專利名稱：：新型膜-生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于水污染控制
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種新型膜-生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)及其應(yīng)用，該系統(tǒng)可直接應(yīng)用到水污染凈化及污水處理工程，如城市生活污水的處理，垃圾滲濾液廢水處理、高濃度有機(jī)廢水處理等場(chǎng)合。
背景技術(shù)：
：膜生物反應(yīng)器(MBR)的發(fā)展歷史不長(zhǎng)，迄今為止才不過30多年，而MBR的商業(yè)應(yīng)用也只有20年的歷史，但MBR技術(shù)的發(fā)展速度卻很快。美國(guó)的Sm他等人首次Q969年)報(bào)導(dǎo)了利用超濾膜取代活性污泥法工藝中二沉池的方法。不久(1970)，Hard等在一個(gè)10L的生物反應(yīng)器里放置超濾膜，采用終端過濾實(shí)現(xiàn)生物分離的方式來(lái)處理合成廢水，在他們的研究中，活性污泥濃度達(dá)到了23-30g/L，遠(yuǎn)高于常規(guī)活性污泥的污泥濃度；COD去除率達(dá)到了98%。但由于當(dāng)時(shí)膜技術(shù)發(fā)展還處于起步階段，可供選擇的膜材料種類少，膜的使用壽命短，限制了該工藝的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。到了20世紀(jì)70年代，在Dorr-Oliver公司和日本的Sanki-Engineering有限責(zé)任公司簽訂協(xié)議后，膜技術(shù)進(jìn)入了日本市場(chǎng)。70年代后期，日本研究者因地制宜，對(duì)膜分離技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)行了大力開發(fā)和研究，使膜生物反應(yīng)器開始走向了實(shí)際應(yīng)用。特別是80年代初期，由于新型膜材料的出現(xiàn)和膜市場(chǎng)的迅速發(fā)展，加上80年代中后期各種型式膜生物反應(yīng)器的出現(xiàn)，使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到很大提高，運(yùn)行能耗降低，膜生物反應(yīng)器工藝在廢水處理中的應(yīng)用受到越來(lái)越廣泛的重視。到了上世紀(jì)90年代，膜生物反應(yīng)器已經(jīng)成功應(yīng)用于中水道污水處理、糞便污水處理、垃圾滲濾液廢水處理、高濃度有機(jī)廢水處理等；包括日本和加拿大等國(guó)在內(nèi)的不少公司已經(jīng)相繼開發(fā)出有實(shí)用價(jià)值的膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)，并在實(shí)際工程中開始陸續(xù)得到應(yīng)用。我國(guó)的膜生物反應(yīng)器研究始于上lii紀(jì)90年代初期。上海華東化工學(xué)院研究了用膜生物反應(yīng)器處理人工合成污水和制藥廢水的可行性。從1995年清華大學(xué)用膜生物反應(yīng)器處理生活污水取得成功，到2001年2月國(guó)家計(jì)委下達(dá)關(guān)于組織實(shí)施膜技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)的公告，標(biāo)志著我國(guó)政府開始正式重視膜分離技術(shù)在水處理中的應(yīng)用。H前，脫氮除磷的總體效果的提升和膜污染的解決成為MBR遠(yuǎn)期推廣亟待解決的問題。隨著我國(guó)環(huán)境治理力度的加大，污水排放水質(zhì)要求越來(lái)越嚴(yán)格，研究和開發(fā)出一種能夠同時(shí)獲得較為理想的脫氮除磷效果的MBR技術(shù)，對(duì)于污水處理行業(yè)和中水回用將具有重要的實(shí)際意義。
發(fā)明內(nèi)容為解決目前MBR工藝脫氮除磷總體效果，特別是除磷效果不好的技術(shù)瓶頸，本發(fā)明的目的首先是提供一種新型膜-生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)。本發(fā)明目的還在于提供上述系統(tǒng)的應(yīng)用，它可應(yīng)用于城市生活污水處理、中水道污水處理、糞便污水處理、垃圾滲濾液廢水處理和高濃度有機(jī)廢水處理等多種污水處理場(chǎng)合。本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明將污水處理生物膜最新技術(shù)(懸浮生物載體)與膜分離技術(shù)相結(jié)合，提供了一種新型膜-生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括由厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū)三個(gè)區(qū)組成反應(yīng)池，所述好氧區(qū)填加了用于附著好氧微生物(掛膜)的懸浮填料并在好氧區(qū)末端設(shè)置膜分離組件。為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，本發(fā)明提供以下優(yōu)選的技術(shù)方案所述懸浮填料為專門研發(fā)的生物填料。