CN202594919U - 一种生化预处理型膜生物反应污水处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及污水处理装置，具体提供了一种生化预处理型膜生物反应污水处理装置。该装置包括膜生物反应器（5），在膜生物反应器之前设置有生化预处理单元，所述生化预处理单元由亚厌氧单元（1）、缺氧单元（2）、好氧折流单元（3）和生物附着单元（4）依次连接组成。该装置适用于城市污水处理、生活污水处理厂深度处理与再生利用处理、适用于分散式污水处理，可以达到除磷脱氮和深度除磷脱氮并获得高品质的回用水；适用于高浓度、高含盐量、高氨氮等有机废水处理，可以更有效的去除难降解物质和氨氮，进一步提高处理效果。用于以上各种水处理均能做到污泥减量化。

Description

一种生化预处理型膜生物反应污水处理装置

技术领域

本实用新型涉及污水处理装置，提供了一种生化预处理型膜生物反应污水处理装置，适用于城市污水处理厂深度处理与再生利用，适用于分散式污水处理，适用于石油化工、煤化工、焦化、纺织印染、造纸、精细化工、农药、制药、轻工、垃圾渗滤液等高浓度、高含盐量、高氨氮难降解有毒有害工业废水处理及回用。 

背景技术

对于城市污水处理、生活污水处理厂深度处理与再生利用处理、分散式污水处理、高浓度、高含盐量、高氨氮难降解有机工业的废水及回用处理，起初，水处理人员主要是将生化二级出水经石灰澄清、加氯消毒处理后回用，处理效率低，操作不当且容易形成化学污泥影响系统运行；随着污水回用标准的提高，进一步去除水中的SS、胶体、大颗粒有机物和微生物学指标等要求的提出，深度处理工艺转向了“混凝-沉淀-过滤-消毒”等组合形式。其处理成本低于自来水价格，虽经济上可行，但该传统工艺效率较低，出水只能满足水质要求较低的回用，如绿地浇灌，且日常投药费用较高。除此之外，原来只在给水处理中使用的活性炭过滤、臭氧活性炭工艺，也逐渐应用于再生水的处理过程。通过活性炭过滤对污废水进行脱色、除臭和除味，并有效地去除污废水中的重金属、溶解性有机物、农药及放射性元素等，虽具有适用范围广、处理效果好、可重复利用等优点。但活性炭成本很高，虽然可以通过再生的方法延长使用寿命，但使用周期仍然较短。 

20世纪60年代以来膜制造技术的突破，带动了膜技术在污废水回用中的应用，因此，一种新型的水处理技术-膜生物反应器（Membrane Bioreactor，MBR）应运而生。MBR是指将超、微滤膜分离技术与污水处理中的生物反应器相结合而成的一种新的污废水处理装置。这种反应器综合了膜处理技术和生物处理技术带来的优点。超、微滤膜组件作为泥水分离单元，取代了二沉池。超、微滤膜截留活性污泥混合液中微生物絮体和较大分子有机物，使之停留在反应器内，使反应器内获得高生物浓度，并延长有机固体停留时间，极大地提高了微生物对有机物的氧化率。同时，经超、微滤膜处理后，出水水质高，可以直接作为中水回用。系统所排剩余污泥极少，且具有较高的抗冲击能力。 

专利申请200720130094公开了一体式膜生物反应器生活小区污水处理设备，其特征在于包括有污水池，污水池进水端安装有进水格栅，污水池底部安装有曝气头与曝气系统连接，曝气头的出气端安装有膜，污水池内安装有悬挂的填料阵列，污水池底部有排污口，循环水泵进水端通入污水池中，循环水泵出水端接分离膜组件，分离膜组件的出水管路接入到污水池中，分离膜组件的处理水出口排入蓄水池。 

专利申请200920052786公开了一种膜生物反应器污水处理装置，包括通过管路依次连通的调节池、砂滤罐、膜生物反应器和蓄水池，所述的膜生物反应器包括反应箱、膜系统、曝气装置和反冲洗系统，膜系统浸没在反应箱中，曝气装置设置在膜系统下方，膜系统包括膜组件，曝气装置包括曝气管道，膜组件与曝气管道对应设置，反冲洗系统与膜系统通过管路相连通。 

