CN111559832A - 一种新型mbr生化处理工艺 - Google Patents

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赵键行
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Abstract

本发明公开了一种新型MBR生化处理工艺，污水经管道输送至污水处理厂的集水池，经粗格栅隔除大块的垃圾后，经提升泵区提升至细格栅区，细格栅区隔离细小的垃圾，然后流经至沉砂池，将水中颗粒细砂从水中分离，然后废水进入MBR生化处理区，经处理后进入消毒区，消毒后排出。自MBR生化处理区的好氧区出来的泥水混合物，先经过一个泥水分离区，实现简单快速的泥水粗分离，分离出来的清水进入膜组区，分离出来的泥层回流至缺氧区。生化系统保持在高污泥浓度下运行，具有提高生化处理效率的优势；同时由于实现了清水入膜，膜组件受污染的状况大幅改善。另外该系统占地面积也非常小。

Description

一种新型MBR生化处理工艺
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种新型MBR生化处理工艺。
背景技术
传统MBR工艺流程简述：
市政污水经管道输送至污水处理厂的集水池，经粗格栅隔除大块的垃圾(木头、布块、塑料瓶等等)后，经提升泵区提升至细格栅区，细格栅隔离细小的垃圾(如鸡毛、树叶等等)，然后流经至沉砂池，将水中较大的颗粒细砂从水中分离，然后废水进入MBR工艺生化处理阶段。生化处理阶段通常包括厌氧区、缺氧区、好氧区和膜组区。废水先经厌氧区，与系统外回流污泥在厌氧环境下，兼性菌和聚磷菌利用废水中可降解的有机物发生反应，聚磷菌发生析磷反应；废水然后进入缺氧区，与系统内回流污泥在缺氧的工况下，发生反硝化反应，并消耗废水中可降解的有机物，达到消除硝酸盐的目的，然后废水进入好氧区，在好氧的环境下，好氧细菌发挥作用，硝化细菌发生消化反应，将氨氮去除，聚磷菌吸收可溶解的有机物快速生长，超量吸收磷酸盐，从而达到降除水中磷酸盐的目的。然后废水流经膜组区，通过微滤膜的过滤功能，将废水进行过滤，出水经消毒池消毒，达标后可对外排放。过滤剩下的泥水混合物主要回流至缺氧区，部分被输送至污泥处理池，进行污泥脱水处理。
传统MBR膜工艺由于膜组件容易被污染，导致膜通量逐年下降，反冲洗的频率和费用逐年上升，膜组件一般寿命约5年，就需更换，以致投资和运维的成本较高。
发明内容
本发明的目的是提出一种新型MBR生化处理工艺，克服了现有技术的上述不足，采用泥水快速分离的方法：自MBR生化处理区的好氧区出来的泥水混合物，先经过一个泥水分离区，实现简单快速的泥水粗分离，分离出来的清水进入膜组区，分离出来的泥层回流至缺氧区。生化系统保持在高污泥浓度下运行，具有提高生化处理效率的优势；同时由于实现了清水入膜，膜组件受污染的状况大幅改善。另外该系统占地面积也非常小。
为了达到上述设计目的，本发明采用的技术方案如下：
一种新型MBR生化处理工艺，污水经管道输送至污水处理厂的集水池，经粗格栅隔除大块的垃圾后，经提升泵区提升至细格栅区，细格栅区隔离细小的垃圾，然后流经至沉砂池，将水中较大的颗粒细砂从水中分离，然后废水进入MBR生化处理区，经处理后进入消毒区，消毒后排出；
所述MBR生化处理区包括厌氧区、缺氧区、好氧区、分离区和膜组区，具体过程为：
1)废水先经厌氧区，与系统外回流污泥混合，在厌氧环境下，兼性菌与废水中可降解的有机物发生反应，聚磷菌发生析磷反应；
2)反应后的废水进入缺氧区，与系统内回流污泥混合，在缺氧的工况下，发生反硝化反应，并消耗废水中可降解的有机物，达到消除硝酸盐的目的；
