CN113336321A - 垃圾渗沥液膜生物反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种垃圾渗沥液膜生物反应器，包括膜池、平板陶瓷膜和反冲洗装置；膜池的进水口和污泥排出口与好氧污水处理装置连接；在膜池的内部的底部设置有第一曝气器，第一曝气器通过第一曝气管路连接有冲刷风机；平板陶瓷膜设置在所述膜池内位于第一曝气器的上部，在平板陶瓷膜的出水口处连接有出水管，在出水管上设置有抽吸泵；反冲洗装置包括空气反冲洗装置、清水反冲洗装置和臭氧水反冲洗装置。利用本发明能够解决现有技术中采用有机膜材质进行非老龄化垃圾渗沥液处理时，存在抗有机污染物能力差，需频繁的化学清洗，使有机膜寿命短，增加投资成本等问题。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，更为具体地，涉及一种垃圾渗沥液膜生物反应器。
背景技术
在设计生活垃圾焚烧发电厂时，会将垃圾贮坑的储存容量设计为能储存5～7d的垃圾处理量，期间产生的渗沥液属于新鲜渗沥液。针对新鲜渗沥液有机污染物浓度较高、可生化性较好的特点，常用“厌氧-缺氧/好氧膜生物反应器-纳滤-反渗透”组合工艺。其中，好氧膜生物反应器(MBR)的一个重要功能为利用膜进行固液分离。膜分离过程总是伴随着不可避免的膜污染。随着使用时间的延长，膜清洗效果逐渐下降，当膜通量衰减到一定程度，需要更换新膜。膜的清洗和更换，与运行和投资费用较高直接相关。目前，垃圾焚烧厂渗沥液处理工艺中的MBR段多用有机膜，材质包括聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)等。其中，PTFE膜在膜丝强度和使用寿命方面均较PVDF膜有所改善，但仍面临膜通量较低、抗污染能力有待改善等问题。
目前采用的“厌氧(UASB、UBF等)+A/O-MBR+后端膜过滤(纳滤和反渗透)”的工艺路线处理非老龄化垃圾渗沥液。存在的问题主要包括：因垃圾渗沥液中较高的污染物浓度，膜通量较低，一般在10L/(m2·h)以下运行；有机膜材质本身为疏水性，虽经表面亲水改性，但抗疏水性有机污染物能力仍然较差，需要较为频繁的化学清洗；有机膜寿命较短，造成投资成本较高。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种垃圾渗沥液膜生物反应器，以解决目前的采用有机膜材质进行非老龄化垃圾渗沥液处理时，存在抗有机污染物能力差，需频繁的化学清洗，使有机膜寿命短，增加投资成本等问题。
本发明提供一种垃圾渗沥液膜生物反应器，包括膜池、平板陶瓷膜和反冲洗装置；其中，所述膜池的进水口和污泥排出口与好氧污水处理装置连接；在所述膜池的内部的底部设置有第一曝气器，所述第一曝气器通过第一曝气管路连接有冲刷风机；所述平板陶瓷膜设置在所述膜池内位于所述第一曝气器的上部，在所述平板陶瓷膜的出水口处连接有出水管，在所述出水管上设置有抽吸泵；所述反冲洗装置包括空气反冲洗装置、清水反冲洗装置和臭氧水反冲洗装置；其中，所述空气反冲洗装置包括空气反冲洗管，所述空气反冲洗管的一端与所述冲刷风机连接，另一端与所述出水管连接；所述清水反冲洗装置包括清水箱、设置在所述清水箱的上部的清水反洗泵和与所述清水反洗泵连接的清水反冲洗管；所述清水反冲洗管与所述出水管连接；所述臭氧水反冲洗装置包括臭氧水箱、设置在所述臭氧水箱的上部的臭氧水反冲洗泵和与所述臭氧水反冲洗泵连接的臭氧水反冲洗管；所述臭氧水反冲洗管与所述出水管连接。