目前就MBR的研究片面强调MBR的优点，而隐藏了很多MBR的缺点，国内已建有的MBR实例，都不同程度的存在工艺组合不合理，从而导致不同程度的膜污染严重、水通量低、能耗高等缺点，限制了MBR技术的推广应用。目前，MBR的研究应用主要集中在以下三个方面：（1）探求合适的工艺组合及其工作条件和工艺参数；（2）降低膜污染，提高膜通量；（3）降低处理工艺的运行成本。一般的观点认为，膜单元是工艺的主体部分，而膜处理之前的生化处理工艺没有引起足够的关注。实际上在工艺设计运行时，许多对膜污染贡献较大的污染物同时也是工艺需要去除的目标污染物，所以提供膜处理之前的生化预处理装置和处理方法至关重要。 

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本实用新型在现有技术的基础上加以改进，提供了一种生化预处理型膜生物反应污水处理装置，适用于城市污水处理厂深度处理与再生利用，适用于分散式污水处理，适用于石油化工、煤化工、焦化、纺织印染、造纸、精细化工、农药、制药、轻工、垃圾渗滤液等高浓度、高含盐量、高氨氮难降解有毒有害工业废水处理及回用。本实用新型的生化预处理型膜生物反应污水处理装置及方法可有效的去除有机物和难降解物质、减少膜污染、提高膜通量。 

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是： 

一种生化预处理型膜生物反应污水处理装置，包括膜生物反应器，在膜生物反应器之前设置有生化预处理单元，所述生化预处理单元由亚厌氧单元、缺氧单元、好氧折流单元和生物附着单元依次连接组成；

所述亚厌氧单元内设置有网格，底部上方设置有辨带式填料，顶部设置有密闭盖，密闭盖上安装排放管，侧壁一侧安装有供亚厌氧单元内部循环的污泥循环泵I，侧壁另一侧安装有污泥回流管a和菌液回流管；

所述缺氧单元内部设置有组合填料，底部设置有空气搅拌管，侧壁一侧安装有污泥回流管b和污泥回流管d；

所述好氧折流单元底部设有第一曝气装置，内壁两侧分别设置有折流板，折流板旁设置有弧形岛；与生物附着单元共用的侧壁底部设置有与底面成夹角的斜坡面；侧壁一侧设置有污泥回流管c和污泥流出管A，污泥流出管A通过污泥回流泵III与缺氧单元的污泥回流管d连通；

所述生物附着单元底部设有第二曝气装置；在第二曝气装置的上方设有弹性填料，侧壁一侧设有菌液流出管，菌液流出管通过菌液回流泵与亚厌氧单元的菌液回流管连通；

膜生物反应器侧壁一侧设有污泥流出管B, 污泥流出管B通过污泥回流泵II与亚厌氧单元的污泥回流管a、缺氧单元的污泥回流管b和好氧折流单元的污泥回流管c连通。

所述膜生物反应器的底部设置有第三曝气装置和空气搅拌管，内部设置有真空纤维膜组件，顶部设置有抽吸管。 

所述第一曝气装置或第二曝气装置或第三曝气装置包括曝气器和与曝气器相连的曝气管道。 

所述网格横向或纵向设置于亚厌氧单元内，网格的壁面上设有进水口或出水口（使得水呈上、下翻腾式流动）。 

所述辨带式填料从亚厌氧单元的底部0.8m-1m开始设置，辨带式填料的有效高度为2m-3m。 

所述斜坡面与底面的夹角为50°~60°。 

下面对本实用新型做进一步详细的解释和说明： 

本实用新型的污水处理装置主要是对工艺流程中的传统厌氧技术改进为亚厌氧工艺（SA）；将一般的膜生物反应器（MBR）技术改进为生物附着膜生物工艺（MAMBR），从而形成了本实用新型的生化预处理型膜生物反应污水处理装置（又可以称之为亚厌氧-好氧折流-生物附着膜生物反应器（MAMBR）。该装置具有出水水质好，省掉了二沉池，占地面积小，节省运行成本的特点。

