專利名稱：一種微生物固定化mbr的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種微生物固定化MBR的方法與裝置。
背景技術(shù)：
在此處鍵入背景技術(shù)描述段落。作為膜分離與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的污水處理新工藝，膜生物反應(yīng)器(MBR)由于其出水水質(zhì)優(yōu)良穩(wěn)定，裝置占地面積小等顯著優(yōu)點(diǎn)，使其在城市污水和工業(yè)廢水處理和回用方面成為一種很有競(jìng)爭(zhēng)力的選擇，并在全球范圍受到高度重視。作為一種高效的水處理技術(shù)，MBR正處于發(fā)展完善階段，其自身仍存在一定缺陷需要進(jìn)一步解決。目前，運(yùn)行能耗高和膜污染問題是限制MBR工程應(yīng)用的主要瓶頸。膜污染控制主要從膜組件性質(zhì)、污泥混合液性質(zhì)和操作條件三方面來實(shí)現(xiàn)。污泥 混合液性質(zhì)的改善可在一定程度上延緩膜污染，改善混合液性質(zhì)的方法如向污泥混合液中投加絮凝劑、活性炭或填料等。固定化微生物技術(shù)利用物理或化學(xué)方法將游離微生物活性限定于一定的空間區(qū)域，并使其保持活性、反復(fù)利用的方法。固定化微生物有利于增殖速度緩慢的微生物的生長(zhǎng)，可降低毒性物質(zhì)對(duì)生物的影響，能高效處理高濃度、難降解、高毒性有機(jī)廢水和高氨氮廢水，特別是傳統(tǒng)生物法不可降解的有機(jī)污染物。固定化微生物可降低混合液中懸浮生物的濃度。實(shí)用新型專利CN200820234088. 3公開了一種微生物固定化膜生物反應(yīng)器裝置及其構(gòu)成的廢水深度處理裝置。該裝置包括固定化微生物-膜生物反應(yīng)器裝置、預(yù)處理裝置、納濾膜處理裝置及消毒裝置。其中固定化微生物-膜生物反應(yīng)器裝置包括至少第一部分和第二部分，第一部分包括底部設(shè)有多個(gè)曝氣頭的固定化微生物生化池，所述生化池中設(shè)置多個(gè)隔間，所述隔間包括設(shè)置在曝氣頭上方和池內(nèi)水位下方的至少兩層攔截網(wǎng)及網(wǎng)之間的結(jié)合型固定化微生物載體，所述第二部分中設(shè)有超濾膜處理系統(tǒng)。該專利將固定化技術(shù)與膜生物反應(yīng)器組合使用，采用分置方式，能耗高，占地面積大。實(shí)用新型CN201020195926. 8公開了一種固定化膜生物反應(yīng)器，包括厭氧反應(yīng)器、立方體填料、好氧反應(yīng)器、帶孔隔板、中空纖維膜。厭氧反應(yīng)器內(nèi)部放置立方體填料，厭氧反應(yīng)器內(nèi)加入?yún)捬跷⑸?；好氧反?yīng)器通過帶孔隔板將立方體填料固定在好氧反應(yīng)器的下部，好氧反應(yīng)器內(nèi)加入好氧微生物，好氧反應(yīng)器的帶孔隔板上部固定中空纖維膜，中空纖維膜上端連接抽吸泵和出水管相連，空壓機(jī)連接曝氣管；厭氧反應(yīng)器下端的進(jìn)水口通過離心泵與原水箱相連，厭氧反應(yīng)器上端的出水口與好氧反應(yīng)器下端的進(jìn)水口相連。該專利在好氧反應(yīng)器中中空纖維膜組件與立方體填料分區(qū)放置，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，不能充分體現(xiàn)固定化微生物與MBR結(jié)合的優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。本發(fā)明將固定化技術(shù)與膜生物反應(yīng)器相結(jié)合，在膜生物反應(yīng)器中投加微生物固定化的載體，載體的加入豐富了 MBR的生物種類，提高了反應(yīng)器的處理能力和穩(wěn)定性，在載體的表面及內(nèi)部形成了好氧層、過渡層和厭氧層，載體上特有的后生動(dòng)物和厭氧細(xì)菌強(qiáng)化了對(duì)難降解有機(jī)物的分解；載體內(nèi)部出現(xiàn)的厭氧反硝化細(xì)菌把硝酸鹽還原成亞硝酸鹽和氮?dú)猓龠M(jìn)了氨氮的分解；當(dāng)反應(yīng)器未加載體時(shí)MLSS值穩(wěn)定，加入載體后附著其上的微生物不斷生長(zhǎng)、增殖，懸浮生物由于食料競(jìng)爭(zhēng)而被抑制，致使MLSS值降低，緩解了膜組件的污染；所用的載體在曝氣的作用下，可擦洗膜表面，進(jìn)一步降低膜污染，減少化學(xué)清洗次數(shù)，降低運(yùn)行成本。