一種減緩膜污染的膜生物反應(yīng)器裝置及污水處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，具體是一種減緩膜污染的膜生物反應(yīng)器裝置及污水處 理方法。其集合了三相分離、超聲波、GHK旋轉(zhuǎn)膜過濾、在線化學(xué)清洗等多項技術(shù)。
【背景技術(shù)】：
[0002] 膜生物反應(yīng)器（MBR)是一種新型高效的污水處理工藝，得到世界各國的廣泛關(guān) 注。膜的高效截留作用，使微生物完全截留在反應(yīng)器內(nèi)，實現(xiàn)了水力停留時間和污泥齡的分 離，更有效地降解有機物；并通過膜分離裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝中的二沉池，減少占地面積；解 決了傳統(tǒng)活性污泥法存在的污泥膨脹、污泥濃度低等因素造成的出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)及中水回 用率低的問題。新型高效的膜生物反應(yīng)器已經(jīng)成為污水處理及回用的重要發(fā)展趨勢。
[0003] 膜污染會引起膜通量下降，縮短膜的使用壽命，增加膜生物反應(yīng)器的運行成本，是 限制膜生物反應(yīng)器大范圍應(yīng)用的瓶頸問題。導(dǎo)致膜污染發(fā)生的原因主要有5個：1)膜對溶 液中溶質(zhì)及膠體的吸附；2)污泥絮體在膜表面的沉積；3)膜表面濾餅層的形成；4)剪切力 導(dǎo)致的污染物的分離擴散；5)長期運行過程中污染物在組成及性質(zhì)上發(fā)生的變化。其中， 膜污染又可以分為可恢復(fù)污染和不可恢復(fù)污染，可恢復(fù)污染可以通過物理方法（曝氣、反 洗等）和化學(xué)方法（次氯酸鈉、氫氧化鈉、無機酸等浸泡清洗）去除。
[0004] 三相分離器主要用于氣-固-液三相分離設(shè)備。常見于污水處理中厭氧生物反應(yīng) 器。氣體上升進(jìn)入分離器頂部沿導(dǎo)氣管排出，污泥顆粒沿斜板自動滑落被截留在下部污泥 區(qū)，污水進(jìn)入上部的澄清區(qū)而后出水。
[0005] 超聲波清洗是利用超聲波在液體中的空化作用、加速度作用及直進(jìn)流作用對液體 和污物直接、間接的作用，使污物層被分散、乳化、剝離而達(dá)到清洗目的。
[0006] 旋轉(zhuǎn)膜過濾是德國GHK環(huán)境技術(shù)有限公司推出的一項新型膜分離技術(shù)。固定在管 軸上的膜過濾板在轉(zhuǎn)動電機帶動下，在MBR反應(yīng)器內(nèi)旋轉(zhuǎn)，在氣泡沖刷、旋轉(zhuǎn)剪切、污水噴 射等多重作用下可有效減緩膜污染，且保證各膜組件受到的清洗強度均勻。但由于其轉(zhuǎn)動 設(shè)備長期浸沒在水體中，使得工程造價、運營成本幅度提高，日常維護(hù)保養(yǎng)不便。本發(fā)明借 鑒膜旋轉(zhuǎn)理論，設(shè)計出更符合我國污水處理的立式安裝旋轉(zhuǎn)膜過濾組件。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007] 針對傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器膜表面污染嚴(yán)重、曝氣清洗能耗高等問題，本發(fā)明提供了 一種減緩膜污染的膜生物反應(yīng)器裝置及污水處理方法。本發(fā)明利用三相分離器將膜生物反 應(yīng)器分成上下兩個部分，下部為接觸氧化區(qū)，上部為膜反應(yīng)區(qū)。三相分離器將氣-固-液進(jìn) 行分離，使下部分接觸氧化區(qū)保持較高的生物量，并將收集的氣體用于膜反應(yīng)區(qū)攪拌和膜 面沖刷，降低曝氣能耗；膜反應(yīng)區(qū)配置超聲波清洗設(shè)備，利用超聲波"空化作用"，有效防止 膜表面形成凝膠層，降低膜污染；與此同時，三相分離器把接觸氧化區(qū)和膜反應(yīng)區(qū)分開，避 免超聲波對活性污泥絮體的破壞；旋轉(zhuǎn)膜過濾組件產(chǎn)生的剪切力作用可有效減緩膜污染速 度，同時也可使整個膜組件受到均等清洗強度，減小清洗死角；為避免膜組件化學(xué)清洗需要 重復(fù)拆裝，膜反應(yīng)區(qū)配置在線化學(xué)清洗設(shè)備；接觸反應(yīng)區(qū)具有氣水聯(lián)合反洗功能。膜組件在 旋轉(zhuǎn)剪切、氣泡沖刷、污水升流的三維力場作用下，可最大限度減小膜面濃差極化、凝膠層、 濾餅層等因素引起的膜污染，同時配置在線超聲波、化學(xué)清洗設(shè)備，可使膜組件盡快恢復(fù)通 量，便于運行管理。
