CN106976957B - 包括粒状活性淤泥和膜生物反应器的水处理装置及利用其的水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及使用粒状活性淤泥和膜生物反应器的复合水处理系统及利用其的水处理方法，所述水处理系统通过含有粒状活性淤泥的制粒槽有效去除原水内所包含的污染物质，与此同时通过设置于所述制粒槽上部的可移动的膜进行过滤，从而可进行用于中水道的高度的水处理，所述水处理系统包括：间接曝气槽，其供给空气，以便使得原水内所包含的溶解氧能够达到饱和浓度；以及制粒槽，其对通过所述间接曝气槽的处理水中所含有的浮游微生物进行制粒，并形成有淤泥层，并且所述水处理系统包括膜(Membrane)，所述膜设置于所述制粒槽上部，并且可在所述制粒槽(200)内进行移动，因此具有如下效果：在有效去除原水内所包含的污染物质的同时，可使得复合水处理系统的设置面积最小化，并且使得有机物、氮、磷等污染物质处理效果提升，而且可使得设置费用及运转费用最小化。
Description
技术领域
本发明涉及使用粒状活性淤泥(sludge)和膜生物反应器的复合水处理系统及利用其的水处理方法，所述水处理系统通过含有粒状活性淤泥的制粒槽有效地除去原水内所包含的污染物质，与此同时通过设置于所述制粒槽上部的可移动的膜来进行过滤，从而能够进行用于中水道的高度的水处理。
背景技术
通常地，作为下、废水的生物学处理设施而得到广泛使用的活性淤泥工法务必需要曝气槽和二次沉淀池，所述曝气槽利用浮游微生物对有机物进行氧化，所述二次沉淀池对浮游微生物和处理水进行固液分离。
但是，二次沉淀池因为设施的机械装置复杂，并且对水利学负荷敏感，淤泥上浮(Sludge rising)等各种问题产生，所以近来正在开发各种水处理技术，如将膜沉积在活性淤泥工法的曝气槽而使用的方法(膜生物反应器，Membrane Bio Reactor,MBR)等。
所述MBR系统为了增加下、废水中所包含的污染物质的去除，从而单独或连续地配置各种变形的活性淤泥工艺，进而可进行水处理，并且作为用于完全的固-液分离的物理屏障，使用低压精密过滤(MF:微过滤(microfiltration))或超过滤(UF:ultrafiltration)膜。UF及MF膜可以在生物反应器的内部或生物反应器的外部进行沉浸而使用。
但是，活性淤泥工法中将膜(Membrane)沉积，从而替代沉淀池进行使用并操作时，由于活性淤泥特有的粘着性和曝气而使得活性淤泥得到破碎，从而因细小颗粒(Particle)而堵塞的现象，需要对膜表面经常进行清洗，并且此问题表现为膜工艺的最大缺点，从而在实用化过程中成为最大的障碍。
作为防止破碎的淤泥导致的堵塞的方案，具有利用微生物的自固定化特性的淤泥的制粒方法，代表性地可以列举如下方法：在嫌气性条件下，通过上向流而执行的UASB(上流式厌氧淤泥床，Upflow Anaerobic Sludge Blanket)工法；在好氧性条件下执行的制粒方法等。对于好氧性制粒方法进行如下具体观察。
如果将活性淤泥曝气槽的微生物通过搅拌器进行慢速接触，则通过活性淤泥粘液的架桥作用使得淤泥间产生接触，并由此相互凝聚，从而即使没有担体(Media)也能够通过自固定化(Self-Granulation)实现制粒，并且所制粒的活性淤泥的沉淀性优秀，并得到紧凑(Compact)化后使得在反应槽中所占的容积减少，从而不需要沉淀槽。
活性淤泥制粒装置大致由间接曝气槽和制粒槽构成，在间接曝气槽中，通过泵(pump)使得流出水从制粒槽上部流入，从而以过剩的形式进行曝气后，溶解氧变得丰富的流出水在制粒槽向上流入，从而使得制粒槽的淤泥保持好氧性条件，并且通过从间接曝气槽向制粒槽流入的水利动力而引起的涡流或者搅拌器能够在制粒槽中使得淤泥间产生接触。
