CN109694133A - 废水处理方法及其采用的十字流膜生物反应器超滤系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种废水处理方法及其采用的十字流膜生物反应器超滤系统，属于废水处理技术领域。该十字流膜生物反应器超滤系统，包括：陶瓷膜组，包括供微生物附着生长的陶瓷基板，陶瓷基板竖向设置；喷淋装置，包括喷淋嘴和喷淋管路；好氧箱，包括好氧箱体和曝气装置，好氧箱体设置于所述陶瓷膜组下方；液路系统，包括喷淋水泵、超滤阀、超滤出口阀、膜组管路；膜组管路一端连通基板管路，另一端连通超滤出口阀，超滤阀设置于膜组管路上。本发明的十字流膜生物反应器超滤系统是集膜分离技术与生物处理技术为一体的，主要以生化处理为主，同时兼有膜过滤功能的新型废水处理系统，针对餐饮废水，具有较大的处理通量和较好的处理效果。

Description

废水处理方法及其采用的十字流膜生物反应器超滤系统

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，特别是涉及一种废水处理方法及其采用的十字流膜生物反应器超滤系统。

背景技术

随着城市及城市化的发展，宾馆、酒店、食堂的规模日益扩大，数目日益增多，随之产生的餐饮废水量越来越大，且有不断增长的趋势。

目前在实践中，对于餐饮废水，较多采用的是简单隔油装置或生化处理装置，由于在经济、能耗、处理效果及占地等方面存在一些问题，难以在城区餐饮中推广使用。

并且以常规废水处理工艺对餐饮废水的处理效果较差，无论是处理通量(单位时间内的处理总量)或是去污效果(如COD降低值)，均难以适应日常大量的餐饮废水处理需求。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种十字流膜生物反应器超滤系统，采用该系统对餐饮废水进行处理，具有较高的处理通量和较好的处理效果。

一种十字流膜生物反应器超滤系统，包括：

陶瓷膜组，包括供微生物附着生长的陶瓷基板，所述陶瓷基板竖向设置，且所述陶瓷基板表面设有若干孔隙，所述陶瓷基板内部设有至少一基板管道，所述若干孔隙与所述基板管道连通；

喷淋装置，包括喷淋嘴和喷淋管路，所述喷淋装置设置于所述陶瓷膜组上方，所述喷淋嘴朝向所述陶瓷基板喷淋；

好氧箱，包括好氧箱体和曝气装置，所述好氧箱体设置于所述陶瓷膜组下方，且所述好氧箱体的废水容纳腔开口与所述陶瓷膜组相对应，所述曝气装置的气体出口设于所述废水容纳腔内；

液路系统，包括喷淋水泵、超滤阀、超滤出口阀、膜组管路，所述喷淋管路一端连通所述喷淋嘴，另一端开口于所述废水容纳腔，所述喷淋水泵设置于所述喷淋管路上；所述膜组管路一端连通所述基板管路，另一端连通所述超滤出口阀，所述超滤阀设置于所述膜组管路上。

上述十字流膜生物反应器超滤系统的工作原理为：

废水进入好氧箱后，由于好氧箱设有曝气装置，通过曝气提高好氧箱中溶解氧的浓度，供好氧微生物大量繁殖，繁殖的好氧微生物，部分留在好氧箱内与废水中的有机物反应，好氧降解处理，另一部分随着喷淋过程，附着生长于陶瓷基板表面，形成生物膜。在废水处理过程中，废水既在好氧箱中进行生物氧化(降解)处理，又通过喷淋装置由喷淋嘴喷出，由上而下沿陶瓷膜基板表面滴流，由于餐饮废水具有较高的温度，其从狭长的通道由上向下流动，致使陶瓷膜组上热下冷，而空气会由冷的一侧向热的一侧流动，这样就形成了空气自下而上流动的过程，配合陶瓷基板亲水性而具有的虹吸效果，当废水沿陶瓷基板表面滴流时，水分子能快速渗入陶瓷基板，当超滤阀打开时，即可通过基板管道，汇总至膜组管路中，最终从超滤出口流出。

