專利名稱：好氧膜生物反應(yīng)器及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體說涉及一種好氧膜生物反應(yīng)器和用于該膜生物反應(yīng)器的工藝。
背景技術(shù)：
膜技術(shù)作為21世紀(jì)最有前途的高新技術(shù)之一被國內(nèi)外環(huán)境行業(yè)專家稱為“第三次工業(yè)革命”。膜生物反應(yīng)器(MBR)技術(shù)是近20年來發(fā)展起來的，廣泛應(yīng)用于廢水處理的一項(xiàng)工程技術(shù)，MBR在未來活性污泥改進(jìn)工藝中占有明顯技術(shù)優(yōu)勢，可用于市政廢水、生活廢水、各種工業(yè)廢水以及微污染原水的深度處理，以及污水回用領(lǐng)域，市場容量巨大。MBR系統(tǒng)及其工藝具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但存在以下缺點(diǎn)1)系統(tǒng)需氧量大、能耗高；2) 膜表面容易堵塞；幻膜組件價格昂貴。MBR系統(tǒng)的能耗值與膜通量、膜污染狀況、污泥濃度、 曝氣量、系統(tǒng)規(guī)模、泵的選型及流程設(shè)計均有關(guān)系。因此在設(shè)備選型、流程設(shè)計、膜組件形式和膜材料選擇等方面做進(jìn)一步的研究和改進(jìn)，是MBR未來發(fā)展方向?，F(xiàn)有膜生物反應(yīng)器主要采用內(nèi)置浸沒式工藝，來分離生物反應(yīng)后的活性污泥泥水混合物，達(dá)到水質(zhì)凈化的目的。浸沒式中空纖維膜由于成本優(yōu)勢，占有絕大部分實(shí)際應(yīng)用工程案例，是膜組件的主要應(yīng)用形態(tài)。但在實(shí)際工程應(yīng)用中，中空纖維膜存在著幾種明顯的技術(shù)缺陷1)纖維絲在劇烈攪拌過程中容易斷裂；2)清洗困難，一般需要取出生物反應(yīng)池專門清洗；3)因?yàn)楦叨逊e密度，使纖維絲之間極易被反應(yīng)池中污泥堵塞，其中膜組件兩端膜絲與密封膠結(jié)合部的堵塞，是最常見的污泥堵塞。堵塞后，膜通量急劇下降，出水不穩(wěn)定，容易造成纖維絲斷裂，并提高清洗難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種好氧膜生物反應(yīng)器，該反應(yīng)器出水水質(zhì)穩(wěn)定，排泥量少，結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)簡單。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種好氧膜生物反應(yīng)器，包括缺氧池、好氧池和膜池，所述缺氧池設(shè)上部開口和第一上部溢流口，缺氧池液位高于好氧池液位，所述好氧池底部設(shè)出水口，該出水口分別與缺氧池底部、膜池底部連接，所述膜池設(shè)第二上部溢流口并且膜池液位高于好氧池液位，膜池內(nèi)設(shè)膜組件，膜池連接清水池。進(jìn)一步地，在所述好氧池出水口與缺氧池底部連接的管路上設(shè)有回流泵，在所述好氧池出水口與膜池底部連接的管路上設(shè)有進(jìn)水泵。進(jìn)一步地，所述膜組件為直立管式膜，并浸沒于膜池內(nèi)活性污泥的泥水混合物中， 所述管式膜底部設(shè)集水管，該集水管通過清水泵與清水池連接。進(jìn)一步地，所述好氧池底部設(shè)第一曝氣設(shè)備，該第一曝氣設(shè)備連接第一空氣泵。進(jìn)一步地，所述膜池底部設(shè)第二曝氣設(shè)備，該第二曝氣設(shè)備連接第二空氣泵。本發(fā)明中膜池與好氧反應(yīng)池分開，適用于大批量污水處理，同時便于對反應(yīng)器設(shè)備進(jìn)行檢修；缺氧池、膜池均液位高于好氧池，通過溢流方式實(shí)現(xiàn)池之間的流通，同時膜池中的污泥濃度得到有效控制，本發(fā)明能維持組件高堆積密度、出水水質(zhì)優(yōu)良、設(shè)備占地面積小、排泥量少、硝化能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單。