專利名稱：好氧膜生物反應器及工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于污水處理技術領域，具體說涉及一種好氧膜生物反應器和用于該膜生物反應器的工藝。
背景技術：
膜技術作為21世紀最有前途的高新技術之一被國內外環境行業專家稱為“第三次工業革命”。膜生物反應器(MBR)技術是近20年來發展起來的，廣泛應用于廢水處理的一項工程技術，MBR在未來活性污泥改進工藝中占有明顯技術優勢，可用于市政廢水、生活廢水、各種工業廢水以及微污染原水的深度處理，以及污水回用領域，市場容量巨大。MBR系統及其工藝具有諸多優點，但存在以下缺點1)系統需氧量大、能耗高；2) 膜表面容易堵塞；幻膜組件價格昂貴。MBR系統的能耗值與膜通量、膜污染狀況、污泥濃度、 曝氣量、系統規模、泵的選型及流程設計均有關系。因此在設備選型、流程設計、膜組件形式和膜材料選擇等方面做進一步的研究和改進，是MBR未來發展方向。現有膜生物反應器主要采用內置浸沒式工藝，來分離生物反應后的活性污泥泥水混合物，達到水質凈化的目的。浸沒式中空纖維膜由于成本優勢，占有絕大部分實際應用工程案例，是膜組件的主要應用形態。但在實際工程應用中，中空纖維膜存在著幾種明顯的技術缺陷1)纖維絲在劇烈攪拌過程中容易斷裂；2)清洗困難，一般需要取出生物反應池專門清洗；3)因為高堆積密度，使纖維絲之間極易被反應池中污泥堵塞，其中膜組件兩端膜絲與密封膠結合部的堵塞，是最常見的污泥堵塞。堵塞后，膜通量急劇下降，出水不穩定，容易造成纖維絲斷裂，并提高清洗難度。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種好氧膜生物反應器，該反應器出水水質穩定，排泥量少，結構緊湊，維護簡單。本發明采用以下技術方案一種好氧膜生物反應器，包括缺氧池、好氧池和膜池，所述缺氧池設上部開口和第一上部溢流口，缺氧池液位高于好氧池液位，所述好氧池底部設出水口，該出水口分別與缺氧池底部、膜池底部連接，所述膜池設第二上部溢流口并且膜池液位高于好氧池液位，膜池內設膜組件，膜池連接清水池。進一步地，在所述好氧池出水口與缺氧池底部連接的管路上設有回流泵，在所述好氧池出水口與膜池底部連接的管路上設有進水泵。進一步地，所述膜組件為直立管式膜，并浸沒于膜池內活性污泥的泥水混合物中， 所述管式膜底部設集水管，該集水管通過清水泵與清水池連接。進一步地，所述好氧池底部設第一曝氣設備，該第一曝氣設備連接第一空氣泵。進一步地，所述膜池底部設第二曝氣設備，該第二曝氣設備連接第二空氣泵。本發明中膜池與好氧反應池分開，適用于大批量污水處理，同時便于對反應器設備進行檢修；缺氧池、膜池均液位高于好氧池，通過溢流方式實現池之間的流通，同時膜池中的污泥濃度得到有效控制，本發明能維持組件高堆積密度、出水水質優良、設備占地面積小、排泥量少、硝化能力強、結構簡單。本發明要解決的另一個技術問題是提供一種用于上述好氧膜生物反應器的工藝， 該工藝運行合理，流程設計優化，膜污染得到控制，膜通量能長時間保持較高水平。本發明采用以下技術方案一種好氧膜生物反應器工藝，按以下步驟進行(1)污水經過格柵過濾，進入集水井，污水中大顆粒先被濾除；(2)污水從集水井進入缺氧池，進行缺氧反應；(3)隨后污水從缺氧池第一上部溢流口溢流進入好氧池，進行好氧生物反應，同時氨氮被硝化；(4)硝化反應后的泥水混合物從好氧池底部引出，并分成兩部分，一部分泥水混合物由膜池底部進入，泥水混合物在膜池內進行泥水分離，處理后的清水通過膜表面進入膜管內被排出，活性污泥被截留在膜池內；另一部分泥水混合物從缺氧池底部進入，污水在缺氧池進行缺氧反應和反硝化反應；(5)被膜組件截留在膜池內的活性污泥從膜池第二上部溢流口溢流回到好氧池； 而通過膜組件的過濾出水進入清水池。進一步地，所述步驟(1)中預處理為污水通過尺寸不大于Imm的細格柵。進一步地，所述步驟中泥水混合物分成兩路后，一部分通過進水泵進入膜池， 另一部分通過回流泵進入缺氧池。進一步地，所述步驟(3)中，好氧池底部設第一曝氣設備，第一曝氣設備連接第一
