及清水池顶部，设备间内部设置曝气机、回流泵，曝气机出口管路与MABR膜组件相连，管路上设置有阀门和压力表，控制压力表示数为0.01-0.02Mpa；所述的下层除磷单元包括除磷滤池及内设的混合填料层，清水池上端设有出水口通过管道与除磷滤池底部连通。

本发明上述的装置，其进一步的技术方案是所述的排渣孔及出油孔直径为DN25-50。

本发明上述的装置，其进一步的技术方案还可以是所述的初级分离室内设置的粗格栅间隙为5-10mm，格栅室内设置的细格栅间隙为1-5mm。

本发明上述的装置，其进一步的技术方案还可以是所述的沉淀区中部的斜板倾角为30-45°，沉淀区底部的排泥孔直径为DN50-100。

本发明上述的装置，其进一步的技术方案还可以是所述的反应区水力停留时间为8-10h，污泥停留时间为6-8d，COD容积负荷0.03-2kg/(m³·d)，氨氮容积负荷0.05-0.3kg/(m³·d)，总磷容积负荷0.01-0.06kg/(m³·d)，污泥浓度维持6-8g/L，控制水温20-30℃、pH值6-9。

本发明上述的装置，其进一步的技术方案还可以是所述的设备间内壁设额高阻尼隔音材料作为隔音层。

本发明上述的装置，其进一步的技术方案还可以是所述的清水池内部分污水经由回流泵回至反应区，循环水量为处理水量的1-2倍。

本发明上述的装置，其进一步的技术方案还可以是所述的除磷滤池内混合填料层为石英砂及高炉冶炼矿渣，石英砂填充粒径1-2mm，高炉冶炼矿渣填充粒径0.4-0.6mm，石英砂与高炉冶炼矿渣填充比1:2-1:3，混合填料填充体积为滤池有效容积的50％-60％，滤速控制在15-18m/h。

利用本发明上述的装置治理黑臭水体的方法，其包括如下步骤：

1)黑臭河道污染水体经水泵作用首先进入隔油沉砂池初级分离室，经由初级分离室设置的粗格栅机，拦截污水中较大的悬浮物，并依靠导流墙体，依次折流通过初级、二级、三级分离室，污水所含有的细小砂砾及油类在反复折流的过程中得到分离，细小砂砾沉降至底部通过排泥孔排出，油类物质上浮并经由出油孔排出；

2)经隔油沉砂后的水体进入一体化MABR池，在流经格栅室过程中，经由细格栅进一步去除废水中悬浮物，随后进入反应区，由曝气机提供氧气，在MABR膜组件表面对污水进行无泡供氧，氧在浓度差的驱动下由内向外扩散，在MABR膜表面形成好氧-缺氧-厌氧生物相选择区，反应区内污水在回流泵作用下流动循环，并进行液相混合和基质传递，使得污水中有机污染物及氮磷污染物得到去除，污泥流经沉淀区时在斜板作用下得到沉淀，沉淀污泥通过底部排泥孔排出；每间隔1-2月，适当增加氧过膜压力，压力表示数最大不超过0.04Mpa，每次加压时间不少于30min，以防止膜孔的堵塞；

3)沉淀区出水自流进入清水池，经由清水池上端出水口，在重力作用下通过管道进入除磷滤池底部，在自下而上通过滤池的过程中，利用滤池内填充的混合填料，吸附、去除废水中磷元素，强化系统除磷效果，滤池出水流入河道。

本发明的有益效果如下：

1.将高效的无泡膜曝气反应器(MABR)法应用于黑臭河水体修复治理，结合隔油、沉砂、过滤形成模块化水体修复设备，集成度较高，占地面积紧凑，相较于其它河道修复技术，其处理效果显著，可靠性能大大增强，实施难度小，运行成本低，便于管理。

2.膜曝气生物膜组件采用无泡曝气的曝气形式，避免了易挥发有机物随气泡进入大气造成的二次污染，氧气传质阻力小、转移速率高，曝气能耗低。

3.MABR反应器中气液两相独立运作，膜外表面的生物膜不会因受到气体摩擦而轻易脱落，同时氧与底物扩散方向相反，通过控制供氧可使生物膜产生明显的分层，更有利于硝化菌生长，提高抗冲击负荷能力，从而达到同时硝化、反硝化和去除COD的效果。

4.本一体化装置污泥产量少、无污泥膨胀之忧，也无需设污泥内回流，降低了后期污泥收集与处置难得问题，同时也降低了运行成本。

5.采用工业废弃物-高炉冶炼矿渣作为滤池填料组份，充分利用其良好的吸附性能和来源广泛的特性，强化装置除磷效果，投资少、效果好，真正做到“以废治废、变废为宝”。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图

