CN110357250A - 一种污水处理的膜生物反应器及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污水处理的膜生物反应器及方法，包括反应器池壁，反应器池壁内部安装有进水系统、曝气系统、膜分离系统和出水系统，曝气系统用于对污水进行曝气处理，膜分离系统用于对污水进行膜分离处理；曝气系统设置在进水系统下方，膜分离系统设置在曝气系统和出水系统之间，且膜分离系统的出水端连接出水系统。利用膜生物反应器对污水进行处理的方法，包括：接种活性污泥至所述污水中并培养；对污水进行预处理；污水接入所述进水系统，并依次进行曝气处理和膜分离处理。启动出水系统，排出膜分离处理后的污水。本发明提供的污水处理的膜生物反应器及方法，有效减少污水处理占地面积，并自动控制反应器运行，达到良好污水处理效果。

Description

一种污水处理的膜生物反应器及方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别是指一种畜禽养殖污水处理的膜生物反应器及方法。

背景技术

养殖生产过程中污水处理是任何一个养殖场必须面对和解决的问题，随着我国环境要求标准的日益严格，畜禽养殖污水的处理压力逐渐增大，尤其是养殖场周边土地面积较少以及养殖场周边环境较为敏感的地区，畜禽粪便和污水无法就近进行资源化利用，而运送较远距离进行农田利用的成本又太高，这种条件下，污水达标排放是唯一的选择。关于有多种畜禽养殖污水处理的工艺和方法，主要通过厌氧-好氧-膜处理等工艺流程，各个工艺均需要进行参数控制，对于养殖场来说需要建设厌氧池、好氧池及膜池等，占地面积大，导致该处理工艺推广困难。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种畜禽养殖污水处理的膜生物反应器及方法，可减少占地面积，实现污水高效处理。

基于上述目的，本发明的第一个方面提供了一种畜禽养殖污水处理的膜生物反应器，包括反应器池壁，所述反应器池壁内部安装有进水系统、曝气系统、膜分离系统和出水系统，所述曝气系统用于对污水进行曝气处理，所述膜分离系统用于对污水进行膜分离处理；所述曝气系统设置在所述进水系统下方，所述膜分离系统设置在所述曝气系统和所述出水系统之间，且所述膜分离系统的出水端连接所述出水系统。

可选的，所述曝气系统和所述出水系统中间安装有隔离板，所述隔离板与所述反应器池壁密封连接。

可选的，所述曝气系统包括曝气泵、曝气主管、曝气控制阀门、曝气支管和至少一个曝气盘；所述曝气泵设置在所述曝气主管的进气端，所述曝气主管的出气端连接所述曝气支管，所述曝气支管用于连接所述曝气盘；所述曝气控制阀门设置在所述曝气主管上且位于靠近所述曝气泵的一端。

可选的，所述曝气系统与所述膜生物反应器池壁底部的距离为0.2m，每个所述曝气盘的曝气量为10～11L/min，当所述曝气盘数量为N个时，所述曝气泵的气量为N个所述曝气盘的曝气量的总和，即(10～11)*N L/min。

可选的，所述膜分离系统包括膜片和膜固定框，所述膜固定框固定若干个所述膜片。

可选的，所述出水系统包括自吸泵、自吸泵进水管、调节阀、污水出水管；所述自吸泵进水管的第一端连接所述膜分离系统的出水端，所述自吸泵进水管的第二端连接所述自吸泵的进水口，所述自吸泵的出水口连接污水出水管；在所述自吸泵进水管的任意位置安装有调节阀，所述调节阀用于调节所述膜分离系统的出水速度。

可选的，所述进水开关用于控制所述进水系统的开启和/或关闭，所述曝气泵用于控制所述曝气系统的开启和/或关闭，所述自吸泵用于控制所述出水系统开启和/或关闭；所述膜生物反应器内设置有控制系统，所述控制系统分别与所述进水开关、曝气泵和自吸泵连接，用于根据水位高度控制所述进水系统、曝气系统和出水系统的开启和/或关闭。

可选的，所述隔离板采用不透水的防腐材质。

本发明的第二个方面提供了一种污水处理的方法，包括如下步骤：

接种活性污泥至所述污水中，并在所述膜生物反应器中进行培养；

对所述污水进行预处理；

将预处理后的所述污水接入所述进水系统，启动所述曝气系统和所述膜分离系统，依次进行曝气处理和膜分离处理。

启动所述出水系统，排出所述膜分离处理后的所述污水。

可选的，在所述膜生物反应器中进行培养，包括：所述污水在所述膜生物反应器中培养至所述活性污泥在所述污水中的30分钟沉降率为25-35％或所述污水中挥发性悬浮固体浓度占悬浮固体浓度的50％-70％；