所述好氧區(qū)的懸浮填料投加率優(yōu)選為30%40%。所述懸浮填料可以為絲狀、球狀和/或齒輪狀，或者其它有利于生物膜附著及生長(zhǎng)的形狀，單個(gè)填料的體積不宜過大，其直徑優(yōu)選為10-20cm。所述模組件優(yōu)選采用內(nèi)置方式，豎直置于好氧區(qū)的末端?？刹捎脟?guó)內(nèi)外常用的各種膜，如屮空纖維膜(HF)、平板式膜(MF、UF型)等。所述厭氧區(qū)DO=0mg/L，所述缺氧區(qū)優(yōu)選DO<0.2mg/L，所述好氧區(qū)優(yōu)選DO0.51.2mg/L之間；所述缺氧區(qū)和好氧區(qū)設(shè)置曝氣裝置，可通過設(shè)置在缺氧區(qū)的ORP探頭和設(shè)置在好氧區(qū)的DO探頭來(lái)監(jiān)測(cè)上述區(qū)域的DO值，并由此實(shí)現(xiàn)對(duì)所述曝氣裝置啟停的自動(dòng)控制。所述厭氧區(qū)優(yōu)選占所述反應(yīng)池總有效體積的1/6-1/3;所述缺氧區(qū)優(yōu)選占所述反應(yīng)池總有效體積的1/6-1/3;所述缺氧區(qū)與厭氧區(qū)之間，好氧區(qū)與缺氧區(qū)之間均設(shè)置回流泵。該系統(tǒng)除去核心部分反應(yīng)池外，還包括蓄水池和調(diào)節(jié)池，蓄水池經(jīng)提升泵與調(diào)節(jié)池連接，調(diào)節(jié)池經(jīng)進(jìn)水泵與反應(yīng)池的厭氧區(qū)連接；所述膜分離組件經(jīng)出水泵與出水水箱連接；為降低系統(tǒng)的能耗，本發(fā)明的系統(tǒng)引入自動(dòng)控制系統(tǒng)，例如可在所述調(diào)節(jié)池和厭氧區(qū)中分別設(shè)有液位控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述提升泵和進(jìn)水泵開閉的自動(dòng)控制。而在所述膜分離組件處設(shè)有液位控制器和膜壓力傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)出水泵的自動(dòng)調(diào)節(jié)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)選由不銹鋼或鋼混結(jié)構(gòu)制成。上述的新型膜-生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)應(yīng)用丁城市生活污水處理、中水道污水處理、糞便污水處理、垃圾滲濾液廢水處理、高濃度有機(jī)廢水處理等多種污水處理場(chǎng)合，為解決目前MBR工藝脫氮除磷總體效果，特別是除磷效果不好的技術(shù)瓶頸，為MBR工藝遠(yuǎn)期的發(fā)展推廣提供一種新的探索實(shí)踐。本發(fā)明的MBR技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果①將污水處理生物膜最新技術(shù)(懸浮生物載體)與膜分離技術(shù)相結(jié)合，提高丫系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷，COD的負(fù)荷率比傳統(tǒng)好氧反應(yīng)器提高了3-5倍，出水水質(zhì)優(yōu)，特別是可大大減輕膜污染，延長(zhǎng)膜的使用壽命；②系統(tǒng)有機(jī)污染物去除率高，同時(shí)脫氮除磷總體效果好，解決了目前該技術(shù)的一些技術(shù)瓶頸；③反應(yīng)器結(jié)構(gòu)獨(dú)特，與傳統(tǒng)好氧反應(yīng)器相比，占地面積降低到原來(lái)的1/3;④過程通過系統(tǒng)中的液位和膜的壓力傳感器自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了PLC自動(dòng)控制，降低了系統(tǒng)的運(yùn)行能耗，操作簡(jiǎn)單方便。圖1是本發(fā)明新型膜-生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施應(yīng)用方式不限于此。實(shí)施例廣州市某居民小區(qū)生活污水，水質(zhì)基本情況如表1:6表1污水水質(zhì)基本情況<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>建立如圖1所示的新型膜-生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)，該系統(tǒng)運(yùn)行的流程及原理如下目標(biāo)污水進(jìn)入蓄水池l后，經(jīng)由提升泵2打到調(diào)節(jié)池3里，進(jìn)水泵4啟動(dòng)后將污水從調(diào)節(jié)池3送入到厭氧區(qū)5，進(jìn)來(lái)的污水在厭氧區(qū)5和從缺氧區(qū)6經(jīng)回流泵7回流的混合液混合，進(jìn)行厭氧釋磷活動(dòng)。提升泵2由調(diào)節(jié)池的高低兩個(gè)液位控制(通過液位控制器8實(shí)現(xiàn))，當(dāng)水位低于低液位時(shí)，提升泵2開啟；當(dāng)水位達(dá)到高水位時(shí)則停止送水。