CN201598221U

CN201598221U - 生物滤池-陶瓷膜生物反应器装置

Info

Publication number: CN201598221U
Application number: CN2009202747682U
Authority: CN
Inventors: 申颖洁; 廖日红; 刘操; 孟庆义; 战楠; 高振宇
Original assignee: BEIJING INST OF WATER CONSERVANCY SCIENCE
Current assignee: BEIJING INST OF WATER CONSERVANCY SCIENCE
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2019-12-17

Abstract

本实用新型涉及一种生物滤池-陶瓷膜生物反应器装置，其包括进水泵、厌氧生物滤池反应器和陶瓷膜好氧膜生物反应器，该进水泵通过管道与厌氧生物滤池反应器的入水口连接，该厌氧生物滤池反应器的出水口与陶瓷膜好氧膜生物反应器的入水口连接。厌氧生物滤池反应器内部填充亲水性多孔悬浮型介质；陶瓷膜好氧膜生物反应器包括生物单元和膜单元，其中生物单元底部具有曝气装置，生物单元内部填充活性污泥，该膜单元内部具有陶瓷膜组件，该陶瓷膜组件的结构为管式单通道、管式多通道、平板式或中空纤维式，其出口与外部真空抽吸泵连接，在真空抽吸泵负压作用下，进入膜单元内的污水通过陶瓷膜组件的膜分离作用由出口排出；真空抽吸泵的出水口与清水池连接。

Description

生物滤池-陶瓷膜生物反应器装置

技术领域

本实用新型涉及一种水体深度净化及中水回用技术，特别是涉及采用厌氧生物滤池-陶瓷膜生物反应器组合工艺技术，属于环境工程技术领域。

背景技术

随着社会经济的飞速发展，尤其是全球性的需水量增大导致世界水资源短缺和水污染不断加剧，人类对再生水资源化利用和城市水环境整治需求已显得日益紧迫，急需受污染地表水净化技术的研发用以恢复河湖水体功能要求，提高流域水资源利用率和构建良好的生态系统。其中，厌/厌氧生物滤池工艺作为一种淹没式的固定填料生物膜法，因具有对水中有机物及总氮处理效率高，抗冲击负荷能力强，运行稳定，几乎无剩余污泥排放等优点而被广泛应用于污水处理的脱氮工艺中；膜生物反应器(Membrane Bioreactor，MBR)水处理技术是将传统的活性污泥法与膜分离技术相结合的一种高效污水处理技术，由于膜的过滤作用，微生物被截留在生物反应器中，实现了水力停留时间和污泥龄的彻底分离，使膜生物反应器内保持较高的生物活性，对化学需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)及氨氮污染物的去除率高。

目前，国内外已开发出多种膜生物反应器，主要可分为一体式膜生物反应器和分置式膜生物反应器两大类。由于分置式MBR一般均采用高错流速度的运行方式，相对于一体式MBR存在着运行能耗略高，占地面积较大等问题，因此一体式膜生物反应器被市场更为广泛的接受和推广。在膜应用过程中，陶瓷膜相比有机膜因具有化学稳定性好、机械强度高、通量大、寿命长、抗污染等优点，现已广泛应用于生物化工、食品工业、环境保护等领域。近年来，很多研究表明，一体式陶瓷膜生物反应器不仅充分体现了陶瓷膜自身的优点，而且具有高效COD去除率和减缓膜污染等独特的优点。

当前，MBR被广泛应用于城市污水和工业污水领域。但MBR系统在河流污水资源化中的研究仍鲜有报道。由于河湖等地表水的污染程度大大低于城市污水和工业污水，其污染物和有机物的浓度较低，现有的处理城市污水和工业污水的净化装置不适于地表水的深度净化。因此亟需研发针对地表水的水质特点的净化装置及工艺。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有低浓度污水深度处理与水体净化技术中COD和氨氮去除率较低和现有机高分子分离膜为膜元件的一体化MBR系统膜污染严重的不足，提供一种污染地表水深度净化装置。