3)经缺氧区后，废水进入好氧区，在好氧的环境下，好氧细菌发挥作用，硝化细菌发生消化反应，将氨氮去除，聚磷菌吸收可溶解的有机物快速生长，超量吸收磷酸盐，从而达到降除水中磷酸盐的目的；
4)经好氧区后，废水流入分离区，泥水混合物在此进行分离，分离采用平流式沉淀分离方法，泥水混合物在分离区逐渐形成上层清水层与下层泥水层，在清水层层厚约0.5-1米的区域，采用集水堰收集的方式收集上层清水；
5)废水进入膜组区后通过微滤膜的过滤功能，将废水进行过滤，出水SS指标可下降至0-5mg/L，然后出水经消毒区消毒，达标后可对外排放。
步骤2)中，所述缺氧的工况下是指溶解氧DO在0～0.5mg/L。
步骤4)中，所述平流式沉淀分离方法是利用颗粒或絮体的重力沉淀作用，去除水中悬浮物的一种传统水处理方法，水体流动方向为水平方向；
步骤4)中，所述上层清水的SS指标在50-200mg/L区间，上层清水经收集后流入膜组区。
步骤4)中，所述分离区下层的泥水层，则回流至缺氧区和厌氧区。
步骤5)中，所述膜组区过滤剩下的泥水混合物回流至缺氧区。
所述厌氧区、缺氧区、及膜组区下层设有的脱气缺氧区内分别设置推流器，推流器安装在底部，用来加快污泥层的推送，减少污泥的堆积；同时可以用来给流道水体增速和调速，达到想要的泥水分离效果；所述推流器安装有变频器，可以通过变频控制，来控制流道水体的流速。
所述好氧区、分离区内分别设置曝气器，曝气器通过空气管密封连接到鼓风机房，所述曝气器安装在底部。
所述底部的曝气器采用1米长的管式曝气器，按每平方3m3的曝气量进行设计和布设，分离区与好氧区的曝气器通过管路并联控制；好氧区曝气常开，分离区曝气间中开启使用，使用时，可以间隔打开该段曝气管路，曝气1小时，辅助使得沉积在分离区的积泥重新翻起，被输送回流至缺氧区。
所述分离区长约30-35米，使得泥水混合物在分离区经1-2分钟，实现流道内上层水体有0.5-1米的清水分离，所述分离区分为上下层，下层为沉降泥层区，上层为清水区，所述清水区设置集水槽，用于收集清水区的清水。
所述集水槽方向与水体流向相同，集水槽不与水流方向垂直，从而不阻挡水流，不影响平流式的沉淀，清水从侧面进入集水堰槽。清水的污泥混合物指标为50-150mg/L，集水槽的收集负荷为6.25m3/m/h。
所述沉降泥层区底部设置穿孔排泥管，穿孔排泥管通过管路密封连接到厌氧区、缺氧区，且管路上设置污泥回流泵；所述污泥回流泵安装有变频器，可以通过变频控制，来控制污泥回流的输送量。
所述好氧区上侧设置穿孔加药管，穿孔加药管设置在好氧区的末端3米处，在水体上方，采用管道穿孔式投药方式，平铺在流道的上面，均匀投加聚丙烯酰胺或聚合硫酸铁等混凝剂；利用好氧区末端3米的曝气，对药剂和流道内上层的泥水混合物进行曝气搅拌，加速对流道内上层水体的混凝，实现泥水混合物在分离区快速沉淀分离；所述穿孔加药管通过管道密封连接到加药间。
所述膜组区主要包括下层的脱气缺氧区、及位于膜组区上层的微滤膜区，所述膜组区的脱气缺氧区内设置两个污泥泵，一个污泥泵通过污水管密封连接到厌氧区，另一个污泥泵密封连接到污泥贮存池，用于排出系统剩余污泥。
所述微滤膜内连接管路，管路通过泵、流量计等输出清水。
本发明所述的新型MBR生化处理工艺的有益效果是：膜组件通常会受污水中的油脂、重金属、化学有机物、絮泥等等的污染。在泥水混合物中，这些污染物通常会被污泥所吸附和包裹，若能实现简单的泥水分离，则大部分对膜组件污染的污染物继续保留在泥层中；而分离出来的清水，含有对膜组件污染的污染物大为减少，膜组件在轻污染的水环境中工作，能稳定发挥出其细致的过滤优点。这样方法就能保护膜组件，延长其使用寿命。通常膜组件寿命可以延长一倍，至10年。由于膜组件污染减少，膜通量下降大幅趋缓，膜组件的膜通量得到有效保障，以致膜组件的产水能力能得到稳定，产水量不会每年有大幅度的下降。
