專利名稱：生活灰水mbr凈化裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及環境保護技術領域，具體涉及一種生活灰水MBR凈化裝置。
背景技術：
生活灰水來源于家庭的各種洗浴、洗滌和廚房廢水，水量占全部生活污水的70 75%，污染物僅占生活污水的20%左右，以洗滌劑(主要是陰離子洗滌劑，LAS)、懸浮物和 少量的有機物污染物為主，氮和磷的濃度比普通生活污水低80%左右。生活灰水就地收 集深度處理，直接回用于沖洗廁所和綠化等，不僅處理難度和成本低，而且幾乎不含病原細 菌等，回用風險小，在實現污染物減量化的同時實現資源化，從而節省能源與資源消耗的目 的。歐洲等國家對生活灰水的收集和處理的研究多集中于單個家庭或建筑物，且采用簡單 或生態處理等手段實現處理和回用，但擴大用于一個小區或多個小區，則存在占地面積大、 設施多、凈化程度低、回用水的水質難以有效保證等問題。我國現已有生活污水源分離和收 集的研究，但在灰水的處理和回用方面涉足很少。由于生活灰水的LAS濃度較高，生物處理過程中將產生較多泡沫，影響處理效果； 采用適當的預處理手段將其去除十分必要。高效載體混凝澄清技術近年來發展迅速，通過 混凝劑和回流污泥，能夠實現水的快速澄清。經過預處理后灰水的有機物濃度、懸浮物和 LAS均大幅降低，后續生物處理多采用生物膜法，不僅占地面積大，而且需要二沉池或過濾 裝置去除懸浮物和濁度，才能實現回用。膜生物反應器(MBR)是近年來快速發展的廢水生 物處理技術，其將生物氧化和高效固液分離整合在一個構筑物內，占地面積省，出水的水質 優良，能夠直接回用，且裝置可實現自動穩定運行。將高效混凝澄清預處理與MBR融合用于處理生活灰水，發揮彼此的優勢，既降低 LAS對后續膜材料的影響，同時提高MBR的運行穩定性，達到優良的出水水質。高效快速澄 清技術與MBR組合應用于生活灰水深度處理和再生尚無任何研究與應用。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種生活灰水MBR凈化裝置。本實用新型采用如下技術手段解決上述技術問題一種生活灰水MBR凈化裝置，該系統包括預處理器和膜生物反應器，且所述預處 理器和膜生物反應器這兩個處理單元之間通過管道連接。較佳的，所述預處理器的內部通過不完全封閉的隔板分隔為混凝反應區和高效澄清區。優選的，所述混凝反應區的內部通過不完全封閉的隔板分隔為加藥混合段和反應 熟化段；且所述混凝反應區的進水端設有進水管、混凝劑加注管和回流污泥管；所述加藥 混合段頂部設有混合攪拌槳，所述反應熟化段頂部設有低轉速攪拌槳。優選的，所述高效澄清區內部設有斜板和底泥刮渣機，且所述高效澄清區的底部 設有用于接受污泥的泥斗區，且所述泥斗區的底部經排泥管與污泥回流泵的一側連接，污泥回流泵的另一側與回流污泥管和外排管連接，所述回流污泥管的另一側與混凝反應區連 接，且所述回流污泥管與污泥回流泵之間還設有閥門。所述泥斗區通過回流污泥管與混凝反應區連通。較佳的，所述膜生物反應器包括完全連通無分隔的生物氧化區和膜分離區，且所 述膜分離區的面積為膜生物反應器總面積的1/2 1/3。優選的，所述生物氧化區底部設有微孔曝氣器，所述膜分離區內部設有超濾膜分 離裝置和穿孔沖洗管；且所述超濾膜分離裝置通過自控單元與真空泵連接，所述穿孔曝氣 管通過空氣干管與沖洗鼓風機連接。優選的，所述超濾膜分離裝置由超濾膜組件組成，超濾膜組件的材料為孔徑范圍 為IOnm IOOnm的膜組件；所述超濾膜組件的過濾方式為死端過濾，穿孔曝氣管用于對膜 組件表面進行強制空氣沖洗，當膜組件的運行阻力增加到一定程度或達到設定的運行時間 時，即轉入沖洗狀態。