本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題是提供一種用于上述好氧膜生物反應(yīng)器的工藝， 該工藝運(yùn)行合理，流程設(shè)計優(yōu)化，膜污染得到控制，膜通量能長時間保持較高水平。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種好氧膜生物反應(yīng)器工藝，按以下步驟進(jìn)行(1)污水經(jīng)過格柵過濾，進(jìn)入集水井，污水中大顆粒先被濾除；(2)污水從集水井進(jìn)入缺氧池，進(jìn)行缺氧反應(yīng)；(3)隨后污水從缺氧池第一上部溢流口溢流進(jìn)入好氧池，進(jìn)行好氧生物反應(yīng)，同時氨氮被硝化；(4)硝化反應(yīng)后的泥水混合物從好氧池底部引出，并分成兩部分，一部分泥水混合物由膜池底部進(jìn)入，泥水混合物在膜池內(nèi)進(jìn)行泥水分離，處理后的清水通過膜表面進(jìn)入膜管內(nèi)被排出，活性污泥被截留在膜池內(nèi)；另一部分泥水混合物從缺氧池底部進(jìn)入，污水在缺氧池進(jìn)行缺氧反應(yīng)和反硝化反應(yīng)；(5)被膜組件截留在膜池內(nèi)的活性污泥從膜池第二上部溢流口溢流回到好氧池； 而通過膜組件的過濾出水進(jìn)入清水池。進(jìn)一步地，所述步驟(1)中預(yù)處理為污水通過尺寸不大于Imm的細(xì)格柵。進(jìn)一步地，所述步驟中泥水混合物分成兩路后，一部分通過進(jìn)水泵進(jìn)入膜池， 另一部分通過回流泵進(jìn)入缺氧池。進(jìn)一步地，所述步驟(3)中，好氧池底部設(shè)第一曝氣設(shè)備，第一曝氣設(shè)備連接第一
空氣泵。進(jìn)一步地，所述步驟中，膜池底部設(shè)第二曝氣設(shè)備，第二曝氣設(shè)備連接第二空氣泵。進(jìn)一步地，所述步驟中，膜組件為直立管式膜，并浸沒在泥水混合物中，通過膜組件的過濾出水通過連接在管式膜底部的集水管最終進(jìn)入清水池。進(jìn)一步地，所述工藝中缺氧池、好氧池、膜池和清水池的連接管路上的元件均由 PLC電控設(shè)備控制。本發(fā)明涉及的膜生物反應(yīng)器工藝能維持較高的污泥濃度，膜污染得到控制，流程設(shè)計簡單，與上述膜生物反應(yīng)器結(jié)合運(yùn)用能耗低，而運(yùn)行效果顯著高效。


圖1為本發(fā)明涉及的好氧膜生物反應(yīng)器及工藝。
具體實(shí)施例方式參見圖1，為本發(fā)明涉及的好氧膜生物反應(yīng)器。包括分開設(shè)置的集水井1、缺氧池 5、好氧池8、膜池11和清水池M。所述集水井1設(shè)于地表下，地表上設(shè)有細(xì)格柵2，格柵2 尺寸為不大于1mm，集水井1中設(shè)提升泵3，可將污水抽取并通過進(jìn)水管4輸送，進(jìn)水管4在缺氧池5的上部開口的上方。缺氧池5中設(shè)攪拌機(jī)6。好氧池8設(shè)于缺氧池5和膜池11之間。缺氧池5、膜池11的液位都高于好氧池8液位，缺氧池5靠近好氧池8的一側(cè)設(shè)有第一上部溢流口 7，膜池11靠近好氧池8的一側(cè)設(shè)有第二上部溢流口 12。好氧池8的底部設(shè)出水口 25，出水流出出水口 25后被分為兩路，第一管路19與缺氧池5底部連接，第二管路20 與膜池11底部連接。在第一管路19上設(shè)有回流泵17，負(fù)責(zé)將好氧池8流出的活性污泥泥水混合物輸送回缺氧池5中進(jìn)行缺氧反應(yīng)和反硝化反應(yīng)。第二管路20上設(shè)進(jìn)水泵18，好氧池8流出的活性污泥泥水混合物通過進(jìn)水泵18進(jìn)入膜池11。第二管路20上還可設(shè)排泥閥21。膜池11中設(shè)膜組件13，該膜組件13為直立的管式膜組件，并浸沒于泥水混合液中。