CN111018112A - 生物污水膜生物处理系统和处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物污水膜生物处理系统，包括调节沉淀池、水解酸化池、MBR反应器和清水池，调节沉淀池的进水口连接至生活污水，水解酸化池的出水口通过泵连接至水解酸化池，水解酸化池的排水口连接至MBR反应器，MBR反应器的出水口通过泵连接至清水池。本发明还公开了一种生物污水膜生物处理方法。本发明的有益效果：同传统污水处理方法具有很大区别，取代了传统生化工艺中二沉池和三级处理工艺。由于膜的存在大大提高了系统固液分离的能力，从而使系统出水水质和容积负荷都得到大幅度提高，出水可达到杂用水标准，以及国家一级A的排放标准。

Description

生物污水膜生物处理系统和处理方法

技术领域

本发明涉及一种生物污水膜生物处理系统和处理方法，属于污水处理系统技术领域。

背景技术

矿井早期生活污水处理设施，主要采用“调节沉淀+水解酸化+二级曝气生物滤池”的处理工艺，曝气滤池共两组，该设备安装使用时间较长，受处理工艺和排放标准的因素，系统存在曝气管路损坏导致曝气不均、滤料板结、暗埋循环管路腐蚀损坏、曝气阀门以及进水排水阀门损坏的现象，处理后废水排放指标COD、氨氮含量皆超标，生产时与矿井水混合集中排放，出水水质勉强满足标准。随着鲁西煤矿的成功划转和人员增加及系统反冲洗时污水量的增加，造成生活污水产生量峰值可达150立方米/h左右，生活污水处理站处于满负荷和超负荷运行状态，出水水质不稳定，存在很大的环保风险，生活污水处理站需升级扩容改造，出水水质方可满足《山东省南水北调沿线污染物综合排放标准》。

发明内容

根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：为解决上述问题之一，提供一种生物污水膜生物处理系统和处理方法。

本发明所述的生物污水膜生物处理系统，其特征在于：包括调节沉淀池、水解酸化池、MBR反应器和清水池，调节沉淀池的进水口连接至生活污水，水解酸化池的出水口通过泵连接至水解酸化池，水解酸化池的排水口连接至MBR反应器，MBR反应器的出水口通过泵连接至清水池。

优选地，所述MBR反应器包括曝气系统、膜支撑框架和帘式膜，膜支撑框架上安装有帘式膜和曝气系统，曝气系统将从风机输送来的空气通过曝气管进入气水混合空间，经混合均匀后到达膜片部分，保障每一片膜均匀地获得气体冲刷力，膜支撑框架通过导轨支撑膜板，使每块帘式膜的空间距离一致，通过集水管把每块膜的出水联接在一起，膜元件可以每张取出，检查和互换都很容易。

优选地，所述膜支撑框架相互平行的上层安装架和下层安装架，所述上层安装架和下层安装架均为矩形框架，上层安装架和下层安装架通过四根竖向支撑腿连接在一起，所述帘式膜的上部安装在上层安装架上，所述帘式膜的下部下层安装架上，所述上层安装架包括上层矩形边框，所述上层矩形边框的两侧边上对称安装有上层管卡，上层矩形边框的中部安装有上连通管，上连通管的两侧对称安装有连接集水塑件的集水塑件接头，所述上层安装架与下层安装架结构相同，还包括集水总管和集水支管，集水总管位于上连通管的上方且与上连通管平行，集水总管上垂直连接有多跟集水支管，通过集水支管将上层安装架的上连通管和下层安装架下连通管连通。

优选地，所述曝气系统包括位于下连通管下方且与下连通管平行的曝气主管，曝气主管上设置有多跟与曝气主管垂直的曝气支管，竖向支撑腿的底部连接有曝气支管支撑架，曝气支管的另一端支撑在曝气支管支撑架上，曝气主管的两端分别连接有竖向的进气管和放空管。