（1）本实用新型的生物预处理单元包括具有亚厌氧单元，提出了污废水处理技术的亚厌氧概念。要界定亚厌氧与厌氧的概念，就必须了解厌氧生物反应的路径。通常，我们把厌氧反应分为四个阶段：第一阶段水解；第二阶段酸化；第三阶段酸性衰退；第四阶段甲烷化。在水解阶段，固体物质溶解为溶解性物质，大分子物质降解为小分子物质，难生物降解物质转化为易生物降解物质。以前的观点认为水解和产酸进行得较快，难以把它们分开，起作用的主要是水解菌和产酸菌，刻意的利用厌氧工艺的前两段，即把反应控制在第二阶段之前，不进入第三阶段，而亚厌氧概念将生物反应进入到第三阶段酸性衰退，这样既可使反应起水解酸化作用，即：将大分子降解为小分子物质，难生物降解物质转化为易生物降解物质外，还能使亚厌氧生物菌种具有优势性和多样性，例如嗜温、嗜盐菌种等，以进一步提高处理效果。亚厌氧反应要比厌氧反应的时间短得多，厌氧反应要几天时间，亚厌氧反应只要几小时。 

本实用新型所述亚厌氧单元（SA）通过以下设计实现亚厌氧状态：在亚厌氧单元池内纵向或横向设置有网格（11）（例如，亚厌氧单元的大小为4 m×4m，可以设置0.4 m×0.4m的网格100个，形成各种不同的微生态环境），网格（11）的壁面上设有进水口或出水口，使得水呈上、下翻腾式流动，以改善水的流态；应用网格还可以使酸气、沼气等各段的菌种自然分开（因为各个网格的微生态环境不同），以培养和筛选优势亚厌氧生物菌种，例如嗜温、嗜盐菌种等。若池子有效水深为4.5m，从池底往上1m处安装辨带式填料（14），填料有效高度为2m，安装填料可增加微生物的数量。池顶为密闭盖，在盖板上安装有存排气管（19），以排除多余的酸气、沼气。池旁设有污泥回流管a（7-1）[从膜生物反应单元（MBR）（5）回流至亚厌氧单元（SA）（1）]，以酸化污泥，实现污泥减量化。在池旁安装有低扬程、大流量的污泥循环泵I（6），以使池内污泥形成良好的悬浮层。在池前还安装有进水管（20）。池壁还设有活性菌液回流管（9-1）[从膜生物附着单元（MA）（4）回流至亚厌氧单元（SA）（1）]以改善污泥性能。在上述设计的基础上再控制溶解氧≤0.3mg/L，实现亚厌氧状态。 

（2）本实用新型的生物预处理单元包括缺氧单元（2），所述缺氧单元（2）的池底安装有空气搅拌管（12）、空气搅拌管（12）的上方安装有组合填料（15）、污水回流管d（8-1）[从好氧折流反应单元（OBR）（3）回流至缺氧单元（2）]，以实现脱氮；池壁还设有污泥回流管b（7-2）[从膜生物反应单元（MBR）（5）回流至缺氧单元（2）]，以实现深度脱氮和消解剩余污泥，实现污泥减量化。 

（3）本实用新型的生物预处理单元包括好氧折流单元（OBR）（3），所述好氧折流单元（OBR）（3）内设有折流板（3-1）、折流板（3-1）旁设有弧形岛（3-2），以便水流形成好氧折流和连续循环；池子的末端底部设有与池底夹角为50°~60°的斜坡面（18），以便集泥和滑泥；池底设有第一曝气装置（13a）；池壁设有污泥回流管c（7-3）[从膜生物反应单元（MBR）（5）回流至好氧折流单元（OBR）（3）]，以补充污泥浓度，增强污泥活性。池旁设有污泥回流泵（8）。 

