專利名稱：一種抗膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工藝，該工藝主要是針對膜生物反 應(yīng)器中膜污染嚴(yán)重的問題，而開發(fā)的一種有效防治膜污染的應(yīng)用工藝，屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
膜生物反應(yīng)器(MBR)是近年新開發(fā)的污水處理與回用技術(shù)。是將膜分離技術(shù)與傳 統(tǒng)污水生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合而產(chǎn)生的廢水處理新技術(shù)，具有出水質(zhì)量高、占地面積小、結(jié) 構(gòu)緊湊、剩余污泥量小以及易于自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)。目前，MBR已成功應(yīng)用于污水回用和難降 解工業(yè)廢水的處理，隨著更加嚴(yán)格的污水排放標(biāo)準(zhǔn)和污水回用戰(zhàn)略的實(shí)施，MBR技術(shù)必將具 有更加廣闊的應(yīng)用前景。高能耗是阻礙MBR工藝發(fā)展的瓶頸，研究表明膜污染是導(dǎo)致MBR高能耗的關(guān)鍵所 在。膜生物反應(yīng)器存在以下缺點(diǎn)(1)膜組件直接放入生化反應(yīng)器中，較高的污泥濃度以及 污泥濃度的變化造成了嚴(yán)重的膜污染，膜通量小，廢水處理能量降低。(2)因膜污染嚴(yán)重，對 膜組件的清洗較頻率高，膜組件的使用年限降低。(3)污泥排放只能以排放混合液的方式進(jìn) 行，排放的體積大，費(fèi)用高。總之，膜污染降低了 MBR的處理能力、縮短了膜的使用壽命、增 加了操作成本、制約了 MBR工藝的進(jìn)一步發(fā)展和廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種抗膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工藝，它提供了一種能有效減輕膜 污染且運(yùn)行能耗低、結(jié)構(gòu)緊湊、處理效果穩(wěn)定的抗膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工藝。本發(fā)明 的主要目的在于減少膜污染，增加膜通量，延長膜的使用壽命，降低運(yùn)行費(fèi)用，推進(jìn)膜生物 反應(yīng)器的進(jìn)一步發(fā)展和廣泛應(yīng)用。本發(fā)明的特征在于抗膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工藝的生化反應(yīng)區(qū)、沉淀區(qū)和 澄清過濾區(qū)為一體式構(gòu)造；將生化降解反應(yīng)與膜過濾分離；將膜組件置于反應(yīng)器的澄清過 濾區(qū)，在膜組件下方設(shè)置大氣泡曝氣裝置，對膜表面進(jìn)行連續(xù)或間斷的氣泡擦洗；膜組件在 澄清過濾區(qū)，污泥濃度很低，加之大氣泡擦洗，有效減少了膜污染的發(fā)生，大幅度的提高了 膜通量，膜通量提高30% 200%。污泥通過沉淀區(qū)自動(dòng)回流至生化反應(yīng)區(qū)；剩余污泥在沉 淀區(qū)依靠靜壓自動(dòng)排除。整個(gè)體系無混合液及污泥回流管道，消除了膜組件對生物反應(yīng)區(qū) 流態(tài)的影響。


圖1 方形、長方形的抗膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工藝圖。1.進(jìn)水 2.風(fēng) 機(jī)3.負(fù)壓出水泵4.曝氣管5.生化反應(yīng)區(qū)6.溢流板7.混合液溢流8.沉淀區(qū) 9.污泥回流10.擋流板11.膜組件12.大氣泡曝氣管13.澄清過濾區(qū)圖2:圓形的抗膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工藝圖。1.進(jìn)水2.污泥回流3.沉 降區(qū)4.排泥管5.膜組件6.澄清過濾區(qū)7.導(dǎo)流區(qū)8.曝氣裝置9.生化反應(yīng)區(qū)
