一種用于污水資源化處理與能源回收的兩級動態(tài)膜裝置與工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于污水資源化處理與能源回收的兩級動態(tài)膜反應(yīng)器裝置與工藝，裝置由動態(tài)膜過濾反應(yīng)器(DMFR)與升流式厭氧動態(tài)膜生物反應(yīng)器(AnDMBR)組成；DMFR主要包括反應(yīng)器主體、動態(tài)膜組件和攪拌裝置；AnDMBR主要包括升流式反應(yīng)器主體、動態(tài)膜組件、氣體收集與循環(huán)裝置、泵抽吸出水裝置；本發(fā)明應(yīng)用DMFR直接分離城市污水，基于物質(zhì)組分不同的膜透過率，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的高效濃縮和產(chǎn)生富含氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)的處理水，高有機(jī)物和碳氮比的濃縮液在AnDMBR中厭氧發(fā)酵以回收能源，該工藝可實(shí)現(xiàn)污水中資源和能源的高效回收，并且動態(tài)膜技術(shù)的應(yīng)用有效的降低了污水處理能耗。
【專利說明】
一種用于污水資源化處理與能源回收的兩級動態(tài)膜裝置與工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于污水資源化處理與能源回收的兩級動態(tài)膜裝置與工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的污水處理方式包括二級生物處理和剩余污泥厭氧發(fā)酵過程，污水中的有機(jī)物(COD)被當(dāng)做污染物，主要是通過曝氣池中微生物降解與氧化的方式而去除，曝氣能耗占污水處理總能耗的一半以上，污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的可回收能源有限，由此可見傳統(tǒng)污水處理工藝是“以能耗能”、且有機(jī)物(COD)等潛在資源極大浪費(fèi)的過程，因此如何將污水“變廢為寶”、最大化回收污水中的的資源與能源、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是目前面臨的主要問題。近來的研究認(rèn)為，如果能夠采取有效的污水預(yù)處理措施(比如污水直接膜過濾濃縮)有效捕獲污水中物質(zhì)組分(有機(jī)物和營養(yǎng)物)，并且用于厭氧生物處理以回收生物氣體，完全可以將污水處理過程從凈耗能轉(zhuǎn)換為凈產(chǎn)能。
[0003]動態(tài)膜(Dynamicmembrane)技術(shù)是極具應(yīng)用前景的水處理新技術(shù)，是指利用預(yù)涂劑或活性污泥在大孔膜支撐材料表面形成新膜，強(qiáng)化料液的分離效果。動態(tài)膜技術(shù)具有膜材料成本低、通量高、膜污染速率低且易控制、重力出水能耗低等系列優(yōu)點(diǎn)。
[0004]有機(jī)物富集濃縮方面，通?？梢圆扇「鞣N物化處理，比如砂濾、直接膜過濾、生物吸附或者組合工藝等，特別是膜分離技術(shù)是目前廣泛關(guān)注的污水直接過濾濃縮技術(shù)，微濾/超濾膜、甚至于大孔徑的微網(wǎng)(10-200μπι)是常用的膜材料，可以達(dá)到較高的有機(jī)物濃縮效果O
[0005]污水中的能源回收方面，厭氧生物處理技術(shù)優(yōu)勢明顯，受到世界各地研究者的青睞。該技術(shù)的研究與應(yīng)用已有百年的歷史，但是技術(shù)發(fā)展緩慢，究其原因是厭氧工藝要求保持較高的微生物濃度、較長的污泥齡和較短的水力停留時間、工藝啟動時間長和運(yùn)行管理復(fù)雜。而厭氧膜生物反應(yīng)器(AnMBR)的應(yīng)用，能夠克服上述不足，顯著縮短工藝啟動時間、強(qiáng)化了微生物的截留作用、延長了污泥停留時間，使得出水水質(zhì)穩(wěn)定，而膜污染會導(dǎo)致運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用持續(xù)增加，因此將動態(tài)膜技術(shù)應(yīng)用于厭氧膜生物反應(yīng)器中，在處理效果相當(dāng)?shù)那闆r下，能夠很好的解決膜污染的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種用于污水資源化處理與能源回收的兩級動態(tài)膜裝置與工藝，構(gòu)建動態(tài)膜過濾反應(yīng)器(DMFR)與厭氧動態(tài)膜生物反應(yīng)器(AnDMBR)組合的兩級處理工藝，第一級利用有機(jī)物和營養(yǎng)物(氮和磷)在濃縮液和濾液中的不同分配比例，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物高效濃縮和富含肥分濾液的再生回用；第二級利用濃縮液的高有機(jī)物濃度，實(shí)現(xiàn)高效厭氧處理和生物氣體回收利用；可滿足污水處理中提高資源能源回收率和降低處理能耗的需求，是一種同步污水處理與能源回收的雙極動態(tài)膜工藝模式。