即废水从陶瓷膜基板表面滴流时，既可以与附着在陶瓷基板表面的生物膜反应得到净化，还可在虹吸原理的作用下，通过陶瓷基板表面的孔隙进入基板管道，实现超滤净化。

在其中一个实施例中，所述陶瓷膜组中，还包括若干可拆卸拼装箱式陶瓷膜箱，且所述陶瓷膜箱在竖直方向拼装，所述陶瓷基板为若干块，均平行竖向设置于所述陶瓷膜箱内，相邻陶瓷基板之间的距离为2～5mm，竖直方向相邻陶瓷基板首尾相接形成高度为1.5-3m高的陶瓷膜组。本发明人在实践中发现，将陶瓷基板之间的距离控制在上述范围，并配合1.5-3m高的陶瓷膜组，所形成的空气流和废水“滴流”相互影响作用，能够达到较好的超滤效果，无需额外提供动力，就可让水分子快速渗入陶瓷基板，具有较好的节能环保作用。

在其中一个实施例中，该十字流膜生物反应器超滤系统还设有用于控制所述液路系统的中控系统，所述好氧箱设有液位感应装置，所述液位感应装置用于感应所述废水容纳腔中的废水液位，并与所述中控系统电连接。

在其中一个实施例中，所述好氧箱还设有投药系统，所述投药系统包括投药泵和投药管路，所述投药管路一端开口于所述废水容纳腔，另一端与药剂供源连通，所述投药泵设置于所述投药管路上。

在其中一个实施例中，所述好氧箱上还设有好氧进水口、好氧排污口和好氧溢流口，所述好氧排污口设置于所述废水容纳腔底部，所述好氧溢流口设置于所述废水容纳腔顶部。

在其中一个实施例中，该十字流膜生物反应器超滤系统还包括柔性陶瓷膜过滤装置，所述柔性陶瓷膜过滤装置包括壳体和管状膜丝，所述壳体包括净水室，所述净水室将所述壳体内部空间分隔为净水室内的净水腔和净水室外的过滤腔，所述净水腔设有产水口，所述过滤腔设有进水口和错流口；所述管状膜丝为中空长管状结构，其管壁设有用于过滤的空隙，若干所述管状膜丝安装于所述过滤腔内，且所述管状膜丝两端开口部均安装于所述净水室上，中部下垂，形成U型结构；所述管状膜丝内壁通过所述净水室的接口与所述净水腔连通，所述管状膜丝外壁与所述过滤腔连通；

所述液路系统还包括陶瓷膜入水管道、过滤泵和过滤阀，所述陶瓷膜入水管道一端开口于所述废水容纳腔，另一端连通所述进水口，所述过滤泵和过滤阀均设置在陶瓷膜入水管道上。

在其中一个实施例中，所述管状膜丝由以下重量百分比的原料制备而成：

陶瓷膜颗粒 5％-10％

聚四氟乙烯颗粒 90％-95％

所述聚四氟乙烯颗粒的粒径为0.2-0.5μm，所述陶瓷膜颗粒的粒径为所述聚四氟乙烯颗粒粒径的5-100倍；所述陶瓷膜颗粒选自：二氧化钛、刚玉、氧化铝、碳化硅中的至少一种。

本发明还公开了一种废水处理方法，采用上述的十字流膜生物反应器超滤系统，包括以下步骤：

微生物氧化分解处理：通过所述曝气装置向所述好氧箱曝气，使废水在好氧箱的废水容纳腔中与微生物菌群作用，废水中有机物被好氧微生物降解；

生物膜生化处理：通过喷淋水泵将废水由好氧箱抽提升至喷淋装置，由喷淋嘴喷下，废水由上而下沿所述陶瓷基板表面滴流，与附着生长在陶瓷基板表面的微生物发生氧化分解反应，对废水进行净化；

十字流膜生物反应超滤：废水由上而下沿所述陶瓷基板表面滴流，根据虹吸产水原理，通过陶瓷基板表面的孔隙进入基板管道，实现废水处理。

在其中一个实施例中，所述中控系统根据所述液位感应装置感应到的废水液位控制液路系统工作：

若废水水位处于第一液位，中控系统控制喷淋水泵开启，进行微生物氧化分解处理和生物膜生化处理；

若废水水位处于第二液位，中控系统控制喷淋水泵、超滤阀和超滤出口阀开启，进行生物膜生化处理和十字流膜生物反应超滤；

所述第一液位的高度低于第二液位的高度。

在其中一个实施例中，采用上述的十字流膜生物反应器超滤系统，若废水水位处于第三液位，中控系统控制喷淋水泵、过滤泵和过滤阀开启，超滤阀和超滤出口阀关闭，进行生物膜生化处理和柔性陶瓷膜过滤；所述柔性陶瓷膜过滤步骤中，废水经过滤泵提升进入所述过滤腔，经过所述管状膜丝的拦截作用，净水通过管状膜丝上的空隙进入净水腔，完成过滤；

