CN114291891A - 一种基于mbr膜生物反应器的污水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于MBR膜生物反应器的污水处理方法，在缺氧处理中，先进行酸化处理，将非溶解态有机物截留并逐步转变为溶解态有机物。在缺氧段进行反硝化处理，以进行脱氮；之后进入好氧池中，在好氧池中，通过溶解氧浓度的逐渐增加，发挥聚磷菌的优势。在好氧池中，为发挥聚磷菌的优势，根据温度调整污泥浓度，提高除磷效果。且本发明在MBR膜生物反应器进行固液分离时，取消了现有技术中框架式反应器结构，增加曝气面积，使得曝气效率提高，曝气管的设计减少了膜组件的污染。且曝气管通过多个曝气口对膜组件进行曝气处理，根据当前的曝气量调整曝气口数量，针对性的提高固液分离的能力。

Description

一种基于MBR膜生物反应器的污水处理方法

技术领域

本发明涉及污水技术领域，具体涉及一种基于MBR膜生物反应器的污水处理方法。

背景技术

污水深度处理及回用已经成为人类文明发展和保障人类饮水安全的必要手段，相关技术也在迅速发展和备受关注。在这些技术中，膜过滤技术显示了越来越多的优越性。而将膜过滤技术与生化处理技术相结合的膜生物反应器(MBR)技术，更为污水处理及回用带来全新的希望。

针对厕所污水的处理中，现有技术多采用生化池进行降低有机物浓度，但传统的生化池采用传统的A/0工艺，除磷除氮的效果并不佳。且现有技术中的MBR膜组件材质多为PVDF(聚偏氟乙烯)，其滤膜采用聚偏氟乙烯材料，具有过滤通量高、细菌去除率高、耐氧化性能，可耐次氯酸钠、二氧化氯、双氧水等氧化剂，充分抑制微生物的生长繁殖。但在进水中含有油分、积累在膜表面的一定粒径的粒状物质通过水洗、气洗或相对短的化学清洗则无法去除，造成传统的MBR膜组件去污能力不佳。

因此，本发明针对上述技术问题，急需研发新的污水处理方法。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于MBR膜生物反应器的污水处理方法。

本发明的技术方案概述如下：

一方面，本发明提一种基于MBR膜生物反应器的污水处理方法，包括：

污水进入MBR生化池；所述MBR生化池包括缺氧处理池、好氧池及膜池；所述膜池为MBR膜生物反应器；

在所述缺氧处理池中，将污水在缺氧池中进行酸化水解和反硝化；

在所述好氧池中，好氧首段-好氧中段-好氧末段的溶解氧浓度逐渐增加；

且在好氧池中，获得好氧池的温度，根据好氧池的温度调整污泥浓度；

MBR膜生物反应器包括膜组件及曝气管；所述膜组件用于将废水与污泥进行固液分离，所述曝气管通过多个曝气口对所述膜组件进行曝气。

进一步地，污水进入MBR生化池，之前还包括：

冲厕污水进入提升池；

由铰刀泵提升污水进入初沉池进行沉降分离，以使颗粒物在初沉池沉降。

进一步地，所述MBR膜生物反应器还包括箱体、膜组件安装部；

所述膜组件安装部用于安装所述膜组件；

所述曝气管位于所述箱体的外部，所述箱体设有曝气口，所述曝气管通过所述曝气口连通于所述箱体。

进一步地，所述膜组件包括PTFE膜，所述膜组件将废水与污泥进行固液分离。

进一步地，所述箱体内安装有气泡检测器，通过气泡检测器，实时监控气泡的体积。

进一步地，还包括：根据当前的气泡数量确定开启的曝气口数量，以使反应器内部的气泡体积达到占总体积的70％及以上。

进一步地，其中，从好氧首段至好氧末端，溶解氧浓度从0.2mg/L线性增加值2mg/L，且在好氧首段的溶解氧浓度在0.25mg/L至0.65mg/L的范围内，好氧首段的溶解氧浓度为0.45mg/L的停留时间至少为两小时。

进一步地，所述好氧池的温度与污泥浓度成反比。

进一步地，将好氧池的温度分为第一温度、第二温度、第三温度；其中第一温度为0-10℃，第二温度为10-20℃，第三温度为20-30℃；第一温度对应的污泥浓度为5-6g/L；第二温度对应的污泥浓度为4-5g/L；第三温度对应的污泥浓度为3-4g/L。

