申请日2017.08.23
公开(公告)日2017.11.17
IPC分类号C02F3/12
摘要
本发明公开了一种高效节能一体化MBR装置及其污水处理方法，属于污水处理领域。该装置包括：设置的往复驱动装置和行走装置，往复驱动装置由驱动电机和曲柄滑块机构组成，通过滑动连杆与MBR膜组件的行走装置相连，使膜池内的泥水混合液与MBR膜组件进行有规律、可控的相对运动进行膜擦洗，同时辅以少量的底部脉冲曝气擦洗。通过往复运动擦洗和曝气擦洗两种防止膜污染方式的结合，使MBR装置水平方向和垂直方向的污染得到有效控制，并且两种方式的能耗输入均可根据实际运行情况进行调整，以主动和可控的方式减缓膜污染。同时能实现通过控制适当的运行参数，达到最佳的节能效果。
权利要求书
1.一种高效节能一体化MBR装置，其特征在于，包括：
膜池(6)、MBR膜组件(1)、行走装置(5)、轨道支撑组件(4)、往复驱动装置、产水支管(9)、产水总管(8)、状态检测装置、脉冲曝气装置和控制装置;其中，所述MBR膜组件(1)设在所述膜池(6)内，所述MBR膜组件(1)上方设置所述轨道支撑组件(4)，所述行走装置(5)设在所述轨道支撑组件(4)上，所述MBR膜组件(1)上端与所述行走装置(5)固定连接，所述行走装置(5)与所述往复驱动装置连接，在所述往复驱动装置能驱动所述行走装置(5)带动所述MBR膜组件(1)在所述膜池(6)内规律化水平往复运动;
所述膜池(6)上分别连接有混合液回流管(10)和排泥管(11);
所述MBR膜组件(1)顶部设置的出水口经产水支管(9)与产水总管(8)连接，所述产水总管(8)上设置状态检测装置，能检测所述MBR膜组件(1)的运行状态变化;
所述MBR膜组件(1)下方的所述膜池(6)内设置所述脉冲曝气装置，所述脉冲曝气装置的曝气方向对应于所述MBR膜组件(1)，能曝气对所述MBR膜组件(1)进行竖直方向曝气擦洗以及进行所述膜池(6)内的泥水混合;
所述控制装置，分别与所述往复驱动装置、脉冲曝气装置和状态检测装置电气连接，能根据所述压力检测装置检测的所述MBR膜组件(1)的运行状态变化控制所述往复驱动装置驱动所述MBR膜组件(1)运行，以及控制所述脉冲曝气装置的曝气量。
2.根据权利要求1所述的高效节能一体化MBR装置，其特征在于，所述往复驱动装置包括：
驱动电机(3)和曲柄滑块机构(2);
所述曲柄滑块机构(2)一端与所述驱动电机(3)连接，该曲柄滑块机构(2)另一端由两根滑动连杆(23)与所述行走装置(5)连接，两根滑动连杆(23)在所述曲柄滑块机构(2)和所述行走装置(5)之间平行安装。
3.根据权利要求2所述的高效节能一体化MBR装置，其特征在于，所述驱动电机(3)采用低频率驱动电机。
4.根据权利要求1至3任一项所述的高效节能一体化MBR装置，其特征在于，所述MBR膜组件(1)为多组，行走装置(5)为与所述MBR膜组件(1)数量相同的多个，每个MBR膜组件(1)上端均配套连接一个行走装置(5)，各行走装置(5)均设置在所述轨道支撑组件(4)，并均与所述往复驱动装置连接。
5.根据权利要求1至3任一项所述的高效节能一体化MBR装置，其特征在于，所述脉冲曝气装置包括：脉冲曝气器、脉冲曝气管(12)、多个微孔曝气器(13)和控制装置;其中，
所述脉冲曝气管(12)设在所述MBR膜组件(1)的下方，该脉冲曝气管(12)上均匀设有多个微孔曝气器(13);
所述脉冲曝气管(12)与所述脉冲曝气器连接，所述控制装置与所述脉冲曝气器电气连接;
所述状态检测装置包括依次设置在所述产水总管(8)上的压力传感器(14)和电磁流量计(15)。
6.根据权利要求1至3任一项所述的高效节能一体化MBR装置，其特征在于，所述MBR膜组件(1)为由框架和固定在所述框架内部的浸没式膜丝或膜片构成的中空纤维膜组件或板式膜组件。
7.根据权利要求1至3任一项所述的高效节能一体化MBR装置，其特征在于，所述行走装置(5)包括：顶部框架(51)和设在该顶部框架(51)上的行走滑轮(52)，所述顶部框架(51)设有吊点;