登记专利第1336988号(2013.12.05登记公告)示出了一种利用粒状淤泥的下、废水处理装置及方法，其涉及一种利用粒状淤泥的下、废水处理装置及方法，在所述处理装置及方法中，向分别设置有分离板的嫌气槽、无氧槽、第一曝气槽及第二曝气槽分别注入嫌气性粒状淤泥、第一好氧性粒状淤泥、第二好氧性粒状淤泥及硝酸化粒状淤泥，由此大幅提升对下、废水的有机物、氮、磷等污染物质的处理效果。
所述现有技术为了对通过曝气槽的处理水中所包含的浮游微生物进行分离及排出，使得处理水额外通过包括膜的沉淀槽并排出，由此缺点在于，额外增加设置面积，以及为了对所述膜进行清洗，额外需要空气收集装置、泵、管道等设备。
发明内容
本发明目的在于提供一种通过粒状活性淤泥和膜生物反应器组合工艺可进行高度的水处理的复合水处理系统，所述系统通过含有粒状活性淤泥的制粒槽对原水内所包含的污染物质进行有效去除的同时，通过在所述制粒槽上部设置的可移动的膜的设置，可对所述复合水处理系统的设置面积进行最小化，并且提高有机物、氮、磷等污染物质处理效率。
此外，在本发明中，为了防止在制粒槽内淤泥层的固着化，通过提供内部设置有搅拌装置的复合水处理装置及方法，以便能够赋予规定搅拌效果，由此目的在于使得设置费用及运转费用最小化。
本发明的一个实施形态为了解决所述现有技术的问题，并且为了达成本发明中想要解决的课题，所述实施形态包括：间接曝气槽100，其供给空气，以便使得原水内所包含的溶解氧能够达到饱和浓度；以及制粒槽200，其对通过所述间接曝气槽100的处理水中所含有的浮游微生物进行制粒，并形成有淤泥层，并且所述实施形态包括膜(Membrane)500，所述膜500设置于所述制粒槽200上部，并且可在所述制粒槽200内进行移动。
所述制粒槽200在内部设置对淤泥层能够赋予规定的搅拌效果的搅拌装置，以便使得淤泥层不固着于制粒槽200的底面内壁，由此在所述制粒槽200内部，通过由浮游微生物的接触所产生的副产物明胶(gelatin)来被制粒。并且通过从间接曝气槽100移送的处理水的第一水动力(hydrodynamic force)、以及包含于制粒槽200的搅拌装置所引起的第二水动力来使得所述制粒得到加速(acceleration)。
优选地，所述搅拌装置是存在于所述制粒槽200的内部的搅拌器210，并且所述膜500可以使用低压精密过滤(Micro Filtration,MF)膜或超过滤(Ultra-Filtration,UF)膜。
此外，优选地，所述膜500为了切断在制粒槽200内移动而引起的湍流，并且为了保持淤泥层的稳定形态，从而还包括将所述制粒槽内部划分为上部和下部的隔墙230，并且更为优选地，所述隔墙230是多孔性部件或以一定间隔倾斜配置的倾斜板。
为了减少所述膜500的污染，优选地，还包括往复装置，所述往复装置在所述制粒槽内使膜进行前后或左右方向上的往复运动，所述往复装置包括：滑行框架，其与所述膜相互连接并进行往复；转子，其通过轴与所述滑行框架连接并进行旋转运动；以及马达，其使所述转子进行旋转，并通所连接的轴将旋转运动转换为滑行框架的往复运动。此外，优选地，在所述滑行框架和轴之间增加缓冲器，从而可减少所述往复装置所引起的冲击负荷，并且所述滑行框架随着滑行轨道而可以变化，所述滑行轨道伴随有线性轴承和轴台支撑物。
就在本发明中所使用的可移动的膜(Membrane)500而言，可在所述制粒槽200内的上清液被过滤时进行持续性地移动，或者为了防止膜的污染而根据需要进行选择性地移动。
此外，就所述搅拌装置而言，对制粒槽200内的淤泥层进行搅拌的同时驱动在制粒槽200内可进行移动的膜(Membrane)500，或者可包括从制粒槽上部向下部使经过了淤泥层的处理水进行再次循环的辅助循环水路437，此时优选地，所述处理水通过膜(Membrane)500的移动所产生的力来，通过辅助循环水路437而循环。
作为本发明的另一个实施形态，可以举例使用粒状活性淤泥和膜生成反应器的复合水处理方法，所述方法包括：曝气步骤，向含有污染物质的原水注入空气；制粒步骤，使得通过所述曝气步骤后溶解氧量为饱和状态的处理水内所包含的浮游微生物制粒；以及过滤步骤，除了所述制粒步骤中被制粒的淤泥以外，使得上清液通过可移动的膜(Membrane)并排出，并且优选地，在所述制粒步骤中，使得通过被制粒的浮游微生物来形成的淤泥层通过搅拌装置得到搅拌。