为此，本实用新型提供一种生物滤池-陶瓷膜生物反应器装置，其包括进水泵6、厌氧生物滤池反应器2和陶瓷膜好氧膜生物反应器3；

该进水泵6通过管道与厌氧生物滤池反应器2的入水口连接，该厌氧生物滤池反应器2的出水口与陶瓷膜好氧膜生物反应器3的入水口连接；

该厌氧生物滤池反应器2底部具有入水口21，其内部填充亲水性多孔悬浮型介质12；

该陶瓷膜好氧膜生物反应器3包括生物单元13和膜单元14，其中

生物单元13的入水口连接厌氧生物滤池反应器2出水口，生物单元13出水口与膜单元14的入水口连接；该生物单元13底部具有曝气装置131；生物单元13内部填充活性污泥132；

该膜单元14内部具有陶瓷膜组件18，该陶瓷膜组件的结构为管式单通道、管式多通道、平板式或中空纤维式，其出口32与外部真空抽吸泵7连接，在真空抽吸泵负压作用下，进入膜单元14内的污水通过陶瓷膜组件膜分离作用经出口排出；真空抽吸泵7的出水口与清水池4连接。

如上所述的装置，还可包括

三通阀门a分别连接所述生物单元13、膜单元14和回流泵9入水口；回流泵9出水口通过管道与厌氧生物滤池反应器2入水口连接；

三通阀门b分别连接所述回流泵9的出水口、厌氧生物滤池反应器2入水口和生物单元13；

清水池4的一个出水口通过管道依次连接反洗泵8和陶瓷膜组件出口32。

如上所述的装置，其中，该亲水性多孔悬浮型介质优选为聚丙烯或聚氨酯，介质湿密度优选为0.6～1.0g/cm³，持水量优选为2000-2600％，比表面优选为80-120m²/g。

如上所述的装置，其中，该陶瓷膜组件的结构优选为管式单通道、管式多通道、平板式或中空纤维式。

如上所述的装置，其中，该膜单元14的底部还可具有曝气装置16。

由于河流污水与工业废水、生活污水相比污染物成分不同且浓度较低，因而应用现有生物法处理效果不理想。采用本实用新型的厌氧生物滤池-陶瓷膜生物反应器进行污水深度处理，与同类生物法相比可维持较高好氧微生物浓度的同时，保证高效的COD和氨氮去除率。其中，采用厌氧生物滤池功能单元进行反硝化脱氮反应，采用陶瓷膜生物反应器功能单元进行好氧活性污泥与膜分离过程中，能同时去除水中COD，并且减缓膜污染，提高出水稳定性。两个功能单元的组合工艺，既可灵活控制运行条件，又能因地制宜的适应目标河流水质特点，是发挥厌氧生物滤池-好氧膜生物反应器最佳效能和达到最佳处理效果的有效途径。

使用本实用新型提出的受污染地表水深度净化装置，其水力负荷适用范围为10～40m³/m²·d，对水体中各污染物的去除效果为COD去除率超过67％，NH₄ ⁺-N的去除率超过90％，TN的去除率均超过52％。

本实用新型提出的厌氧生物滤池-陶瓷膜好氧膜生物反应器组合装置，具有生物降解、生物吸附、机械过滤、膜分离作用以及化学转化等多种功能，不仅通过机械过滤和膜分离作用完成对悬浮固体的去除，而且通过生物吸附、生物降解、机械过滤与膜分离等作用实现对水中有机物和氨氮的高效去除。此外，由于采用陶瓷膜作为膜组件的核心单元，使膜生物反应器出水水质稳定，膜污染现象得到根本减缓。

本实用新型的主要优点是：(1)实现反硝化脱氮与好氧去除有机污染物的高效功能性组合；(2)组合工艺出水水质稳定，膜污染现象得到减缓；(3)对于微污染水体的处理针对性强、效果好；(4)自动化程度高、操作管理方便、系统适应性与实用性强。