本方法的发明，去除了MBR系统的缺点(膜组件容易被污染，以致膜产水量不断下降，膜清洗频繁，运维成本和膜更新成本高的缺点)；却保留了MBR工艺高效富集污泥，使生化系统在高污泥浓度下运行，提高生化处理效率的优势；同时系统占地面积也非常小。
附图说明
图1是本发明所述的新型MBR生化处理工艺的示意图。
图2是本发明所述的新型MBR生化处理工艺的MBR生化处理区的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的最佳实施方案作进一步的详细的描述。
如图1-2所示，所述的新型MBR生化处理工艺，污水经管道输送至污水处理厂的集水池，经粗格栅1隔除大块的垃圾(木头、布块、塑料瓶等等)后，经提升泵2区提升至细格栅区3，细格栅区3隔离细小的垃圾(如鸡毛、树叶等等)，然后流经至沉砂池4，将水中较大的颗粒细砂从水中分离，然后废水进入MBR生化处理区5，经处理后进入消毒区6，消毒后排出；
所述MBR生化处理区5包括厌氧区51、缺氧区52、好氧区53、分离区54和膜组区55，具体过程为：
1)废水先经厌氧区51，与系统外回流污泥混合，在厌氧环境下，兼性菌与废水中可降解的有机物发生反应，聚磷菌发生析磷反应；
2)反应后的废水进入缺氧区52，与系统内回流污泥混合，在缺氧(溶解氧DO在0～0.5mg/L)的工况下，发生反硝化反应，并消耗废水中可降解的有机物，达到消除硝酸盐的目的；
3)经缺氧区52后，废水进入好氧区53，在好氧的环境下，好氧细菌发挥作用，硝化细菌发生消化反应，将氨氮去除，聚磷菌吸收可溶解的有机物快速生长，超量吸收磷酸盐，从而达到降除水中磷酸盐的目的；
4)经好氧区53后，废水流入分离区54，泥水混合物在此进行分离，分离采用平流式沉淀分离方法；
泥水混合物在分离区54逐渐形成上层清水层与下层泥水层，在清水层层厚约0.5-1米的区域，采用集水堰收集的方式收集上层清水，上层清水的SS指标在50-200mg/L区间，上层清水经收集后流入膜组区55；
所述平流式沉淀分离方法是利用颗粒或絮体的重力沉淀作用，去除水中悬浮物的一种传统水处理方法，水体流动方向为水平方向；
5)上层清水进入膜组区55后，通过微滤膜的过滤功能，将清水进行过滤，出水SS指标可下降至0-5mg/L，然后出水经消毒区6消毒，达标后可对外排放。
所述分离区54下层的泥水层，则回流至缺氧区52和厌氧区51。
所述膜组区55过滤剩下的泥水混合物回流至缺氧区52。
所述厌氧区51、缺氧区52、膜组区55下层的脱气缺氧区内分别设置推流器511，推流器511安装在底部，用来加快污泥层的推送，减少污泥的堆积；同时可以用来给流道水体增速和调速，达到想要的泥水分离效果；所述推流器511安装有变频器，可以通过变频控制，来控制流道水体的流速。
所述好氧区53、分离区54内分别设置曝气器532，曝气器532通过空气管密封连接到鼓风机房7，所述曝气器532安装在底部。
所述底部的曝气器532采用1米长的管式曝气器，按每平方3m3的曝气量进行设计和布设，好氧区53与分离区54的曝气器532通过管路并联控制；好氧区53曝气常开，分离区54曝气间中开启使用，使用时，可以间隔(每隔1-3天)打开该段曝气管路，曝气1小时，辅助使得沉积在分离区的积泥重新翻起，被输送回流至缺氧区。
所述分离区54长约30-35米，使得泥水混合物在分离区54经1-2分钟，实现流道内上层水体有0.5-1米的清水分离，所述分离区54分为上下层，下层为沉降泥层区541，上层为清水区542，所述清水区542设置集水槽543，用于收集清水区的清水。