此外，所述制粒步骤通过由浮游微生物的接触所产生的副产物明胶来得到执行，并且通过经过曝气步骤而移送的处理水具有的第一水动力(hydrodynamic force)、以及通过由制粒步骤的搅拌装置所引起的第二水动力来得以加速(acceleration)，并且优选地，在执行所述制粒步骤及过滤步骤的制粒槽200内部还包括隔墙230，所述隔墙230切断所述膜500在制粒槽200内进行移动所引起的湍流传播，并且为了保持淤泥层的稳定形态而将制粒槽200内部划分为上部和下部。
所述第二水动力可通过搅拌器210或者辅助循环水路437来形成，所述搅拌器210存在于所述制粒槽200的内部，所述辅助循环水路437从制粒槽200上部向下部使得经过了淤泥层的处理水再次循环，并且优选地，所述隔墙230是多孔性部件或以一定间隔倾斜配置的倾斜板。
本发明通过含有粒状活性淤泥的制粒槽来有效去除原水内所包含的污染物质的同时，通过设置于所述制粒槽上部的可移动的膜进行过滤而进行高度的水处理，由此不仅能够使得现有的生物学水处理装置的问题膜污染最小化，而且由此可以延长膜清洗周期并延长运转时间。
此外，不需要用于膜清洗及增加膜的使用周期的曝气装置、泵、管道等额外装备，从而减少设置费用，将所述膜在制粒槽内部设置，由此使得全部设备小型化，并减少设置面积，因此不仅可以减少设备CAPEX，而且由于系统运转时能量消耗的减少，OPEX也可减少。
并且，就本发明的水处理装置及水处理方法而言，通过提供在内部设置各种搅拌装置的复合水处理装置及方法，以便赋予防止在制粒槽内淤泥固着的搅拌效果，从而具有能够将设置费用及运转费用进行最小化的效果。
附图说明
图1是概略性表示现有的粒状淤泥和膜生物反应器的组合工艺系统的模式图。
图2是概略性表示根据本发明的一个实施例的使用粒状活性淤泥和膜生物反应器的复合水处理系统的模式图。
图3是概略性表示根据本发明的另一个实施例的使用粒状活性淤泥和膜生物反应器的复合水处理系统的模式图。
图4是概略性表示根据本发明的又另一个实施例的使用粒状活性淤泥和膜生物反应器的复合水处理系统的模式图。
图5是概略性表示设置于本发明的制粒槽内的可移动的膜污染防止原理的模式图。
标号说明
100：间接曝气槽 110：空气注入装置
111：喷嘴 200：制粒槽
210：搅拌器 230：隔墙
250：淤泥层 300：过滤槽
410：流入水路 430：移送水路
433：返送水路 435：淤泥排出管
437：辅助循环水路 450：排出水路
500：膜(Membrane)
具体实施方式
参照以下附图对本发明的优选实施例进行详细说明。在此之前，需要理解的是，本说明书及权利要求中所使用的术语或单词不应限定于通常或词典中的意义，而应解释为符合本发明的技术思想的意义和概念。
本说明书整体上，在说明某部分“包括”某构成要素时，只要没有进行特别地相反的记载，即意味着不排除其他构成要素，而是还可包括其他构成要素。
“第一”、“第二”等术语用于将一个构成要素与另一个构成要素进行区别，并非通过这些术语对权利范围进行限定。例如，第一构成要素可以命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以，命名为第一构成要素。
只要本说明书中没有特别提及，“原水”意味着包含有各种污染物质，并需要净水处理的作为处理对象的下水或废水。此外，“处理水”意味着通过各个段或者步骤、装置的原水，“返送水”意味着处理水的一部分返回到已经过的前段或步骤、装置的原水，并且“制粒(Granulation)”意味着原水中所包含的微生物相互凝聚并形成粒子形态的现象，以下与作为通过相互间的接触而凝聚并形成较大凝块的现象的“凝聚(Coagulation)”、“凝结(Flocculation)”的意义不加以区分，而应理解为包含其的广泛的意义。