优选地，所述帘式膜包括多个膜元件，所述膜元件包括上集水塑件、下集水塑件，上集水塑件和下集水塑件之间连接有膜丝，上集水塑件和下集水塑件的两端分别为活接端和死堵端，上集水塑件的活接端连接在对应的集水塑件接头上，死堵端支撑在对应的上层管卡上，下集水塑件的活接端连接在对应的下连通管上的集水塑件接头上，死堵端支撑在对应的上层安装架的下层管卡上。

本发明还公开了一种生物污水膜生物处理方法，包括如下步骤：a. 废水经调节沉淀池沉淀后，进入水解酸化池，水解酸化是利用厌氧反应的水解、酸化段，将难生化性物质转化为易生化性物质，大分子物质降解为小分子物质，同时将有机物降解为各种有机酸；

b. 废水经水解酸化池处理后，自流入MBR反应器，由于膜的过滤作用，微生物被完全截留在生物反应器中，实现了水力停留时间与活性污泥泥龄的彻底分离；

c. 进入膜池的污水经硝化细菌的硝化作用实现降低氨氮的作用，同时好氧微生物通过内源呼吸对有机物进行氧化分解而达到降低COD的目的，浸没安装在膜生物反应池中的MBR帘式膜装置对泥水混合液进行过滤处理，进一步去除悬浮物SS、油、大肠杆菌等；

d. 由RHS反应器排出的污泥和R-MBR膜反应器排出的剩余污泥经过污泥浓缩池自然浓缩后，进入泥水分离处理系统，经板框压滤机或污泥干化场，进行泥水分离，达到污泥体积的减量化；

e.净水流入清水池。

优选地，所述为了能是整个 MBR 系统能稳定的运行，MBR 运行状态分为过滤产水、停歇、反洗、清洗、清洗4个状态。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明所述的生物污水膜生物处理系统和处理方法，MBR处理是一种将高效膜分离技术与传统活性污泥法相结合的新型高效污水处理工艺，由于膜的过滤作用，微生物被完全截留在生物反应器中，实现了水力停留时间（HPR）与活性污泥泥龄(SRT)的彻底分离，消除了传统活性污泥法中污泥膨胀问题。膜生物反应器具有对污染物去除效率高、硝化能力强、脱氮效果好、出水水质稳定、剩余污泥产量低、设备紧凑、操作简单等优点。广泛应用于生活污水和各种可生化工业废水的处理及回用中。

2、本发明设计的污水处理系统在投资最省的情况下具有较高的可靠性和稳定性，出水水质达到并优于山东省南水北调沿线污染物综合排放标准（DB37/599-2006）及《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A的标准要求。

3、本发明处理工艺先进，针对污水进行有效的前处理，以便确保后续处理单元的正常运行。

4、本发明生物处理由A/O处理组成，A段处理可提高废水的可生化性，O段好氧处理则可去除大部分有机物。

5、发明处理系统充分考虑了污水处理的节能、降耗问题，降低运行成本，提高经济效益；

6、本使用新型污水处理系统简单实用，运行和操作管理方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的原理图；

图2为本发明膜支撑框架的结构示意图；

图3为本发明膜元件的结构放大示意图；

图4为MBR的工作流程图。

图中：1、调节沉淀池 2、水解酸化池 3、MBR反应器 4、清水池 5、上层矩形边框 6、上层管卡 7、集水总管 8、集水支管 9、上连通管 10、下连通管 11、集水塑件接头 12、竖向支撑腿 13、曝气主管 14、曝气支管 15、曝气支管支撑架 16、上集水塑件 17、膜丝 18、活接端 19、死堵端 20、出水接口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述：

以下通过具体实施例对本发明作进一步说明，但不用以限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

实施例

如图1-4所示，所述生物污水膜生物处理系统，包括调节沉淀池1、水解酸化池2、MBR反应器3和清水池4，调节沉淀池1的进水口连接至生活污水，水解酸化池2的出水口通过泵连接至水解酸化池2，水解酸化池2的排水口连接至MBR反应器3，MBR反应器3的出水口通过泵连接至清水池4。