其中，所述術語“死端過濾”的含義為溶劑和小于膜孔的溶質在壓力的驅動下透 過膜，大于膜孔的顆粒被截留，通常堆積在膜面上，隨著時間的增加，膜面上堆積的顆粒也 在增加，過濾阻力增大，膜滲透速率下降。因此，死端過濾是間歇式的，必須周期性的停下來 清洗膜表面的污染層。所述微孔曝氣器的作用是用于向生物氧化區內的微生物提供代謝所需要的氧氣， 微孔曝氣器通過曝氣干管與鼓風機連接，可以控制曝氣量的大小。所述穿孔曝氣管和沖洗 鼓風機的作用是將沖洗鼓風機所產的空氣通過穿孔曝氣管直接對膜組件進行沖刷，以避免 膜表面形成過厚的泥膜、保持穩定的膜通量。超濾膜分離裝置通過真空泵將處理后的清水 抽出。所述自控單元的作用是實現膜組件抽濾和反沖洗狀態的自動切換。進一步優選的，所述膜生物反應器內還設有液位控制器，所述液位控制器與自控 單元連接。所述自控單元的功能是用于實現膜組件抽濾和反沖洗狀態的自動切換。所述液位控制器的作用是通過高低液位控制膜組件的運行狀態或停止狀態。當高 效澄清區的清水自流進入膜生物反應器后液位達到設定的高度時，液位控制器將指示信號 傳遞到超濾膜分離裝置，并指示其開始工作；隨著超濾膜分離裝置工作一段時間后，膜生物 反應器中的液位降低到設定高度，指示超濾膜分離裝置停止工作，膜生物反應器中的水位 會逐步上升，當達到高位點時重新轉入運行狀態。由于灰水的水量波動較大，通過這種方式 可以實現對來水量的靈活調節。本實用新型中所述的生活灰水MBR處理裝置由預處理器和MBR反應器組成，預處 理器包括混凝反應區和高效澄清區，MBR包括生物氧化區和膜分離區，兩個處理單元通過管 道連接。預處理器的目的是對灰水進行預處理，降低LAS、懸浮物或膠體狀成份的濃度，減少 對后續生物反應器和膜材料的影響。預處理器的混凝反應區設置有攪拌裝置和自動加藥裝 置，此外還有污泥回流管；高效澄清區布置有斜板、污泥斗和回流污泥泵。MBR反應器培養 一定濃度的生物量，曝氣充氧，用于徹底去除各種還原性污染物，實現固液分離，使回用水 的水質達到要求。生活灰水首先從各建筑物或小區收集并經過格柵攔截大的漂浮物后進入處理系 統。在預處理器的混凝反應區入口，設置進水管和回流污泥管，生活灰水和沉淀區的回流污 泥共同進入混凝反應區，投加無機高分子混凝劑，通過快速攪拌促使絮體形成和長大。反應區出水自流進入高速澄清區進行固液分離。高速澄清區放置多組斜板，表面負荷率可達到 20 60m/h，灰水在上流過程中懸浮物在斜管區沉淀并進入污泥斗儲存。泥斗區的一部分 污泥通過污泥泵、回流污泥管回到混凝反應區，參與混凝過程，提高混凝沉淀效率。剩余污 泥通過外排管收集后處理、處置。生活灰水經過預處理器處理后，LAS和懸浮物等均大幅降低，再通過管道自流進入 MBR反應器。MBR反應器由生物氧化區和膜分離區組成，彼此不分隔。反應器內培養活性污 泥，混合液污泥濃度(MLSS)控制6 12g/L。MBR反應器的底部均布置曝氣管和曝氣器，其 中生物氧化區布置微孔曝氣器，膜分離區則布置超濾膜分離裝置和穿孔曝氣管。超濾膜分 離裝置能夠實現自動抽濾和反沖洗。膜生物反應器內安裝液位控制器，設置高低液位，用于 控制超濾膜分離裝置的運行和停止狀態；當MBR的液位達到設定的高度時，液位指示信號 傳遞到超濾膜分離裝置的自控單元并指示后者開始工作；隨著超濾膜分離裝置工作一段時 間后，反應器內的液位降低到設定高度，超濾膜分離裝置停止工作，能夠實現對來水量波動 的自動調節。MBR的出水清澈無色，污染物濃度低，再經過消毒后就可以回用到多個領域。本實用新型與已有技術相比較，效果是積極且明顯的，其特色和優點如下(1)、將低污染灰水的高效預處理和膜生物反應器耦合在同一個處理系統，處理難 度低，投資費用少。(2)、灰水經過本實用新型處理后具有良好的水質穩定性，可作為新鮮雜用水，用 于沖廁所、小區綠化、洗車或工業生產等。(3)、整個處理系統自動運行，具有突出的水質和水量適應性和抗沖擊性。(4)、占地面積省，僅為常規深度處理系統的一半左右，管理簡單。