所述第一液位、第二液位、第三液位的液位高度依次递增。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的一种十字流膜生物反应器超滤系统，是集膜分离技术与生物处理技术为一体的，主要以生化处理为主，同时兼有膜过滤功能的新型废水处理系统，缩短了传统废水处理中厌氧和好氧段的时间，节省了重新建设厌氧池和好氧池的费用。

并且，由于微生物菌群附着生长的陶瓷基板的工作状态是处于空气中暴露，能让自然界氧气进入系统里面，不需额外再提供供氧，节约了大量能耗。并且，通过本发明的十字流膜生物反应器超滤系统培养菌群，可以提高活性污泥浓度，达到较好的生化处理效果，可达50000mg/L，而传统的处理方法，活性污泥浓度只能达到8000～10000mg/L。

进一步的，该十字流膜生物反应超滤系统还包括柔性陶瓷膜过滤装置，通过柔性陶瓷膜的过滤，过滤精度高，能较有效地滤除水中的沙粒、细菌、悬浮物、铁锈、胶体、大分子有机物和病毒等有害物质。保证了出水效果，提高了出水标准，减少了排污费用。

本发明的废水处理方法，采用上述的十字流膜生物反应器超滤系统，一方面，微生物会慢慢在坚固的陶瓷基板表面附着和成长，形成生物膜。当废水向下流动时，废水中的有机物会被微生物降解为无机物和二氧化碳，从而实现生化过程中厌氧、好氧和兼氧的作用，将COD、BOD、NH₄-N大幅降低，达到生化效果，并通过废水通过陶瓷基板的孔隙渗入基板管道，达到超滤效果。经本方法处理的餐饮废水，可达到《废水排入城镇下水道水质标准》(GB/T31962-2015)。

附图说明

图1为实施例1中图十字流膜生物反应器超滤系统结构示意图一；

图2为实施例1中图十字流膜生物反应器超滤系统结构示意图二；

图3为实施例1中图十字流膜生物反应器超滤系统结构示意图三；

图4为实施例1中图十字流膜生物反应器超滤系统的陶瓷基板结构示意图；

图5为实施例1中图十字流膜生物反应器超滤系统的陶瓷膜箱结构示意图；

图6为实施例1中图十字流膜生物反应器超滤系统的柔性陶瓷膜过滤装置结构示意图；

图7为实施例1中管状膜丝电镜下照片；

图8为图7的放大照片。

其中：1000.陶瓷膜组；2000.喷淋装置；2100.喷淋管路；3000.好氧箱；3100.曝气装置；3200.投药泵；3310.好氧进水口；3320.好氧排污口；3330.好氧溢流口；4100.喷淋水泵；4200.超滤阀；4300.膜组管路；4400.过滤泵；4500.过滤阀；5100.中控箱；6000.柔性陶瓷膜过滤装置；6100.壳体；6110.净水室；6111.产水口；6112.产水阀；6121.进水口；6122.进水阀；6123.错流口；6124.错流阀；6125.排污口；6126.排污阀；6200.管状膜丝；6300.空泡发生装置；6410.气反阀。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“连接”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连通”另一个元件，它可以是直接连通到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

一种十字流膜生物反应器超滤系统，如图1-3所示，包括：陶瓷膜组1000、喷淋装置2000、好氧箱3000、液路系统、中控系统和柔性陶瓷膜过滤装置6000。

所述陶瓷膜组包括供微生物附着生长的陶瓷基板，所述陶瓷基板竖向设置，且所述陶瓷基板表面设有若干孔隙，所述陶瓷基板内部设有至少一基板管道，所述若干孔隙与所述基板管道连通，如图4所示。可以理解的，该陶瓷基板选用常规中空陶瓷板即可。