本实施例中，所述MBR反应器3包括曝气系统、膜支撑框架和帘式膜，膜支撑框架上安装有帘式膜和曝气系统，曝气系统将从风机输送来的空气通过曝气管进入气水混合空间，经混合均匀后到达膜片部分，保障每一片膜均匀地获得气体冲刷力，膜支撑框架通过导轨支撑膜板，使每块帘式膜的空间距离一致，通过集水管把每块膜的出水联接在一起，膜元件可以每张取出，检查和互换都很容易；所述膜支撑框架相互平行的上层安装架和下层安装架，所述上层安装架和下层安装架均为矩形框架，上层安装架和下层安装架通过四根竖向支撑腿12连接在一起，所述帘式膜的上部安装在上层安装架上，所述帘式膜的下部下层安装架上，所述上层安装架包括上层矩形边框5，所述上层矩形边框5的两侧边上对称安装有上层管卡6，上层矩形边框5的中部安装有上连通管9，上连通管9的两侧对称安装有连接集水塑件的集水塑件接头11，所述上层安装架与下层安装架结构相同，还包括集水总管7和集水支管8，集水总管7位于上连通管9的上方且与上连通管9平行，集水总管7上垂直连接有多跟集水支管8，通过集水支管8将上层安装架的上连通管9和下层安装架下连通管10连通；所述曝气系统包括位于下连通管10下方且与下连通管10平行的曝气主管13，曝气主管13上设置有多跟与曝气主管13垂直的曝气支管14，竖向支撑腿12的底部连接有曝气支管支撑架15，曝气支管14的另一端支撑在曝气支管支撑架15上，曝气主管13的两端分别连接有竖向的进气管和放空管；所述帘式膜包括多个膜元件，所述膜元件包括上集水塑件16、下集水塑件，上集水塑件16和下集水塑件之间连接有膜丝17，上集水塑件16和下集水塑件的两端分别为活接端18和死堵端19，上集水塑件16的活接端18连接在对应的集水塑件接头11上，死堵端19支撑在对应的上层管卡6上，下集水塑件的活接端18连接在对应的下连通管10上的集水塑件接头11上，死堵端19支撑在对应的上层安装架的下层管卡上。

本发明还公开了一种生物污水膜生物处理方法，包括如下步骤：a. 废水经调节沉淀池1沉淀后，进入水解酸化池2，水解酸化是利用厌氧反应的水解、酸化段，将难生化性物质转化为易生化性物质，大分子物质降解为小分子物质，同时将有机物降解为各种有机酸；b. 废水经水解酸化池2处理后，自流入MBR反应器3，由于膜的过滤作用，微生物被完全截留在生物反应器中，实现了水力停留时间与活性污泥泥龄的彻底分离；c. 进入膜池的污水经硝化细菌的硝化作用实现降低氨氮的作用，同时好氧微生物通过内源呼吸对有机物进行氧化分解而达到降低COD的目的，浸没安装在膜生物反应池中的MBR帘式膜装置对泥水混合液进行过滤处理，进一步去除悬浮物SS、油、大肠杆菌等；d. 由RHS反应器排出的污泥和R-MBR膜反应器排出的剩余污泥经过污泥浓缩池自然浓缩后，进入泥水分离处理系统，经板框压滤机或污泥干化场，进行泥水分离，达到污泥体积的减量化；e.净水流入清水池4。

所述为了能是整个 MBR 系统能稳定的运行，MBR 运行状态分为过滤产水、停歇、反洗、清洗、清洗4个状态。

1）产水

当膜池的液位高于最低液位时（MBR 组件顶部往上0.5 m处），风机开启的情况下，阀门2关闭、阀门1及自吸泵开启，膜池产水水，出来的水储备在清水池中。当液位低于（MBR 组件顶部往上0.5 m处）最低液位时，自吸泵停止工作，进入停歇状态。

2)反洗

当产水池液位高于设定最低液位时，风机仍然保持开启，MBR产水停止（即自动阀门1关闭，产水泵停止运行），自动阀门2开启，反洗泵运行，MBR系统对MBR膜进行反洗。

3)停歇

风机继续开启，MBR产水和反洗停止运行。整体的MBR系统产水13min，停歇2min，再产水13min，停歇0.5min，反洗1min，再停歇0.5min，进入下一个运行程序，如此循环进行，其整体运行程序见(表1)。

