CN200946120Y - 一体式多功能膜生物反应器 - Google Patents

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袁丽梅
蒋波
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Abstract

本实用新型提供了一种一体式多功能膜生物反应器,该膜生物反应器主要包括主反应器、搅拌装置、膜组件、鼓风机、回流泵和控制系统,其特征在于:主反应器通过内置活动隔板被划分为厌氧区、缺氧区和好氧区,其中,所述厌氧区或缺氧区内设置有搅拌装置,所述好氧区通过挡板被划分为MBR升流区和MBR降流区,且所述膜组件固定在MBR升降流区分界处的挡板上。控制系统内设置的相关设备的控制开关,可以实现UCT+MBR、A/O+MBR及交替厌氧/缺氧+MBR工艺的功能。本实用新型提供的膜生物反应器结构简单且占地面积小,同时可以实现自动控制,尤其适用于开展废水的深度脱氮除磷处理以及高浓度有机废水的试验研究。

Description

一体式多功能膜生物反应器
技术领域:
本实用新型为一种一体式多功能膜生物反应器,用它可以进行废水的脱氮除磷及高浓度有机废水处理的相关试验和应用研究。
背景技术:
膜生物反应器(Membrane Bioreactor-MBR)是一种将传统活性污泥法与膜分离技术相结合的新型污水处理技术。它一方面是由于微生物的作用,大多数溶解性有机污染物都可以被微生物吸附或降解而去除,另一方面微滤膜本身对混合液中难于生物降解的大分子有机物和悬浮胶体粒子也起到良好的截留作用,通过双重去除机理作用保证了较高质量的出水水质。与传统生物处理技术相比,膜生物反应器技术具有污染物去除效率高、出水水质好、运行稳定、操作简便以及占地面积小等突出优点。自从20世纪60年代的美国开发以来,MBR技术受到国内外水处理专家学者的高度重视,研究内容不断深入,应用范围不断扩大,MBR技术已应用日本、美国、德国、法国和加拿大等多个国家和地方,处理规模从10m3/d到10000m3/d,处理废水从生活污水处理并回用到工业废水、食品工业废水、水产加工废水、养殖废水、化妆品生产废水、填埋场渗滤液、染料废水、石油化工废水等。MBR技术在我国的研究起源于20世纪90年代,通过10余年的试验研究和工程实践经验,取得丰硕的研究成果,目前该技术正逐步从实验室研究过渡到实际的工程应用。MBR技术是作为近年来国家科技部“863”和“九五”重点攻关和推广的21世纪水处理新技术之一,开展MBR相关实验研究的高校有数十家。天津清华德人环保有限公司在膜生物反应期工程化应用方面成绩突出,已成果设计和运行实际中水回用工程达数10家,处理规模从10m3/d到500m3/d不等。
MBR技术的研究重点在于生活污水的处理和回用以及膜污染的控制。在新型膜生物反应器开发与膜污染控制方面,清华大学从膜污染形成机理出发,采用一体式膜生物反应器进行了水动力学控制膜污染的方法研究并取得良好的结果,中院生态环境研究采用A/O膜生物反应器进行高浓度废水处理的试验研究,哈尔滨工业大学研究了重力淹没式和复合式膜生物反应器的性能,并对影响处理效果的生态因子进行研究。为了降低混合液污泥浓度对膜污染的影响,天津大学研究了投加活性炭的膜生物反应器(PAC+MBR)膜污染特性。西安建筑科技大学采取厌氧+膜生物反应器对垃圾渗滤液的处理效果进行试验考察,同济大学、东华大学尝试采用A/O+MBR对污水脱氮进行试验相关研究,等等。综述以上研究表明MBR在膜污染机理与控制、生活污水处理与回用方面的研究取得较满意的结果。但在高浓度有机废水的处理方面的研究和应用方面还不够深入,目前国内尚无实际的工程应用。同时对于污水的深度处理(脱氮除磷)研究也不够具体,有待于进一步研究和深化。