   （4）本实用新型还在膜生物反应器（MBR）前设置了生物附着区（MA），相当于设置了一个缓冲区，以减少膜污染。对大于1μm的悬浮颗粒进行吸附和过滤。相当于在膜生物反应器（MBR）前面设置了一道减轻膜污染的屏障，并能对前处理反应不完全的有机物进一步降解，以减少膜生物反应器的处理负荷。 

所述生物附着单元（MA）（4）池底部设有第二曝气装置（13b），第二曝气装置（13b）的上方设有弹性填料（16）。池旁设有菌液回流泵（9）。生物附着单元（MA）（5）有两个主要功能：1）进一步氧化反应不完全的有机物；2）吸附、过滤、阻挡1μm以上的悬浮颗粒。 

与现有技术相比，本实用新型的优势在于： 

1、生物预处理单元采用了亚厌氧工艺（SA），而不是一般的厌氧工艺和水解酸化工艺，和这两种工艺相比，其处理有机物的去除率要高、节能效果要好。

2、在膜生物反应器（MBR）前面设置了生物附着区（MA），其主要目的在于污废水经亚厌氧（SA）和好氧折流单元（OBR）处理后，少量生物反应不完全，降解速率缓慢的有机物继续进入生物附着单元（MA）进行反应降解；同时，对大于1μm的悬浮颗粒进行有效的吸附和过滤，以减轻膜生物反应器的处理负荷的压力、减轻膜污染、提高膜通量。 

3、本实用新型的生化预处理型膜生物反应污水处理装置，只要对各种处理单元的水力停留时间、溶解氧、污泥浓度等参数加以改变和调整，就可用于城市污水处理、生活污水处理、分散式污水处理的深度除磷脱氮；用于中水回用处理能提供高品质的再生水；用于高浓度、高含盐量、高氨氮等有机废水处理，可以更有效的去除难降解物质和氨氮，进一步提高处理效果。 

附图说明

图1是本实用新型的平面结构图； 

图2是图1的A-A剖面图；

在图中：1为亚厌氧单元（SA）；2为缺氧单元；3为好氧折流单元（OBR）；3-1为折流板；3-2为折流板旁弧形岛；4为生物附着单元（MA）；5为膜生物反应单元（MBR）；6为污泥循环泵I；7为污泥回流泵II；7-1为污泥回流管a；7-2为污泥回流管b；7-3为污泥回流管c；8为污水回流泵III；8-1为污水回流管d；8-2为污泥流出管A；7-4为污泥流出管B；9为菌液回流泵；9-1为菌液回流管；9-2为菌液流出管；10为抽吸泵；11为网格；12为空气搅拌管；13a为第一曝气装置；13b为第二曝气装置；13c为第三曝气装置；14为辨带式填料；15为组合填料；16为弹性填料；17为中空纤维膜组件；18为斜坡面；19为排气管；20为进水管。

具体实施方式

实施例1：

由图1和图2可知，一种生化预处理型膜生物反应污水处理装置，包括膜生物反应器（5），在膜生物反应器之前设置有生化预处理单元，所述生化预处理单元由亚厌氧单元（1）、缺氧单元（2）、好氧折流单元（3）和生物附着单元（4）依次连接组成；

所述亚厌氧单元（1）内设置有网格（11），底部上方设置有市售DB型辨带式填料（14），从池底往上1m处安装DB型辨带式填料（14），填料有效高度为2m；顶部设置有密闭盖，密闭盖上安装排放管（19），侧壁一侧安装有供亚厌氧单元（1）内部循环的污泥循环泵I（6），侧壁另一侧安装有污泥回流管a（7-1）和菌液回流管（9-1）； 

所述缺氧单元（2）内部设置有市售SB型组合填料（15），底部设置有空气搅拌管（12），侧壁一侧安装有污泥回流管b（7-2）和污泥回流管d（8-1）；

所述好氧折流单元（3）底部设有第一曝气装置（13a），内壁两侧分别设置有折流板（3-1），折流板（3-1）旁设置有弧形岛（3-2）；与生物附着单元（4）共用的侧壁底部设置有与池底面成夹角的斜坡面（18）；侧壁一侧设置有污泥回流管c（7-3）和污泥流出管A（8-2），污泥流出管A（8-2）通过污泥回流泵III（8）与缺氧单元（2）的污泥回流管d（8-1）连通；