可选的，对所述污水进行预处理，包括：对所述污水进行预处理至所述污水中总固体含量低于2％；

可选的，所述预处理包括絮凝或过滤。

从上面所述可以看出，本发明提供的畜禽养殖污水处理的膜生物反应器及方法，通过使养殖污水不经过厌氧工艺，直接进行好氧和膜处理，有效减少污水处理占地面积，且操作简单，污水处理效果达到一定标准。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的畜禽养殖污水处理的膜生物反应器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的畜禽养殖污水处理的膜生物反应器的曝气子支管结构示意图；

图3为本发明实施例提供的畜禽养殖污水处理方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明实施例提供了一种污水处理的膜生物反应器及方法，可以有效减少污水处理占地面积，且操作简单，污水处理效果达到一定标准。

参照图1所示，所述畜禽养殖污水处理的膜生物反应器，包括反应器池壁1，所述反应器池壁1内部安装有进水系统2、曝气系统3、膜分离系统4和出水系统5；所述曝气系统3用于对污水进行曝气处理，所述膜分离系统4用于对污水进行膜分离处理；所述曝气系统3设置所述进水系统2下方，所述膜分离系统4设置在所述曝气系统4和所述出水系统5之间，且所述膜分离系统的出水端连接所述出水系统5。

从上述实施例可以看出，所述畜禽养殖污水处理的膜生物反应器，养殖污水进入反应器后，立刻被进行供氧进行好氧反应，同时水体通过出水系统进行处理、抽吸，排出反应器，通过将好氧和膜池组合在一起，使所述反应器的系统结构简单、布局合理，减少占地面积，提高处理效率。

需要说明的是，前述实施例中所述的膜生物反应器池壁可以采用不锈钢材质，反应器池壁厚度为5cm；所述曝气系统的目的是为污水处理过程中的微生物提供氧气，因此将曝气系统设置在进水系统下方，且距离所述膜生物反应器底部0.2m高的位置，空气能够往上走，使空气的分布更均匀。所述污水通过所述进水系统进入所述反应器池壁后，进入所述曝气系统，之后进入膜分离系统进行膜分离处理，最后所述污水经由与所述膜分离系统相连的所述出水系统排出所述膜生物反应器。

在一些可选的实施方式中，参照图1所示，所述膜生物反应器还包括控制系统6，所述控制系统控制进水系统、曝气系统和出水系统的开/关。

在一些可选的实施方式中，参考图1所示，所述曝气系统3和出水系统4中间安装有隔离板7，所述隔离板7与反应器池壁1密封连接，防止污水流入曝气系统和控制系统，造成曝气系统和控制系统损坏。需要说明的是，前述隔离板采用发泡水泥、泡沫玻璃板等不透水、防腐的材质，提高使用寿命的同时，保证隔离板的与反应器池壁的密封性。

参照图1所示，本发明还提供了所述畜禽养殖污水处理的膜生物反应器的一种实施例。所述进水系统2包括进水开关和进水管，进水开关和进水管的进水口相连，进水管的出水口接入反应器池壁内。需要说明的是，本实施例中，对进水管的外层进行保温处理，采用橡塑海绵、超细玻璃面、岩棉、聚氨酯瓦块、聚氨酯现场发泡等材料对进水管进行保温处理，从而保证冬季时，污水在进水管中不会结冰，防止进水管受凉炸裂，保证污水预处理过程的顺利进行。

在一些可选的实施方式中，参照图1所示，所述曝气系统3包括曝气泵31、曝气控制阀门32、曝气主管33、曝气支管34和至少一个曝气盘35；所述曝气泵31设置在所述曝气主管33的进气端，所述曝气主管33的出气端连接所述曝气支管34，所述曝气支管34用于连接所述曝气盘35；所述曝气控制阀门32设置在所述曝气主管33上且位于靠近所述曝气泵31的一端。需要说明的是，当曝气盘数量为一个或少量时，所述曝气盘的进气端直接连接在曝气支管上，所述曝气系统3开启运行时，所述曝气泵31吸入空气，所述空气通过所述曝气主管33和所述曝气控制阀门32进入所述曝气支管34，从而进入曝气盘35；当所述曝气盘数量较多时，参考图2所示，多个所述曝气盘可以通过曝气子支管36连接，所述曝气子支管36的一端连接曝气主管，另一端连接曝气盘进气端，所述曝气泵吸入空气，所述空气通过所述曝气主管和所述曝气控制阀门进入所述曝气支管后，分别进入与各曝气盘连接的曝气子支管，从而进入曝气盘35。需要说明的是，除了上述的在曝气子支管上设置一个曝气盘的实施例之外，还可以在已有的曝气子支管上连接多个曝气子支管，实现在已有的曝气子支管上设置多个曝气盘，再利用曝气子支管连接曝气盘，可以节约空间，在有限空间下可以设置更多曝气盘，使曝气处理更充分。