相应地，本发明还提供一种基于MBR膜生物反应器的污水处理装置，其特征在于，用于一种基于MBR膜生物反应器的污水处理方法；装置包括MBR生化池；所述MBR生化池包括缺氧处理池、好氧池及膜池；所述膜池为MBR膜生物反应器；所述MBR膜生物反应器包括膜组件及曝气管；所述膜组件用于将废水与污泥进行固液分离，所述曝气管通过多个曝气口对所述膜组件进行曝气。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明提供的污水处理方法，在缺氧处理中，先进行酸化处理，将非溶解态有机物截留并逐步转变为溶解态有机物，一些难于生物降解大分子物质被转化为易于降解的小分子物质如有机酸等，从而使废水的可生化性和降解速度大幅度提高，以利于后续好氧生物处理。在缺氧段进行反硝化处理，以进行脱氮；之后进入好氧池中，在好氧池中，通过溶解氧浓度的逐渐增加，可提高聚磷菌的优势。在好氧池中，为进一步发挥聚磷菌的优势，根据温度调整污泥浓度，提高除磷效果。且本发明在MBR膜生物反应器进行固液分离时，取消了现有技术中框架式反应器结构，增加曝气面积，使得曝气效率提高，曝气管的设计减少了膜组件的污染。且曝气管通过多个曝气口对膜组件进行曝气处理，根据当前的曝气量调整曝气口数量，针对性的提高固液分离的能力。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明中的一种基于MBR膜生物反应器的污水处理方法的流程图；

图2为本发明中的一种基于MBR膜生物反应器的污水处理装置的示意图；

图3为本发明为本发明中的MBR膜生物反应器的示意图；

图4为本发明图1中A处的示意图；

图5为本发明中一实施例的膜组件的示意图；

图6为本发明中另一实施例的膜组件的示意图。

附图标记：1、初沉池；2、缺氧池；3、好氧池；4、膜池；10、膜组件；11、PTFE膜；12、支撑板；21、箱体；22、膜组件安装部；221、安装槽；222、间隙；23、曝气管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词为基于附图所示的方位或位置关系。特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸。这些相对术语是为了说明方便起见并且通常并不旨在需要具体取向。涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。

接下来，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-6示，本发明的本发明提一种基于MBR膜生物反应器的污水处理方法，包括：

S3、污水进入MBR生化池；所述MBR生化池包括缺氧处理池、好氧池及膜池；所述膜池为MBR膜生物反应器；

S4、在所述缺氧处理池中，将污水在缺氧池中进行酸化水解和反硝化；缺氧处理池即缺氧池2。

S5、在所述好氧池3中，好氧首段-好氧中段-好氧末段的曝气值逐渐增加，实现溶解氧浓度逐渐增加。

且在好氧池3中，获得好氧池的温度，根据好氧池的温度调整污泥浓度；

S6、之后进入膜池中，膜池中包括MBR膜生物反应器，MBR膜生物反应器包括膜组件10及曝气管23；所述膜组件10用于将废水与污泥进行固液分离，所述曝气管通过多个曝气口对所述膜组件进行曝气。其中，MBR膜生物反应器位于膜池4中。

S3污水进入MBR生化池，之前还包括：

S1、冲厕污水进入提升池；

S2、由铰刀泵提升污水进入初沉池1进行沉降分离，以使颗粒物在初沉池沉降。

上述步骤S1和S2为传统的步骤，在此不累赘。在初沉池1中进行沉沙处理。

优选地，在步骤S4中，在缺氧池中投入无机酸，进行酸化处理。其中，缺氧池中设有弯折板，弯折板在液体流动方向上弯折，增加厌氧微生物与水质的接触，提高酸化效果。

优选地，在步骤S5中，从好氧首段至好氧末端，溶解氧浓度从0.2mg/L线性增加值2mg/L，且在好氧首段的溶解氧浓度在0.25mg/L至0.65mg/L的范围内，好氧首段的溶解氧浓度为0.45mg/L的停留时间至少为两小时；增加聚磷菌的活性。