附图说明

图1为本实用新型的生物滤池-陶瓷膜生物反应器装置结构示意图。

图2为本实用新型的厌氧生物滤池结构示意图。

图3为本实用新型的陶瓷膜好氧膜生物反应器结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。

本实用新型所提出的装置，是针对河流污水净化的生化处理技术。图1所示为本实用新型所提出的生物滤池-陶瓷膜生物反应器装置一种优选实施方式的结构示意图，该装置主要包括原水池1、进水泵6、毛发收集器5、厌氧生物滤池反应器2、陶瓷膜好氧膜生物反应器3、陶瓷膜组件18、清水池4、鼓风机19、进水泵6、真空抽吸泵7、回流泵9、反洗泵8、液体流量计10、三通活塞a、b、填料和管道等组成。进水泵6通过管道依次连接毛发收集器5和厌氧生物滤池反应器2的入水口，厌氧生物滤池反应器2的出水口与陶瓷膜好氧膜生物反应器3的生物单元13连接，生物单元13的出水口连接膜单元14。如图2所示，该厌氧生物滤池反应器2底部具有入水口21，其内部填充亲水性多孔悬浮型介质聚丙烯或聚氨酯12。如图1和3所示，生物单元13底部具有曝气装置131，曝气装置连接鼓风机17；生物单元13内部填充活性污泥132；膜单元14内部具有陶瓷膜组件18，该陶瓷膜组件为中空的密闭结构，其内腔有出口32与外部真空抽吸泵7连接，在真空抽吸泵负压作用下，进入膜单元14内的污水通过陶瓷膜组件的膜分离作用经膜组件出口32排出；真空抽吸泵7的出水口与清水池4连接；膜单元14的底部设置有曝气装置16，曝气装置16连接鼓风机17。三通阀门a分别连接生物单元13、膜单元14和回流泵9入水口；回流泵9出水口通过管道与厌氧生物滤池反应器2入水口连接。三通阀门b分别连接回流泵9的出水口、厌氧生物滤池反应器2入水口和生物单元13。清水池4的出水口通过管道依次连接反洗泵8和陶瓷膜组件出口32。进水泵6、真空抽吸泵7、回流泵9及反洗泵8的流量分别加设液体流量计10进行控制。

应用本实用新型所提出的装置深度净化污染地表水的工艺可采用如下步骤：

(1)污水首先从原水池1下端经进水泵6和毛发收集器5进入厌氧生物滤池2，通过填料12及所挂生物膜去除部分SS及BOD₅，停留时间为0.5～3.5h；

(2)之后污水从厌氧生物滤池2的上端自流进入相邻的生物单元13，生物单元池底设置穿孔管曝气装置131，通过鼓风机19进行供气，气量由气体流量计17进行控制；池内污水通过活性污泥好氧微生物生化作用去除BOD₅及NH₄ ⁺-N，水力停留时间为1～5小时；

(3)其后，污水溢流进入相邻的膜单元14，通过真空抽吸泵7将水经管式陶瓷膜组件18进行过滤后进入清水池4，负压由真空压力表11进行读取；池底设置穿孔管曝气装置16，通过鼓风机19进行供气，气量由气体流量计17进行控制；池内污水通过膜的截留和生物膜的生化作用去除SS和部分BOD₅及NH₄ ⁺-N的同时，微生物也被截留在池内。

(4)打开三通阀门，使a1和a3、b1和b3分别连接，使生物单元13中一部分污水通过回流泵9回流至厌氧生物滤池2，进行反硝化反应，去除TN及部分BOD₅及NH₄ ⁺-N；回流比为0.5～2∶1。

(5)通过泵8将清水池4中的水反压进入管式陶瓷膜组件18进行反洗，反洗周期为20～40min；

(6)打开三通阀门，使得a2与a3、b1与b2分别连通，将膜单元14的富集污泥回流部分至生物单元13，回流周期为30～60d。

实施例1：

原水为北京地区某实验河段的污染河水，应用上述装置处理，水力负荷为40m³/m²·d。原水自池体下端进入厌氧生物滤池单元，通过聚氨酯填料，漫流至池体上端，进行厌氧条件下的生化反应，溶解氧浓度控制在0.5～2mg/L，水力停留时间为3h，以缓冲试剂控制pH值为6～8、温度为24～28℃；厌氧生物滤池出水从好氧膜生物反应器生物单元上端自流进入，进行好氧微生物的生化反应，通过穿孔管曝气，曝气量与进水量之比为20∶1，溶解氧浓度控制在3～4mg/L，水力停留时间为3h，pH值为7～8、温度为24～25℃，污水中污泥浓度为1～2g/L，污泥停留时间为50天；混合液通过溢流口进入其内设置有管式陶瓷膜组件(广东佛陶集团金刚新材料有限公司制造)的膜单元内，在真空抽吸泵的作用下，使其通过膜表面进行过滤后进入清水池，膜单元内曝气量与进水量之比为40∶1，溶解氧浓度控制在5mg/L，pH值为7～8、温度为24～25℃，污水中污泥浓度为2～3g/L；一部分混合液由生物单元回流至厌氧生物滤池底端，回流比控制在1.5∶1；清水池清水每隔30min泵入膜组件进行负压清洗；每隔45天将陶瓷膜生物反应器膜单元的富集污泥回流部分至生物单元。