膜組件13底部設(shè)集水管，該集水管連接出水管22，出水管22上設(shè)有出水泵23，出水引入清水池24。所述好氧池8底部設(shè)第一曝氣設(shè)備9，該第一曝氣設(shè)備9連接第一空氣泵10， 在本實(shí)施例中，第一曝氣設(shè)備9為曝氣穿孔管或微孔曝氣盤。膜池11底部設(shè)第二曝氣設(shè)備 14，該第二曝氣設(shè)備14通過空氣閥16連接第二空氣泵15。缺氧池5、好氧池8、膜池11和清水池M所涉及的連接管路上的元件均由PLC電控設(shè)備控制。管式膜組件包括支撐框架和多根膜元件，包括集水管、曝氣穿孔管(即第二曝氣設(shè)備14)、不銹鋼支撐框架。集水管用于收集膜過濾出水，曝氣穿孔管用于沖洗膜表面，防止膜堵塞，不銹鋼框架用于支撐膜組件。管式膜元件由支撐材料和涂覆于膜外表面的高分子有機(jī)涂層材料兩部分組成。支撐材料由加強(qiáng)型聚酯微孔無紡布卷繞而成，膜涂層材料為聚乙烯、聚丙烯、聚醚砜、聚砜、聚偏氟乙烯等材質(zhì)，膜孔徑為微濾或超濾范圍。過濾方式是在負(fù)壓狀態(tài)下，泥水混合液由外向內(nèi)過濾，處理出水透過膜進(jìn)入膜管內(nèi)被抽入集水管，隨后進(jìn)入出水管22，而活性污泥則被攔截在膜池11中。膜組件13浸沒在污水中，排布方式為豎向排布，膜管底部密封連接在一個特別設(shè)計的集水管(盤)上，膜管頂部無集水管設(shè)計， 但每根膜管頂部用專門設(shè)計的小帽密封，防止抽吸時進(jìn)水，多根膜元件組成膜組件13，不同型號的膜組件13包含的膜管元件數(shù)量由100根到1000根不等。管式膜元件內(nèi)徑為4mm、 6mm、8mm、IOmm 等，高度為 200mm、400mm、600mm、800mm、1000mm、1200mm 不等，以適應(yīng)不同應(yīng)用場合。膜組件集水管端頭設(shè)計為矩形或圓形，矩形設(shè)計成長500mm到2000mm，寬200mm到 1000mm,圓形則設(shè)計成直徑IOOmm到600mm不等。由于膜元件內(nèi)徑較粗，可依靠自身強(qiáng)度自行站立在水中，減少了支撐框架，上端無出水端頭，解決了中空纖維膜組件端頭堵塞的問題，確保了膜出水流量的穩(wěn)定，可有效減少膜組件化學(xué)清洗的次數(shù)，從而延長膜壽命，降低運(yùn)行成本。接下來介紹膜生物反應(yīng)器工藝。(1)污水通過尺寸不大于Imm的格柵2進(jìn)行預(yù)處理，污水中大顆粒先被濾除；(2)污水隨后收集在集水池中，提升泵3抽取污水，并由進(jìn)水管4輸送；(3)污水由進(jìn)水管4輸送進(jìn)入缺氧池5，攪拌機(jī)6工作，使缺氧池進(jìn)入完全混合狀態(tài)，缺氧池5內(nèi)進(jìn)行缺氧反應(yīng)和反硝化反應(yīng)；(4)污水從缺氧池5的第一上部溢流口 7溢流進(jìn)入好氧池8，隨后在好氧池中進(jìn)行好氧和硝化反應(yīng)，得到泥水混合物；(5)所述泥水混合物從好氧池8底部出水，并分成兩部分，一部分泥水混合物沿第二管路20通過進(jìn)水泵18由膜池11底部進(jìn)入，膜池11內(nèi)設(shè)負(fù)壓，泥水混合物由外向內(nèi)通過膜表面，被膜池11中的膜組件13過濾；另一部分泥水混合物沿第一管路19通過回流泵17 從缺氧池5底部進(jìn)入，在缺氧池中進(jìn)行污水缺氧反應(yīng)和反硝化反應(yīng)；
(6)被截留在膜組件13外的活性污泥從膜池11第二上部溢流口 12溢流回到好氧池8 ；而膜組件13的過濾出水通過膜組件13底部的集水管出水，最后進(jìn)入清水池24。 污水經(jīng)細(xì)格柵預(yù)處理后，首先進(jìn)入缺氧池5，進(jìn)行缺氧反應(yīng)和反硝化反應(yīng)，然后污水進(jìn)入好氧池8。在好氧池8中，除對含碳有機(jī)物進(jìn)行氧化外，還利用亞硝化菌及硝化菌，將污水中 NH3-N硝化生成NOx-N。為了達(dá)到污水脫氮的目的，好氧池8中泥水(硝化)混合物通過內(nèi)循環(huán)回流到缺氧池5，利用原污水中有機(jī)碳進(jìn)行反硝化，將NOx-N還原成氮?dú)?。