調(diào)節(jié)池3水位和厭氧區(qū)5的水位則控制進(jìn)水泵4的啟停(通過液位控制器9和10實(shí)現(xiàn))，當(dāng)調(diào)節(jié)池3水位低于低液位或者厭氧區(qū)5水位高于高液位時(shí)，進(jìn)水泵4自動(dòng)停啟；而調(diào)節(jié)池3水位高于低液位或者厭氧區(qū)5水位低于高液位時(shí)，進(jìn)水泵4自動(dòng)開啟。污水在厭氧區(qū)5停留一段時(shí)間后流入缺氧區(qū)6與從好氧區(qū)11經(jīng)回流泵12回流的硝化污泥混合進(jìn)行脫氮活動(dòng)。在厭氧區(qū)5和缺氧區(qū)6分別設(shè)有攪拌器13和14，對(duì)進(jìn)來(lái)的原水和回流液進(jìn)行攪拌，使其充分混合，又可以防止污泥沉淀?；旌弦簭娜毖鯀^(qū)6進(jìn)入到好氧區(qū)ll，好氧區(qū)分為兩個(gè)室，一個(gè)是膜組件室；膜組件之外的部分視為另一個(gè)室，其主要的功用是進(jìn)行曝氣硝化的同時(shí)吸磷；缺氧區(qū)6和好氧區(qū)11中分別設(shè)有曝氣裝置15和16，曝氣裝置15通過氣閥17與供養(yǎng)設(shè)備18相連接，曝氣裝置16通過氣閥19與供養(yǎng)設(shè)備18相連接。缺氧區(qū)6的充氧情況依靠布置在這里的ORP(氧化還原電位)探頭20檢測(cè)，同時(shí)利用ORP值控供養(yǎng)設(shè)備18的啟停，ORP值高于設(shè)定高值時(shí)供養(yǎng)設(shè)備18停開；低于設(shè)定低值時(shí)開啟。好氧區(qū)11的充氧情況由安裝在這一區(qū)域的DO(溶解氧)探頭21檢測(cè)，同時(shí)控制該區(qū)氣閥19的啟停。當(dāng)DO值達(dá)到高設(shè)定值時(shí)氣閥19停開，DO值低于低設(shè)定值時(shí)氣閥19開啟。依靠抽吸泵22的吸力將好氧區(qū)11的水通過膜分離組件23抽送到外面的出水箱24中，污泥被膜截留。出水泵22由膜區(qū)的水位和出水壓力控制(通過液位控制器25和壓力傳感器26)，當(dāng)膜區(qū)水位低于設(shè)定液位或者壓力值大于設(shè)定壓力值時(shí)，出水泵22停開；當(dāng)膜區(qū)水位高于設(shè)定液位或者壓力值小于設(shè)定壓力值時(shí)，出水泵22開啟。在每格反應(yīng)器里混合液基本屬于完全混合反應(yīng)，而在整個(gè)系統(tǒng)里，又屬于推流式反應(yīng)(根據(jù)有關(guān)研究，的串聯(lián)完全混合式反應(yīng)器整體效果接近推流式反應(yīng)器)。利用上述新型膜-生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)對(duì)污水進(jìn)行處理，系統(tǒng)反應(yīng)池設(shè)計(jì)有效水深1.3m，有效體積為3.6m3，其中厭氧區(qū)0.6m3，缺氧區(qū)0.6m3，其余為好氧區(qū)。好氧區(qū)填料釆用彈性浮填料采用直徑為10-20cm的彈性塑料球和齒輪狀的懸浮填料，以最大限度的減少曝氣時(shí)氣體對(duì)填料表面附著生長(zhǎng)的生物膜的剪切沖擊，增加填料上的生物量；投加率30%40%，內(nèi)回流比r〉150%，硝化液回流比可根據(jù)出水水質(zhì)要求采用200%300%。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)厭氧區(qū)DO=0mg/L，缺氧區(qū)DO<0.2mg/L，好氧區(qū)DO=0.51.2mg/L之間。在好氧區(qū)的末端豎直設(shè)置膜分離組件，采用的膜為中空纖維膜組件，它是由中空纖維微濾膜、集水管、樹脂槽及封端樹脂澆鑄而成的膜分離單元，膜區(qū)長(zhǎng)x寬-1010x450，中空纖維外徑為l.Omm，內(nèi)徑為0.6mm，單片膜面積為12.5m2，產(chǎn)水量3mVd片。系統(tǒng)具體工藝參數(shù)如下膜通量采用10L/(m2.h)，水力停留時(shí)間(HRT)采用8h，和污泥停留時(shí)間(SRT)采用42d，出水泵采用間歇運(yùn)行方式，8min抽吸，2min停止，氣泵用連續(xù)曝氣方式，沖刷氣水比采用13:1。微濾膜一般用清水沖洗方式。在上述工藝條件下，系統(tǒng)于2004年8月初開始運(yùn)行，連續(xù)運(yùn)行8個(gè)月，取得了良好的效果，系統(tǒng)對(duì)CODcr、BOD5、NH3-N、TN、TP都有很好的去除效果，平均去除率分別為卯％、98%、95%、77%、84.9%，出水CODcr、BOD5、NH3-N、TN、TP濃度平均值分別可達(dá)23mg/L、2.6mg/L、4.5mg/L、13.65mg/L、0.78mg/L以下。經(jīng)過消毒后水質(zhì)可以達(dá)到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》(GB/T18920-2002)和《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》(GB/T18921-2002)標(biāo)準(zhǔn)。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1、一種新型膜-生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括由厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū)三個(gè)區(qū)組成的反應(yīng)池，所述好氧區(qū)填加了用于附著好氧微生物的懸浮填料，并在好氧區(qū)末端設(shè)置膜分離組件。