所述生物附着单元（4）底部设有第二曝气装置（13b）；在第二曝气装置（13b）的上方设有市售YDT型弹性填料（16），侧壁一侧设有菌液流出管（9-2），菌液流出管（9-2）通过菌液回流泵（9）与亚厌氧单元（1）的菌液回流管（9-1）连通；

膜生物反应器（5）侧壁一侧设有污泥流出管B（7-4）, 污泥流出管B（7-4）通过污泥回流泵II（7）与亚厌氧单元（1）的污泥回流管a（7-1）、缺氧单元（2）的污泥回流管b（7-2）和好氧折流单元（3）的污泥回流管c（7-3）连通。

所述膜生物反应器（5）的底部设置有第三曝气装置（13c）和空气搅拌管（12），内部设置有MOT IM0-MBR中空纤维膜组件（17），顶部设置有抽吸管（10）。 

所述网格（11）横向或纵向设置于亚厌氧单元（1）内，亚厌氧单元的大小为4 m×4m，设置0.4 m×0.4m的网格100个，形成各种不同的微生态环境，网格的壁面上设有进水口或出水口，使得水呈上、下翻腾式流动； 

所述第一曝气装置（13a）或第二曝气装置（13b）或第三曝气装置（13c）包括曝气器和与曝气器相连的曝气管道。

所述斜坡面（18）的夹角为53°。 

应用实施例

以实施例1所述生化预处理型膜生物反应污水处理装置对城市污水厂深度处理与再生利用处理；污水经过亚厌氧单元（SA）（1）、缺氧单元（2）、好氧折流单元（3）处理后，能完成好氧硝化与缺氧反硝化及亚厌氧释磷与好氧吸磷四个基本生化反应；再经过生物附着单元（MA）（4）和膜生物反应单元（MBR）处理后能完成深度除磷脱氮，并能获得高品质的回用水。

1、进水水质：CODcr≤500mg/L，BOD5≤300mg/L，TN≤60mg/L，TP≤4mg/L，SS≤200mg/L。 

2、运行工艺条件：亚厌氧单元（SA）（1）的水力停留时间2h，溶解氧≤0.3mg/L；缺氧单元（2）的水力停留时间1h，气水比1:1，溶解氧0.5~1.0mg/L；好氧折流单元（OBR）（3）的水力停留时间为8.5h，溶解氧2~4mg/L，污泥浓度2500mg/L；生物附着单元（MA）（4）的水力停留时间为0.5h，气水比2:1，溶解氧5mg/L以下；膜生物反应单元（MBR）（5）的水力停留时间为4h，气水比：20:1，溶解氧1.5mg/L，污泥浓度5000~6000mg/L。 

3、出水水质：CODcr≤50mg/L，BOD5≤10mg/L，TN≤15mg/L，TP≤1mg/L，SS≤8mg/L，出水可回用。 

应用实施例

以实施例1所述生化预处理型膜生物反应污水处理装置对高浓度、高含盐量、高氨氮、难降解的有毒有害废水处理：经过从某石化厂引进消化污泥作为接种污泥，先投入亚厌氧单元（SA）（1）采取接种间曝、连续进水动态培养、污泥培养与驯化后，污水经过亚厌氧单元（SA）（1）、缺氧单元（2）、好氧折流单元（3）处理后，能完成好氧硝化与缺氧反硝化及亚厌氧释磷与好氧吸磷四个基本生化反应；再经过生物附着单元（MA）（4）和膜生物反应单元（MBR）处理后能完成深度除磷脱氮，并能获得高品质的回用水。