本工藝不用投加外加碳源，可利用原污水中的有機(jī)物作為碳源進(jìn)行反硝化，達(dá)到降低COD和脫氮的目的。缺氧池5設(shè)在好氧池8之前，當(dāng)水中堿度不足時，由于反硝化可增加堿度，因而可以補(bǔ)償硝化過程中對堿度的消耗。本工藝只有一個污泥系統(tǒng)，混合菌群處于好氧和缺氧狀態(tài)，有機(jī)物濃度高低交替條件，有利于控制污泥膨脹。其中一些具體的技術(shù)指標(biāo)清水膜通量< 60LMH ；生活污水的膜通量< 25LMH ；組件空氣沖刷曝氣率平均為0. 5m3/m2. h ；根據(jù)不同高度和管徑，曝氣率在0. 35-0. 8m3/m2. h 范圍內(nèi)；膜管長度/高度可設(shè)計為0. 2m、0. 4m,0. 6m、0. 8m、1. 0m、l. 2m，最常用長度為1. 2m ； 管徑指膜管內(nèi)徑2mm、4mm、6mm、8mm、10mm、12mm,最常用內(nèi)徑為8m ；跨膜壓差彡0. 4bar ；采用間歇運(yùn)行方式，每個運(yùn)行周期抽吸5分鐘，清水反沖洗1分鐘，能夠保持長期穩(wěn)定運(yùn)行；化學(xué)清洗周期，對生活污水3-6個月，對其他廢水根據(jù)具體運(yùn)行情況，一般為1-3個月；出水濁度彡INTU ；膜池11活性污泥濃度MLSS維持在8-12g/L ；預(yù)處理格柵2尺寸彡Imm ；曝氣管清洗周期2天。本發(fā)明中膜池與好氧反應(yīng)池分開設(shè)計，適用于大批量污水處理，便于對膜反應(yīng)器設(shè)備進(jìn)行檢修；缺氧池、膜池液位均高于好氧池液位，通過溢流方式實(shí)現(xiàn)反應(yīng)池之間的污水流通，這樣膜池中的污泥濃度得到有效控制，本發(fā)明能維持組件高堆積密度、出水水質(zhì)優(yōu)良、設(shè)備占地面積小、排泥量少、硝化能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單。可以用于生活污水、工業(yè)污水的處理，對生活污水處理出水可以達(dá)到國家生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)CJ/T48-1999。
權(quán)利要求
1.一種好氧膜生物反應(yīng)器，其特征是包括缺氧池(5)、好氧池(8)和膜池(11)，所述缺氧池( 設(shè)上部開口和第一上部溢流口(7)，缺氧池( 液位高于好氧池(8)液位，所述好氧池(8)底部設(shè)出水口(25)，該出水口 0 分別與缺氧池( 底部、膜池(11)底部連接，所述膜池(11)設(shè)第二上部溢流口(12)并且膜池(11)液位高于好氧池(8)液位，膜池 (11)內(nèi)設(shè)膜組件(13)，膜池(11)連接清水池(24) 0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的好氧膜生物反應(yīng)器，其特征是在所述好氧池(8)的出水口 (25)與缺氧池( 底部連接的管路上設(shè)有回流泵(17)，在所述好氧池(8)的出水口 05) 與膜池(11)底部連接的管路上設(shè)有進(jìn)水泵(18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的好氧膜生物反應(yīng)器，其特征是所述膜組件(1 為直立管式膜，并浸沒于膜池(11)內(nèi)的活性污泥泥水混合物中，所述管式膜底部設(shè)集水管，該集水管與清水池04)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的好氧膜生物反應(yīng)器，其特征是所述好氧池(8)底部設(shè)第一曝氣設(shè)備(9)，該第一曝氣設(shè)備(9)連接第一空氣泵(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的好氧膜生物反應(yīng)器，其特征是所述膜池(11)底部設(shè)第二曝氣設(shè)備(14)，該第二曝氣設(shè)備(14)連接第二空氣泵(15)。