首先，观察图1的在现有活性淤泥工法的曝气槽中沉积膜而进行使用的膜反应器(Membrane Bio Reactor,MBR)，其包括：间接曝气槽100，其为了除去原水内所包含的污染物质，通过所流入的原水或从制粒槽200所返送的返送水所引起的水动力及所注入的空气来，不仅使得原水内所包含的溶解氧能够达到饱和浓度，而且用于准备将所述污染物质进行制粒；制粒槽200，其对通过所述间接曝气槽100而溶解氧的量饱和的原水进行制粒并进行淤泥处理；过滤槽300，其除了在所述制粒槽200中被制粒的淤泥，只取上清液，并通过膜而排出处理水。
就包括所述膜的过滤槽300而言，微细的制粒后的污染物质使得所述膜受污染并长时间使用时，需要进行周期性膜清洗。由此，不仅增加能量消耗量，而且为了防止膜的污染，需要额外地在过滤槽300内设置能够进行空气注入的曝气装置、泵、管道等，并且由此存在设备费用增加的问题。
由此，为了解决所述现有的活性淤泥工法的将膜沉积于曝气槽而使用的膜反应器(Membrane Bio Reactor,MBR)的问题，本发明使用粒状活性淤泥和膜生物反应器的复合水处理装置，所述装置将原水中所包含的污染物质通过粒状淤泥工法进行制粒后能够有效地去除。此外，通过使用可移动的膜将处理水排出至外部，由此使得膜沉积时所产生的堵塞现象最小化，从而能够增加膜清洗周期及运转期，并能够形成高度的处理水。
就根据本发明的使用粒状活性淤泥和膜生物反应器的复合水处理系统而言，其作为将间接曝气槽、制粒槽进行顺次排列的连续式流水高度水处理装置，使得原水内所包含的有机物、氮、磷等污染物质处理效率最大化，并由于较短的水利学滞留时间能够使得装置的体积最小化，并且为了易于后处理工艺中的顺利固液分离，将所述间接曝气槽、制粒槽进行顺次排列后，向所述反应槽，换句话说，向间接曝气槽及制粒槽分别注入已制造的优质的粒状活性淤泥，从而进行水处理。
所述“粒状活性淤泥(granular activated sludge)”是指，没有高价担体、旋转体等生物膜，通过生物学、物理学、化学因素等使得活性淤泥中所含有的微生物表现出彼此自固定化现象，并在彼此凝聚的同时被制粒。
所述粒状活性淤泥可根据所述原水的状态及工艺的运转方法，在嫌气性粒状淤泥或好氧性粒状淤泥中进行选择性使用。并且，优选地，可以使用好氧性粒状淤泥。此外，就所述粒状活性淤泥的优选量而言，可根据原水内所包含的有机物及氮浓度来对制粒槽的混合液悬浮固体(MLSS)进行适当地调节并使用。
如图2所示，图2是概略性表示根据本发明的一个实施例的使用粒状活性淤泥和膜生物反应器的复合水处理装置的模式图。更为详细地，包括间接曝气槽100及制粒槽200，并且包括膜(Membrane)500，所述间接曝气槽100供给空气以便使得原水内所包含的溶解氧达到饱和浓度，所述制粒槽200为了使得通过所述间接曝气槽100的处理水中所包含的污染物质得到制粒而形成有淤泥层(sludge blanket)250，所述膜(Membrane)500设置于所述制粒槽上部，并且可在所述制粒槽内进行移动。
此外，所述制粒槽200内部还额外包括搅拌装置，所述搅拌装置能够赋予淤泥层规定的搅拌效果，以便使得淤泥层250不固着于制粒槽200的底面内壁。
所述间接曝气槽100通过空气注入装置接收空气，从而通过设置于所述间接曝气槽下部的喷嘴从下部向上部供给空气，由此产生上向流，从而使得通过流入水路410而流入的原水的溶解氧浓度能够达到饱和状态。
所述空气注入装置110为了注入用于水处理的空气，可使用常用的部件而不受限定，由于从下部向上部通过喷嘴来注入空气，所以产生向上流。
将通过所述间接曝气槽使得溶解氧的量为饱和状态的原水通过移送水路430向制粒槽200下部进行流入，由所述原水的流动所引起的水动力，以及由所述制粒槽200内的搅拌器210所引起的搅拌力一起向粒状活性淤泥施加，由此所述粒状活性淤泥彼此冲撞，从而由于微生物反应副产物明胶(gelatin)物质而被制粒。此时，所述制粒槽由于富含溶解氧的原水而形成好氧性环境，并且将溶解氧用作电子受体(Electron acceptor)的去除有机物的微生物以及氮成分氧化微生物通过所述水动力及搅拌力而被制粒(granulation)。
