申请日2012.06.26
公开(公告)日2012.10.03
IPC分类号C02F3/00; C02F3/02
摘要
本发明公开了一种一体式好氧颗粒污泥动态膜生物反应废水处理装置，包括装有好氧颗粒污泥的膜生物反应器(1)，其特征在于所述膜生物反应器设置有废水进水口(2)、过滤出水口(3)和直接出水口(4)，所述膜生物反应器内设置膜组件(5)，所述膜组件(5)内部为中空结构，膜组件(5)内通过过滤管路与过滤出水口(3)连通，且膜组件(5)的最高高度和直接出水口(4)的液面高度均低于过滤出水口(3)的液面高度，所述膜组件(5)下端设置微孔曝气器(6)。该装置进行污水处理经济、高效、稳定，并且反应器结构紧凑，所需占地面积小，操作灵活，适应范围广。
权利要求书
1.一种一体式好氧颗粒污泥动态膜生物反应废水处理装置，包括装有 好氧颗粒污泥的膜生物反应器(1)，其特征在于所述膜生物反应器设置有废 水进水口(2)、过滤出水口(3)和直接出水口(4)，所述膜生物反应器内 设置膜组件(5)，所述膜组件(5)内部为中空结构，膜组件(5)内通过过 滤管路与过滤出水口(3)连通，且膜组件(5)的最高高度和直接出水口(4) 的液面高度均低于过滤出水口(3)的液面高度，所述膜组件(5)下端设置 微孔曝气器(6)。
2.根据权利要求1所述的一体式好氧颗粒污泥动态膜生物反应废水处 理装置，其特征在于所述微孔曝气器(6)通过曝气管路与气泵(61)连接， 所述曝气管路上设置气体流量计(62)。
3.根据权利要求2所述的一体式好氧颗粒污泥动态膜生物反应废水处 理装置，其特征在于所述膜生物反应器(1)还设置有溢流口(7)和取样口 (8)。
4.根据权利要求3所述的一体式好氧颗粒污泥动态膜生物反应废水处 理装置，其特征在于所述膜生物反应器(1)距顶部1/10高度处设置溢流口; 在距底部3/4反应器高度处为过滤出水口;距底部1/2高度设置直接出水口; 距底部1/10高度处设置底部取样口。
5.根据权利要求2所述的一体式好氧颗粒污泥动态膜生物反应废水处 理装置，其特征在于所述废水进水口(2)通过进水管路与进水泵(21)连 接。
6.根据权利要求5所述的一体式好氧颗粒污泥动态膜生物反应废水处 理装置，其特征在于所述装置还包括时间程序控制器(9)，所述过滤管路上 设置过滤出水控制电磁阀(31)，所述直接出水口(4)的出水管路上设置直 接出水控制电磁阀(41)，所述时间程序控制器(9)分别与过滤出水控制电 磁阀(31)、进水泵(21)、直接出水控制电磁阀(41)和气泵(61)连接控 制启闭。
7.根据权利要求5所述的一体式好氧颗粒污泥动态膜生物反应废水处 理装置，其特征在于所述膜生物反应器(1)为圆筒形，所述膜生物反应器 (1)的高径比为5:1~15:1。
8.根据权利要求5所述的一体式好氧颗粒污泥动态膜生物反应废水处 理装置，其特征在于所述膜组件(5)由有机玻璃内框和覆盖在有机玻璃内 框表面的膜材料构成，所述膜材料采用孔径为50~200μm粗网。
9.根据权利要求5所述的一体式好氧颗粒污泥动态膜生物反应废水处 理装置，其特征在于所述微孔曝气器(6)设置在膜生物反应器(1)的底部， 所述微孔曝气器(6)在膜生物反应器(1)的底部成环状分布。
10.一种权利要求1所述的一体式好氧颗粒污泥动态膜生物反应废水处 理装置进行水处理的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
(1)废水通过废水进水口(2)进入膜生物反应器(1)内，在膜生物 反应器(1)内废水与好氧颗粒污泥充分接触并且其中的污染物被生物降解;
(2)处理后的水通过膜组件(5)表面的动态膜过滤后进入膜组件(5) 内部排出，截留处理后的水中颗粒污泥到膜生物反应器(1)中;或者停止 曝气后按照SBR运行方式直接排出膜生物反应器(1)。
说明书
一体式好氧颗粒污泥动态膜生物反应废水处理装置