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 請參照圖1，采用長方形的抗膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工藝處理一個(gè)規(guī)模為 500m3/d的小區(qū)生活污水，和另一個(gè)處理規(guī)模相同的膜生物反應(yīng)器進(jìn)行了能耗、膜污染、膜 通量及運(yùn)行費(fèi)用等的對比。膜生物反應(yīng)器的尺寸為長、寬、高分別為12m、4m、3m，中空纖維膜組件高度為1 米，在膜組件下單獨(dú)設(shè)有曝氣管，氣水比為25 1，即總曝氣量為500m3/h。而采用本發(fā)明的抗膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工藝的反應(yīng)器尺寸為，長、寬、高分 別為11米、4米、3米，形狀見圖1，其中生化反應(yīng)區(qū)的尺寸為8mX4mX3m，即96m3，沉淀區(qū) 的體積為12m3，澄清過濾區(qū)為24m3，膜組件高度為1米，放置在澄清過濾區(qū)。生化反應(yīng)區(qū)的 氣水比為8 1，氣泡擦洗膜組件的曝氣量為20m3/d，兩者合計(jì)的曝氣量為140m3/d。在膜通量檢測方面，膜生物反應(yīng)器正常運(yùn)行時(shí)的膜通量為20L/m2.h，需要膜組件 的面積約是1000m2，本發(fā)明的抗膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工藝正常運(yùn)行時(shí)的膜通量為 45L/m2. h，需要膜組件的面積約是470m2，兩者相比節(jié)約膜組件面積530m2在膜的清洗頻率方面，在相同的停抽比和水力反洗條件下，膜生物反應(yīng)器每兩個(gè) 月需進(jìn)行一次化學(xué)清洗，而本發(fā)明的抗膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工藝一直運(yùn)行了半年未 出現(xiàn)通量衰減現(xiàn)象。在污泥排放方面，由于膜組件和反應(yīng)器的分離，反應(yīng)器污泥的濃度可以保持較高 的濃度，污泥排放量小，且排放的是沉淀濃縮污泥，污泥的處理費(fèi)用很低。而傳統(tǒng)的膜生物 反應(yīng)器每天需排除IOm3混合液進(jìn)行處理。采用本發(fā)明的抗膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工藝，在相同或相當(dāng)?shù)臈l件下，運(yùn)行 費(fèi)用較普通的膜生物反應(yīng)器節(jié)省10% 30%，膜通量提高30%以上，有效減少了膜污染和 膜組件的化學(xué)清洗頻率，污泥處理量和處理費(fèi)用大幅度降低。實(shí)施例2:印染廢水處理站采用的是膜生物反應(yīng)器，水力停留時(shí)間為10h，處理能力為250m3/ d?，F(xiàn)在隨生產(chǎn)能力的提高，需要處理的廢水達(dá)到了 300m3/d左右，為了提高處理能力，降低 運(yùn)行費(fèi)用，按照本發(fā)明的抗膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工藝進(jìn)行了改造，在普通的膜生物 反應(yīng)器基礎(chǔ)上，把原體積的五分之一改造成沉淀區(qū)和澄清過濾區(qū)，改造后的生化反應(yīng)區(qū)污 泥濃度較改造前提高了 2000mg/L左右，在相同的污泥負(fù)荷條件下處理能力提高了 30%，膜 組件設(shè)在澄清過濾區(qū)，相同的膜組件在澄清過濾區(qū)的膜通量比在生化反應(yīng)區(qū)的膜通量提高 60%以上，改造后，在處理水量增加50m3/d的情況下，所需的膜組件數(shù)減少了，原先的膜組 件完全能滿足需要。改造后的氣水比和改造前保持一致，改造后污泥排放量大為減少，膜組 件的化學(xué)清洗周期由原先的2個(gè)月延長到半年。改造后廢水處理能力增加了，而運(yùn)行費(fèi)用 卻有所減少，滿足了生產(chǎn)的需要和改造要求。從實(shí)施例1和實(shí)施例2得出采用本發(fā)明的一種抗膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工 藝，較傳統(tǒng)的膜生物反應(yīng)器在膜通量上有較大的提高，膜通量可提高30%以上。減少了膜組 件的化學(xué)清洗頻率，在運(yùn)行費(fèi)用上也較大的節(jié)省(節(jié)省10% 30%)；采用本發(fā)明的一種 抗膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工藝，可對現(xiàn)有膜生物反應(yīng)器進(jìn)行工藝改造，來提高處理能力，并減少運(yùn)行費(fèi)用。 本發(fā)明提出的一種抗膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工藝，已通過實(shí)施例進(jìn)行了描 述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本發(fā)明的內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所述的內(nèi)容進(jìn)行改 動(dòng)或適當(dāng)變更與組合，來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動(dòng)對本領(lǐng) 域技術(shù)人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發(fā)明的精神、范圍和內(nèi)容中。