空氣泵。進一步地，所述步驟中，膜池底部設第二曝氣設備，第二曝氣設備連接第二空氣泵。進一步地，所述步驟中，膜組件為直立管式膜，并浸沒在泥水混合物中，通過膜組件的過濾出水通過連接在管式膜底部的集水管最終進入清水池。進一步地，所述工藝中缺氧池、好氧池、膜池和清水池的連接管路上的元件均由 PLC電控設備控制。本發明涉及的膜生物反應器工藝能維持較高的污泥濃度，膜污染得到控制，流程設計簡單，與上述膜生物反應器結合運用能耗低，而運行效果顯著高效。
圖1為本發明涉及的好氧膜生物反應器及工藝。
具體實施例方式參見圖1，為本發明涉及的好氧膜生物反應器。包括分開設置的集水井1、缺氧池 5、好氧池8、膜池11和清水池M。所述集水井1設于地表下，地表上設有細格柵2，格柵2 尺寸為不大于1mm，集水井1中設提升泵3，可將污水抽取并通過進水管4輸送，進水管4在缺氧池5的上部開口的上方。缺氧池5中設攪拌機6。好氧池8設于缺氧池5和膜池11之間。缺氧池5、膜池11的液位都高于好氧池8液位，缺氧池5靠近好氧池8的一側設有第一上部溢流口 7，膜池11靠近好氧池8的一側設有第二上部溢流口 12。好氧池8的底部設出水口 25，出水流出出水口 25后被分為兩路，第一管路19與缺氧池5底部連接，第二管路20 與膜池11底部連接。在第一管路19上設有回流泵17，負責將好氧池8流出的活性污泥泥水混合物輸送回缺氧池5中進行缺氧反應和反硝化反應。第二管路20上設進水泵18，好氧池8流出的活性污泥泥水混合物通過進水泵18進入膜池11。第二管路20上還可設排泥閥21。膜池11中設膜組件13，該膜組件13為直立的管式膜組件，并浸沒于泥水混合液中。膜組件13底部設集水管，該集水管連接出水管22，出水管22上設有出水泵23，出水引入清水池24。所述好氧池8底部設第一曝氣設備9，該第一曝氣設備9連接第一空氣泵10， 在本實施例中，第一曝氣設備9為曝氣穿孔管或微孔曝氣盤。膜池11底部設第二曝氣設備 14，該第二曝氣設備14通過空氣閥16連接第二空氣泵15。缺氧池5、好氧池8、膜池11和清水池M所涉及的連接管路上的元件均由PLC電控設備控制。管式膜組件包括支撐框架和多根膜元件，包括集水管、曝氣穿孔管(即第二曝氣設備14)、不銹鋼支撐框架。集水管用于收集膜過濾出水，曝氣穿孔管用于沖洗膜表面，防止膜堵塞，不銹鋼框架用于支撐膜組件。管式膜元件由支撐材料和涂覆于膜外表面的高分子有機涂層材料兩部分組成。支撐材料由加強型聚酯微孔無紡布卷繞而成，膜涂層材料為聚乙烯、聚丙烯、聚醚砜、聚砜、聚偏氟乙烯等材質，膜孔徑為微濾或超濾范圍。過濾方式是在負壓狀態下，泥水混合液由外向內過濾，處理出水透過膜進入膜管內被抽入集水管，隨后進入出水管22，而活性污泥則被攔截在膜池11中。膜組件13浸沒在污水中，排布方式為豎向排布，膜管底部密封連接在一個特別設計的集水管(盤)上，膜管頂部無集水管設計， 但每根膜管頂部用專門設計的小帽密封，防止抽吸時進水，多根膜元件組成膜組件13，不同型號的膜組件13包含的膜管元件數量由100根到1000根不等。管式膜元件內徑為4mm、 6mm、8mm、IOmm 等，高度為 200mm、400mm、600mm、800mm、1000mm、1200mm 不等，以適應不同應用場合。