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種用于污水資源化處理與能源回收的兩級動態(tài)膜裝置，包括動態(tài)膜過濾反應(yīng)器(DMFR)和升流式厭氧動態(tài)膜生物反應(yīng)器(AnDMBR) 7;所述DMFR2包括反應(yīng)器主體，在反應(yīng)器主體中設(shè)置有動態(tài)膜組件一3和攪拌裝置4，出DMFR2的濃縮液6從AnDMBR7的底部進(jìn)入;所述AnDMBR7包括帶氣體收集與循環(huán)裝置和栗抽吸出水裝置的升流式反應(yīng)器主體，在升流式反應(yīng)器主體中設(shè)置有動態(tài)膜組件二 8。
[0009]所述DMFR2的反應(yīng)器主體為圓柱或方形池體，底部安裝攪拌裝置4，中部安放動態(tài)膜組件一3，側(cè)面設(shè)有出水管一5，出水管一5的入口端與動態(tài)膜組件一3連接，出口端在反應(yīng)器主體之外，便于動態(tài)膜組件一 3重力出水。
[0010]所述攪拌裝置4為水上或水下攪拌設(shè)備，保證污水混合均勻，同時避免帶入溶解氧，以防止生物降解。
[0011]所述AnDMBR7的升流式反應(yīng)器主體構(gòu)型為升流式，池體的底部為布水區(qū)，上部安裝動態(tài)膜組件二 8。
[0012]所述動態(tài)膜組件一3和動態(tài)膜組件二 8均為雙面平板式，由PVC板框架和大孔膜支撐材料依次組合固定而成。
[0013]所述大孔膜支撐材料為孔徑為10_200μπι的不銹鋼網(wǎng)、尼龍網(wǎng)或無紡布。
[0014]所述氣體收集與循環(huán)裝置為帶有氣體循環(huán)栗11和氣體流量計(jì)9的連通升流式反應(yīng)器主體頂部與底部的管路，出升流式反應(yīng)器主體頂部的生物氣，一部分收集利用，一部分經(jīng)氣體循環(huán)栗11返回升流式反應(yīng)器主體底部，起到強(qiáng)化污泥混合與沖刷膜組件的作用。
[0015]所述栗抽吸出水裝置為帶有抽吸栗12的出水管二13，出水管二 13的入口端與動態(tài)膜組件二8連接，出口端在升流式反應(yīng)器主體之外。
[0016]本發(fā)明還提供了一種用于污水資源化處理與能源回收的兩級動態(tài)膜工藝，將原污水I送入DMFR2，啟動攪拌裝置4，原污水I透過動態(tài)膜組件一3，透過液經(jīng)出水管一5流出，濃縮液6經(jīng)提升栗打入AnDMBR7;過濾液經(jīng)動態(tài)膜組件二 8由抽吸栗12抽至出水管二 13，而產(chǎn)生的生物氣一部分經(jīng)過氣體流量計(jì)9到達(dá)氣體收集裝置10，另外一部分經(jīng)氣液分離器后由氣體循環(huán)栗11返回AnDMBR7的底部，形成上升流，保證污泥混合均勻并沖刷膜表面以控制膜污染。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0018](I)動態(tài)膜過濾反應(yīng)器中動態(tài)膜的形成完全依靠污水中固有的懸浮物，無需投加混凝劑和其它懸浮物，節(jié)約投資成本。
[0019](2)動態(tài)膜過濾反應(yīng)器中動態(tài)膜技術(shù)的應(yīng)用，可以有效緩解常規(guī)膜過濾中存在的嚴(yán)重膜污染的問題，并且動態(tài)膜的再生方便可行。
[0020](3)動態(tài)膜過濾反應(yīng)器的應(yīng)用，直接產(chǎn)生大量的富含營養(yǎng)物的灌溉回用水，產(chǎn)生少量的濃縮液，占地小、投資省，降低后續(xù)工藝處理負(fù)荷。
[0021 ] (4)高有機(jī)物濃度、高碳氮比的濃縮液在厭氧動態(tài)膜生物反應(yīng)器(AnDMBR)可以實(shí)現(xiàn)厭氧處理與生物氣體回收。
[0022](5)兩級動態(tài)膜工藝中采用的膜基材均為大孔徑的不銹鋼網(wǎng)、尼龍網(wǎng)和無紡布，廉價易得。