尤其，就所述制粒槽200内部的制粒而言，通过由于浮游微生物的接触所产生的副产物明胶而被制粒，并且通过从所述间接曝气槽100移送的处理水的第一水动力(hydrodynamic force)、以及包含于制粒槽200的搅拌装置所引起的第二水动力而得以加速(acceleration)。
就所述搅拌装置而言，如果包括搅拌器210或者辅助循环水路437，则效果在于通过膜(Membrane)500的移动而产生的力使得所述处理水通过辅助循环水路437得到循环，或者通过搅拌器210的旋转能够加速制粒槽200内的制粒现象，不仅如此还具有如下效果：防止淤泥层250在制粒槽200的底面沉淀并固着，所述搅拌器210存在于所述制粒槽200的内部，所述辅助循环水路437从制粒槽上部向下部使得经过了淤泥层250的处理水再次循环。
由此，所述第二水动力可以通过搅拌器210或者辅助循环水路437来形成，所述搅拌器210存在于所述制粒槽200的内部，所述辅助循环水路437使得经过了淤泥层的处理水从制粒槽上部向下部再次循环。
当作为所述搅拌装置使用搅拌器210时，虽然通过另外的马达或者动力源能够实现所述搅拌器210的运动，但是优选地，可以共享并使用后续将要说明的马达，所述马达是使后述的设置于制粒槽200的内部的可移动的膜(Membrane)500进行移动的移动装置。
此时，当搅拌器210的旋转速度和可移动的膜500的移动速度不相同时，优选地，附加具有适当旋转比的齿轮结合，从而对最佳的搅拌速度和膜的移动速度进行控制，并且更为优选地，最终的搅拌器的适当旋转数范围为25～40rpm，且更为优选地，可移动的膜的移动速度范围大约为7～13cm/sec。
通过设置于所述制粒槽下部的淤泥排出管435来减少粒状活性淤泥的量，或者能够对所述粒状活性淤泥进行排出并处理。
如上所述，在所述制粒槽的好氧性条件下被制粒的去除有机物的微生物虽然对有机物质进行氧化并去除，但是氮成分氧化微生物将原水中所包含的氨性氮(NH4 +)等氧化成硝酸性氮(NO3 -)或亚硝酸性氮(N02 -)，因此这些氮氧化物以在所述原水内溶解的状态而存在。由此，不仅除去所述硝酸性氮或亚硝酸性氮，而且为了保持制粒槽内粒状活性淤泥的浓度，通过形成于淤泥层250(Sludge Blanket)的上部的返送水路433使得混合有淤泥和原水的原水的一部分能够返送至间接曝气槽。所述淤泥层250是混合有淤泥和原水的浑浊层。
本发明的使用粒状活性淤泥和膜生物反应器的复合水处理装置可包括膜(Membrane)500，所述膜500设置于所述制粒槽200上部的同时能够在所述制粒槽内进行移动。
此外，优选地，还包括隔墙230，其对所述制粒槽内部进行划分，并切断通过所述膜500的移动而产生的制粒槽200内的湍流流动向淤泥层250传播，从而用于分离淤泥层250和上清液，所述淤泥层250是制粒槽内的混合有粒状活性淤泥和原水的浑浊层。
所述隔墙230将制粒槽200的空间划分为上部和下部，同时若没有切断原水的流动的形态，则没有特别的限定地可进行使用。优选地，所述隔墙230可以使用具有孔隙(pore)的多孔性部件或以一定间隔倾斜配置的倾斜板。更为优选地，可以使用薄板(Lamella)倾斜板。
形成于所述制粒槽200的上部的可移动的膜500为了减少膜的污染，可以在所述制粒槽200的上部内部进行移动，优选地，可在所述制粒槽200内进行前后或左右往复运动，并且为了使所述膜进行往复运动还可包括往复装置。
所述往复装置可包括：滑行框架，其与所述膜相互连接而进行往复；转子，其通过轴与所述滑行框架连接并进行旋转运动；以及低速马达，其使所述转子进行旋转，并通过所连接的轴将旋转运动转换为滑行框架的往复运动。