所述集水槽543方向与水体流向相同，集水槽不与水流方向垂直，从而不阻挡水流，不影响平流式的沉淀，清水从侧面进入集水堰槽。清水的污泥混合物指标为50-150mg/L，集水槽的收集负荷为6.25m3/m/h。
所述沉降泥层区541底部设置穿孔排泥管544，通过管路密封连接到厌氧区51、缺氧区52，且管路上设置污泥回流泵545。
所述污泥回流泵545安装有变频器，可以通过变频控制，来控制污泥回流的输送量。
所述好氧区53上侧设置穿孔加药管531，穿孔加药管531设置在好氧区53的末端3米处，在水体上方，采用管道穿孔式投药方式，平铺在流道的上面，均匀投加聚丙烯酰胺或聚合硫酸铁等混凝剂；利用好氧区53末端3米的曝气，对药剂和流道内上层的泥水混合物进行曝气搅拌，加速对流道内上层水体的混凝，以实现泥水混合物在分离区54快速沉淀分离；所述穿孔加药管531通过管道密封连接到加药间8。
所述膜组区55主要包括下层的脱气缺氧区552、及位于膜组区55上层的微滤膜551。
所述膜组区55的脱气缺氧区552内设置两个污泥泵545，一个污泥回流泵545通过污水管密封连接到厌氧区51，另一个污泥泵545密封连接到污泥贮存池，用于排出系统剩余污泥。
所述微滤膜551内连接管路，管路通过泵、流量计等输出清水。
本方法与传统工艺相比：
1、提出废水在进MBR膜区前，通过泥水混合物快速分离法，将泥水混合物进行初步分离，清水进入膜区，污泥回流缺氧区。
2、泥水混合物快速分离采用了平流沉淀分离的方式。该方式区域于传统的沉淀工艺控制。一般初沉池或二沉池，沉淀分离停留时间为1-2小时，而本项目采用的沉淀分离时间只有1-2分钟。因而分离区的占地面积非常小，并与好氧区、缺氧区和膜分离区有机结合，形成一体化的池体，节省项目投资与运维成本。
3、在分离区采用了污泥排泥管收集、回流泵输送污泥回流至缺氧区方式，降低和防止沉积污泥在分离区的堆积，保持分离区流道的畅通。
4、分离区具有脱气、水体缺氧生化和沉淀分离的功能。可以和缺氧区非常好的结合在一起，形成一体化设计。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，便于该技术领域的技术人员能理解和应用本发明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术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简单推演或替换，而不必经过创造性的劳动。因此，本领域技术人员根据本发明的揭示，对本发明做出的简单改进都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型MBR生化处理工艺，其特征在于：污水经管道输送至污水处理厂的集水池，经粗格栅隔除大块的垃圾后，经提升泵区提升至细格栅区，细格栅区隔离细小的垃圾，然后流经至沉砂池，将水中颗粒细砂从水中分离，然后废水进入MBR生化处理区，经处理后进入消毒区，消毒后排出；
所述MBR生化处理区包括厌氧区、缺氧区、好氧区、分离区和膜组区，具体过程为：
1)废水先经厌氧区，与系统外回流污泥混合，在厌氧环境下，兼性菌与废水中可降解的有机物发生反应，聚磷菌发生析磷反应；
2)反应后的废水进入缺氧区，与系统内回流污泥混合，在缺氧的工况下，发生反硝化反应，并消耗废水中可降解的有机物，达到消除硝酸盐的目的；
3)经缺氧区后，废水进入好氧区，在好氧的环境下，好氧细菌发挥作用，硝化细菌发生消化反应，将氨氮去除，聚磷菌吸收可溶解的有机物快速生长，超量吸收磷酸盐，从而达到降除水中磷酸盐的目的；