本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種微生物固定化MBR裝置。該裝置依次包括膜池(I)、膜組件(2 )、微生物固定化載體(3 )、產(chǎn)水控制閥(4)、產(chǎn)水泵(5 )、產(chǎn)水流量計(jì)(6 )、產(chǎn)水調(diào)節(jié)閥(7)、真空表(8)、風(fēng)機(jī)(9)、曝氣調(diào)節(jié)閥(10)、氣體流量計(jì)(11)、液位控制器(12)、排空閥(13)、進(jìn)水泵(18)及清洗系統(tǒng)組成；所述微生物固定化載體(3)置于膜池(I)中；所述膜組件(2)包括膜元件(2A)、曝氣管(2B)、集水管(2C)，所述膜元件彼此間隔地設(shè)在所述膜組件內(nèi)，每個(gè)所述膜元件內(nèi)限定有凈水空間且每個(gè)所述膜元件凈水空間與集水管通過管路連通，所述曝氣管位于膜組件的下方，為所述膜元件供氣；所述清洗系統(tǒng)包括清洗控制閥 (14)、加藥漏斗(15)、加藥泵(16)和藥液箱(17)。該發(fā)明的裝置主要用于污水處理，優(yōu)選地，用于高濃度難降解廢水、高氨氮廢水、重金屬廢水的處理。在膜生物反應(yīng)器中加入微生物固定化的載體，固定化微生物對(duì)有毒物質(zhì)的承受能力和降解能力都有明顯增強(qiáng)，這是因?yàn)?，固定化載體對(duì)微生物的一種保護(hù)作用，固定化載體對(duì)有機(jī)物的污染擴(kuò)散會(huì)產(chǎn)生阻礙作用，使得微生物表面的實(shí)際污染物濃度降低，毒性減小。微生物經(jīng)固定化后，在載體與微生物之間建立了某種物理或化學(xué)聯(lián)系，增加了反應(yīng)器的處理能力和穩(wěn)定性。本發(fā)明的另一目的在于提出一種使用上述微生物固定化MBR裝置處理污水的方法，該工藝方法包括如下步驟
(1)廢水經(jīng)進(jìn)水泵打入膜池中，與膜池中的活性污泥、微生物固定化載體混合后進(jìn)入膜組件；由液位傳感器控制進(jìn)水泵的開停，低液位時(shí)開始進(jìn)水，高液位時(shí)停止進(jìn)水。當(dāng)液位到達(dá)保護(hù)液位時(shí)，系統(tǒng)停止運(yùn)行；
(2)通過曝氣管的曝氣作用使污泥混合液、微生物固定化載體均勻分布至膜組件內(nèi)，曝氣產(chǎn)生的氣泡帶動(dòng)微生物固定化的載體對(duì)膜元件進(jìn)行連續(xù)有效的空氣沖刷和擦洗；
(3)膜組件的集水管經(jīng)真空泵抽吸出水，由真空表監(jiān)測(cè)抽吸壓力，抽吸壓力為fIOOkPa,產(chǎn)水通量在I 100 L/m2. h ；
(4)當(dāng)產(chǎn)水通量降低為設(shè)計(jì)通量的80%時(shí)，關(guān)閉真空泵，開啟加藥泵，對(duì)膜元件浸泡清洗，浸泡4 6h后開啟真空泵將藥液排出。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果
(O豐富了反應(yīng)器的生物物種，在微生物固定化載體的作用下，反應(yīng)器內(nèi)世代時(shí)間較長(zhǎng)的細(xì)菌在載體上大量增殖，載體上特有的后生動(dòng)物和厭氧細(xì)菌強(qiáng)化了對(duì)難降解有機(jī)物的分解；
(2)載體內(nèi)部出現(xiàn)的厭氧反硝化細(xì)菌把硝酸鹽還原成亞硝酸鹽和氮?dú)?，促進(jìn)了氨氮的分解；
(3)當(dāng)反應(yīng)器未加載體時(shí)MLSS值穩(wěn)定，加入載體后附著其上的微生物不斷生長(zhǎng)、增殖，懸浮生物由于食料競(jìng)爭(zhēng)而被抑制，致使MLSS值降低，緩解了膜組件的污染；
(4)由于膜的截留作用，減少了游離菌群的流失，促使微生物在載體上增殖；