更为详细地，所述膜可以使用低压精密过滤(MF)或超过滤(UF)膜，所述低压精密过滤(MF)或超过滤(UF)膜作为完全的固-液分离的物理屏障而使用，并且所述膜可以与往复装置相互机械连接。所述往复装置在使膜进行往复时使用，例如，所述往复装置可以使用将旋转运动转换为往复运动的机械装置。
所述膜500在过滤所述制粒槽上清液时可持续进行往复运动，并且为了防止所述膜的污染，根据需要可进行选择性往复运动。
所述膜连接于滑行框架，马达-驱动的转子经由轴可连接于滑行框架。由此，可以将转子的旋转运动转换为滑行框架的往复运动，并且往复频率及速度可通过转子的旋转速度而控制。更为具体地，通过马达使轴进行运动，从而可将转子的旋转运动转换为滑行框架的往复运动。所述往复运动所引起的冲击负荷通过在滑行框架和轴之间进一步设置缓冲器而能够得到减小，并且滑行框架随着滑行轨道而可以变化，所述滑行轨道伴随有线性轴承和轴台支撑物。在本发明中，使膜进行往复运动的往复装置可以使用能够提供规定的往复运动的很多其他形态的装置。
此时，所述马达可以使膜500移动，并且同时可以使设置于制粒槽200内的搅拌器210工作。由此，使用一个马达从而同时运转膜500和搅拌器210，由此可以整体减少水处理装置的设备费用及运转费用。由此，使用一个马达同时运转膜500的移动和搅拌器21的旋转，并与此同时为了适当调节各个移动速度或旋转速度，可以在与轴进行连接的连接部位选择具有适当齿轮比的连接装置。此时，可以增加，监控水处理装置内的各个单元的运转速度并对其进行适当控制的控制装置。
如图1所提出的膜，利用通过在常规的MBR中所使用的空气注入装置来注入的空气气泡，从而对污染物质和膜进行分离，与图1所示的膜不同，图2至图4示出本发明的可移动的膜，所述可移动的膜通过低速往复运动，从而使用与分离膜的移动方向相反的方向上所形成的惯性力，进而可获得优秀的清洗效果。由此，优点在于，持续减少膜污染，从而不仅不需要空气注入装置，而且不需要在外部增加设置用于通过膜的过滤的空间，而能够适用并设置于现有的系统。
图2是涉及根据本发明的一个实施例的包括粒状活性淤泥和膜生物反应器的水处理装置，所述装置包括：间接曝气槽100，其供给空气，以便能够使得原水的水溶解氧浓度饱和；以及制粒槽200，其使得经过所述间接曝气槽的处理水中所包含的浮游微生物被制粒，从而在内部底面形成淤泥层。
此时，就所述制粒槽200而言，在内部设置搅拌装置，所述搅拌装置能够向淤泥层赋予规定的搅拌效果，以便淤泥层不固着于制粒槽200的底面内壁面，并且在所述制粒槽200的上部包括可在所述制粒槽200内移动的膜(Membrane)500。
所述制粒槽200在内部形成有区分上部和下部的隔墙230，所述隔墙230的下部形成有淤泥层250，并且为了所述淤泥层250的搅拌而包括有搅拌器210，所述隔墙230的上部，可移动的膜500与赋予移动的作为驱动装置的马达连接，所述马达可分别另行形成，以便分别对各个膜500赋予移动。
图3是本发明的一个实施例的变形例，提出包括粒状活性淤泥和膜生物反应器的水处理装置，所述装置的形态是使用一个马达使得所述搅拌器210和膜的移动同时实现。
图4是表示根据本发明的又另一个实施例，制粒槽200的下部未形成有另外的搅拌器210，而作为所述淤泥层250的搅拌装置，提出一种包括辅助循环水路437的例子，所述辅助循环水路437从制粒槽上部向下部使经过了淤泥层250的处理水进行再次循环。
所述构造在制粒槽200的下部，代替搅拌器，利用在制粒槽200上部进行移动的膜500的移动所引起的处理水具有的惯性力，从而通过形成于制粒槽200的外部的辅助循环水路437来诱导处理水的流动，由此可以对所述淤泥层250赋予搅拌效果，并也可以对制粒进行加速。使用所述辅助循环水路437时，由于不需要用于所述处理水流动的另外动力，因此存在减少运转费用的效果。
选择性地，需要控制通过所述辅助循环水路437的处理水的流动速度的情况，也可以将其他的低速马达或减速部件等附加在所述辅助循环水路437。