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型膜-生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于所述懸浮填料表面接種了好氧微生物，便于縮短掛膜期。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型膜-生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于所述好氧區(qū)的懸浮填料投加率為30%~40%。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型膜-生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于所述懸浮填料為絲狀、球狀和/或齒輪狀，其直徑為10-20cm。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型膜-生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于所述模組件采用內(nèi)置方式，豎直置于好氧區(qū)的末端。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型膜-生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于所述厭氧區(qū)DO0mg/L，所述缺氧區(qū)DO<0.2mg/L，所述好氧區(qū)DO=0.5~1.2mg/L之間；所述缺氧區(qū)和好氧區(qū)設(shè)置曝氣裝置，通過設(shè)置在缺氧區(qū)的ORP探頭和設(shè)置在好氧區(qū)的DO探頭實(shí)現(xiàn)對(duì)所述曝氣裝置啟停的自動(dòng)控制。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型膜-生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于所述厭氧區(qū)占所述反應(yīng)池總有效體積的1/6-1/3;所述缺氧區(qū)占所述反應(yīng)池總有效體積的1/6-1/3;所述缺氧區(qū)與厭氧區(qū)之間，好氧區(qū)與缺氧區(qū)之間均設(shè)置回流泵。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型膜-生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于還包括蓄水池和調(diào)節(jié)池，蓄水池經(jīng)提升泵與調(diào)節(jié)池連接，調(diào)節(jié)池經(jīng)進(jìn)水泵與反應(yīng)池的厭氧區(qū)連接；所述調(diào)節(jié)池和厭氧區(qū)中分別設(shè)有液位控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述提升泵和進(jìn)水泵開閉的自動(dòng)控制。9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型膜-生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于所述膜分離組件經(jīng)出水泵與出水水箱連接；所述膜分離組件處設(shè)有液位控制器和膜壓力傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)出水泵的自動(dòng)調(diào)節(jié)。10、如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)中所述的新型膜-生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用。全文摘要本發(fā)明將污水處理生物膜最新技術(shù)--懸浮生物載體技術(shù)與膜分離技術(shù)相結(jié)合，提供了一種新型膜-生物膜反應(yīng)器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括由厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū)三個(gè)區(qū)組成反應(yīng)池，所述好氧區(qū)填加了用于附著好氧微生物的懸浮填料并在好氧區(qū)末端設(shè)置膜分離組件。與傳統(tǒng)好氧反應(yīng)器相比，占地面積?。幌到y(tǒng)有機(jī)污染物去除率高，同時(shí)脫氮除磷總體效果好；并可大大減輕膜污染，延長(zhǎng)膜壽命。該系統(tǒng)可應(yīng)用于城市生活污水處理、中水道污水處理、糞便污水處理、垃圾滲濾液廢水處理或高濃度有機(jī)廢水處理等多種污水處理場(chǎng)合。文檔編號(hào)C02F9/14GK101475287SQ200910036438公開日2009年7月8日申請(qǐng)日期2009年1月6日優(yōu)先權(quán)日2009年1月6日發(fā)明者歐陽(yáng)雄文,雋羅,諶建宇,駱其金,黃榮新申請(qǐng)人:環(huán)境保護(hù)部華南環(huán)境科學(xué)研究所