在本实施例中，所述陶瓷膜组还包括若干可拆卸拼装箱式陶瓷膜箱，例如包括围设并固定陶瓷基板的围架等，如图5所示，且所述陶瓷膜箱在竖直方向拼装、叠高至预定高度，所述陶瓷基板为若干块，均平行竖向设置于所述陶瓷膜箱内，相邻陶瓷基板之间的距离为2～5mm，竖直方向相邻陶瓷基板首尾相接形成高度为2m高的陶瓷膜组，在陶瓷膜组内形成供废水滴流流下及空气上升流过的狭长孔道(或称通道)。

所述喷淋装置2000包括喷淋嘴和喷淋管路2100，所述喷淋装置2000设置于所述陶瓷膜组1000上方，所述喷淋嘴朝向所述陶瓷基板喷淋；在本实施例中，喷淋装置2000设计为与陶瓷膜箱形状匹配的盖板箱。

所述好氧箱3000包括好氧箱体和曝气装置3100，所述好氧箱体设置于所述陶瓷膜组1000下方，且所述好氧箱体的废水容纳腔开口与所述陶瓷膜组相对应，所述曝气装置3100的气体出口设于所述废水容纳腔内。

所述好氧箱还设有投药系统，所述投药系统包括投药泵3200和投药管路，所述投药管路一端开口于所述废水容纳腔，另一端与药剂供源连通，所述投药泵3200设置于所述投药管路上。所述药剂可以为生物炭等促进废水进行生化反应的试剂。

所述好氧箱3000上还设有好氧进水口3310、好氧排污口3320和好氧溢流口3330，所述好氧排污口3320设置于所述废水容纳腔底部，所述好氧溢流口3330设置于所述废水容纳腔顶部。

使用中，餐饮废水由好氧进水口进入3310，在好氧箱3000内进行微生物氧化分解处理，如废水入水量太多，则从好氧溢流口溢出，避免对设备产生不良影响。

所述液路系统包括喷淋水泵4100、超滤阀4200、超滤出口阀、膜组管路4300，所述喷淋管路2100一端连通所述喷淋嘴，另一端开口于所述废水容纳腔，所述喷淋水泵4100设置于所述喷淋管路上；所述膜组管路4300一端连通所述基板管路，另一端连通所述超滤出口阀，所述超滤阀4200设置于所述膜组管路上。

在本实施例中，为配合柔性陶瓷膜过滤装置6000，所述液路系统还包括陶瓷膜入水管道、过滤泵4400和过滤阀4500，所述陶瓷膜入水管道一端开口于所述废水容纳腔，另一端连通所述进水口6122，所述过滤泵4400和过滤阀4500均设置在陶瓷膜入水管道上。

所述中控系统用于控制所述液路系统，所述好氧箱设有液位感应装置，所述液位感应装置用于感应所述废水容纳腔中的废水液位，并与所述中控系统电连接；该中控系统通过中控箱5100的面板和按键进行操作调控。

如图6所示，所述柔性陶瓷膜过滤装置包括壳体6100和管状膜丝6200，所述壳体包括净水室6110，所述净水室将所述壳体内部空间分隔为净水室内的净水腔和净水室外的过滤腔，所述净水腔设有产水口6111，所述过滤腔设有进水口6121和错流口6123；所述管状膜丝6200为中空长管状结构，其管壁设有用于过滤的空隙，若干所述管状膜丝安装于所述过滤腔内，且所述管状膜丝两端开口部均安装于所述净水室上，中部下垂，形成U型结构；所述管状膜丝内壁通过所述净水室的接口与所述净水腔连通，所述管状膜丝外壁与所述过滤腔连通。

进一步的，所述柔性陶瓷膜过滤装置还包括空泡发生装置6300和气反发生装置，所述过滤腔还设有排污口6125，所述空泡发生装置的空泡出口设于所述壳体底部；所述气反发生装置的气体出口通过气反阀6410与所述净水腔连通。

具体的，所述产水口6111设于所述壳体顶部，所述排污口设于所述壳体底部，所述进水口6121设于所述壳体下部，所述错流口设于所述壳体上部。所述产水口设有产水阀6112，所述进水口6121设有进水阀6122，所述错流口6123设有错流阀6124，所述排污口6125设有排污阀6126。