发明内容:
为更好地发挥膜生物反应器的技术优势,根据现行活性污泥法的改良工艺(主要是脱氮除磷),使生物处理与膜分离更为有机的结合,本研究拟开发一种复合型MBR试验系统,旨在其上能够进行较为系统和深入的教学和科学研究,以进一步扩展MBR技术的应用规模和范围。
本实用新型提供了一种一体式多功能膜生物反应器,该膜生物反应器主要包括主反应器、搅拌装置、膜组件、鼓风机、回流泵和控制系统,其特征在于:主反应器通过内置活动隔板被划分为厌氧区、缺氧区和好氧区,其中,所述厌氧区或缺氧区内设置有搅拌装置,所述好氧区通过挡板被划分为MBR升流区和MBR降流区,且所述膜组件固定在MBR升降流区分界处的挡板上。
所述膜生物反应器分为主反应器区和设备控制区,其中主反应区又分为厌氧区、缺氧区和好氧区(MBR区),三个区容积比例为1∶1∶2(厌氧区与缺氧区的比例可通过内置挡水板加以调整,以形成不同的水力停留时间),厌氧区或缺氧区内置搅拌装置以形成良好的混合,防止污泥沉积于池底,缺氧或厌氧环境的获得可由污泥回流泵和阀门启闭加以控制。设备控制区内置放鼓风机、真空泵、气体流量计、时间继电器及设备控制开关等。运行时进水泵直接把水打入厌氧区,依次按重力自流的方式流入缺氧区和好氧区。整个反应器实行自动控制与人工操作相结合的控制方式。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:(1)实现常规膜生物反应器的功能:这方面可以在进行的试验有。a:有机物处理效果(COD、BOD5、NH3-N、SS等);b:膜污染机理、控制方法及数学模型的研究(考察溶解性有机物和污泥絮体及微生物对膜污染的影响);c:不同水质条件下运行参数的试验优化(曝气、混合液特性、SRT、HRT等)。d:长期运行的稳定性考察(研究在线清洗的有效方法)。(2)实现废水脱氮除磷功能:这是本实用新型的特色之处。主要结合目前具有良好脱氮除磷性能活性污泥改良工艺(A/O、UCT、改良UCT),通过回流污泥的控制实现厌氧或缺氧的交替以及水力停留时间的不同进行一系列试验考察,以期达到最佳的脱氮除磷效果。主要进行试验有。a:UCT+MBR,污泥回流到缺氧区而不是厌氧区,在缺氧区和厌氧区之间提供了第二套混合液回流,降低进入厌氧区的硝酸盐负荷,使厌氧区的功能得到充分发挥,从而保证了厌氧区聚磷菌的磷有效释放,在好氧区进行充分曝气实现磷的吸收而去除。b:A/O+MBR,污泥直接回流至前段,反应器的分格可以充分发挥除磷菌的作用,与单个大体积的完全混合式反应池相比,有一系列体积较小的完全混合式反应格串联组成的反应池有更高的脱氮除磷效果,其原理在于有机物的梯度分布,提高厌氧池的磷释放和好氧区磷吸收,由于大部分反硝化反应都发生在前端,反应器的分格也有助于缺氧区的完全反硝化。为此,进入后段缺氧池的硝酸盐几乎为零,从而达到厌氧环境进行磷的释放,在后续的好氧环境进行过量吸磷。c:交替厌氧/缺氧环境同步脱氮除磷,运行时污泥回流先回流至前段(后段无回流),从而形成缺氧、厌氧的环境,一定时间间隔后再回流至后段,又形成厌氧、缺氧的环境,而后再回流至前段,如此往复,依次创造厌氧和缺氧交替以培养和驯化反硝化聚磷菌的潜在生长环境,从而达到同步脱氮除磷的效果。(3)处理高浓度有机废水:主反应区在此时分为水解酸化区和好氧膜分离区,技术关键是通过调整好氧区膜通量的大小以控制污水在两区水力停留时间的高低,从而实现对高浓度有机废水长时间厌氧水解酸化和好氧区的生物充分降解,再加上膜本身的截留作用可以对污染物较为有效地去除。