经检测：进水CODcr、BOD₅、NH₄ ⁺-N及TN分别在60～150mg/L、10～50mg/L、13～20mg/L、18～25mg/L时，出水CODcr、BOD₅、NH⁴⁺-N及TN维持在20～30mg/L、3～8mg/L、1～2mg/L、8～12mg/L之间，各项污染物平均去除率分别达到67％、70％、90％和52％以上。

实施例2：

原水为北京地区某实验河段的重污染河水，应用上述装置处理，水力负荷25m³/m²·d。原水自池体下端进入厌氧生物滤池单元，通过聚氨酯填料，漫流至池体上端，进行厌氧条件下的生化反应，溶解氧浓度控制在0.5～2mg/L，水力停留时间为3h，以缓冲试剂控制pH值为6～8、温度为20～28℃；厌氧生物滤池出水从好氧膜生物反应器的生物单元上端自流进入，进行好氧微生物的生化反应，通过穿孔管曝气，曝气量与进水量之比为25∶1，溶解氧浓度控制在3～5mg/L，水力停留时间为3h，pH值为7～8、温度为24～28℃，污水中污泥浓度为3～5g/L，污泥停留时间为60天；混合液通过溢流口进入其内设置有板式陶瓷膜组件(南京九思高科技有限公司制造)的膜单元内，在真空抽吸泵的作用下，使其通过膜表面进行过滤后进入清水池，膜单元内曝气量与进水量之比为50∶1、pH值为7～8、温度为24～25℃，污水中污泥浓度为4～6g/L，溶解氧浓度控制在5～6mg/L；一部分混合液回流至厌氧生物滤池底端，回流比控制在1.5∶1；清水池清水每隔30min泵入膜组件进行负压清洗；每隔45天将陶瓷膜生物反应器膜单元的富集污泥回流部分至生物单元。

经检测：进水CODcr、BOD₅、NH₄ ⁺-N及TN分别在100～200mg/L、40～70mg/L、13～20mg/L、18～25mg/L时，出水CODcr、BOD₅、NH₄ ⁺-N及TN维持在20～40mg/L、3～8mg/L、1～2mg/L、8～12mg/L之间，各项污染物平均去除率分别达到70％、80％、90％和50％以上。

Claims

1.一种生物滤池-陶瓷膜生物反应器装置，其特征在于，其包括进水泵(6)、厌氧生物滤池反应器(2)和陶瓷膜好氧膜生物反应器(3)；

该进水泵(6)通过管道与厌氧生物滤池反应器(2)的入水口连接，该厌氧生物滤池反应器(2)的出水口与陶瓷膜好氧膜生物反应器(3)的入水口连接；

该厌氧生物滤池反应器(2)底部具有入水口(21)，其内部填充亲水性多孔悬浮型介质(12)；

该陶瓷膜好氧膜生物反应器(3)包括生物单元(13)和膜单元(14)，其中

生物单元(13)的入水口连接厌氧生物滤池反应器(2)出水口，生物单元(13)出水口与膜单元(14)的入水口连接；该生物单元(13)底部具有曝气装置(131)；生物单元(13)内部填充活性污泥(132)；

该膜单元(14)内部具有陶瓷膜组件(18)，该陶瓷膜组件的结构为管式单通道、管式多通道、平板式或中空纤维式，其出口(32)与外部真空抽吸泵(7)连接，在真空抽吸泵负压作用下，进入膜单元14内的污水通过陶瓷膜组件的膜分离作用经出口排出；真空抽吸泵(7)的出水口与清水池(4)连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

三通阀门a分别连接所述生物单元(13)、膜单元(14)和回流泵(9)入水口；回流泵(9)出水口通过管道与厌氧生物滤池反应器(2)入水口连接；

三通阀门b分别连接所述回流泵(9)的出水口、厌氧生物滤池反应器(2)入水口和生物单元(13)；

清水池(4)的一个出水口通过管道依次连接反洗泵(8)和陶瓷膜组件出口(32)。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述亲水性多孔悬浮型介质为聚丙烯或聚氨酯。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述陶瓷膜组件的结构为管式单通道、管式多通道、平板式或中空纤维式。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述膜单元(14)的底部还具有曝气装置(16)。