上述管状膜丝，同时拥有很高的强度和韧性，在高压下，膜丝都不会被压扁变形；具有良好的亲水性，能延缓膜污堵，延长使用寿命；耐酸、耐碱、耐高温。还具有化学性质稳定，常温下不与任何物质发生反应；成本低，通量大，能耗低的优点。

在本实施例中，该管状膜丝通过以下方法制备得到：

1、混料：

取下述原料，加入125g左右的助溶剂，混合均匀：

陶瓷膜颗粒(TiO₂) 7.5g

聚四氟乙烯颗粒 92.5g

上述陶瓷膜颗粒的粒径为1～5μm，聚四氟乙烯颗粒的粒径为0.2～0.5μm，助溶剂为煤油，加热至200-260℃，搅拌使聚四氟乙烯包裹于陶瓷膜颗粒周围，形成复合膜材料；

2、制料：

将上述复合膜材料置于棒槽中充分搅拌30min后制成中空的管状棒料。

3、成型：

将上述管状棒料利用挤塑机，在260℃挤出成型为中空薄型管状材料，该中空薄型管状材料的内径为0.5mm-10mm，外径为1mm-12mm。

4、脱除：

将上述中空薄型管状材料在烘箱中175℃加热脱除助溶剂；

5、拉伸定型：

将上述中空薄型管状材料在260℃下，于在1～3h内拉伸2～6倍定型，即得管状膜丝。该管状膜丝的过滤孔径为0.5μm，如图7-8所示。图7为管状膜丝电镜下照片，图8为图7的放大照片。

上述管状膜丝所实用的材料，通过将聚四氟乙烯颗粒包括在陶瓷膜颗粒周围，形成一定纳米级球状的复合材料，利用陶瓷膜颗粒刚性好的特性与聚四氟乙烯(PTFE)化学稳定性佳的特性相结合，提高了最终得到的膜材料的承压能力和化学稳定性，又由于陶瓷膜颗粒改变了聚四氟乙烯材料的亲水角，改善了膜材料的亲水性，提高了膜材料的抗污染能力，使得到的管状膜丝既具有有机膜材料的柔韧性，又具备无机陶瓷膜的刚性和抗压能力。且通过上述材料的选择和粒径配合，能够使聚四氟乙烯颗粒较好且均匀的包裹在陶瓷膜颗粒周围，形成均一性高、包裹效果佳的复合材料。

上述管状膜丝的制备方法，充分考虑了聚四氟乙烯与陶瓷材料的物理化学性质，使其在上述反应过程中能够很好的结合而形成复合材料，达到同时具备有机膜稳定性好和无机膜刚性的特点。具体的，在混料步骤中，先在助溶剂的帮助下，让聚四氟乙烯颗粒以陶瓷膜颗粒为核心形成纳米级的球状复合材料；随后在制料步骤中，使该球状复合材料进一步反应均一化，再形成可后续成型的管状棒料；成型步骤先将上述管状棒料初步成型，随后再于脱除步骤中进行助溶剂的脱除；最终，再进行拉伸定型，以得到稳定产品。拉伸的倍数即决定了最终得到柔性陶瓷膜产品的过滤孔径，拉伸倍数越高，则孔径越大。该管状膜丝过滤精度高，能较有效地滤除水中的沙粒、细菌、悬浮物、铁锈、胶体、大分子有机物和病毒等有害物质。

上述十字流膜生物反应器超滤系统的工作原理为：

废水进入好氧箱后，由于好氧箱设有曝气装置，可曝气提高好氧箱中溶解氧的浓度，供好氧微生物大量繁殖，繁殖的好氧微生物，部分留在好氧箱内于废水进行反应，好氧降解污物，另一部分随着喷淋过程，附着生长于陶瓷基板表面，形成生物膜。在废水处理过程中，废水既在好氧箱中进行微生物氧化分解处理，又通过喷淋装置由喷淋嘴喷出，由上而下沿陶瓷膜基板表面滴流，由于餐饮废水具有较高的温度，其从狭长的通道由上向下流动，致使陶瓷膜组上热下冷，而空气会从冷的一侧向热的一侧流动，这样就形成了空气自下而上流动的过程，配合陶瓷基板亲水性而具有的虹吸效果，当废水沿陶瓷基板表面滴流时，水分子能快速渗入陶瓷基板，通过基板管道，汇总至膜组管路中，最终从超滤出口流出。即废水从陶瓷膜基板表面滴流时，既可以与附着在陶瓷基板表面的生物膜反应得到净化，还可在虹吸原理作用下，通过陶瓷基板表面的孔隙进入基板管道，实现超滤净化。