作为本发明的另一个实施例，可以提出使用粒状活性淤泥和膜生物反应器的复合水处理方法，所述方法可使用图2至图4所提出的本发明的水处理装置来执行水处理，并且所述方法包括：曝气步骤，向含有污染物质的原水注入空气；制粒步骤，使得通过所述曝气步骤后溶解氧量为饱和状态的处理水内所包含的浮游微生物被制粒；以及过滤步骤，除了所述制粒步骤中被制粒的淤泥以外，使得上清液通过可移动的膜(Membrane)并排出。
根据本发明的使用粒状活性淤泥和膜生物反应器的复合水处理方法，优选地，经过注入空气的曝气步骤，所述曝气步骤中，向含有污染物质的原水注入空气，以便所述原水内溶解氧量可达到饱和状态。
通过制粒步骤能够制造粒状活性淤泥，所述制粒步骤对通过所述曝气步骤的处理水内所包含的浮游微生物进行制粒，并且通过所述粒状活性淤泥使得有机物被活跃分解并获得能量，并且进行细胞合成，从而使得所述原水内有机物转换为微生物的新(C5H7O2N),CO2等并被除去。
此外，粒状活性淤泥中所包含的去除磷的微生物(PAOs,phosphate accumulatingorganisms)在好氧性状态下，将存储于细胞内的PHB通过氧进行分解，并从外部摄取磷酸离子(orthophosphate)，从而以多磷酸酯(Poly-phosphate)形态存储于细胞内。由此，为了持续供给合成过程中所需要的能量源(ATP)，从外部通过PAOs(PAOs的主要优势种是不动杆菌属(Acinetobacter))的磷摄取量增加，所述磷摄取量高的微生物在粒状活性淤泥中分离为浮游微生物形态，并与包含于原水中的好氧性浮游微生物一起被排出，并且所排出的浮游微生物与制粒槽下部所设置的沉淀的淤泥一起被排出，由此使得包含于所述原水内的磷最终被除去。
经过过滤步骤可排出用于中水道的处理水，所述过滤步骤除了经过所述制粒步骤的同时被制粒的淤泥之外，使得上清液通过可移动的膜并排出。
关于所述可移动的膜和制粒槽的内部构造的具体说明已经在前面进行详细的提及，因此以下省略。
由此，本发明的使用粒状活性淤泥和膜生成反应器的复合水处理系统及使用其的水处理方法，利用粒状活性淤泥的好氧性及嫌气性消化可同时进行的特性，以及通过制粒的优秀沉积性，从而缩短现有的生物学处理工艺的时间，并可缩减沉淀池的设置面积。此外，在制粒槽上部设置可移动的膜，从而在制粒的同时进行过滤排出，由此为了膜过滤及膜使用周期的增加，不需要额外设置曝气装置、泵、管道等装置，从而不仅减少了设置面积，而且延长所述膜的清洗周期，并使得运转期间长期化，从而节省能源的效果很优秀。
本发明并非限定于上述特定的实施例及说明，在不脱离权利要求范围中要求的本发明的主旨的情况下，在本发明所属技术领域内具有通常知识的任何人员都可实施各种变形，并且所述变形所属于本发明的保护范围内。
产业上的利用可能性
本发明可提供一种将粒状活性淤泥和膜生物反应器通过组合工艺可进行高度的水处理的复合水处理系统和方法，所述系统通过含有粒状活性淤泥的制粒槽对原水内所包含的污染物质进行有效去除的同时，通过在所述制粒槽上部设置的可移动的膜，由此可对所述复合水处理系统的设置面积进行最小化，并且提高有机物、氮、磷等污染物质处理效率，并且为了防止在制粒槽内淤泥层的固着化，通过提供内部设置有搅拌装置的复合水处理装置及方法，以便能够赋予规定搅拌效果，由此能够使得设置费用及运转费用最小化，从而具有产业上的使用可能性。
Claims (14)
1.一种使用粒状活性淤泥和膜生物反应器的复合水处理系统，其特征在于，包括：
间接曝气槽(100)，其供给空气，以便使得原水内所包含的溶解氧能够达到饱和浓度；以及
制粒槽(200)，其对通过了所述间接曝气槽的处理水中所含有的浮游微生物进行制粒，并形成有淤泥层，
所述复合水处理系统包括膜(500)，所述膜设置于所述制粒槽(200)上部，并且可在所述制粒槽(200)内进行移动；
所述制粒槽(200)在内部设置对淤泥层能够赋予规定的搅拌效果的搅拌装置，以便使得淤泥层不固着于制粒槽(200)的底面内壁；
所述搅拌装置包括从制粒槽上部向下部使经过了淤泥层的处理水进行再次循环的辅助循环水路(437)；