此外，优选的方案是，所述好氧污水处理装置包括缺氧池、与所述缺氧池的出水口连接的好氧池；其中，所述缺氧池的进水口与厌氧反应器连接，所述缺氧池的出水口与所述好氧池的进水口连接；所述好氧池的出水口与所述膜池的进水口连接；在所述好氧池的内部的底部设置有第二曝气器，所述第二曝气器通过第二曝气管路与曝气风机连接；在所述好氧池的底部和所述缺氧池的底部通过硝化液回流管路连接，在所述硝化液回流管路上设置有硝化液回流泵。
此外，优选的方案是，所述膜池的污泥排出口与所述缺氧池之间连接有污泥回流管路；在所述污泥回流管路上设置有污泥回流泵。
此外，优选的方案是，在所述出水管的出水端设置有第一电磁阀；和/或，在所述第一曝气管路上设置有第二电磁阀；和/或，在所述空气反冲洗管上设置有第三电磁阀；和/或，在所述清水反冲洗管上设置有第四电磁阀；和/或，在所述臭氧水反冲洗管上设置有第五电磁阀。
此外，优选的方案是，在所述出水管的出水端设置有压力传感器；所述压力传感器连接有自控系统；所述自控系统包括单片机；所述自控系统与所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第三电磁阀、所述第四电磁阀和所述第五电磁阀连接。
此外，优选的方案是，所述自控系统连接有离线化学清洗装置；所述离线化学清洗装置包括吊运所述平板陶瓷膜的吊装设备和对所述平板陶瓷膜进行浸泡清洗的化学罐。
此外，优选的方案是，臭氧水箱通过臭氧供应管路连接有臭氧发生器。
此外，优选的方案是，所述平板陶瓷膜位于所述膜池正常运行液位的2m以下。
此外，优选的方案是，所述膜池内的污泥混合液的浓度小于12g/L。
此外，优选的方案是，所述臭氧水箱中的臭氧浓度为2～4mg/L。
从上面的技术方案可知，本发明提供的垃圾渗沥液膜生物反应器，通过平板陶瓷膜，陶瓷膜孔隙率高、原生亲水性好以及耐高温和酸碱等特性，达到提高膜通量、降低化学清洗频率和延长膜使用寿命；通过反冲洗装置，能够根据实际应用的预设冲洗时间对平板陶瓷膜进行空气、清水以及臭氧水反冲洗，进一步减缓陶瓷膜运行过程中的膜污染，冲刷风机与第一曝气器和出水管连接，即可在抽水泵工作时，为第一曝气器提供空气，又可在抽水泵停止工作时，为平板陶瓷膜提供空气反冲洗，防止堵塞；本发明具有抗污染性好、稳定运行时间长、使用寿命长、降低投资成本等优点。
为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1为根据本发明实施例的垃圾渗沥液膜生物反应器的结构示意图；
图2为根据本发明实施例的垃圾渗沥液膜生物反应器的另一结构示意图。
在附图中，1-膜池，11-进水口，12-污泥排出口，13-第一曝气器，14-第一曝气管路，2-平板陶瓷膜，31-空气反冲洗管，32-清水箱，33-清水反洗泵，34-清水反冲洗管，35-臭氧水箱，36-臭氧水反冲洗泵，37-臭氧水反冲洗管，4-冲刷风机，5-出水管，51-抽吸泵，61-缺氧池，62-好氧池，63-第二曝气器，64-第二曝气管路，65-曝气风机，66-硝化液回流管路，67-硝化液回流泵，68-污泥回流管路，69-污泥回流泵，71-第一电磁阀，72-第二电磁阀，73-第三电磁阀，74-第四电磁阀，75-第五电磁阀，8-压力传感器，9-臭氧供应管路，1-臭氧发生器。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。
针对前述提出的目前的采用有机膜材质进行非老龄化垃圾渗沥液处理时，存在抗有机污染物能力差，需频繁的化学清洗，使有机膜寿命短，增加投资成本等问题，提出了一种垃圾渗沥液膜生物反应器。