6.一種好氧膜生物反應(yīng)器工藝，其特征是按以下步驟進(jìn)行(1)污水經(jīng)過格柵過濾，進(jìn)入集水井，污水中大顆粒先被濾除；(2)污水從集水井進(jìn)入缺氧池，進(jìn)行缺氧反應(yīng)；(3)隨后污水從缺氧池第一上部溢流口溢流進(jìn)入好氧池，進(jìn)行好氧生物反應(yīng)，同時氨氮被硝化；(4)硝化反應(yīng)后的泥水混合物從好氧池底部引出，并分成兩部分，一部分泥水混合物由膜池底部進(jìn)入，泥水混合物在膜池內(nèi)進(jìn)行泥水分離，處理后的清水通過膜表面進(jìn)入膜管內(nèi)被排出，活性污泥被截留在膜池內(nèi)；另一部分泥水混合物從缺氧池底部進(jìn)入，污水在缺氧池進(jìn)行缺氧反應(yīng)和反硝化反應(yīng)；(5)被膜組件截留在膜池內(nèi)的活性污泥從膜池第二上部溢流口溢流回到好氧池；而通過膜組件的過濾出水進(jìn)入清水池。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的好氧膜生物反應(yīng)器工藝，其特征是所述步驟(1)中預(yù)處理為污水通過尺寸不大于Imm的格柵。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的好氧膜生物反應(yīng)器工藝，其特征是所述步驟(4)中泥水混合物分成兩路后，一部分通過進(jìn)水泵進(jìn)入膜池，另一部分通過回流泵進(jìn)入缺氧池。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的好氧膜生物反應(yīng)器工藝，其特征是所述步驟C3)中，好氧池底部設(shè)第一曝氣設(shè)備，第一曝氣設(shè)備連接第一空氣泵。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的好氧膜生物反應(yīng)器工藝，其特征是所述步驟中，膜池底部設(shè)第二曝氣設(shè)備，第二曝氣設(shè)備連接第二空氣泵。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的好氧膜生物反應(yīng)器工藝，其特征是所述步驟中，膜組件為直立管式膜，并浸沒在泥水混合物中，通過膜組件的過濾出水通過連接在管式膜底部的集水管最終進(jìn)入清水池。
12.根據(jù)權(quán)利要求6-11中任一項(xiàng)所述的好氧膜生物反應(yīng)器工藝，其特征是所述工藝中缺氧池、好氧池、膜池和清水池的連接管路上的元件均由PLC電控設(shè)備控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種好氧膜生物反應(yīng)器及工藝，所述好氧膜生物反應(yīng)器包括缺氧池、好氧池和膜池，所述缺氧池設(shè)上部開口和第一上部溢流口，缺氧池液位高于好氧池液位，所述好氧池底部設(shè)出水口，該出水口分別與缺氧池底部、膜池底部連接，所述膜池設(shè)第二上部溢流口并且膜池液位高于好氧池液位，膜池內(nèi)設(shè)膜組件，膜池連接清水池。本發(fā)明中膜池與好氧反應(yīng)池分開，適用于大批量污水處理，同時便于對反應(yīng)器設(shè)備進(jìn)行檢修；缺氧池、膜池液位均高于好氧池液位，通過溢流方式實(shí)現(xiàn)池之間的流通，同時膜池中的污泥濃度得到有效控制。本發(fā)明能維持組件高堆積密度、出水水質(zhì)優(yōu)良、設(shè)備占地面積小、排泥量少、硝化能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單。
文檔編號C02F9/14GK102260016SQ20111013484
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者向陽, 羅春譯 申請人:上海膜達(dá)克環(huán)保工程有限公司