可选的，参考图1所示，曝气系统3中还包括排空阀37，排空阀日常为关闭状态，当曝气盘或曝气支管发生故障时，会造成曝气主管压力过大，此时排空阀会打开以排出空气，降低曝气主管压力。

可选的，本实施例中，所述曝气泵31的气量按照每个所述曝气盘需要曝气量为10～11L/min计算，当所述曝气盘数量为N个时，所述曝气泵的气量为N个所述曝气盘的曝气量的总和，即(10～11)*N L/min。静水压与所述膜生物反应器总高度一致，比如池高2m，则曝气泵的水压则为2m。

参照图1所示，本发明还提供了所述畜禽养殖污水处理的膜生物反应器的一种实施例。所述膜分离系统4和所述出水系统5连接，所述膜分离系统包括膜片41和膜固定框42，所述膜片为平板膜，所述膜固定框固定若干个所述膜片。需要说明的是，这里的膜片上附着有微生物，在进行膜分离处理时，所述膜片上的微生物将大部分有机物进行分解、吸收和转换。优选的，本实施例中的膜分离系统，在安装时应避开曝气系统区域，避免相互干扰。

在一些可选的实施方式中，参照图1所示，所述出水系统5包括自吸泵51、自吸泵进水管52、调节阀53、污水出水管54；所述自吸泵进水管52的第一端连接所述膜分离系统的出水端，所述自吸泵进水管52的第二端连接所述自吸泵51的进水口，所述自吸泵的出水口连接污水出水管54；在所述自吸泵进水管的任意位置安装有调节阀53，所述调节阀53调节所述膜分离系统的出水速度。需要说明的是，出水系统安装在所述膜生物反应器的中间位置，距离所述膜生物反应器的顶部和底部的距离相同。优选的，本实施例中，所述出水系统还包括溢流口55，当发生出水故障时，污水会通过溢流口流出，不会对膜生物反应器造成故障。

可选的，出水方式采用自吸泵负压抽吸的方式出水，设计运行方式为开8分钟停2分钟，一般自吸泵的吸程为4-6分钟。

在一些可选的实施方式中，该膜生物反应器中的进水系统受进水开关控制，曝气系统受曝气泵控制，出水系统受自吸泵控制，所述进水开关、曝气泵和自吸泵均与控制系统6连接；控制系统6通过水位高度，能够自动或手动控制进水开关、曝气泵和自吸泵的运行和停止。

参考图3所示，本发明的第二个方面，提供了一种污水处理方法，利用上述膜生物反应器对污水进行处理的方法，包括：

步骤101：接种活性污泥至所述污水中，并在所述膜生物反应器中进行培养。

在一些可选的实施方式中，步骤101中，将活性污泥进行培养，至活性污泥中的微生物适应污水的环境。当所述活性污泥在所述污水中的30分钟沉降率为25-35％或污水中挥发性悬浮固体浓度占悬浮固体浓度的50％-70％时，认为活性污泥中的微生物已适应污水的环境。通常地，活性污泥在反应器中的培养时间为1-2个月。

步骤102：对所述污水进行预处理。可选的，所述预处理的方法包括絮凝或过滤，以除去污水中的悬浮微粒。

步骤103：将预处理后的所述污水接入所述进水系统，启动所述曝气系统和所述膜分离系统，依次进行曝气处理和膜分离处理。

例如，当启动曝气系统后，曝气泵开始工作，空气通过曝气阀门和曝气主管进入各曝气盘进行曝气。需要说明的是，这里的曝气盘可以根据反应器的大小设置一个或多个。

通常地，将所述污水进行1.5天曝气处理，此时膜分离系统的膜片上的微生物已经将大部分有机物进行分解、吸收和转换。

步骤104：启动所述出水系统，排出所述膜分离处理后的所述污水。

在一些可选的实施方式中，当出水系统启动工作时，自吸泵开始工作，通过抽吸自吸泵进水管中的空气，进而造成膜分离系统内形成负压，所述污水通过自吸泵的出水口进行排放。需要说明的是，在自吸泵进水管的任意位置安装有调节阀，调节阀用于调节膜分离系统的出水速度；在膜生物反应器池壁的底部安装有溢水口，当发生出水故障时，污水会通过溢水口排出，不会对反应器造成故障。