膜組件集水管端頭設計為矩形或圓形，矩形設計成長500mm到2000mm，寬200mm到 1000mm,圓形則設計成直徑IOOmm到600mm不等。由于膜元件內徑較粗，可依靠自身強度自行站立在水中，減少了支撐框架，上端無出水端頭，解決了中空纖維膜組件端頭堵塞的問題，確保了膜出水流量的穩定，可有效減少膜組件化學清洗的次數，從而延長膜壽命，降低運行成本。接下來介紹膜生物反應器工藝。(1)污水通過尺寸不大于Imm的格柵2進行預處理，污水中大顆粒先被濾除；(2)污水隨后收集在集水池中，提升泵3抽取污水，并由進水管4輸送；(3)污水由進水管4輸送進入缺氧池5，攪拌機6工作，使缺氧池進入完全混合狀態，缺氧池5內進行缺氧反應和反硝化反應；(4)污水從缺氧池5的第一上部溢流口 7溢流進入好氧池8，隨后在好氧池中進行好氧和硝化反應，得到泥水混合物；(5)所述泥水混合物從好氧池8底部出水，并分成兩部分，一部分泥水混合物沿第二管路20通過進水泵18由膜池11底部進入，膜池11內設負壓，泥水混合物由外向內通過膜表面，被膜池11中的膜組件13過濾；另一部分泥水混合物沿第一管路19通過回流泵17 從缺氧池5底部進入，在缺氧池中進行污水缺氧反應和反硝化反應；
(6)被截留在膜組件13外的活性污泥從膜池11第二上部溢流口 12溢流回到好氧池8 ；而膜組件13的過濾出水通過膜組件13底部的集水管出水，最后進入清水池24。 污水經細格柵預處理后，首先進入缺氧池5，進行缺氧反應和反硝化反應，然后污水進入好氧池8。在好氧池8中，除對含碳有機物進行氧化外，還利用亞硝化菌及硝化菌，將污水中 NH3-N硝化生成NOx-N。為了達到污水脫氮的目的，好氧池8中泥水(硝化)混合物通過內循環回流到缺氧池5，利用原污水中有機碳進行反硝化，將NOx-N還原成氮氣。本工藝不用投加外加碳源，可利用原污水中的有機物作為碳源進行反硝化，達到降低COD和脫氮的目的。缺氧池5設在好氧池8之前，當水中堿度不足時，由于反硝化可增加堿度，因而可以補償硝化過程中對堿度的消耗。本工藝只有一個污泥系統，混合菌群處于好氧和缺氧狀態，有機物濃度高低交替條件，有利于控制污泥膨脹。其中一些具體的技術指標清水膜通量< 60LMH ；生活污水的膜通量< 25LMH ；組件空氣沖刷曝氣率平均為0. 5m3/m2. h ；根據不同高度和管徑，曝氣率在0. 35-0. 8m3/m2. h 范圍內；膜管長度/高度可設計為0. 2m、0. 4m,0. 6m、0. 8m、1. 0m、l. 2m，最常用長度為1. 2m ； 管徑指膜管內徑2mm、4mm、6mm、8mm、10mm、12mm,最常用內徑為8m ；跨膜壓差彡0. 4bar ；采用間歇運行方式，每個運行周期抽吸5分鐘，清水反沖洗1分鐘，能夠保持長期穩定運行；化學清洗周期，對生活污水3-6個月，對其他廢水根據具體運行情況，一般為1-3個月；出水濁度彡INTU ；膜池11活性污泥濃度MLSS維持在8-12g/L ；預處理格柵2尺寸彡Imm ；曝氣管清洗周期2天。本發明中膜池與好氧反應池分開設計，適用于大批量污水處理，便于對膜反應器設備進行檢修；缺氧池、膜池液位均高于好氧池液位，通過溢流方式實現反應池之間的污水流通，這樣膜池中的污泥濃度得到有效控制，本發明能維持組件高堆積密度、出水水質優良、設備占地面積小、排泥量少、硝化能力強、結構簡單。可以用于生活污水、工業污水的處理，對生活污水處理出水可以達到國家生活雜用水水質標準CJ/T48-1999。
權利要求
1.一種好氧膜生物反應器，其特征是包括缺氧池(5)、好氧池(8)和膜池(11)，所述缺氧池( 設上部開口和第一上部溢流口(7)，缺氧池( 液位高于好氧池(8)液位，所述好氧池(8)底部設出水口(25)，該出水口 0 分別與缺氧池( 底部、膜池(11)底部連接，所述膜池(11)設第二上部溢流口(12)并且膜池(11)液位高于好氧池(8)液位，膜池 (11)內設膜組件(13)，膜池(11)連接清水池(24) 0