圖1為本實用新型的生活灰水MBR凈化裝置的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型可采取的具體結構作詳細說明。圖1為本實用新型中生活灰水MBR凈化裝置的結構示意圖，本實施例中的生活灰 水MBR凈化裝置由預處理器1和膜生物反應器(MBR反應器)2組成，且預處理器1和膜生 物反應器2之間通過管道125連接，具體組成參見圖1所示，本實施例中的生活灰水MBR凈 化裝置可用于灰水的深度處理和回用。其中，預處理器1包括混凝反應區11和高效澄清區12。混凝反應區11內由不完全間隔的隔板117分為加藥混合段111和反應熟化段 112。混凝反應區11的一側(進水端)設有有進水管113、混凝劑加注管114和回流污泥管 131 ；加藥混合段111設有混合攪拌槳115 (攪拌速度為200 300r/min)，反應熟化段112 設有低轉速攪拌槳116 (攪拌速度為10 50r/min)。高效澄清區12內部設有多組斜板121和底泥刮渣機122，同時，高效澄清區12的 底部凹陷成泥斗區123，泥斗區123的底部經排泥管124與污泥回流泵13的一側連接，污泥 回流泵13的另一側與回流污泥管131和外排管132連接，其中回流污泥管131的另一側與 混凝反應區11連接，在回流污泥管131和污泥回流泵13之間還設有閥門133。[0033]泥斗區123通過回流污泥管131與混凝反應區11連接；泥斗區123的一部分污泥 在回流污泥泵13的作用下，通過回流污泥管131進入混凝反應區11，參與混凝過程，提高 混凝沉淀效率；其它剩余污泥通過外排管132進行收集與后處理。高效澄清區12的另一側 (出水端)通過管道125與膜生物反應器2連接。膜生物反應器2由生物氧化區21和膜分離區22組成，且生物氧化區21和膜分離 區22之間連通，彼此不分隔。生物氧化區21底部設有微孔曝氣管211，且微孔曝氣管211通過曝氣支管212與 鼓風機213連接。膜分離區22內設有超濾膜分離裝置221和穿孔沖洗管222，穿孔沖洗管222通過 空氣干管223與沖洗鼓風機224連接。超濾膜分離裝置221由超濾膜組件組成，超濾膜材 料為孔徑范圍為lOnm lOOnm的管式膜或平板膜。超濾膜分離裝置221通過自控單元225 與真空泵226連接，且自控單元225與液位控制器227連接。自控單元225的功能是用于實現膜組件抽濾和反沖洗狀態的自動切換。液位控制器227的作用是通過高低液位控制超濾膜組件的運行狀態或停止狀態。 當高效澄清區12的清水自流進入膜生物反應器2后，液位逐漸達到設定的高度時，液位控 制器227將指示信號傳遞到超濾膜分離裝置221，指示后者開始工作；隨著超濾膜分離裝置 221工作一段時間后，膜生物反應器2中的液位降低到設定高度，指示超濾膜分離裝置221 停止工作，膜生物反應器2中的水位會逐步上升，當達到高位點時重新轉入運行狀態。實施例2、生活灰水的MBR凈化過程本實施例中的生活灰水來自某建筑物的所有淋浴、洗滌和廚房等雜用水，進水的 NH3-N 為 20 35mg/L、C0DCr 為 200 350mg/l, LAS 為 6. 