同时，废水还可同时通过生物膜生化处理和柔性陶瓷膜的过滤，具体为，废水进入好氧箱后，由于好氧箱设有曝气装置，可曝气提高好氧箱中溶解氧的浓度，供好氧微生物大量繁殖，繁殖的好氧微生物，部分留在好氧箱内于废水进行反应，好氧降解污物，另一部分随着喷淋过程，附着生长于陶瓷基板表面，形成生物膜。在废水处理过程中，废水既在好氧箱中进行微生物氧化分解处理，又通过喷淋装置由喷淋嘴喷出，由上而下沿陶瓷膜基板表面滴流，与附着在陶瓷基板表面的生物膜反应得到净化。

同时，还可通过过滤泵的提升进入柔性陶瓷膜装置的过滤腔，废水经过所述管状膜丝的拦截作用，净水通过管状膜丝上的空隙进入净水腔，完成过滤。并且，通过调整所述产水阀、错流阀和进水阀的大小，使所述过滤腔的压力大于所述净水腔的压力，使在此“背压”下，管状膜丝不但不会被压扁变形，反而能提升至更高的过滤精度，因此能截留粒径更小的污染物，过滤效果更好，更不易被污堵。

实施例2

采用实施例1的十字流膜生物反应器超滤系统进行废水处理，包括以下工序：

一、好氧箱处理工序：

1、曝气处理。

通过曝气装置的曝气，提高好氧箱中溶解氧的浓度，供好氧微生物大量繁殖，繁殖的好氧微生物，部分留在好氧箱内于废水进行反应，好氧降解污物，另一部分随着喷淋过程，附着生长于陶瓷基板表面，形成生物膜。

二、陶瓷膜组处理工序。

1、第一液位(低液位)处理工序。

当液位感应装置感应到废水液位在第一液位，即低于低液位高度，中控系统控制喷淋水泵开启，同时进行微生物氧化分解处理和生物膜生化处理。

废水既在好氧箱的废水容纳腔中与微生物菌群作用，废水中的有机物被好氧微生物降解；同时还通过喷淋水泵将废水由好氧箱抽提升至喷淋装置，由喷淋嘴喷下，废水由上而下沿所述陶瓷基板表面滴流，与附着生长在陶瓷基板表面的微生物发生氧化分解反应，如废水中的有机物会被微生物降解为无机物和二氧化碳，从而实现生化过程中厌氧、好氧和兼氧的作用，将COD、BOD、NH₄-N大幅降低，达到生化效果；并不断循环喷淋对废水进行净化。

2、第二液位(中液位)处理工序。

当液位感应装置感应到废水液位在第二液位，即高于低液位高度但低于高液位高度，中控系统控制喷淋水泵、超滤阀和超滤出口阀开启，同时进行微生物氧化分解处理、生物膜生化处理和十字流膜生物反应超滤。

废水既在好氧箱的废水容纳腔中与微生物菌群作用，废水中的有机物被好氧微生物降解；同时还通过喷淋水泵将废水由好氧箱抽提升至喷淋装置，由喷淋嘴喷下，废水由上而下沿所述陶瓷基板表面滴流，与附着生长在陶瓷基板表面的微生物发生氧化分解反应，对废水进行净化；并且，废水由上而下沿所述陶瓷基板表面滴流，根据虹吸产水原理，在虹吸原理和由下而上流动的空气流共同作用下，通过陶瓷基板表面的孔隙进入基板管道，再通过膜组管路从超滤出口阀流出，实现废水处理。

三、柔性陶瓷膜过滤装置处理工序。

1、第三液位(高液位)处理工序。

当液位感应装置感应到废水液位在第三液位，即高于高液位高度，中控系统控制喷淋水泵、过滤泵和过滤开启，超滤阀和超滤出口阀关闭，同时进行微生物氧化分解处理、进行生物膜生化处理和柔性陶瓷膜过滤。