所述MBR膜组件支架的顶部对称设有多个支架吊装点，位置与所述行走装置的顶部框架(51)的吊点的位置相对应。
8.一种高效节能一体化MBR装置的污水处理方法，其特征在于，采用权利要求1至7任一项所述的一体化MBR装置，包括以下步骤：
步骤1，使所处理的好氧池泥水混合液经进入到所述一体化MBR装置的膜池(6)，所述一体化MBR装置的MBR膜组件(1)完全浸没在所述膜池(6)内的泥水混合液中，液面至少高出该MBR膜组件(1)顶部15cm;
步骤2，运行时，通过所述一体化MBR装置的控制装置控制往复驱动装置和行走装置(5)驱动所述MBR膜组件(1)在所述膜池(6)内规律化水平往复运动，对该MBR膜组件(1)的膜表面进行水平擦洗;通过所述一体化MBR装置的控制装置控制所述MBR膜组件(1)底部的脉冲曝气装置脉冲曝气进行泥水混合，保持污泥悬浮状态并使污泥浓度均匀，并对所述MBR膜组件(1)的膜表面进行竖直方向擦洗;
步骤3，处理后的污水由所述一体化MBR装置的产水总管(8)排出膜池(6)，剩余污泥由所述一体化MBR装置的排泥管(11)排出膜池(6)，回流污泥由所述一体化MBR装置的混合液回流管(10)回流至生化处理单元前端。
9.根据权利要求8所述的一种高效节能一体化MBR装置的污水处理方法，其特征在于，所述MBR膜组件(1)在所述膜池(6)内规律化水平往复运动的频率为0.2次/s～0.5次/s，往复运动幅度为0.1m～0.3m。
10.根据权利要求8或9所述的一种高效节能一体化MBR装置的污水处理方法，其特征在于，所述方法步骤2中，在所述往复驱动装置驱动所述MBR膜组件(1)水平往复运动的动力输入满足膜表面擦洗和泥水混合液混合均匀的前提下，减小或关闭脉冲曝气装置。
说明书
高效节能一体化MBR装置及其污水处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种高效节能一体化MBR装置及其污水处理方法。
背景技术
膜生物反应器(MBR)是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。近年来，由于水处理标准的提高，MBR工艺因其稳定高效的处理效果，逐渐得到行业的认可，其工程应用呈逐年增加的趋势。但是，与其他生物处理方法相比，因有效控制膜污染导致能耗较高，这一定程度上又限制了MBR工艺的推广应用。
目前，膜污染控制基本采用物理手段和化学清洗方法进行。采用鼓风机向膜组件底部安装的穿孔管曝气，既向活性污泥供氧，又是MBR最主要的物理清洗手段。通过过量曝气以冲脱沉积在膜表面上的污泥层，以延长化学清洗周期。对于市政污水，在实际运行中为保证较好的擦洗效果，膜池采用穿孔管曝气，气水比高达20以上，约占整个MBR系统总能耗的65%左右，与传统活性污泥法气水比6～8相比相差巨大，这是造成MBR能耗较高、运行费用高的主要原因。
公开号为CN105948389A的中国专利文献公开了一种具有往复运动装置的MBR膜组器及MBR系统，其往复驱动装置由气缸和活塞杆组成，一端与建筑物连接，另一端与膜组器支架连接，通过膜组器的往复运动带动膜丝往复运动，以实现对膜表面沉积的污泥进行擦洗控制膜污染。该技术方案通过气缸驱动实现膜组器的往复运动，在降低膜组器的运行能耗方面有一定作用。但是，膜组器只有一个驱动点，运行一段时间，由于污染及污泥沉积，膜组器重量分布将不平衡，会有偏心现象发生，导致气缸和活塞杆不能正常工作。同时，由于运动偏心问题存在，会造成膜组器往复行程不同，行程偏小部位的膜丝存在污染加快问题。
美国专利申请US2014097132公开了一种MBR系统，其将膜组器安装在轨道上，通过电机驱动偏心轮，然后通过一个连杆与膜组器连接，使膜组器能够在轨道上水平往复运动。膜丝在膜组器的带动下在膜池中往复运动，通过膜丝运动而控制膜污染。然而，由于只有一个连杆驱动膜组器，长期运行，因膜组器重量分布不均匀，导致钢轮在轨道上偏斜，加快磨损，严重时甚至导致轨道与滑轮卡死丧失往复运动能力，将对膜组器造成严重污染。