从上述实施例可以看出，所述污水处理方法，使养殖污水进入反应器后，立刻被曝气系统进行供氧进行好氧反应，不经过厌氧处理，直接进行膜分离处理后排出反应器，有效地减少处理工艺，实现污水的高效处理。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种污水处理的膜生物反应器，其特征在于，包括反应器池壁，所述反应器池壁内部安装有进水系统、曝气系统、膜分离系统和出水系统，所述曝气系统用于对污水进行曝气处理，所述膜分离系统用于对污水进行膜分离处理；所述曝气系统设置在所述进水系统下方，所述膜分离系统设置在所述曝气系统和所述出水系统之间，且所述膜分离系统的出水端连接所述出水系统。

2.根据权利要求1所述的污水处理的膜生物反应器，其特征在于，所述曝气系统和所述出水系统中间安装有隔离板，所述隔离板与所述反应器池壁密封连接。

3.根据权利要求1所述的污水处理的膜生物反应器，其特征在于，所述曝气系统包括曝气泵、曝气主管、曝气控制阀门、曝气支管和至少一个曝气盘；所述曝气泵设置在所述曝气主管的进气端，所述曝气主管的出气端连接所述曝气支管，所述曝气支管用于连接所述曝气盘；所述曝气控制阀门设置在所述曝气主管上且位于靠近所述曝气泵的一端。

4.根据权利要求3所述的污水处理的膜生物反应器，其特征在于，所述曝气系统与所述膜生物反应器池壁底部的距离为0.2m，每个所述曝气盘的曝气量为10～11 L/min，当所述曝气盘数量为N个时，所述曝气泵的气量为N个所述曝气盘的曝气量的总和，即(10～11)*NL/min。

5.根据权利要求1所述的污水处理的膜生物反应器，其特征在于，所述膜分离系统包括膜片和膜固定框，所述膜固定框固定若干个所述膜片。

6.根据权利要求1所述的污水处理的膜生物反应器，其特征在于，所述出水系统包括自吸泵、自吸泵进水管、调节阀、污水出水管；所述自吸泵进水管的第一端连接所述膜分离系统的出水端，所述自吸泵进水管的第二端连接所述自吸泵的进水口，所述自吸泵的出水口连接污水出水管；在所述自吸泵进水管的任意位置安装有调节阀，所述调节阀用于调节所述膜分离系统的出水速度。

7.根据权利要求1所述的污水处理的膜生物反应器，其特征在于，所述进水开关用于控制所述进水系统的开启和/或关闭，所述曝气泵用于控制所述曝气系统的开启和/或关闭，所述自吸泵用于控制所述出水系统开启和/或关闭；所述膜生物反应器内设置有控制系统，所述控制系统分别与所述进水开关、曝气泵和自吸泵连接，用于根据水位高度控制所述进水系统、曝气系统和出水系统的开启和/或关闭。

8.根据权利要求2所述的污水处理的膜生物反应器，其特征在于，所述隔离板采用不透水的防腐材质。

9.一种利用权利要求1-8任一项所述的膜生物反应器对污水进行处理的方法，包括如下步骤：

接种活性污泥至所述污水中，并在所述膜生物反应器中进行培养；

对所述污水进行预处理；

将预处理后的所述污水接入所述进水系统，启动所述曝气系统和所述膜分离系统，依次进行曝气处理和膜分离处理。

启动所述出水系统，排出所述膜分离处理后的所述污水。

10.根据权利要求9所述的污水处理方法，其特征在于，在所述膜生物反应器中进行培养，包括：所述污水在所述膜生物反应器中培养至所述活性污泥在所述污水中的30分钟沉降率为25-35％或所述污水中挥发性悬浮固体浓度占悬浮固体浓度的50％-70％；

和/或，对所述污水进行预处理，包括：对所述污水进行预处理至所述污水中总固体含量低于2％；

和/或，所述预处理包括絮凝或过滤。