微生物氧化分解处理时，废水在好氧箱的废水容纳腔中与微生物菌群作用，废水中的有机物被好氧微生物降解；

生物膜生化处理时，废水同时还通过喷淋水泵将废水由好氧箱抽提升至喷淋装置，由喷淋嘴喷下，废水由上而下沿所述陶瓷基板表面滴流，与附着生长在陶瓷基板表面的微生物发生氧化分解反应，对废水进行净化。

柔性陶瓷膜过滤步骤中，废水经过滤泵提升进入所述过滤腔，经过所述管状膜丝的拦截作用，净水通过管状膜丝上的空隙进入净水腔，完成过滤。

2、在线清洗。

在线清洗为对柔性陶瓷膜的管状膜丝进行清洗，具体步骤包括：曝气擦洗和/或气反冲洗，所述曝气擦洗中，先通过所述空泡发生装置往所述过滤腔充入空泡，通过空泡的上升运动促使中部下垂呈U型结构的管状膜丝产生抖动，使粘附于所述管状膜丝外壁的污染物掉落于所述过滤腔的废水中，再将该废水通过所述错流口和/或排污口排出，即完成曝气擦洗；而错流水和排污水则回到好氧箱中进行循环处理。上述正面曝气擦洗中管状膜丝可承受的压力为3-5kg。

所述气反冲洗步骤中，打开气反阀，通过气反发生装置向所述净水腔内充入气体，使气体与水流相反的方向由所述管状膜丝内向外流动，从而使粘附于所述管状膜丝外壁的污染物掉落于所述过滤腔的废水中，再将该废水通过所述错流口和/或排污口排出，即完成气反冲洗。

实施例3

采用实施例1的十字流膜生物反应器超滤系统，并按照实施例2的废水处理方法处理餐饮废水。

取餐饮废水进行过滤，抽取2018年不同日期的处理前和处理后样本进行检测，其效果如下表所示。

表1.不同日期餐饮废水处理效果

表2.不同时间点餐饮废水处理效果

注：COD指Chemical Oxygen Demand，化学需氧量；

原水指处理前的餐饮废水；

生化水指经过微生物氧化分解处理和生物膜生化处理后的水；

陶瓷膜产水指经过陶瓷膜组的基板管道流出的净化水；

PTFE产水指经柔性陶瓷膜过滤装置过滤得到的净化水。

上述结果表明，本发明的十字流膜生物反应器超滤系统和废水处理方法，可以针对餐饮废水，达到较好的处理效果。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种十字流膜生物反应器超滤系统，其特征在于，包括：

陶瓷膜组，包括供微生物附着生长的陶瓷基板，所述陶瓷基板竖向设置，且所述陶瓷基板表面设有若干孔隙，所述陶瓷基板内部设有至少一基板管道，所述若干孔隙与所述基板管道连通；

喷淋装置，包括喷淋嘴和喷淋管路，所述喷淋装置设置于所述陶瓷膜组上方，所述喷淋嘴朝向所述陶瓷基板喷淋；

好氧箱，包括好氧箱体和曝气装置，所述好氧箱体设置于所述陶瓷膜组下方，且所述好氧箱体的废水容纳腔开口与所述陶瓷膜组相对应，所述曝气装置的气体出口设于所述废水容纳腔内；

液路系统，包括喷淋水泵、超滤阀、超滤出口阀、膜组管路，所述喷淋管路一端连通所述喷淋嘴，另一端开口于所述废水容纳腔，所述喷淋水泵设置于所述喷淋管路上；所述膜组管路一端连通所述基板管路，另一端连通所述超滤出口阀，所述超滤阀设置于所述膜组管路上。

2.根据权利要求1所述的十字流膜生物反应器超滤系统，其特征在于，所述陶瓷膜组中，还包括若干可拆卸拼装箱式陶瓷膜箱，且所述陶瓷膜箱在竖直方向拼装，所述陶瓷基板为若干块，均平行竖向设置于所述陶瓷膜箱内，水平方向相邻陶瓷基板之间的距离为2～5mm，竖直方向相邻陶瓷基板首尾相接形成高度为1.5-3m高的陶瓷膜组。

