本專利屬于廢水處理領(lǐng)域，具體為斜板式膜-生物一體化廢水處理裝置及其處理方法。

背景技術(shù)：

膜生物處理技術(shù)是膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型廢水處理技術(shù)，該技術(shù)中膜分離系統(tǒng)代替了傳統(tǒng)的沉淀池固液分離體統(tǒng)，節(jié)省了沉淀池構(gòu)筑物的空間，膜分離出水中無懸浮固體，出水水質(zhì)好。而且，由于膜對活性污泥的截留作用，水力停留時間和污泥停留時間可以分別控制，大大提高了難降解物質(zhì)的降解效果。膜生物處理工藝由于不需設(shè)置沉淀池，和生物處理一體化的設(shè)計(jì)可以大大減少占地面積，且出水穩(wěn)定可靠，因此廣泛的應(yīng)用于各類廢水處理實(shí)踐中。

膜生物處理工藝中，膜污染是最為重要的影響因素之一，直接影響到該工藝使用的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性，運(yùn)行過程中膜污染的控制是當(dāng)前膜生物處理工藝技術(shù)研究與應(yīng)用中最重要的環(huán)節(jié)之一。膜污染是指與膜接觸的污水中的微粒、膠體粒子或溶質(zhì)大分子與膜存在物理、化學(xué)、生化作用或機(jī)械作用，在膜面或膜孔內(nèi)吸附、沉積以及微生物在膜水界面的累積，造成膜孔徑變小或堵塞，使膜的透過流量和分離特性大幅度降低的現(xiàn)象。膜污染不僅縮短了膜的使用壽命，而且直接導(dǎo)致膜分離系統(tǒng)中的泵抽吸頭和用于膜表面清洗的曝氣量增加。

目前，膜污染的控制采用物理手段和化學(xué)清洗方法進(jìn)行，穿孔管曝氣是最主要的物理清洗手段，通過過量曝氣可以沖脫沉積在膜表面上的污泥層，以延長化學(xué)清洗的時間間隔。但實(shí)際運(yùn)行中采用穿孔管曝氣沖洗效果難以滿足要求，且設(shè)計(jì)的氣水比高達(dá)20以上，約占整個系統(tǒng)總能耗的80-90%，遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)活性污泥法6-8的氣水比，這是造成膜生物反應(yīng)器能耗較高、運(yùn)行費(fèi)用較高和膜組件頻繁清洗與更換的主要原因。

斜板沉淀主要利用了淺池沉淀原理，通過設(shè)置斜板，縮短了顆粒沉降距離，從而縮短了沉淀時間，相當(dāng)于增加了沉淀池的沉淀面積，從而提高了處理效率。斜板沉淀作為高效沉淀技術(shù)的一種，在各類廢水的處理中均有采用，與膜分離技術(shù)相比，缺點(diǎn)主要在于主要依靠物理沉淀原理，需要設(shè)置單獨(dú)的沉淀池，對配水的均勻性要求較高，這在一定程度上限制了其應(yīng)用范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本專利的目的在于，針對膜污染產(chǎn)生的原因和常見控制手段的缺點(diǎn)，解決常規(guī)的膜生物反應(yīng)器能耗較高、運(yùn)行過程中膜組件頻繁清洗與更換的問題，在維持處理效果的基礎(chǔ)上有效降低氣水比。

具體的技術(shù)方案為：

斜板式膜-生物一體化廢水處理裝置，包括膜分離系統(tǒng)、生物處理系統(tǒng)；

所述的生物處理系統(tǒng)包括厭氧/缺氧反應(yīng)區(qū)和好氧反應(yīng)區(qū)；厭氧/缺氧反應(yīng)區(qū)有進(jìn)水口，好氧反應(yīng)區(qū)連接膜分離系統(tǒng)抽濾出水口；

所述的好氧反應(yīng)區(qū)底部安裝有曝氣系統(tǒng)，所述的曝氣系統(tǒng)上方安裝斜板組件，斜板組件由多個平行的斜板組成，在每個斜板下方安裝有膜組件，膜組件與斜板平行。

所述的斜板安裝傾角為45-80度。

所述的膜組件與斜板垂直距離為1-10cm。

所述的膜組件的膜為反滲透膜、納濾膜、超濾膜、微濾膜中的一種。膜的型式為平板式或中空纖維式。

斜板式膜-生物一體化廢水處理裝置的處理方法，包括以下過程：

進(jìn)水通過進(jìn)水口進(jìn)入生物處理系統(tǒng)，曝氣系統(tǒng)進(jìn)行間歇式曝氣運(yùn)行，當(dāng)停止曝氣后，活性污泥沉降在斜板上，膜組件的膜面附近為上清液，開啟膜分離系統(tǒng)進(jìn)行抽濾分離。

所述的間歇式曝氣運(yùn)行，曝氣氣水比在6-15之間。

具體的，該裝置的構(gòu)成方式為：

1、構(gòu)建一個表面形狀為方形或圓形的生物處理系統(tǒng)

2、生物處理系統(tǒng)的好氧區(qū)底部安裝曝氣設(shè)施。

3、在曝氣設(shè)施上方安裝斜板組件，斜板安裝傾角為45-80度。

4、在斜板下方，挨著斜板平行安裝膜組件，膜組件與氣上方的斜板距離為1-10cm，膜分離系統(tǒng)其他部分安裝在生物處理系統(tǒng)外。

5、進(jìn)水通過進(jìn)水口進(jìn)入，裝置采用間歇式曝氣運(yùn)行，當(dāng)停止曝氣后，活性污泥迅速沉降在膜組件上側(cè)的斜板上，膜面附近為上清液，開啟膜分離系統(tǒng)進(jìn)行抽濾分離，可以有效的延長膜組件的正常使用時間。