此外，上述技术方案中均只考虑水平运动擦洗防止膜污染，垂直方向对膜面擦洗均未考虑。因垂直方向上膜池中的泥水混合液无对流运动，会导致混合液中污泥弄对不均，下层污泥浓度高，上层污泥浓度低，呈现出分层现象，这将导致垂直方向上不同深度的膜丝污染程度差异情况发生。
发明内容
基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种高效节能一体化MBR装置及其污水处理方法，能解决浸没式膜生物反应器污染控制过程中能源利用率低以及膜组件装填密度低的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明实施方式提供一种高效节能一体化MBR装置，包括：
膜池、MBR膜组件、行走装置、轨道支撑组件、往复驱动装置、产水支管、产水总管、状态检测装置、脉冲曝气装置和控制装置;其中，所述MBR膜组件设在所述膜池内，所述MBR膜组件上方设置所述轨道支撑组件，所述行走装置设在所述轨道支撑组件上，所述MBR膜组件上端与所述行走装置固定连接，所述行走装置与所述往复驱动装置连接，在所述往复驱动装置能驱动所述行走装置带动所述MBR膜组件在所述膜池内规律化水平往复运动;
所述膜池上分别连接有混合液回流管和排泥管;
所述MBR膜组件顶部设置的出水口经产水支管与产水总管8连接，所述产水总管上设置状态检测装置，能检测所述MBR膜组件的运行状态变化;
所述MBR膜组件下方的所述膜池内设置所述脉冲曝气装置，所述脉冲曝气装置的曝气方向对应于所述MBR膜组件，能曝气对所述MBR膜组件1进行竖直方向曝气擦洗以及进行所述膜池内的泥水混合;
所述控制装置，分别与所述往复驱动装置、脉冲曝气装置和状态检测装置电气连接，能根据所述压力检测装置检测的所述MBR膜组件的运行状态变化控制所述往复驱动装置驱动所述MBR膜组件运行，以及控制所述脉冲曝气装置的曝气量。
本发明实施方式提供一种高效节能一体化MBR装置的污水处理方法，采用本发明所述的一体化MBR装置，包括以下步骤：
步骤1，使所处理的好氧池泥水混合液经进入到所述一体化MBR装置的膜池，所述一体化MBR装置的MBR膜组件完全浸没在所述膜池内的泥水混合液中，液面至少高出该MBR膜组件顶部15cm;
步骤2，运行时，通过所述一体化MBR装置的控制装置控制往复驱动装置和行走装置驱动所述MBR膜组件在所述膜池6内规律化水平往复运动，对该MBR膜组件的膜表面进行水平擦洗;通过所述一体化MBR装置的控制装置控制所述MBR膜组件底部的脉冲曝气装置脉冲曝气进行泥水混合，保持污泥悬浮状态并使污泥浓度均匀，并对所述MBR膜组件1的膜表面进行竖直方向擦洗;
步骤3，处理后的污水由所述一体化MBR装置的产水总管8排出膜池，剩余污泥由所述一体化MBR装置的排泥管排出膜池，回流污泥由所述一体化MBR装置的混合液回流管回流至生化处理单元前端。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的高效节能一体化MBR装置及其污水处理方法，其有益效果为：
通过设置有机连接相互配合的行走装置、轨道支撑组件、往复驱动装置，能驱动MBR膜组件在膜池内规律化水平往复运动，通过水平往复运动擦洗代替或部分代替传统技术的曝气擦洗方式，有效降低了膜池的曝气量。与传统曝气擦洗方式相比，该一体化MBR装置运行能耗可降低40%以上。而且通过设置往复驱动装置，使MBR膜组件与膜池中泥水混合液的相对运动变得可控，可以根据实际运行情况，经控制装置随时调节往复运动的频率和幅度，以最大限度地减缓膜表面沉积层的形成速度，减少水流过膜阻力，保持膜表面微孔的渗透性。并且，通过设置经控制装置控制的处于MBR膜组件下方的脉冲曝气装置，能在竖直方向对MBR膜组件擦洗，实现了往复运动擦洗和曝气擦洗两种防止膜污染的组合方式，并且两种方式的能耗输入均可根据实际运行情况进行调整，以主动和可控的方式减缓膜污染。并且通过控制适当的运行参数，在保证膜污染得到有效控制的前提下，同时达到最佳的节能效果。