2.根據權利要求1所述的好氧膜生物反應器，其特征是在所述好氧池(8)的出水口 (25)與缺氧池( 底部連接的管路上設有回流泵(17)，在所述好氧池(8)的出水口 05) 與膜池(11)底部連接的管路上設有進水泵(18)。
3.根據權利要求1所述的好氧膜生物反應器，其特征是所述膜組件(1 為直立管式膜，并浸沒于膜池(11)內的活性污泥泥水混合物中，所述管式膜底部設集水管，該集水管與清水池04)連接。
4.根據權利要求1所述的好氧膜生物反應器，其特征是所述好氧池(8)底部設第一曝氣設備(9)，該第一曝氣設備(9)連接第一空氣泵(10)。
5.根據權利要求1所述的好氧膜生物反應器，其特征是所述膜池(11)底部設第二曝氣設備(14)，該第二曝氣設備(14)連接第二空氣泵(15)。
6.一種好氧膜生物反應器工藝，其特征是按以下步驟進行(1)污水經過格柵過濾，進入集水井，污水中大顆粒先被濾除；(2)污水從集水井進入缺氧池，進行缺氧反應；(3)隨后污水從缺氧池第一上部溢流口溢流進入好氧池，進行好氧生物反應，同時氨氮被硝化；(4)硝化反應后的泥水混合物從好氧池底部引出，并分成兩部分，一部分泥水混合物由膜池底部進入，泥水混合物在膜池內進行泥水分離，處理后的清水通過膜表面進入膜管內被排出，活性污泥被截留在膜池內；另一部分泥水混合物從缺氧池底部進入，污水在缺氧池進行缺氧反應和反硝化反應；(5)被膜組件截留在膜池內的活性污泥從膜池第二上部溢流口溢流回到好氧池；而通過膜組件的過濾出水進入清水池。
7.根據權利要求6所述的好氧膜生物反應器工藝，其特征是所述步驟(1)中預處理為污水通過尺寸不大于Imm的格柵。
8.根據權利要求6所述的好氧膜生物反應器工藝，其特征是所述步驟(4)中泥水混合物分成兩路后，一部分通過進水泵進入膜池，另一部分通過回流泵進入缺氧池。
9.根據權利要求6所述的好氧膜生物反應器工藝，其特征是所述步驟C3)中，好氧池底部設第一曝氣設備，第一曝氣設備連接第一空氣泵。
10.根據權利要求1所述的好氧膜生物反應器工藝，其特征是所述步驟中，膜池底部設第二曝氣設備，第二曝氣設備連接第二空氣泵。
11.根據權利要求6所述的好氧膜生物反應器工藝，其特征是所述步驟中，膜組件為直立管式膜，并浸沒在泥水混合物中，通過膜組件的過濾出水通過連接在管式膜底部的集水管最終進入清水池。
12.根據權利要求6-11中任一項所述的好氧膜生物反應器工藝，其特征是所述工藝中缺氧池、好氧池、膜池和清水池的連接管路上的元件均由PLC電控設備控制。
全文摘要
本發明公開了一種好氧膜生物反應器及工藝，所述好氧膜生物反應器包括缺氧池、好氧池和膜池，所述缺氧池設上部開口和第一上部溢流口，缺氧池液位高于好氧池液位，所述好氧池底部設出水口，該出水口分別與缺氧池底部、膜池底部連接，所述膜池設第二上部溢流口并且膜池液位高于好氧池液位，膜池內設膜組件，膜池連接清水池。本發明中膜池與好氧反應池分開，適用于大批量污水處理，同時便于對反應器設備進行檢修；缺氧池、膜池液位均高于好氧池液位，通過溢流方式實現池之間的流通，同時膜池中的污泥濃度得到有效控制。本發明能維持組件高堆積密度、出水水質優良、設備占地面積小、排泥量少、硝化能力強、結構簡單。
文檔編號C02F9/14GK102260016SQ20111013484
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月23日 優先權日2011年5月23日
發明者向陽, 羅春譯 申請人:上海膜達克環保工程有限公司