1、进水水质：PH=6~9，CODcr≤1500mg/L，BOD5≤760mg/L，NH3-N≤300mg/L，SS≤200mg/L。 

2、运行工艺条件：亚厌氧（SA）（1）水力停留时间为4h，溶解氧≤0.3mg/L；缺氧单元（2）水力停留时间为4h，气水比2:1，溶解氧≤0.5~1.0mg/L；好氧折流单元（OBR）（3）水力停留时间为24h，溶解氧池子前半部分3~4mg/L、后半部分2.0mg/L；污泥浓度3500mg/L；生物附着单元（MA）（4）水力停留时间为2h，气水比2.5:1，溶解氧≤5mg/L；膜生物反应单元（MBR）水力停留时间为12h，气水比25:1，溶解氧≤1.5mg/L，污泥浓度5000~6000mg/L。 

3、出水水质：PH=6.5~7.5，CODcr≤50mg/L，BOD5≤10mg/L，TN≤15mg/L，NH3-N≤1.0mg/L，TP≤1mg/L，SS≤10mg/L，出水作为工业循环冷却水的补充水。 

Claims (6)

1.一种生化预处理型膜生物反应污水处理装置，包括膜生物反应器（5），其特征是，在膜生物反应器之前设置有生化预处理单元，所述生化预处理单元由亚厌氧单元（1）、缺氧单元（2）、好氧折流单元（3）和生物附着单元（4）依次连接组成；

所述亚厌氧单元（1）内设置有网格（11），底部上方设置有辨带式填料（14），顶部设置有密闭盖，密闭盖上安装排放管（19），侧壁一侧安装有供亚厌氧单元（1）内部循环的污泥循环泵I（6），侧壁另一侧安装有污泥回流管a（7-1）和菌液回流管（9-1）； 

所述缺氧单元（2）内部设置有组合填料（15），底部设置有空气搅拌管（12），侧壁一侧安装有污泥回流管b（7-2）和污泥回流管d（8-1）；

所述好氧折流单元（3）底部设有第一曝气装置（13a），内壁两侧分别设置有折流板（3-1），折流板（3-1）旁设置有弧形岛（3-2）；与生物附着单元（4）共用的侧壁底部设置有与底面成夹角的斜坡面（18）；侧壁一侧设置有污泥回流管c（7-3）和污泥流出管A（8-2），污泥流出管A（8-2）通过污泥回流泵III（8）与缺氧单元（2）的污泥回流管d（8-1）连通；

所述生物附着单元（4）底部设有第二曝气装置（13b）；在第二曝气装置（13b）的上方设有弹性填料（16），侧壁一侧设有菌液流出管（9-2），菌液流出管（9-2）通过菌液回流泵（9）与亚厌氧单元（1）的菌液回流管（9-1）连通；

膜生物反应器（5）侧壁一侧设有污泥流出管B（7-4）, 污泥流出管B（7-4）通过污泥回流泵II（7）与亚厌氧单元（1）的污泥回流管a（7-1）、缺氧单元（2）的污泥回流管b（7-2）和好氧折流单元（3）的污泥回流管c（7-3）连通。

2.根据权利要求1所述生化预处理型膜生物反应污水处理装置，其特征是，所述膜生物反应器（5）的底部设置有第三曝气装置（13c）和空气搅拌管（12），内部设置有真空纤维膜组件（17），顶部设置有抽吸管（10）。

3.根据权利要求1或2所述生化预处理型膜生物反应污水处理装置，其特征是，所述网格（11）横向或纵向设置于亚厌氧单元（1）内，网格（11）的壁面上设有进水口或出水口。

4.根据权利要求1或2所述生化预处理型膜生物反应污水处理装置，其特征是，所述辨带式填料（14）从亚厌氧单元（1）的底部0.8m-1m开始设置，辨带式填料（14）的有效高度为2m-3m。

5.根据权利要求1或2所述生化预处理型膜生物反应污水处理装置，其特征是，所述第一曝气装置（13a）或第二曝气装置（13b）或第三曝气装置（13c）包括曝气器和与曝气器相连的曝气管道。

6.根据权利要求1或2所述生化预处理型膜生物反应污水处理装置，其特征是，所述斜坡面（18）与底面的夹角为50°~60°。

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