图中，1-初级分离室，2-二级分离室，3-三级分离室，4-出油孔，5-粗格栅6-排渣孔，7-格栅室，8-细格栅，9-反应区，10-MABR膜组件，11-沉淀区，12-斜板，13-排泥孔，14-清水池，15-设备间，16-曝气机，17-回流泵，18-压力表，19-阀门，20-除磷滤池，21-混合填料。

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说明：

如图1所示，本发明的用于黑臭水体治理的一体化MABR装置，包括有上层综合处理单元和下层除磷单元，所述的上层综合处理单元包括隔油沉砂池和一体化MABR池，隔油沉砂池置于一体化MABR池之前，隔油沉砂池和一体化MABR池池体之间通过管道连通，其中隔油沉砂池设有初级分离室、二级分离室、三级分离室，每级分离室内均设有导流墙体，每级分离室底部设有排渣孔，初级分离室及二级分离室上端设有出油孔，同时初级分离室内设置粗格栅机；一体化MABR池包括有格栅室、反应区、沉淀区、清水池与设备间，反应区和沉淀区之间设有折流挡板，沉淀区与反应区有效容积比为1:3，反应区内平行设置多道MABR膜组件，沉淀区中部设有斜板，沉淀区底部设有排泥孔，格栅室内设置细格栅机，格栅室通过管道与反应区连接，清水池上端设有出水口；设备间置于沉淀区及清水池顶部，设备间内部设置曝气机、回流泵，曝气机出口管路与MABR膜组件相连，管路上设置有阀门和压力表，控制压力表示数为0.02Mpa；所述的下层除磷单元包括除磷滤池及内设的混合填料层，清水池上端设有出水口通过管道与除磷滤池底部连通。所述的排渣孔直径为DN50，出油孔直径为DN25，所述的初级分离室内设置的粗格栅间隙为8mm，格栅室内设置的细格栅间隙为2mm，所述的沉淀区中部的斜板倾角为35°，沉淀区底部的排泥孔直径为DN100，所述的设备间内壁设额高阻尼隔音材料作为隔音层，所述的清水池内部分污水经由回流泵回至反应区，循环水量为处理水量的2倍。

某黑臭河道经水质化验分析，水质指标为：COD为78mg/L，氨氮为3.1mg/L，总磷为1.9mg/L，透明度为19cm。污染水体经水泵作用首先进入隔油沉砂池初级分离室1，经由初级分离室1设置的间隙为10mm粗格栅5，拦截污水中较大的悬浮物，并依靠导流墙体依次折流通过初级分离室1、二级分离室2、三级分离室3，污水所含有的细小砂砾及油类在反复折流的过程中得到分离，细小砂砾沉降至底部通过DN50排渣孔6排出，油类物质上浮并经由DN25出油口4排出。

经隔油沉砂后的水体进入格栅室7，通过间隙为2mm细格栅8进一步去除废水中悬浮物，随后进入反应区9，反应区9内平行设置多道MABR膜组件10，曝气机16通过MABR膜组件10对污水进行无泡供氧，供氧时利用曝气管路上的阀门19，控制压力表18示数在0.02Mpa，氧在浓度差的驱动下由内向外扩散，在MABR膜10表面形成好氧-缺氧-厌氧生物相选择区，反应区9内污水在回流泵17作用下流动循环，并进行液相混合和基质传递，循环水量为处理水量的2倍，使得污水中有机污染物及氮磷污染物得到去除，反应区水力停留时间为8h，COD容积负荷0.8kg/(m³·d)，氨氮容积负荷0.15kg/(m³·d)，总磷容积负荷0.02kg/(m³·d)，污泥浓度维持在6g/L，控制水温为25℃、pH值为7。污泥流经沉淀区11时在斜板12作用下得到沉淀，斜板倾角为35°，沉淀区与反应区有效容积比为1:3，沉淀污泥通过底部DN100排泥孔13排出，沉淀区污泥停留时间为7d。每间隔1个月，适当增加氧过膜压力，压力表18示数最大不超过0.04Mpa，每次加压时间为60min，以防止膜孔的堵塞。

沉淀区11出水自流进入清水池14，经由清水池14上端出水口，在重力作用下通过管道进入除磷滤池20底部，在自下而上通过滤池20的过程中，利用滤池20内填充的混合填料21，吸附、去除废水中磷元素，强化装置除磷效果，混合填料组份为石英砂及高炉冶炼矿渣，石英砂粒径2mm，高炉冶炼矿渣粒径0.6mm，石英砂与高炉冶炼矿渣填充比1:3，混合填料填充体积为滤池20有效容积的50％，滤速控制在16m/h，滤池20出水回流入河道。