2 31. 5mg/L, TP 為 3 8mg/L, SS 為 140 300mg/L。凈化過程如下生活灰水收集后通過進水管113進入預處理器1的加藥混合段111，該段設有混凝 劑加注管114和混合攪拌槳115，灰水在這里先后與混凝劑、回流污泥(回流污泥量為進水 量的3% 5% )混合，混合攪拌槳115快速攪拌促進藥劑、污泥和水的充分混合與反應，并 形成絮體。經過充分凝絮處理的泥水混合液進入反應熟化段112。低轉速攪拌槳116通過 對水流的緩慢攪動促進絮體長大，避免大的絮體被打碎。混凝反應后的生活灰水自流進入高效澄清區12實現固液分離。高效澄清區12的 上層安裝多組斜板121，底部安裝污泥刮渣機122，底部凹陷形成污泥斗123。泥水混合液在 高效澄清區進入斜板區，表面負荷率可達到20 60m/h，灰水和絮體在這里實現分離。絮體 沉降到池底部，再通過底泥刮渣機122刮至污泥斗123并儲存，然后通過污泥回流泵13、回 流污泥管131參與灰水的混凝沉淀過程，剩余污泥每天通過外排管132定期排放，以防止泥 斗區123的污泥過度積累。澄清后的灰水通過出水管125自流進入膜生物反應器2。經過預處理后的出水中各項參數檢測結果如下NH3-N為17 30mg/L、C0DCr為 140 270mg/l, LAS 為 2. 2 11. 5mg/L, TP 為 0. 5 2. 8mg/L, SS 為 30 80mg/L。經過混凝澄清預處理后的出水進入膜生物反應器2的生物氧化區21中，與活性污 泥相混合，污染物被微生物代謝分解；生物氧化區21內混合液曝氣，混合液中的溶解氧(DO 值)控制為2 5mg/L ；經過生物處理后的混合液經膜分離區過濾出水。灰水在膜生物反應器2中的總停留時間為3 5h，其中，灰水在生物氧化區中的處理時間為2 3h，在膜分 離區的水力停留時間為1 2h。膜生物反應器2內培養生物污泥，總生物量(MLSS)控制為 6 12g/L。膜生物反應器2的生物氧化區21和固液分離區22的底部分別安裝了獨立的 空氣擴散器，其中生物氧化區21底部設有微孔曝氣器211，用于向微生物提供代謝所需的 氧氣，微孔曝氣器211通過曝氣支管212與鼓風機213相連，可控制其曝氣量大小。在進行灰水的膜生物處理過程中，膜分離區22的面積占整個膜生物反應器2面積 的1/2 1/3，超濾膜分離裝置221由超濾膜組件組成，膜的孔徑范圍為lOnm lOOnm之 間。膜分離區的底部布置穿孔沖洗管222，通過空氣干管223與沖洗鼓風機224相接。沖 洗鼓風機所產的空氣通過穿孔沖洗管直接對膜組件進行沖刷，以避免膜表面形成過厚的泥 膜、保持穩定的膜通量。超濾膜分離裝置通過真空泵226將處理后的清水抽出。當真空泵 226的工作壓力或抽濾時間達到設定值時，自動進入反沖洗狀態。自控單元225能夠實現膜 組件抽濾和反沖洗狀態的自動切換。膜生物反應器內安裝液位控制器227，通過高低液位控 制膜組件的運行狀態或停止狀態。當澄清池上清液自流進入MBR后，液位達到設定的高度 A時，液位控制器227將指示信號傳遞到超濾膜分離裝置并指示其開始工作；隨著超濾膜分 離裝置工作一段時間后，反應器內的液位降低到設定高度B，液位控制器指示超濾膜分離裝 置停止工作，反應器的水位逐步上升，當達到高位點時重新轉入運行狀態。由于灰水的水量 波動較大，通過這種方式可實現對來水量的靈活調節。生活灰水經過預處理器1處理后，LAS和懸浮物等均減少，COD等濃度降低，不僅可 避免后續生物處理過程中過量泡沫生成，降低對膜材料的影響，而且縮短了生物處理的時 間。