以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
为了说明本发明提供的垃圾渗沥液膜生物反应器，图1示出了根据本发明实施例的垃圾渗沥液膜生物反应器的结构。
如图1结合图2共同所示，本发明提供的垃圾渗沥液膜生物反应器，包括膜池1、平板陶瓷膜2和反冲洗装置；其中，膜池1的进水口11和污泥排出口12与好氧污水处理装置连接；在膜池1的内部的底部设置有第一曝气器13，第一曝气器13通过第一曝气管路14连接有冲刷风机4；平板陶瓷膜2设置在膜池1内位于第一曝气器2的上部，在平板陶瓷膜2的出水口处连接有出水管5，在出水管5上设置有抽吸泵51；反冲洗装置包括空气反冲洗装置、清水反冲洗装置和臭氧水反冲洗装置；其中，空气反冲洗装置包括空气反冲洗管31，空气反冲洗管31的一端与冲刷风机4连接，另一端与出水管5连接；清水反冲洗装置包括清水箱32、设置在清水箱32的上部的清水反洗泵33和与清水反洗泵33连接的清水反冲洗管34；清水反冲洗管34与出水管5连接；臭氧水反冲洗装置包括臭氧水箱35、设置在臭氧水箱35的上部的臭氧水反冲洗泵36和与臭氧水反冲洗泵36连接的臭氧水反冲洗管37；臭氧水反冲洗管37与出水管5连接。
通过平板陶瓷膜2，陶瓷膜孔隙率高、原生亲水性好以及耐高温和酸碱等特性，达到提高膜通量、降低化学清洗频率和延长膜使用寿命；通过反冲洗装置，能够根据实际应用的预设冲洗时间对平板陶瓷膜2进行空气、清水以及臭氧水反冲洗，进一步减缓陶瓷膜运行过程中的膜污染，冲刷风机4与第一曝气器13和出水管5连接，即可在抽水泵51工作时，为第一曝气器13提供空气，又可在抽水泵51停止工作时，为平板陶瓷膜2提供空气反冲洗，防止堵塞；本发明具有抗污染性好、稳定运行时间长、使用寿命长、降低投资成本等优点。
其中，在膜池的内侧壁上安装有固定轨，平板陶瓷膜2通过固定轨固定在膜池1的内部；平板陶瓷膜2由多个陶瓷膜组件构成，所有陶瓷膜组件的出水管汇集到平板陶瓷膜2总的出水口，在出水口处连接出水管5，出水管5为软性管路与抽吸泵51连接，用于排出经过平板陶瓷膜2处理后的水，平板陶瓷膜2的标称孔径优选100nm。
作为本发明的一个优选方案，好氧污水处理装置包括缺氧池61、与缺氧池61的出水口连接的好氧池62；其中，缺氧池61的进水口与厌氧反应器连接，缺氧池61的出水口与好氧池62的进水口连接；好氧池62的出水口与膜池1的进水口11连接；在好氧池62的内部的底部设置有第二曝气器63，第二曝气器63通过第二曝气管路64与曝气风机65连接；在好氧池62的底部和缺氧池61的底部通过硝化液回流管路66连接，在硝化液回流管路66上设置有硝化液回流泵67。
如图2所示，缺氧池61、好氧池62与膜池1连接为一体式合建反应池，来自厌氧反应器的出水进入缺氧池61，之后依次流入好氧池62和膜池1。好氧池62内的混合液通过硝化液回流泵67回流至缺氧池61，完成部分有机物的去除和反硝化脱氮过程。
作为本发明的一个优选方案，膜池1的污泥排出口12与缺氧池61之间连接有污泥回流管路68；在污泥回流管路68上设置有污泥回流泵69。
缺氧池61中的污泥混合液持续流入膜池1，同时从膜池1污泥排出口12以一定流量排出，维持膜池1内液位在一定稳定水平。
作为本发明的一个优选方案，在出水管5的出水端设置有第一电磁阀71；和/或，在第一曝气管路14上设置有第二电磁阀72；和/或，在空气反冲洗管31上设置有第三电磁阀73；和/或，在清水反冲洗管34上设置有第四电磁阀74；和/或，在臭氧水反冲洗管37上设置有第五磁阀75。通过设置上述的电磁阀便于控制抽水处理和对平板陶瓷膜2的反冲洗操作的控制。