所述处理水靠膜(500)的移动所产生的力通过辅助循环水路(437)而循环。
2.根据权利要求1所述的使用粒状活性淤泥和膜生物反应器的复合水处理系统，其特征在于，
在所述制粒槽(200)内部，通过作为因浮游微生物的接触而产生的副产物的明胶来被制粒，并且通过从间接曝气槽(100)移送的处理水的第一水动力、以及包含于制粒槽(200)的搅拌装置所引起的第二水动力来所述制粒得到加速。
3.根据权利要求1所述的使用粒状活性淤泥和膜生物反应器的复合水处理系统，其特征在于，
所述膜(500)是低压精密过滤膜或超过滤膜。
4.根据权利要求1所述的使用粒状活性淤泥和膜生物反应器的复合水处理系统，其特征在于，
所述膜(500)为了切断因在制粒槽(200)内移动而引起的湍流的传播，并且为了保持淤泥层的稳定形态，从而还包括将所述制粒槽内部划分为上部和下部的隔墙(230)。
5.根据权利要求4所述的使用粒状活性淤泥和膜生物反应器的复合水处理系统，其特征在于，
所述隔墙(230)是多孔性部件或以一定间隔倾斜配置的倾斜板。
6.根据权利要求1所述的使用粒状活性淤泥和膜生物反应器的复合水处理系统，其特征在于，
为了减少所述膜(500)的污染，还包括往复装置，所述往复装置在所述制粒槽内使膜进行前后或左右的往复运动。
7.根据权利要求6所述的使用粒状活性淤泥和膜生物反应器的复合水处理系统，其特征在于，
所述往复装置包括：滑行框架，其与所述膜相互连接而进行往复；
转子，其通过轴与所述滑行框架连接并进行旋转运动；以及
马达，其使所述转子进行旋转，并通过所连接的轴将旋转运动转换为滑行框架的往复运动。
8.根据权利要求7所述的使用粒状活性淤泥和膜生物反应器的复合水处理系统，其特征在于，
所述往复装置所引起的冲击负荷通过在所述滑行框架和轴之间增加缓冲器来得到减少。
9.根据权利要求7所述的使用粒状活性淤泥和膜生物反应器的复合水处理系统，其特征在于，
所述滑行框架随着滑行轨道而可以变化，所述滑行轨道伴随有线性轴承和轴台支撑物。
10.根据权利要求1所述的使用粒状活性淤泥和膜生物反应器的复合水处理系统，其特征在于，
所述可移动的膜(500)在所述制粒槽(200)内的上清液被过滤时进行持续性移动，或者为了防止膜的污染而根据需要进行选择性移动。
11.根据权利要求1所述的使用粒状活性淤泥和膜生物反应器的复合水处理系统，其特征在于，
所述搅拌装置对制粒槽(200)内的淤泥层进行搅拌的同时驱动在制粒槽(200)内可进行移动的膜(500)。
12.一种使用粒状活性淤泥和膜生物反应器的复合水处理方法，其特征在于，包括：
曝气步骤，向含有污染物质的原水注入空气；
制粒步骤，使得通过所述曝气步骤后溶解氧量为饱和状态的处理水内所包含的浮游微生物得到制粒；以及
过滤步骤，除了所述制粒步骤中被制粒的淤泥以外，使得上清液通过可移动的膜而排出，
在所述制粒步骤中，被制粒的浮游微生物所形成的淤泥层通过搅拌装置得到搅拌；
由浮游微生物的接触所产生的副产物明胶执行所述制粒步骤，并且经曝气步骤而移送的处理水具有的第一水动力以及由制粒步骤的搅拌装置所引起的第二水动力加速所述制粒步骤；
所述第二水动力为辅助循环水路(437)所形成，所述辅助循环水路(437)从制粒槽(200)上部向下部使经过了淤泥层的处理水再次循环。
13.根据权利要求12所述的使用粒状活性淤泥和膜生物反应器的复合水处理方法，其特征在于，
在执行所述制粒步骤及过滤步骤的制粒槽(200)内部还包括隔墙(230)，所述隔墙(230)切断所述膜(500)在制粒槽(200)内进行移动所引起的湍流传播，并且为了保持淤泥层的稳定形态而将所述制粒槽(200)内部划分为上部和下部。
14.根据权利要求13所述的使用粒状活性淤泥和膜生物反应器的复合水处理方法，其特征在于，
所述隔墙(230)是多孔性部件或以一定间隔倾斜配置的倾斜板。
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