MBR的出水清澈無色，污染物濃度低，經過化合氯或紫外消毒后就可以直接回用。MBR凈化處理結果如下處理后的出水可以達到NH3-N小于2mg/L、C0DCr小于30mg/L，TN小于20mg/L，濁 度低于0. 1NTU，總細菌數小于102f/mL，E. coli未檢出。回用水可滿足直接用于建筑物的 抽水馬桶沖洗、綠化用水和洗車等需要。生活小區的生活灰水、低濃度生活污水、工業廢水的外排水經過本實用新型凈化 后也可達到《城市污水再生利用城市雜用水水質》(GB18920-2002)標準。本實施例中，將低污染灰水的高效預處理和膜生物反應器耦合在同一個處理系 統，處理難度低，投資費用少，且占地面積省，僅為常規深度處理系統的一半左右，可實現自 動運行，管理簡單。實施例中的生活灰水經過處理后具有良好的水質穩定性，可作為新鮮 水雜用水，用于沖廁所、小區綠化、洗車或工業生產等，在處理過程中，整個處理系統自動運 行，具有突出的水質和水量適應性和抗沖擊性。
權利要求一種生活灰水MBR凈化裝置，該系統包括預處理器和膜生物反應器，且所述預處理器和膜生物反應器通過管道連接。
2.如權利要求1中所述的生活灰水MBR凈化裝置，其特征在于，所述預處理器的內部通 過不完全封閉的隔板分隔為混凝反應區和高效澄清區。
3.如權利要求2中所述的生活灰水MBR凈化裝置，其特征在于，所述混凝反應區的內部 通過不完全封閉的隔板分隔為加藥混合段和反應熟化段；所述混凝反應區的進水端設有進 水管、混凝劑加注管和回流污泥管；所述加藥混合段設有混合攪拌槳，所述反應熟化段設有 低轉速攪拌槳。
4.如權利要求2中所述的生活灰水MBR凈化裝置，其特征在于，所述高效澄清區內部設 有斜板和底泥刮渣機，且所述高效澄清區的底部設有用于接受污泥的泥斗區，且所述泥斗 區的底部經排泥管與污泥回流泵的一側連接，污泥回流泵的另一側與回流污泥管和外排管 連接，所述回流污泥管的另一側與混凝反應區連接，且所述回流污泥管與污泥回流泵之間 還設有閥門。
5.如權利要求4中所述的生活灰水MBR凈化裝置，其特征在于，所述泥斗區通過回流污 泥管與混凝反應區連通。
6.如權利要求1中所述的生活灰水MBR凈化裝置，其特征在于，所述膜生物反應器包括 生物氧化區和膜分離區，且所述膜分離區的面積為膜生物反應器總面積的1/2 1/3。
7.如權利要求6中所述的生活灰水MBR凈化裝置，其特征在于，所述生物氧化區底部設 有微孔曝氣器，所述膜分離區內部設有超濾膜分離裝置和穿孔沖洗管；且所述超濾膜分離 裝置通過自控單元與真空泵連接，所述穿孔曝氣管通過空氣干管與沖洗鼓風機連接。
8.如權利要求7中所述的生活灰水MBR凈化裝置，其特征在于，所述超濾膜分離裝置由 超濾膜組件組成。
9.如權利要求7中所述的生活灰水MBR凈化裝置，其特征在于，所述自控單元與液位控 制器連接，且所述液位控制器位于膜生物反應器內。
專利摘要本實用新型涉及一種生活灰水MBR凈化裝置，該系統包括預處理器和膜生物反應器。本實用新型的生活灰水MBR凈化裝置將低污染灰水的高效預處理和膜生物反應器耦合在同一個處理系統中，處理難度低，投資費用少，且占地面積小，可實現自動運行，管理簡單。生活灰水經過處理后可作為新鮮水，用于沖廁所、小區綠化、洗車或工業生產等，在處理過程中，整個裝置自動運行，具有突出的水質和水量適應性與抗沖擊性。
文檔編號C02F1/52GK201648173SQ20092027605
公開日2010年11月24日 申請日期2009年12月4日 優先權日2009年12月4日
發明者何群彪, 唐賢春, 屈計寧, 董濱, 陳洪斌 申請人:同濟大學