现有技术中，好氧段的溶解氧浓度一般维持在2-4mg/L，并不会出现大的波动。在一些现有专利中的好氧段会直接采用递减的曝气方式直接将溶解氧浓度达到2-4mg/L。但发明人发现该曝气方法可富集聚磷菌，但是亚硝化菌等富集作用也很明显。且亚硝化菌的富集会影响聚磷菌的富集，导致聚磷菌的富集效果不够明显。

因此，本发明通过在好氧首段至好氧末端，将溶解氧浓度线性增加至2mg/L，可在好氧段富集聚磷菌的同时，降低亚硝化菌的富集。

该曝气方法可富集聚磷菌的原理为：PHB为聚磷菌的胞内聚合物，在好氧池，聚磷菌靠分解体内存储的PHB来获得能量供自身生长繁殖，因此，本发明通过研究溶解氧浓度与PHB的关系，通过增加溶解氧浓度能够实现更多的聚磷菌。

参考下表1，表征了溶解氧浓度与PHB的关系。

表1溶解氧浓度与PHB的关系

但本发明还发现聚磷菌富集的优势并不能一直存在，针对春秋、夏、冬的温度差异，聚磷菌富集的优势出现了差异。

针对这一差异，本发明采用了将所述好氧池的温度与污泥浓度成反比的设计；以发挥聚磷菌的优势，提高除磷效果。

优选地，将好氧池的温度分为第一温度、第二温度、第三温度；其中第一温度为0-10℃，第二温度为10-20℃，第三温度为20-30℃；第一温度对应的污泥浓度为5-6g/L；第二温度对应的污泥浓度为4-5g/L；第三温度对应的污泥浓度为3-4g/L。

在生物除磷的现有技术中，污泥浓度一般为恒定值。尤其是在污水处理的领域中，污泥浓以常量的方式记录在设计手册中。发明人经过长期的研究发现，在低温下，聚磷菌相对于丝状菌等具有竞争优势，随着温度升高，聚磷菌的竞争优势逐渐下降。而丝状菌虽然有一定除磷效果，但是也有一部分亚硝化功能，因此丝状菌的膨胀不如单纯的聚磷菌的除磷效果好。因此，本发明针对不同的温度对应调整不同的污泥浓度，在冬季，以高污泥浓度发挥聚磷菌的竞争优势，在夏季，以低污泥浓度同时降低聚磷菌与丝状菌的生长。

综上，本发明在好氧池中，通过溶解氧浓度的增加实现聚磷菌的快速生长，根据温度变化调整污泥浓度，发挥聚磷菌的生长优势，以提高除磷效果。

此外，本发明的MBR膜生物反应器还包括箱体21、膜组件安装部22；

膜组件安装部22用于安装所述膜组件10；膜组件10包括PTFE膜，膜组件将废水与污泥进行固液分离。

膜组件安装部22用于安装膜组件10；曝气管23位于箱体21的外部，箱体设有曝气口23，曝气管23通过曝气口连通于箱体21。

本发明在底部设置曝气管23的目的为曝气除油，去除掉亲水性PTFE膜上油污。针对亲水性PTFE膜除油不如疏水性PTFE膜的问题，本发明提供了气泡监控的曝气出油方法。

具体地，盘旋的曝气管23上均匀分布有多个曝气口，通过多个曝气口连通反应器内部，对膜组件进行曝气出油。曝气口为可开闭的曝气口。

箱体内安装有气泡检测器(图中未示出)，气泡检测器可以安装在箱体的底部或顶部。通过气泡检测器，实时监控气泡的数量。不同数量对应不同数量的曝气口。

还包括：根据当前的气泡数量确定开启的曝气口数量，以使反应器内部的气泡体积达到占总体积的70％及以上。

可以理解为，本发明曝气管的曝气口数量影响气泡数量，因此提出了针对性的开启曝气管的数量，在保证效率的同时节约能源。

预先得到每个曝气口可增加的气泡数量，根据当前的气泡数量与目标气泡数量的差值，增加曝气口数量。例如，当前气泡数量占体积的60％，为使气泡达到70％时，需要增加1个曝气口。则此时需要增加的曝气口数量为1。该方法为理想状态下，每个曝气口可增加的气泡数量一致。