斜板在裝置中起到加快泥水分離、避免活性污泥沉降到膜表面、減緩膜污染的作用。在運(yùn)行過程中，當(dāng)曝氣停止后，由于斜板的存在，泥水分離迅速完成，有效減少了污泥沉降時間；活性污泥沉降在斜板的上方，斜板下方的膜組件處于上清液中，過濾壓力小，過濾速度快，可以有效減緩膜污染，降低清洗和更換頻率。

此外，采用間歇式運(yùn)行，膜表面的清洗無需過多借助曝氣時膜表面的氣水沖刷，氣水比可以采用正常污水生物處理時的比值，有效降低了能耗。

本發(fā)明提供的斜板式膜-生物一體化廢水處理裝置及其處理方法，將膜分離系統(tǒng)與斜板沉降結(jié)合在一起，與活性污泥系統(tǒng)組成一體化的廢水生物處理裝置，在提高生物處理效率和出水水質(zhì)的同時，可以有效的降低膜污染，延長膜的清洗時間。該裝置運(yùn)行方式靈活，出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠，出水中沒有懸浮物，膜組件使用壽命長，適用范圍廣，拓寬了膜生物反應(yīng)器的工程應(yīng)用領(lǐng)域。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的生物處理系統(tǒng)俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的生物處理系統(tǒng)剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

如圖1和圖2所示，斜板式膜-生物一體化廢水處理裝置，包括膜分離系統(tǒng)、生物處理系統(tǒng)。

所述的生物處理系統(tǒng)包括厭氧/缺氧反應(yīng)區(qū)2和好氧反應(yīng)區(qū)1；厭氧/缺氧反應(yīng)區(qū)2有進(jìn)水口3，好氧反應(yīng)1連接膜分離系統(tǒng)抽濾出水口4。

所述的好氧反應(yīng)區(qū)1底部安裝有曝氣系統(tǒng)5，所述的曝氣系統(tǒng)5上方安裝斜板組件，斜板組件由多個平行的斜板6組成，在每個斜板6下方安裝有膜組件7，膜組件7與斜板6平行。

具體的，生物處理系統(tǒng)為一個長寬高為1000*500*900mm的方形生物反應(yīng)器，有效水深800mm；安裝三塊斜板6，斜板6長寬為520*500，斜板6安裝傾角為45-80度，本實(shí)施例安裝傾角優(yōu)選為60度，安裝在距離池底150mm的高度；膜為反滲透膜、納濾膜、超濾膜、微濾膜中的一種，膜的型式為平板式或中空纖維式，本實(shí)施例采用PVDF中空纖維膜，膜孔徑為0.2um，膜組件7安裝位置與斜板6平行，膜組件7與斜板6垂直距離為1-10cm，本實(shí)施例兩者間垂直距離優(yōu)選為50mm，膜抽吸壓力為0.6 MP。

進(jìn)水為生活污水，接種正常運(yùn)行的生活污水處理廠的活性污泥，污泥MLSS濃度為4000mg/L左右。

采用間歇式運(yùn)行，每周期進(jìn)水75 L，排水75 L。每運(yùn)行周期時長為1 h，每周期曝氣40min，曝氣開始時進(jìn)水，曝氣氣水比為8，到達(dá)有效水位后自動停止，曝氣結(jié)束后沉淀10min，沉淀5min后開始排水，排水至水位下降到膜組件7剛好露出時停止，允許時長最長為15min，當(dāng)排水時長超過15min仍然不能降至預(yù)定水位時，對膜組件7進(jìn)行清洗。每天檢測進(jìn)出水水質(zhì)。

設(shè)置一同樣尺寸的對比反應(yīng)器，不設(shè)置斜板，連續(xù)運(yùn)行，每小時處理水量75 l。其余運(yùn)行條件相同。每天檢測進(jìn)出水水質(zhì)。

運(yùn)行結(jié)果如表1所示，給出了運(yùn)行一個月內(nèi)的COD、TN和TP進(jìn)出水情況。

表1 本實(shí)施例目標(biāo)反應(yīng)器與對比反應(yīng)器處理效果

可以看出如下幾點(diǎn)：1）與對比反應(yīng)器相比，本實(shí)施例的目標(biāo)反應(yīng)器COD出水基本相同，TP和TN出水則低于對比反應(yīng)器，顯示更高的處理效率；2）第23天開始，對比反應(yīng)器內(nèi)的膜已經(jīng)開始堵塞，抽吸壓力顯著高出正常水平，需要進(jìn)行清洗，因此未給出后繼的出水?dāng)?shù)據(jù)。而本實(shí)施例目標(biāo)反應(yīng)器出水持續(xù)穩(wěn)定，抽吸壓力上升幅度很小。3）本實(shí)施例目標(biāo)反應(yīng)器顯示出更高的除磷效率，這和斜板分割開了好氧區(qū)和厭氧區(qū)，以及吸附在活性污泥上泥經(jīng)斜板高效沉淀有關(guān)。綜上所述，本發(fā)明在提高生物處理效率和出水水質(zhì)的同時，可以有效的降低膜污染，延長膜的清洗時間。