表1：MBR 过滤运行程序

注：○表示开；正常运行周期为：运行→停歇→运行→停歇→反洗→停歇→运行。

4）清洗

清洗主要是为了维护MBR性能以及其使用寿命，化学清洗药剂选为为次氯酸钠和柠檬酸，次氯酸钠用于去除有机和生物污堵；柠檬酸用于去除无机结垢膜污染。

本发明的工作原理：

MBR反应器是一种将高效膜分离技术与传统活性污泥法相结合的新型高效污水处理工艺，具有独特结构的浸没式膜组件置于曝气池中，在经过好氧曝气和生物处理后的水，由泵通过滤膜过滤后抽出。同传统污水处理方法具有很大区别，取代了传统生化工艺中二沉池和三级处理工艺。由于膜的存在大大提高了系统固液分离的能力，从而使系统出水水质和容积负荷都得到大幅度提高，出水可达到杂用水标准，以及国家一级A的排放标准。

由于膜的过滤作用，微生物被完全截留在生物反应器中，实现了水力停留时间（HPR）与活性污泥泥龄(SRT)的彻底分离，消除了传统活性污泥法中污泥膨胀问题。膜生物反应器具有对污染物去除效率高、硝化能力强、脱氮效果好、出水水质稳定、剩余污泥产量低、设备紧凑、操作简单等优点。目前广泛应用于生活污水和各种可生化工业废水的处理及回用中。

综上所述，本项目考虑到污水的BOD5（五日生化需氧量）、CODcr（化学需氧量）浓度，为了更好的提高污水的可生化性，达到业主要求的排放标准，设计采用厌氧＋好氧的的处理工艺，水解酸化是利用厌氧反应的水解、酸化段，将难生化性物质转化为易生化性物质，大分子物质降解为小分子物质，同时将有机物降解为各种有机酸。通过水解酸化工艺，使废水中的难降解物质转化为易生物降解物质，提高废水的可生化性，为后续的好氧生化工艺创造良好的条件。

废水经水解酸化池处理后，自流入新建的MBR反应器。MBR膜生物反应器（Membranebioreactor, MBR）是将膜分离技术和生物反应器的生物降解作用集于一体的生物反应系统。它以浸没式膜组件替代传统活性污泥法中的二沉池实现泥水分离。该系统具有处理能力强、固液分离效率高、出水水质好、占地空间小、运行管理简单等特点。由于膜的过滤作用，微生物被完全截留在生物反应器中，实现了水力停留时间与活性污泥泥龄的彻底分离，消除了传统活性污泥法中污泥膨胀问题。MBR具有对污染物去除效率高，硝化能力强，出水水质稳定，剩余污泥产量低，设备紧凑，操作简单等优点。

进入膜池的污水经硝化细菌的硝化作用实现降低氨氮的作用，同时好氧微生物通过内源呼吸对有机物进行氧化分解而达到降低COD的目的。浸没安装在膜生物反应池中的MBR帘式膜装置对泥水混合液进行过滤处理，进一步去除SS、油、大肠杆菌等。

膜生物反应池运行稳定，清洗周期长，产水能耗低，不需投加混凝剂，助凝剂等化学药剂，降低了运行成本。膜生物反应池内污泥浓度高，耐冲击性能好，占地面积小，出水水质良好。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种生物污水膜生物处理系统，其特征在于：包括调节沉淀池（1）、水解酸化池（2）、MBR反应器（3）和清水池（4），调节沉淀池（1）的进水口连接至生活污水，水解酸化池（2）的出水口通过泵连接至水解酸化池（2），水解酸化池（2）的排水口连接至MBR反应器（3），MBR反应器（3）的出水口通过泵连接至清水池（4）。