本实用新型的有益效果是,不仅可以进行常规膜生物反应器的相关试验研究,更主要的是可以开展废水的深度处理(脱氮除磷)以及高浓度有机废水的试验研究。一体化反应器结构简单,操作简便,占地面积较小,同时可以实现自动控制。
附图说明:
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是MBR试验系统工艺流程图。
图2是MBR试验系统功能区划分及平面布置。
其中1.厌氧区,2.缺氧区,3、4.搅拌装置,5.好氧区,6.回流泵,7.控制系统,8.鼓风机,9.抽吸泵,10.压差计,11.膜组件,12.MBR升流区,13.MBR降流区,14.主反应器。
具体实施方式:
通过开关控制泵和风机的开启和停止、流量计控制曝气量的大小和时间继电器控制出水泵的抽停时间来进行试验。
在图1所示实施例中,污水进入厌氧区1,通过溢流进入缺氧区2,分别利用搅拌装置3、4对混合液进行搅拌,随后污水再次溢流进入膜生物反应器好氧区5。在好氧区5中降解后的污水通过膜过滤经过抽吸泵9进行出水,同时利用膜组件11与抽吸泵9之间的管道上设置的压差计10测定过膜压差大小以间接反映膜污染的程度高低,抽吸泵的抽停时间由时间继电器,利用鼓风机8对反应器好氧区进行曝气,曝气量的大小可由气体流量计调整,混合液污泥的回流经由回流污泥泵通过控制系统和阀门的开启与闭合实现对回流位置和回流量大小的控制,11为浸入在反应器中的膜组件,其固定在MBR升降流区分界处的挡板上。
具体进行的试验内容及实施方案如下:进行UCT+MBR试验时,污泥混合液先回流到缺氧区2而不是厌氧区1,接着再从缺氧区2回流至厌氧区1,从而保证缺氧的完全反硝化和厌氧区的绝对厌氧以实现磷的有效释放。回流比大的大小通过调节阀门加以控制;进行A/O+MBR工艺试验时,污泥混合液直接回流至缺氧1前段,根据反应器的分格可以充分发挥除磷菌的作用,其原理在于有机物的梯度分布,提高厌氧池的磷释放和好氧区磷吸收,由于大部分反硝化反应都发生在前端,反应器的分格也有助于缺氧区的完全反硝化。进入后段缺氧池的硝酸盐几乎为零,从而达到厌氧环境进行磷的释放,在后续的好氧环境进行过量吸磷。进行交替厌氧/缺氧实现同步脱氮除磷试验时,污泥混合液先回流至前段(后段无回流),运行一定时间间隔后再交替回流至后段,依次创造厌氧和缺氧交替以培养和驯化反硝化聚磷菌的潜在生长环境,从而达到同步脱氮除磷的效果。进行处理高浓度有机废水试验时,污水首先进入水解酸化区[即厌氧区1和缺氧区2]和好氧区5,通过调整好氧区膜通量的大小控制水力停留时间的高低,对高浓度有机废水可以实现长时间厌氧水解酸化和好氧区的生物充分降解,再加上膜本身的截留作用可以对污染物较为有效地去除。

Claims (5)

1.一种一体式多功能膜生物反应器,该膜生物反应器主要包括主反应器、搅拌装置、膜组件、鼓风机、回流泵和控制系统,其特征在于:主反应器通过内置活动隔板被划分为厌氧区、缺氧区和好氧区,其中,所述厌氧区或缺氧区内设置有搅拌装置,所述好氧区通过挡板被划分为MBR升流区和MBR降流区,且所述膜组件固定在MBR升降流区分界处的挡板上。
2.根据权利要求1所述的多功能膜生物反应器,其特征在于:活动隔板划分主反应器内的厌氧区、缺氧区和好氧区的容积比为1∶1∶2。
3.根据权利要求1所述的多功能膜生物反应器,其特征在于:在膜组件与抽吸泵之间的管道上设置压差计。
4.根据权利要求3所述的多功能膜生物反应器,其特征在于:在回流泵与厌氧区、缺氧区和好氧区之间的管道上均设置有阀门。
5.根据权利要求4所述的多功能膜生物反应器,其特征在于:所述控制系统内设置有鼓风机、回流泵、抽吸泵、压差计和时间继电器的控制开关。
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