4)经好氧区后，废水流入分离区，泥水混合物在此进行分离，分离采用平流式沉淀分离方法，泥水混合物在分离区逐渐形成上层清水层与下层泥水层，在清水层层厚约0.5-1米的区域，采用集水堰收集的方式收集上层清水；
5)经集水堰收集的清水进入膜组区后，通过微滤膜的过滤功能，将废水进行过滤，出水SS指标下降至0-5mg/L，然后出水经消毒区消毒，达标后可对外排放。
2.根据权利要求1所述的新型MBR生化处理工艺，其特征在于：步骤2)中，所述缺氧的工况下是指溶解氧DO在0～0.5mg/L；步骤4)中，所述平流式沉淀分离方法是利用颗粒或絮体的重力沉淀作用，去除水中悬浮物的一种水处理方法，水体流动方向为水平方向；步骤4)中，所述上层清水的SS指标在50-200mg/L区间，上层清水经收集后流入膜组区；步骤4)中，所述分离区下层的泥水层，回流至缺氧区和厌氧区。
3.根据权利要求1所述的新型MBR生化处理工艺，其特征在于：步骤5)中，所述膜组区过滤剩下的泥水混合物回流至缺氧区。
4.根据权利要求1所述的新型MBR生化处理工艺，其特征在于：所述厌氧区、缺氧区、及膜组区下层设有的脱气缺氧区内分别设置有推流器，推流器安装在底部，用来加快污泥层的推送，减少污泥的堆积；同时用来给流道水体增速和调速，达到想要的泥水分离效果；所述推流器安装有变频器，可以通过变频控制，来控制流道水体的流速。
5.根据权利要求1所述的新型MBR生化处理工艺，其特征在于：所述好氧区、分离区内分别设置曝气器，曝气器通过空气管密封连接到鼓风机房，所述曝气器安装在底部；所述底部的曝气器采用1米长的管式曝气器，按每平方3m3的曝气量进行设计和布设，分离区与好氧区的曝气器通过管路并联控制；好氧区曝气常开，分离区曝气间中开启使用，使用时，可以间隔打开该段曝气管路，曝气1小时，辅助使得沉积在分离区的积泥重新翻起，被输送回流至缺氧区。
6.根据权利要求1所述的新型MBR生化处理工艺，其特征在于：所述分离区长约30-35米，使得泥水混合物在分离区经1-2分钟，实现流道内上层水体有0.5-1米的清水分离，所述分离区分为上下层，下层为沉降泥层区，上层为清水区，所述清水区设置集水槽，用于收集清水区的清水。
7.根据权利要求1所述的新型MBR生化处理工艺，其特征在于：所述集水槽方向与水体流向相同，清水从侧面进入集水堰槽；清水的污泥混合物指标为50-150mg/L，集水槽的收集负荷为6.25m3/m/h。
8.根据权利要求1所述的新型MBR生化处理工艺，其特征在于：所述沉降泥层区底部设置穿孔排泥管，穿孔排泥管通过管路密封连接到厌氧区、缺氧区，且管路上设置污泥回流泵；所述污泥回流泵安装有变频器，可以通过变频控制，来控制污泥回流的输送量。
9.根据权利要求1所述的新型MBR生化处理工艺，其特征在于：所述好氧区上侧设置穿孔加药管，穿孔加药管设置在好氧区的末端3米处，在水体上方，采用管道穿孔式投药方式，平铺在流道的上面，均匀投加聚丙烯酰胺或聚合硫酸铁等混凝剂；利用好氧区末端3米的曝气，对药剂和流道内上层的泥水混合物进行曝气搅拌，加速对流道内上层水体的混凝，实现泥水混合物在分离区快速沉淀分离；所述穿孔加药管通过管道密封连接到加药间。
10.根据权利要求1所述的新型MBR生化处理工艺，其特征在于：所述膜组区主要包括下层的脱气缺氧区、及位于膜组区上层的微滤膜区；所述膜组区下层的脱气缺氧区内设置两个污泥泵，一个污泥泵通过污水管密封连接到厌氧区，另一个污泥泵密封连接到污泥贮存池，用于排出系统剩余污泥。
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