3.根据权利要求1所述的十字流膜生物反应器超滤系统，其特征在于，还设有用于控制所述液路系统的中控系统，所述好氧箱设有液位感应装置，所述液位感应装置用于感应所述废水容纳腔中的废水液位，并与所述中控系统电连接。

4.根据权利要求1所述的十字流膜生物反应器超滤系统，其特征在于，所述好氧箱还设有投药系统，所述投药系统包括投药泵和投药管路，所述投药管路一端开口于所述废水容纳腔，另一端与药剂供源连通，所述投药泵设置于所述投药管路上。

5.根据权利要求1所述的十字流膜生物反应器超滤系统，其特征在于，所述好氧箱上还设有好氧进水口、好氧排污口和好氧溢流口，所述好氧排污口设置于所述废水容纳腔底部，所述好氧溢流口设置于所述废水容纳腔顶部。

6.根据权利要求1-5任一项所述的十字流膜生物反应器超滤系统，其特征在于，还包括柔性陶瓷膜过滤装置，所述柔性陶瓷膜过滤装置包括壳体和管状膜丝，所述壳体包括净水室，所述净水室将所述壳体内部空间分隔为净水室内的净水腔和净水室外的过滤腔，所述净水腔设有产水口，所述过滤腔设有进水口和错流口；所述管状膜丝为中空长管状结构，其管壁设有用于过滤的空隙，若干所述管状膜丝安装于所述过滤腔内，且所述管状膜丝两端开口部均安装于所述净水室上，中部下垂，形成U型结构；所述管状膜丝内壁通过所述净水室的接口与所述净水腔连通，所述管状膜丝外壁与所述过滤腔连通；

所述液路系统还包括陶瓷膜入水管道、过滤泵和过滤阀，所述陶瓷膜入水管道一端开口于所述废水容纳腔，另一端连通所述进水口，所述过滤泵和过滤阀均设置在陶瓷膜入水管道上。

7.根据权利要求6所述的十字流膜生物反应器超滤系统，其特征在于，所述管状膜丝由以下重量百分比的原料制备而成：

陶瓷膜颗粒 5％-10％

聚四氟乙烯颗粒 90％-95％

所述聚四氟乙烯颗粒的粒径为0.2-0.5μm，所述陶瓷膜颗粒的粒径为所述聚四氟乙烯颗粒粒径的5-100倍；所述陶瓷膜颗粒选自：二氧化钛、刚玉、氧化铝、碳化硅中的至少一种。

8.一种废水处理方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的十字流膜生物反应器超滤系统，包括以下步骤：

微生物氧化分解处理：通过所述曝气装置向所述好氧箱曝气，使废水在好氧箱的废水容纳腔中与微生物菌群作用，废水中有机物被好氧微生物降解；

生物膜生化处理：通过喷淋水泵将废水由好氧箱抽提升至喷淋装置，由喷淋嘴喷下，废水由上而下沿所述陶瓷基板表面滴流，与附着生长在陶瓷基板表面的微生物发生氧化分解反应，对废水进行净化；

十字流膜生物反应超滤：废水由上而下沿所述陶瓷基板表面滴流，根据虹吸产水原理，通过陶瓷基板表面的孔隙进入基板管道，实现废水处理。

9.根据权利要求8所述的废水处理方法，其特征在于，所述中控系统根据所述液位感应装置感应到的废水液位控制液路系统工作：

若废水水位处于第一液位，中控系统控制喷淋水泵开启，进行微生物氧化分解处理和生物膜生化处理；

若废水水位处于第二液位，中控系统控制喷淋水泵、超滤阀和超滤出口阀开启，进行生物膜生化处理和十字流膜生物反应超滤；

所述第一液位的高度低于第二液位的高度。

10.根据权利要求9所述的废水处理方法，其特征在于，采用权利要求5所述的十字流膜生物反应器超滤系统，若废水水位处于第三液位，中控系统控制喷淋水泵、过滤泵和过滤阀开启，超滤阀和超滤出口阀关闭，进行生物膜生化处理和柔性陶瓷膜过滤；所述柔性陶瓷膜过滤步骤中，废水经过滤泵提升进入所述过滤腔，经过所述管状膜丝的拦截作用，净水通过管状膜丝上的空隙进入净水腔，完成过滤；

所述第一液位、第二液位、第三液位的液位高度依次递增。