2.根据权利要求1所述的生物污水膜生物处理系统，其特征在于：所述MBR反应器（3）包括曝气系统、膜支撑框架和帘式膜，膜支撑框架上安装有帘式膜和曝气系统，曝气系统将从风机输送来的空气通过曝气管进入气水混合空间，经混合均匀后到达膜片部分，保障每一片膜均匀地获得气体冲刷力，膜支撑框架通过导轨支撑膜板，使每块帘式膜的空间距离一致，通过集水管把每块膜的出水联接在一起，膜元件可以每张取出，检查和互换都很容易。

3.根据权利要求2所述的生物污水膜生物处理系统，其特征在于：所述膜支撑框架相互平行的上层安装架和下层安装架，所述上层安装架和下层安装架均为矩形框架，上层安装架和下层安装架通过四根竖向支撑腿（12）连接在一起，所述帘式膜的上部安装在上层安装架上，所述帘式膜的下部下层安装架上，所述上层安装架包括上层矩形边框（5），所述上层矩形边框（5）的两侧边上对称安装有上层管卡（6），上层矩形边框（5）的中部安装有上连通管（9），上连通管（9）的两侧对称安装有连接集水塑件的集水塑件接头（11），所述上层安装架与下层安装架结构相同，还包括集水总管（7）和集水支管（8），集水总管（7）位于上连通管（9）的上方且与上连通管（9）平行，集水总管（7）上垂直连接有多跟集水支管（8），通过集水支管（8）将上层安装架的上连通管（9）和下层安装架下连通管（10）连通。

4.根据权利要求3所述的生物污水膜生物处理系统和处理方法，其特征在于：所述曝气系统包括位于下连通管（10）下方且与下连通管（10）平行的曝气主管（13），曝气主管（13）上设置有多跟与曝气主管（13）垂直的曝气支管（14），竖向支撑腿（12）的底部连接有曝气支管支撑架（15），曝气支管（14）的另一端支撑在曝气支管支撑架（15）上，曝气主管（13）的两端分别连接有竖向的进气管和放空管。

5.根据权利要求4所述的生物污水膜生物处理系统，其特征在于：所述帘式膜包括多个膜元件，所述膜元件包括上集水塑件（16）、下集水塑件，上集水塑件（16）和下集水塑件之间连接有膜丝（17），上集水塑件（16）和下集水塑件的两端分别为活接端（18）和死堵端（19），上集水塑件（16）的活接端（18）连接在对应的集水塑件接头（11）上，死堵端（19）支撑在对应的上层管卡（6）上，下集水塑件的活接端（18）连接在对应的下连通管（10）上的集水塑件接头（11）上，死堵端（19）支撑在对应的上层安装架的下层管卡上。

6.一种生物污水膜生物处理方法，其特征在于：所述包括如下步骤：

a. 废水经调节沉淀池（1）沉淀后，进入水解酸化池（2），水解酸化是利用厌氧反应的水解、酸化段，将难生化性物质转化为易生化性物质，大分子物质降解为小分子物质，同时将有机物降解为各种有机酸；

b. 废水经水解酸化池（2）处理后，自流入MBR反应器（3），由于膜的过滤作用，微生物被完全截留在生物反应器中，实现了水力停留时间与活性污泥泥龄的彻底分离；

c. 进入膜池的污水经硝化细菌的硝化作用实现降低氨氮的作用，同时好氧微生物通过内源呼吸对有机物进行氧化分解而达到降低COD的目的，浸没安装在膜生物反应池中的MBR帘式膜装置对泥水混合液进行过滤处理，进一步去除悬浮物SS、油、大肠杆菌等；

d. 由RHS反应器排出的污泥和R-MBR膜反应器排出的剩余污泥经过污泥浓缩池自然浓缩后，进入泥水分离处理系统，经板框压滤机或污泥干化场，进行泥水分离，达到污泥体积的减量化；

e.净水流入清水池（4）。

7.根据权利要求6所述的生物污水膜生物处理方法，其特征在于：所述为了能是整个MBR 系统能稳定的运行，MBR 运行状态分为过滤产水、停歇、反洗、清洗、清洗4个状态。

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