此外，箱体的内部喷涂环氧煤沥青漆，外壁涂刷丙烯酸聚氨酯油漆，底部喷涂环氧富锌。不会出现流挂、杂质、漏涂等缺陷和现象。环氧煤沥青漆在环氧煤沥青涂料加入长寿型氯磺化聚乙烯橡胶、云母氧化铁，耐腐蚀性性更强且一次成膜厚。

具体地，箱体的内部涂刷至少五道油漆，每道间隔6小时，涂层厚度为270-300微米。

箱体的外壁至少喷涂四道油漆，每道间隔8小时，土城厚度为160-180微米。喷涂、刷涂方法均可。

箱体生产时，先进行原材料的预处理，预处理包括喷砂、除锈和喷涂底漆等，以提高箱体的稳定性；之后进行侧板、底板的接料、组队与焊接以及框架的组队焊接，之后安装设备门及铰链，同时进行集装箱内部零部件的切割、焊接和安装及检测、修正、清除飞边毛刺；处理焊接过程中的飞溅、毛刺等，同时喷涂底漆、喷涂面漆。最后进行试验验收等。

具体地，箱体的侧板为瓦楞形状，厚度为4mm,底板平板加强，厚度为6mm,盖板为6mm。

曝气管23为H形曝气管，H形曝气管位于箱体21的底部。

曝气管23为弯折形曝气管，弯折形曝气管位于箱体21的底部，且弯折形曝气管覆盖箱体21的底部。

可以理解为，本发明中的曝气管23盘旋设置在箱体21的底部，通过多个曝气口连通箱体21，对箱体内的膜组件进行曝气冲膜处理，提高曝气效率，减少膜组件的污染。

本发明还包括膜组件安装部22位于箱体内部，且膜组件安装部22有两个，每个膜组件安装部设有若干安装槽221，两个膜组件安装部上的安装槽相对设置，形成卡接膜组件的收纳空间，膜组件位于收纳空间内。

相邻的安装槽221之间具有间隙222，以使安装在安装槽221内的膜组件10之间具有间隙222，便于曝气清楚膜组件10上的污染物。

膜组件10包括PTFE膜11、支撑板12；PTFE位于支撑板中。PTFE膜作为过滤膜，为单层多多层。每层的平均厚度为1-50μm。膜孔径为0.1-0.4微米，耐PH值为0-14，膜片纯水通量15-25L/m2/h，采用膜丝外表皮和内加强筋同时与环氧胶共同粘接，不脱落，使用寿命≥5年。PTFE膜的一面或两面至少衬里1种支撑材料的形态中。

在一实施例中，参考图5，支撑板12为环绕PTFE膜11的板材，用于支撑PTFE膜11。

在另一实施例中，参考图6，支撑板12为贴合在PTFE膜11两面的板材，用于支撑PTFE膜11。支撑板12的中间为中空的，不影响的过滤作用。

由于该膜组件用于过滤污染物，因此在支撑板材质的选择上，普通的金属板材并不能满足PTFE膜要求。本发明中支撑板包括金属材料及聚烯烃类树脂和/或聚酯类树脂；聚烯烃类树脂和/或聚酯类树脂包裹金属材料，以提供给PTFE膜足够的支撑力，防止PTFE膜子在曝气过程中的晃动，影响曝气效率。

优选地，本发明中的PTFE膜采用等离子体改性处理，在PTFE膜表面等离子体聚合聚乙烯(PE)，再处理膜表面接枝聚合AAc，以提高亲水性。

结果发现等离子体处理的带有PE的膜表面能进一步交联AAc，这表明沉积PE的膜表面有活性基团。相对于传统的PTFE膜具有更好的亲水性。

实施例二：

参考图2-6，一种基于MBR膜生物反应器的污水处理装置，用于一种基于MBR膜生物反应器的污水处理方法；装置包括MBR生化池；所述MBR生化池包括缺氧处理池、好氧池2及膜池3；所述膜池3内为MBR膜生物反应器；所述MBR膜生物反应器包括膜组件及曝气管；所述膜组件用于将废水与污泥进行固液分离，所述曝气管通过多个曝气口对所述膜组件进行曝气。