作为本发明的一个优选方案，在出水管5的出水端设置有压力传感器8；压力传感器8连接有自控系统；自控系统包括单片机；自控系统与第一电磁阀71、第二电磁阀72、第三电磁阀73、第四电磁阀74和所述第五电磁阀75连接。通过上述结构设计，压力传感器8检测的抽水压力传输至自控系统的单片机中，通过程序设定，自动控制抽吸泵51的工作，例如，当压力传感器8检测到出水管5内的压强超过80kPa时，停止系统运行，可对平板陶瓷膜2进行化学离线清洗，恢复陶瓷膜的过滤性能。
其中，抽吸泵51通过出水管5将污泥混合液中的水经平板陶瓷膜2抽出，通过自控系统的程序设定抽吸泵51抽吸泵间歇运行，每运行8～9分钟，停止运行1～2分钟；冲刷风机4不间断持续运行，气量根据膜面积按50～70L/(m2·min)提供；抽吸泵51每运行1～4h，对平板陶瓷膜2进行一次气、水反冲洗。
其中，气、水反冲洗程序为：抽吸泵51停止后，第一电磁阀71关闭，第二电磁阀72关闭，第三电磁阀73打开10～20s后关闭，第三电磁阀73打开，第四电磁阀74打开，清水反洗泵33运行10～20s后停止，第四电磁阀74关闭，第一电磁阀71打开；继续抽水。在反冲洗过程中，空气反冲洗气量与冲刷气量相同，清水反冲洗水量按平板陶瓷膜2相同时间内产水量的2％～3％计；抽吸泵51每运行12～48h，对平板陶瓷膜2进行一次臭氧水反冲洗；臭氧水反冲洗程序为：抽吸泵51停止后，第一电磁阀71关闭，第五电磁阀75打开，臭氧水反冲洗泵36运行10～20s后停止，第五电磁阀75关闭，第一电磁阀71打开；继续抽水。
作为本发明的一个优选方案，自控系统连接有离线化学清洗装置；离线化学清洗装置包括吊运平板陶瓷膜2的吊装设备和对平板陶瓷膜2进行浸泡清洗的化学罐。
当在线压力传感器8监测的TMP持续1h超过80kPa时，系统停止运行，并在监控界面发出通知，进行离线化学清洗；离线化学清洗程序为：使用配套吊装设备将平板陶瓷膜2从膜池1中吊出，使用高压水枪冲净膜表面污泥，将平板陶瓷膜2浸泡在体积比0.1％盐酸中5～10h，清水冲净膜表面后将膜组件浸泡在重量比0.5％次氯酸钠溶液中5～10h，清水冲净膜表面后使用吊装设备将膜组件放回膜池1。
作为本发明的一个优选方案，臭氧水箱35通过臭氧供应管路9连接有臭氧发生器91。通过臭氧发生器产生为臭氧水箱35提供臭氧。
作为本发明的一个优选方案，平板陶瓷膜2位于膜池1正常运行液位的2m以下。此为优选方案。
作为本发明的一个优选方案，膜池1内的污泥混合液的浓度小于12g/L。
作为本发明的一个优选方案，臭氧水箱35中的臭氧浓度为2～4mg/L。
通过上述具体实施方式可看出，本发明提供的垃圾渗沥液膜生物反应器，通过平板陶瓷膜，陶瓷膜孔隙率高、原生亲水性好以及耐高温和酸碱等特性，达到提高膜通量、降低化学清洗频率和延长膜使用寿命；通过反冲洗装置，能够根据实际应用的预设冲洗时间对平板陶瓷膜进行空气、清水以及臭氧水反冲洗，进一步减缓陶瓷膜运行过程中的膜污染，冲刷风机与第一曝气器和出水管连接，即可在抽水泵工作时，为第一曝气器提供空气，又可在抽水泵停止工作时，为平板陶瓷膜提供空气反冲洗，防止堵塞；本发明具有抗污染性好、稳定运行时间长、使用寿命长、降低投资成本等优点。