[0023](6)兩級動態(tài)膜工藝，可以最大限度的降低能耗、提高收資源和能源回收率，特別適合于分散式污水原位處理與資源化。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面對照附圖和具體的實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的敘述。應(yīng)當(dāng)指出，這些實(shí)施例是用于說明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的適用范圍。實(shí)施例中的實(shí)施條件可以根據(jù)實(shí)際情況(水質(zhì)、設(shè)備及運(yùn)行操作條件)做進(jìn)一步的調(diào)整。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明一種用于污水資源化處理與能源回收的兩級動態(tài)膜裝置，包括動態(tài)膜過濾反應(yīng)器(DMFR)和升流式厭氧動態(tài)膜生物反應(yīng)器(AnDMBR)7;DMFR2包括反應(yīng)器主體，反應(yīng)器主體為圓柱或方形池體，底部安裝攪拌裝置4，中部安放動態(tài)膜組件一3，側(cè)面設(shè)有出水管一5，出水管一5的入口端與動態(tài)膜組件一3連接，出口端在反應(yīng)器主體之外，便于動態(tài)膜組件一 3重力出水。攪拌裝置4為水上或水下攪拌設(shè)備，保證污水混合均勻，同時避免帶入溶解氧，以防止生物降解。
[0027]出DMFR2的濃縮液6從AnDMBR7的底部進(jìn)入;AnDMBR7包括帶氣體收集與循環(huán)裝置和栗抽吸出水裝置的升流式反應(yīng)器主體，池體的底部為布水區(qū)，上部安裝動態(tài)膜組件二8。
[0028]動態(tài)膜組件一3和動態(tài)膜組件二8均為雙面平板式，由PVC板框架和大孔膜支撐材料依次組合固定而成。大孔膜支撐材料可以為孔徑為10_200μπι的不銹鋼網(wǎng)、尼龍網(wǎng)或無紡布。
[0029]氣體收集與循環(huán)裝置為帶有氣體循環(huán)栗11和氣體流量計(jì)9的連通升流式反應(yīng)器主體頂部與底部的管路，出升流式反應(yīng)器主體頂部的生物氣，一部分收集利用，一部分經(jīng)氣體循環(huán)栗11返回升流式反應(yīng)器主體底部，起到強(qiáng)化污泥混合與沖刷膜組件的作用。
[0030]栗抽吸出水裝置為帶有抽吸栗12的出水管二13，出水管二 13的入口端與動態(tài)膜組件二8連接，出口端在升流式反應(yīng)器主體之外。
[0031]根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，本申請的工藝是:
[0032]將原污水I打入DMFR2，啟動攪拌裝置4，污水透過動態(tài)膜組件3，透過液經(jīng)出水管5流出，濃縮液6經(jīng)提升栗打入AnDMBR7，過濾液經(jīng)動態(tài)膜組件8由抽吸栗12抽至出水管13，而產(chǎn)生的生物氣一部分經(jīng)過氣體流量計(jì)9到達(dá)氣體收集裝置10，另外一部分，經(jīng)氣液分離器后由氣體循環(huán)栗返回反應(yīng)器底部，形成上升流，保證污泥混合均勻并沖刷膜表面以控制膜污染。
[0033]其工藝原理為:
[0034](I)污水首先進(jìn)入動態(tài)膜過濾反應(yīng)器(DMFR)，在攪拌裝置的作用下，保證污水混合均勻，同時在動態(tài)膜組件表面引起一定的錯流速率，沖刷膜組件，控制顆粒物在動態(tài)膜表面的過度積累。
[0035](2)污水在水頭差或栗抽吸作用下經(jīng)動態(tài)膜組件，原污水中固有的懸浮物(SS)持續(xù)在膜基材上附著，隨著動態(tài)膜的形成，膜通量和透過液SS逐漸趨于穩(wěn)定，反應(yīng)器內(nèi)截留富含有機(jī)物的濃縮液，透過液富含營養(yǎng)物質(zhì)，可用于灌溉及綠化回用。
[0036](3)步驟2中的動態(tài)膜組件，運(yùn)行一段時間后，膜過濾性能降低至設(shè)定值，需要采用物理清洗或者化學(xué)清洗的方式進(jìn)行動態(tài)膜的再生，而后反應(yīng)器繼續(xù)運(yùn)行。
[0037](4)步驟2中的濃縮液經(jīng)過栗打入升流式厭氧動態(tài)膜生物反應(yīng)器(AnDMBR)中，經(jīng)厭氧微生物降解與轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)濃縮液的厭氧處理，并產(chǎn)生生物氣體，實(shí)現(xiàn)能源回收。
[0038](5)步驟4中的生物氣，一部分通過氣體收集裝置持續(xù)收集，另外部分經(jīng)過氣體栗循環(huán)返回反應(yīng)器底部，引起錯流速率，使得污泥混合均勻并沖刷動態(tài)膜表面以控制膜污染。