装置配备的曝气机16、回流泵17均设置于设备间15内，设备间15位于沉淀区11和清水池14顶部。

经过2.5个月的运行，对装置出水数据进行化验分析，其结果为：COD为23.7mg/L，氨氮为0.9mg/L，总磷为0.1mg/L，透明度为80cm，可以看出，水质明显好转，主要水质指标优于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的Ⅳ类水标准。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种用于黑臭水体治理的一体化MABR装置，其特征在于包括有上层综合处理单元和下层除磷单元，所述的上层综合处理单元包括隔油沉砂池和一体化MABR池，隔油沉砂池置于一体化MABR池之前，隔油沉砂池和一体化MABR池池体之间通过管道连通，其中隔油沉砂池设有初级分离室、二级分离室、三级分离室，每级分离室内均设有导流墙体，每级分离室底部设有排渣孔，初级分离室及二级分离室上端设有出油孔，同时初级分离室内设置粗格栅机；一体化MABR池包括有格栅室、反应区、沉淀区、清水池与设备间，反应区和沉淀区之间设有折流挡板，沉淀区与反应区有效容积比为1:3-1:4，反应区内平行设置多道MABR膜组件，沉淀区中部设有斜板，沉淀区底部设有排泥孔，格栅室内设置细格栅机，格栅室通过管道与反应区连接，清水池上端设有出水口；设备间置于沉淀区及清水池顶部，设备间内部设置曝气机、回流泵，曝气机出口管路与MABR膜组件相连，管路上设置有阀门和压力表，控制压力表示数为0.01-0.02Mpa；所述的下层除磷单元包括除磷滤池及内设的混合填料层，清水池上端设有出水口通过管道与除磷滤池底部连通。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的排渣孔及出油孔直径为DN25-50。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的初级分离室内设置的粗格栅间隙为5-10mm，格栅室内设置的细格栅间隙为1-5mm。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的沉淀区中部的斜板倾角为30-45°，沉淀区底部的排泥孔直径为DN50-100。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的反应区水力停留时间为8-10h，污泥停留时间为6-8d，COD容积负荷0.03-2kg/(m³·d)，氨氮容积负荷0.05-0.3kg/(m³·d)，总磷容积负荷0.01-0.06kg/(m³·d)，污泥浓度维持6-8g/L，控制水温20-30℃、pH值6-9。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的设备间内壁设额高阻尼隔音材料作为隔音层。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的清水池内部分污水经由回流泵回至反应区，循环水量为处理水量的1-2倍。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的除磷滤池内混合填料层为石英砂及高炉冶炼矿渣，石英砂填充粒径1-2mm，高炉冶炼矿渣填充粒径0.4-0.6mm，石英砂与高炉冶炼矿渣填充比1:2-1:3，混合填料填充体积为滤池有效容积的50％-60％，滤速控制在15-18m/h。

9.一种如权利要求1～8任一所述的装置治理黑臭水体的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)黑臭河道污染水体经水泵作用首先进入隔油沉砂池初级分离室，经由初级分离室设置的粗格栅机，拦截污水中较大的悬浮物，并依靠导流墙体，依次折流通过初级、二级、三级分离室，污水所含有的细小砂砾及油类在反复折流的过程中得到分离，细小砂砾沉降至底部通过排泥孔排出，油类物质上浮并经由出油孔排出；

2)经隔油沉砂后的水体进入一体化MABR池，在流经格栅室过程中，经由细格栅进一步去除废水中悬浮物，随后进入反应区，由曝气机提供氧气，在MABR膜组件表面对污水进行无泡供氧，氧在浓度差的驱动下由内向外扩散，在MABR膜表面形成好氧-缺氧-厌氧生物相选择区，反应区内污水在回流泵作用下流动循环，并进行液相混合和基质传递，使得污水中有机污染物及氮磷污染物得到去除，污泥流经沉淀区时在斜板作用下得到沉淀，沉淀污泥通过底部排泥孔排出；每间隔1-2月，适当增加氧过膜压力，压力表示数最大不超过0.04Mpa，每次加压时间不少于30min，以防止膜孔的堵塞；

3)沉淀区出水自流进入清水池，经由清水池上端出水口，在重力作用下通过管道进入除磷滤池底部，在自下而上通过滤池的过程中，利用滤池内填充的混合填料，吸附、去除废水中磷元素，强化系统除磷效果，滤池出水流入河道。