如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的垃圾渗沥液膜生物反应器。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的垃圾渗沥液膜生物反应器，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
Claims (10)
1.一种垃圾渗沥液膜生物反应器，其特征在于，包括膜池、平板陶瓷膜和反冲洗装置；其中，
所述膜池的进水口和污泥排出口与好氧污水处理装置连接；在所述膜池的内部的底部设置有第一曝气器，所述第一曝气器通过第一曝气管路连接有冲刷风机；
所述平板陶瓷膜设置在所述膜池内位于所述第一曝气器的上部，在所述平板陶瓷膜的出水口处连接有出水管，在所述出水管上设置有抽吸泵；
所述反冲洗装置包括空气反冲洗装置、清水反冲洗装置和臭氧水反冲洗装置；其中，
所述空气反冲洗装置包括空气反冲洗管，所述空气反冲洗管的一端与所述冲刷风机连接，另一端与所述出水管连接；
所述清水反冲洗装置包括清水箱、设置在所述清水箱的上部的清水反洗泵和与所述清水反洗泵连接的清水反冲洗管；所述清水反冲洗管与所述出水管连接；
所述臭氧水反冲洗装置包括臭氧水箱、设置在所述臭氧水箱的上部的臭氧水反冲洗泵和与所述臭氧水反冲洗泵连接的臭氧水反冲洗管；所述臭氧水反冲洗管与所述出水管连接。
2.根据权利要求1所述的垃圾渗沥液膜生物反应器，其特征在于，
所述好氧污水处理装置包括缺氧池、与所述缺氧池的出水口连接的好氧池；其中，
所述缺氧池的进水口与厌氧反应器连接，所述缺氧池的出水口与所述好氧池的进水口连接；
所述好氧池的出水口与所述膜池的进水口连接；在所述好氧池的内部的底部设置有第二曝气器，所述第二曝气器通过第二曝气管路与曝气风机连接；
在所述好氧池的底部和所述缺氧池的底部通过硝化液回流管路连接，在所述硝化液回流管路上设置有硝化液回流泵。
3.根据权利要求2所述的垃圾渗沥液膜生物反应器，其特征在于，
所述膜池的污泥排出口与所述缺氧池之间连接有污泥回流管路；
在所述污泥回流管路上设置有污泥回流泵。
4.根据权利要求1所述的垃圾渗沥液膜生物反应器，其特征在于，
在所述出水管的出水端设置有第一电磁阀；和/或，
在所述第一曝气管路上设置有第二电磁阀；和/或，
在所述空气反冲洗管上设置有第三电磁阀；和/或，
在所述清水反冲洗管上设置有第四电磁阀；和/或，
在所述臭氧水反冲洗管上设置有第五电磁阀。
5.根据权利要求4所述的垃圾渗沥液膜生物反应器，其特征在于，
在所述出水管的出水端设置有压力传感器；
所述压力传感器连接有自控系统；所述自控系统包括单片机；
所述自控系统与所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第三电磁阀、所述第四电磁阀和所述第五电磁阀连接。
6.根据权利要求5所述的垃圾渗沥液膜生物反应器，其特征在于，
所述自控系统连接有离线化学清洗装置；
所述离线化学清洗装置包括吊运所述平板陶瓷膜的吊装设备和对所述平板陶瓷膜进行浸泡清洗的化学罐。
7.根据权利要求1所述的垃圾渗沥液膜生物反应器，其特征在于，
所述臭氧水箱通过臭氧供应管路连接有臭氧发生器。
8.根据权利要求1所述的垃圾渗沥液膜生物反应器，其特征在于，
所述平板陶瓷膜位于所述膜池正常运行液位的2m以下。
9.根据权利要求1所述的垃圾渗沥液膜生物反应器，其特征在于，
所述膜池内的污泥混合液的浓度小于12g/L。
10.根据权利要求1所述的垃圾渗沥液膜生物反应器，其特征在于，
所述臭氧水箱中的臭氧浓度为2～4mg/L。
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