[0039](6)在抽吸栗的作用下，過濾液透過膜組件，污染物被截留在動態(tài)膜表面，持續(xù)運(yùn)行過程中，膜污染(跨膜壓差)達(dá)到設(shè)定值，需要采用物理清洗或者化學(xué)清洗的方式進(jìn)行動態(tài)膜的再生，而后反應(yīng)器恢復(fù)運(yùn)行。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于污水資源化處理與能源回收的兩級動態(tài)膜裝置，其特征在于，包括動態(tài)膜過濾反應(yīng)器(DMFR) (2)和升流式厭氧動態(tài)膜生物反應(yīng)器(AnDMBR) (7)；所述DMFR( 2)包括反應(yīng)器主體，在反應(yīng)器主體中設(shè)置有動態(tài)膜組件一(3)和攪拌裝置(4)，出DMFR(2)的濃縮液(6)從AnDMBR(7)的底部進(jìn)入;所述AnDMBR(7)包括帶氣體收集與循環(huán)裝置和栗抽吸出水裝置的升流式反應(yīng)器主體，在升流式反應(yīng)器主體中設(shè)置有動態(tài)膜組件二 (8)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于污水資源化處理與能源回收的兩級動態(tài)膜裝置，其特征在于，所述DMFR(2)的反應(yīng)器主體為圓柱或方形池體，底部安裝攪拌裝置(4)，中部安放動態(tài)膜組件一(3)，側(cè)面設(shè)有出水管一(5)，出水管一(5)的入口端與動態(tài)膜組件一(3)連接，出口端在反應(yīng)器主體之外，便于動態(tài)膜組件一 (3)重力出水。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于污水資源化處理與能源回收的兩級動態(tài)膜裝置，其特征在于，所述攪拌裝置(4)為水上或水下攪拌設(shè)備，保證污水混合均勻，同時避免帶入溶解氧，以防止生物降解。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于污水資源化處理與能源回收的兩級動態(tài)膜裝置，其特征在于，所述AnDMBR(7)的升流式反應(yīng)器主體構(gòu)型為升流式，池體的底部為布水區(qū)，上部安裝動態(tài)膜組件二(8)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于污水資源化處理與能源回收的兩級動態(tài)膜裝置，其特征在于，所述動態(tài)膜組件一 (3)和動態(tài)膜組件二 (8)均為雙面平板式，由PVC板框架和大孔膜支撐材料依次組合固定而成。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述用于污水資源化處理與能源回收的兩級動態(tài)膜裝置，其特征在于，所述大孔膜支撐材料為孔徑為10-200μπι的不銹鋼網(wǎng)、尼龍網(wǎng)或無紡布。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于污水資源化處理與能源回收的兩級動態(tài)膜裝置，其特征在于，所述氣體收集與循環(huán)裝置為帶有氣體循環(huán)栗(11)和氣體流量計(jì)(9)的連通升流式反應(yīng)器主體頂部與底部的管路，出升流式反應(yīng)器主體頂部的生物氣，一部分收集利用，一部分經(jīng)氣體循環(huán)栗(11)返回升流式反應(yīng)器主體底部，起到強(qiáng)化污泥混合與沖刷膜組件的作用。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于污水資源化處理與能源回收的兩級動態(tài)膜裝置，其特征在于，所述栗抽吸出水裝置為帶有抽吸栗(12)的出水管二(13)，出水管二(13)的入口端與動態(tài)膜組件二(8)連接，出口端在升流式反應(yīng)器主體之外。9.一種用于污水資源化處理與能源回收的兩級動態(tài)膜工藝，其特征在于: 將原污水(I)送入DMFR(2)，啟動攪拌裝置(4)，原污水(I)透過動態(tài)膜組件一(3)，透過液經(jīng)出水管一 (5)流出，濃縮液(6)經(jīng)提升栗打入AnDMBR( 7);過濾液經(jīng)動態(tài)膜組件二 (8)由抽吸栗(12)抽至出水管二(13)，而產(chǎn)生的生物氣一部分經(jīng)過氣體流量計(jì)(9)到達(dá)氣體收集裝置(10)，另外一部分經(jīng)氣液分離器后由氣體循環(huán)栗(11)返回AnDMBR(7)的底部，形成上升流，保證污泥混合均勻并沖刷膜表面以控制膜污染。
【文檔編號】C02F3/28GK106045034SQ201610551800
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月13日
【發(fā)明人】胡以松, 王曉昌, 楊媛
【申請人】西安建筑科技大學(xué)