[0008] 本發(fā)明的減緩膜污染的膜生物反應(yīng)器裝置，包括：污水提升泵、調(diào)節(jié)池、膜生物反 應(yīng)器、穿孔布水器、曝氣器、曝氣氣體流量計、曝氣風(fēng)機、放空/排泥閥、填料、封閉閘閥一、 三相分離器、導(dǎo)氣管、封閉閘閥二、超聲波振盒、膜組件、超聲波發(fā)生器、旋轉(zhuǎn)電機、壓力表、 抽吸水泵、流產(chǎn)水流量計、產(chǎn)水水箱、化學(xué)清洗劑儲罐、反洗水泵、反洗水管道一、反洗水管 道二以及多個連接管路和閥門；膜生物反應(yīng)器為中空容器，于膜生物反應(yīng)器內(nèi)，下部設(shè)有穿 孔布水器，中部設(shè)有三相分離器，上部設(shè)有膜組件；穿孔布水器的上方設(shè)有曝氣器，曝氣器 與三相分離器之間作為接觸氧化區(qū)，接觸氧化區(qū)內(nèi)裝填有填料，膜組件所在的區(qū)域為膜反 應(yīng)區(qū)； 污水提升泵的出水口通過蝶閥和流量計與調(diào)節(jié)池上端進(jìn)水口相連通，調(diào)節(jié)池下端出水 口通過管路與膜生物反應(yīng)器內(nèi)的穿孔布水器相連；曝氣器通過曝氣氣體流量計及啟閉蝶閥 與曝氣風(fēng)機的出口相連通； 三相分離器頂部設(shè)有用以將接觸氧化區(qū)剩余氣量導(dǎo)入上部膜反應(yīng)區(qū)的導(dǎo)氣管，將接 觸氧化區(qū)剩余氣用做膜組件的氣洗源；超聲波振盒設(shè)置在膜生物反應(yīng)器的內(nèi)壁與膜組件 之間，超聲波振盒通過信號線與膜生物反應(yīng)器外部的超聲波發(fā)生器信號連接；膜組件采用 GHK旋轉(zhuǎn)膜過濾組件立式安裝，GHK旋轉(zhuǎn)膜過濾組件由旋轉(zhuǎn)電機及擺線針輪減速機帶動下 順時針轉(zhuǎn)動，GHK旋轉(zhuǎn)膜過濾組件中心總出水管與轉(zhuǎn)動軸連接，中心總出水管開孔與轉(zhuǎn)動接 頭連接，轉(zhuǎn)動接頭與出水管連接，出水管通過壓力表與抽吸水泵進(jìn)水口相連接，抽吸水泵出 水口通過流產(chǎn)水流量計與產(chǎn)水水箱進(jìn)水口連通；化學(xué)清洗劑儲罐罐體通過隔膜計量泵與反 洗水管道一相連通，反洗水管道一出口設(shè)置在膜組件與導(dǎo)氣管之間的膜生物反應(yīng)器中部， 出口處于膜生物反應(yīng)器內(nèi)；反洗水管道一進(jìn)口與反洗水泵出水口相連，反洗水泵進(jìn)水口與 產(chǎn)水水箱出口相連，反洗水泵的出水口通過反洗水管道二與膜生物反應(yīng)器內(nèi)的接觸氧化區(qū) 相連通； 封閉閘閥一設(shè)置在三相分離器與接觸氧化區(qū)之間，用于分隔三相分離器與接觸氧化 區(qū)；封閉閘閥二設(shè)置在三相分離器與膜反應(yīng)區(qū)之間，用于分隔三相分離器與膜反應(yīng)區(qū)，便于 膜生物反應(yīng)器上下部分別清洗；膜生物反應(yīng)器底部設(shè)有帶放空/排泥閥的物料出口。
[0009] 所述的穿孔布水器采用一管多孔布水方式，沿反應(yīng)器底部設(shè)置總布水管，間隔設(shè) 置配水橫管，管上等間距開孔，配水管直徑50?100cm，配水管中心距底部20?25cm，孔徑 15 ?25mm〇 所述的曝氣器采用固定平板微孔曝氣器，直徑200_，平均孔徑100?200ym，孔隙率 40?50 %，氧利用率20?25 %，服務(wù)面積0? 3?0? 75m2/個。
[0010] 所述的膜生物反應(yīng)器底部為倒圓錐臺型結(jié)構(gòu)，通過放空/排泥閥控制污泥停留時 間5?30d。
[0011] 所述的填料采用尼龍軟性纖維填料，纖維素長度120?160mm，素間距離60? 80mm，孔隙率大于70%，理論比表面積1400?2400m2/m3。 所述的超聲波振盒處于三相分離器的上方，采用投入振板型，同頻對振清洗方式，功率 密度31W/L，清洗頻率40KHz，清洗時間5min，清洗時間間隔24h。
[0012] 于反洗水管道一和反洗水管道二上設(shè)有閥門。
[0013] 所述的膜組件采用孔徑0.Iym聚偏氟乙烯膜（PVDF)，板框式膜通量10?40L/ m2 ?h，每個組件過濾面積2287m2。
[0014] 所述的化學(xué)清洗劑儲罐由酸罐（HCl)、堿罐（NaOH)、次氯酸鈉罐（NaClO)、檸檬酸 罐組成，各罐體容積lm3。
[0015] 本發(fā)明的一種減緩膜污染的膜生物反應(yīng)器裝置處理污水的方法，是按照以下步驟 進(jìn)行的：
[0016] 一 /將待處理的污水經(jīng)過預(yù)處理，由污水提升泵泵入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池設(shè)置攪拌器 和排泥泵，將待處理的污水進(jìn)行均質(zhì)均量，調(diào)節(jié)池均質(zhì)后的待處理污水通過重力自流進(jìn)入 膜生物反應(yīng)器下部，通過穿孔管布水器均勻布水，生物接觸氧化區(qū)MLSS6000?IOOOOmg/ L；
[0017] 二/污水在接觸氧化區(qū)曝氣器曝氣的作用下，經(jīng)過接觸氧化區(qū)填料層，水質(zhì)的有 機物得到有效去除，有機負(fù)荷I. 0?2.OkgBOD/m3 ?(!，水力停留時間4?6h，供氣量1:5? 20 ；
[0018] 三/三相分離器將生物接觸氧化區(qū)的泥/水/氣進(jìn)行分離，