權(quán)利要求
一種抗膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工藝，其特征在于抗膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工藝的生化反應(yīng)區(qū)、沉淀區(qū)和澄清過濾區(qū)是一體式構(gòu)造，將生物降解反應(yīng)與膜過濾分離，將膜組件置于反應(yīng)器的澄清過濾區(qū)，在膜組件下方設(shè)置大氣泡曝氣裝置，對膜表面進(jìn)行的氣泡擦洗；膜組件在澄清過濾區(qū)，污泥濃度很低，加之大氣泡擦洗，有效減少了膜污染的發(fā)生，大幅度的提高了膜通量；污泥通過污泥沉淀區(qū)自動(dòng)回流至反應(yīng)區(qū)；剩余污泥在污泥沉淀區(qū)依靠靜壓自動(dòng)排除；整個(gè)體系無混合液及污泥回流管道，消除了膜組件對反應(yīng)區(qū)流態(tài)的影響。
2.如權(quán)利要求1所描述的一種抗膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工藝，其特征是所述的抗 膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工藝的生化反應(yīng)區(qū)、沉淀區(qū)和澄清過濾區(qū)為一體式構(gòu)造。包括 方形、長方形和圓形構(gòu)造，沉淀區(qū)和澄清過濾區(qū)在一體式構(gòu)造的一邊、兩邊、三邊或四周；還 包括將生化降解反應(yīng)區(qū)與膜過濾區(qū)分離，將膜組件置于反應(yīng)器的澄清區(qū)。
3.如權(quán)利要求1所描述的一種抗膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工藝，其特征是所述的在 膜組件下方設(shè)置大氣泡曝氣裝置，對膜表面進(jìn)行連續(xù)的或間斷的氣泡擦洗；
4.如權(quán)利要求1所描述一種抗膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工藝，其特征是所述的污泥 通過沉淀區(qū)自動(dòng)回流至反應(yīng)區(qū)；剩余污泥在沉淀區(qū)依靠靜壓自動(dòng)排出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抗膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工藝，它提供了一種使用范圍廣，運(yùn)行能耗低，結(jié)構(gòu)緊湊，處理效果穩(wěn)定，能同時(shí)減輕膜污染、提高膜通量的應(yīng)用工藝。主要目的是在于克服膜生物反應(yīng)器嚴(yán)重的膜污染問題以及提高膜通量。本發(fā)明的特征在于抗膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工藝的生化物反應(yīng)區(qū)、沉淀區(qū)和澄清過濾區(qū)為一體式構(gòu)造；將膜過濾與生化反應(yīng)置于不同的區(qū)域，將膜組件置于反應(yīng)器的澄清過濾區(qū)，在膜組件下方設(shè)置大氣泡曝氣裝置，用大氣泡擦洗膜表面進(jìn)一步減輕膜污染。本發(fā)明無循環(huán)管，無回流閥，降低了建造和運(yùn)行成本，易于操作，并有效降低了膜污染，膜通量大，膜的使用壽命延長。本發(fā)明有效地減少了膜污染的發(fā)生、發(fā)展，提高了膜通量，減少了膜組件的投資和更換費(fèi)用，抗膜污染的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用工藝的開發(fā)，擴(kuò)大了膜技術(shù)的應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)C02F1/44GK101898851SQ20101015449
公開日2010年12月1日 申請日期2010年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月26日
發(fā)明者張宏偉, 張景麗, 曹占平 申請人:天津工業(yè)大學(xué)