(5)載體在曝氣的作用下，可擦洗膜表面，進(jìn)一步降低膜污染，減少化學(xué)清洗次數(shù)，降低運(yùn)行成本。優(yōu)選地，所述膜為平板膜。本發(fā)明能耗低，膜污染程度輕，設(shè)備投資費(fèi)用少，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小、操作簡(jiǎn)潔、便于自動(dòng)化操作控制。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微生物固定化MBR裝置的示意圖；1.膜池 2.膜組件 3.微生物固定化載體 4.產(chǎn)水控制閥 5.產(chǎn)水泵6.產(chǎn)水流量計(jì)
7.產(chǎn)水調(diào)節(jié)閥 8.真空表 9.風(fēng)機(jī) 10.曝氣調(diào)節(jié)閥 11.氣體流量計(jì) 12.液位控制器
13.排空閥 14.清洗控制閥 15.加藥漏斗 16.加藥泵 17.藥液箱18.進(jìn)水泵
2A.膜元件 2B.曝氣管 2C.集水管 2D.氣泡。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。如圖1所示，廢水經(jīng)進(jìn)水泵18打入膜池I中，與膜池中的活性污泥混合后通過膜元件2A之間的空隙進(jìn)入膜組件2 ;由液位控制器12控制進(jìn)水泵18的開停，低液位時(shí)開始進(jìn)水，高液位時(shí)停止進(jìn)水。當(dāng)液位到達(dá)保護(hù)液位時(shí)，系統(tǒng)停止運(yùn)行，保護(hù)液位位于低液位之下，膜組件集水管的上方；風(fēng)機(jī)9對(duì)曝氣管2B供氣，在曝氣作用下，污泥混合液和微生物固定化載體均勻分布至膜組件2內(nèi)，對(duì)膜元件2A進(jìn)行連續(xù)有效的空氣沖刷和擦洗，膜組件2的集水管2C經(jīng)產(chǎn)水泵5抽吸出水，產(chǎn)水時(shí)，產(chǎn)水控制閥4打開，清洗控制閥14關(guān)閉；由真空表8監(jiān)測(cè)抽吸壓力，抽吸壓力為-1 -1OOkPa,產(chǎn)水通量在I 100L/m2· h ;當(dāng)產(chǎn)水通量降低為設(shè)計(jì)通量的80%時(shí)，關(guān)閉產(chǎn)水泵5，開啟加藥泵16，加藥泵16將儲(chǔ)存于藥液箱17內(nèi)的藥液，通過加藥漏斗15后依靠重力經(jīng)集水管2C溢流進(jìn)入膜元件2A，對(duì)膜元件2A浸泡清洗，浸泡4^6h后開啟產(chǎn)水泵6將藥液排出。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，膜元件可以采用平板膜、中空纖維膜、管式膜，優(yōu)選地，膜元件選用平板膜，微生物固定化的載體可在氣泡的帶動(dòng)下對(duì)平板膜元件進(jìn)行有效的沖刷，進(jìn)行物理清洗，提高抗污染性能。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微生物固定化MBR中的微生物固定化載體，其形式可以是蜂窩海綿狀、球狀、片狀、條狀；優(yōu)選地，采用蜂窩海綿狀。載體所用的材料可以是有機(jī)的也可以是無機(jī)的，優(yōu)選的，所用材料為聚氨酯彈性體。 示例 I
煤化工廢水處理項(xiàng)目，處理量500m3/d，原水C0D400-800mg/L，氨氮180_240mg/L，SS150-200mg/L。經(jīng)固定化微生物膜生物反應(yīng)器處理后，出水C0D20_50mg/L，氨氮<5mg/L，SS〈lmg/L。運(yùn)行能耗為O. 75 kff*h /m3，清洗周期由90天提升至130天，清洗成本降低25%。示例 2
煙草廢水處理與回用項(xiàng)目，處理量為200 m3/d,原水CODcr為60(Tl800mg/L，BOD為130 400 mg/L, SS為250 500 mg/L。經(jīng)固定化微生物膜生物反應(yīng)器處理后，出水CODcr小于50mg/L，濁度小于1NTU。該系統(tǒng)運(yùn)行一個(gè)月，跨膜壓力(TMP)由2. 7kPa升至5. 6 kPa，