具体各部结构各参见实施例一。

本发明提供的污水处理方法，在缺氧处理中，先进行酸化处理，将非溶解态有机物截留并逐步转变为溶解态有机物，一些难于生物降解大分子物质被转化为易于降解的小分子物质如有机酸等，从而使废水的可生化性和降解速度大幅度提高，以利于后续好氧生物处理。在缺氧段进行反硝化处理，以进行脱氮；之后进入好氧池中，在好氧池中，通过溶解氧浓度的逐渐增加，实现更多的聚磷菌。在好氧池中，为进一步发挥聚磷菌的优势，根据温度调整污泥浓度，提高除磷效果。且本发明在MBR膜生物反应器进行固液分离时，取消了现有技术中框架式反应器结构，增加曝气面积，使得曝气效率提高，曝气管的设计减少了膜组件的污染。且曝气管通过多个曝气口对膜组件进行曝气处理，根据当前的曝气量调整曝气口数量，针对性的提高固液分离的能力。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (10)

1.一种基于MBR膜生物反应器的污水处理方法，其特征在于，包括：

污水进入MBR生化池；所述MBR生化池包括缺氧处理池、好氧池及膜池；所述膜池内为MBR膜生物反应器；

在所述缺氧处理池中，将污水在缺氧池中进行酸化水解和反硝化；

在所述好氧池中，好氧首段-好氧中段-好氧末段的溶解氧浓度逐渐增加；

且在好氧池中，获得好氧池的温度，根据好氧池的温度调整污泥浓度；

MBR膜生物反应器包括膜组件及曝气管；所述膜组件用于将废水与污泥进行固液分离，所述曝气管通过多个曝气口对所述膜组件进行曝气。

2.如权利要求1所述的基于MBR膜生物反应器的污水处理方法，其特征在于，污水进入MBR生化池，之前还包括：

冲厕污水进入提升池；

由铰刀泵提升污水进入初沉池进行沉降分离，以使颗粒物在初沉池沉降。

3.如权利要求1所述的一种基于MBR膜生物反应器的污水处理方法，其特征在于，所述MBR膜生物反应器还包括箱体、膜组件安装部；

所述膜组件安装部用于安装所述膜组件；

所述曝气管位于所述箱体的外部，所述箱体设有曝气口，所述曝气管通过所述曝气口连通于所述箱体。

4.如权利要求1所述的一种基于MBR膜生物反应器的污水处理方法，其特征在于，所述膜组件包括PTFE膜，所述膜组件将废水与污泥进行固液分离。

5.如权利要求3所述的一种基于MBR膜生物反应器的污水处理方法，其特征在于，所述箱体内安装有气泡检测器，通过气泡检测器，实时监控气泡的体积。

6.如权利要求1述的一种基于MBR膜生物反应器的污水处理方法，其特征在于，还包括：根据当前的气泡数量确定开启的曝气口数量，以使反应器内部的气泡体积达到占总体积的70％及以上。

7.如权利要求1所述的一种基于MBR膜生物反应器的污水处理方法，其特征在于，其中，从好氧首段至好氧末端，溶解氧浓度从0.2mg/L线性增加值2mg/L，且在好氧首段的溶解氧浓度在0.25mg/L至0.65mg/L的范围内，好氧首段的溶解氧浓度为0.45mg/L的停留时间至少为两小时。

8.如权利要求1所述的一种基于MBR膜生物反应器的污水处理方法，其特征在于，所述好氧池的温度与污泥浓度成反比。

9.如权利要求1所述的一种基于MBR膜生物反应器的污水处理方法，其特征在于，将好氧池的温度分为第一温度、第二温度、第三温度；其中第一温度为0-10℃，第二温度为10-20℃，第三温度为20-30℃；第一温度对应的污泥浓度为5-6g/L；第二温度对应的污泥浓度为4-5g/L；第三温度对应的污泥浓度为3-4g/L。

10.一种基于MBR膜生物反应器的污水处理装置，其特征在于，用于如权利要求1所述的一种基于MBR膜生物反应器的污水处理方法；装置包括MBR生化池；所述MBR生化池包括缺氧处理池、好氧池及膜池；所述膜池内为MBR膜生物反应器；所述MBR膜生物反应器包括膜组件及曝气管；所述膜组件用于将废水与污泥进行固液分离，所述曝气管通过多个曝气口对所述膜组件进行曝气。

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