膜壓差上升平穩(wěn)，運(yùn)行穩(wěn)定。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“ 一個(gè)實(shí)施例”、“ 一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種微生物固定化MBR的裝置，該裝置依次包括膜池(I)、膜組件(2)、微生物固定化載體(3)、產(chǎn)水控制閥(4)、產(chǎn)水泵(5)、產(chǎn)水流量計(jì)(6)、產(chǎn)水調(diào)節(jié)閥(7)、真空表(8)、風(fēng)機(jī)(9)、曝氣調(diào)節(jié)閥(10)、氣體流量計(jì)(11)、液位控制器(12)、排空閥(13)、進(jìn)水泵(18)及清洗系統(tǒng)組成；所述微生物固定化載體(3)置于膜池(I)中；所述膜組件(2)包括膜元件(2A)、曝氣管(2B)、集水管(2C)，所述膜元件彼此間隔地設(shè)在所述膜組件內(nèi)，每個(gè)所述膜元件內(nèi)限定有凈水空間且每個(gè)所述膜元件凈水空間與集水管通過管路連通，所述曝氣管位于膜組件的下方，為所述膜元件供氣；所述清洗系統(tǒng)包括清洗控制閥(14)、加藥漏斗(15)、力口藥泵(16)和藥液箱(17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微生物固定化MBR裝置，其特征在于，膜元件可以采用平板膜、中空纖維膜、管式膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微生物固定化MBR裝置，其特征在于，所述MBR膜池中的微生物固定化載體，其形式可以是蜂窩海綿狀、球狀、片狀、條狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微生物固定化MBR裝置，其特征在于，所述MBR膜池中的微生物固定化載體的材料可以是有機(jī)的也可以是無機(jī)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微生物固定化MBR裝置，其特征在于，所述MBR膜池中的微生物固定化載體的大小為外徑小于5_。
6.采用如權(quán)利要求1所述裝置的一種微生物固定化MBR處理廢水的方法，其特征在于該工藝方法包括如下步驟 (1)廢水經(jīng)進(jìn)水泵打入膜池中，與膜池中的活性污泥、微生物固定化載體混合后進(jìn)入膜組件；由液位傳感器控制進(jìn)水泵的開停，低液位時(shí)開始進(jìn)水，高液位時(shí)停止進(jìn)水；當(dāng)液位到達(dá)保護(hù)液位時(shí)，系統(tǒng)停止運(yùn)行； (2)通過曝氣管的曝氣作用使污泥混合液、微生物固定化載體均勻分布至膜組件內(nèi)，曝氣產(chǎn)生的氣泡帶動(dòng)微生物固定化的載體對(duì)膜元件進(jìn)行連續(xù)有效的空氣沖刷和擦洗； (3)膜組件的集水管經(jīng)真空泵抽吸出水，由真空表監(jiān)測(cè)抽吸壓力，抽吸壓力為fIOOkPa,產(chǎn)水通量在I 100 L/m2. h ； (4)當(dāng)產(chǎn)水通量降低為設(shè)計(jì)通量的80%時(shí)，關(guān)閉真空泵，開啟加藥泵，對(duì)膜元件浸泡清洗，浸泡4 6h后開啟真空泵將藥液排出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種微生物固定化MBR處理廢水的方法，其特征在于，曝氣方式可采用鼓風(fēng)、射流曝氣、旋流曝氣中的任一種。
全文摘要
本發(fā)明專利提供一種微生物固定化MBR裝置及其使用方法。該裝置主要包括進(jìn)水泵、膜池、膜組件、微生物固定化載體、產(chǎn)水泵、風(fēng)機(jī)等。采用微生物固定化技術(shù)與膜生物反應(yīng)器相結(jié)合，豐富了反應(yīng)器的生物物種，微生物在載體上增殖，降低了污泥濃度，延緩了膜污染；通過載體對(duì)膜面的沖刷作用，不間歇的進(jìn)行物理清洗，延長(zhǎng)了化學(xué)清洗的周期。本發(fā)明運(yùn)行能耗低，降低了膜污染程度，減少了設(shè)備初期投資費(fèi)。裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小、操作簡(jiǎn)潔、便于自動(dòng)化運(yùn)行與操作控制。
文檔編號(hào)C02F3/12GK103011391SQ20121050478
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月3日
發(fā)明者陳福泰, 楊艷, 郝福錦 申請(qǐng)人:北京清大國(guó)華環(huán)?？萍加邢薰?br>