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种一体式好氧颗粒污泥动态 膜生物反应废水处理装置。
背景技术
膜生物反应器(MBR)作为一种高效、紧凑的废水生物处理技术，近年来 得到了迅速发展和广泛应用。然而，这一技术在实际应用中存在两个主要问 题：高成本和膜污染。目前，国内外对MBR膜污染控制的研究主要集中在 两个方面：对膜材料本身的优化以及对活性污泥体系的优化。
在膜材料优化方面，近年来的一个重要发展方向是采用廉价的粗网膜材 料(如尼龙网、钢丝网、无纺布等)来替代传统的微滤或超滤膜，这类MBR 常被称为“动态膜生物反应器”。在运行过程中，粗网膜材料的表面会逐渐 形成一层生物膜，作为系统中实际的过滤层。这种粗网膜材料的孔隙较大、 过滤阻力较小，并且成本低廉。但该工艺目前存在的一个主要问题是出水中 固体悬浮物质(SS)含量较高。尤其是在膜表面反冲洗结束后和新的生物膜形 成前，反应器中的细碎污泥会直接穿过膜材料进入出水中，不仅会降低出水 水质而且会引起膜组件内腔堵塞，减少实际的膜过滤面积。
在活性污泥性质的优化方面，一个重要方向是采用好氧颗粒污泥来替代 常规的絮体活性污泥。由于好氧颗粒污泥比絮体污泥具有更好的强度和抗压 缩性能，因此其在膜表面形成的生物膜具有较高的孔隙率和较低的污染阻 力。此外，由于好氧颗粒污泥内部存在一定的缺氧区，有利于反硝化细菌的 生长，因此颗粒污泥-膜生物反应器体系的脱氮能力也优于普通MBR。然而， 这种体系中膜材料成本较高和颗粒污泥的稳定性较差是两个主要的制约因 素。目前，依然缺少真正高效、低成本、稳定的废水生物处理技术。
发明内容
本发明目的在于提供一种一体式好氧颗粒污泥动态膜生物反应废水处 理装置，解决了现有技术中污水缺乏高效、低成本、稳定的废水生物处理问 题。
为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案如下：
一种一体式好氧颗粒污泥动态膜生物反应废水处理装置，包括装有好氧 颗粒污泥的膜生物反应器，其特征在于所述膜生物反应器设置有废水进水 口、过滤出水口和直接出水口，所述膜生物反应器内设置膜组件，所述膜组 件内部为中空结构，膜组件内通过过滤管路与过滤出水口连通，且膜组件的 最高高度和直接出水口的液面高度均低于过滤出水口的液面高度，所述膜组 件下端设置微孔曝气器。
优选的，所述微孔曝气器通过曝气管路与气泵连接，所述曝气管路上设 置气体流量计。
优选的，所述膜生物反应器还设置有溢流口和取样口。
优选的，所述膜生物反应器距顶部1/10高度处设置溢流口;在距底部 3/4反应器高度处为过滤出水口;距底部1/2高度设置直接出水口;距底部 1/10高度处设置底部取样口。
优选的，所述废水进水口通过进水管路与进水泵连接。
优选的，所述装置还包括时间程序控制器，所述过滤管路上设置过滤出 水控制电磁阀，所述直接出水口的出水管路上设置直接出水控制电磁阀，所 述时间程序控制器分别与过滤出水控制电磁阀、进水泵、直接出水控制电磁 阀和气泵连接控制启闭。
优选的，所述膜生物反应器为圆筒形，所述膜生物反应器的高径比为 5:1~15:1。
优选的，所述膜组件由有机玻璃内框和覆盖在有机玻璃内框表面的膜材 料构成，所述膜材料采用孔径为50~200μm粗网。
优选的，所述微孔曝气器设置在膜生物反应器的底部，所述微孔曝气器 在膜生物反应器的底部成环状分布。
本发明的另一目的在于提供一种所述的一体式好氧颗粒污泥动态膜生 物反应废水处理装置进行水处理的方法，其特征在于所述方法包括以下步 骤：
(1)废水通过废水进水口进入膜生物反应器内，在膜生物反应器内废 水与好氧颗粒污泥充分接触并且其中的污染物被生物降解;
(2)处理后的水通过膜组件表面的动态膜过滤后进入膜组件内部排出， 截留处理后的水中颗粒污泥到膜生物反应器中;或者停止曝气后按照SBR 运行方式直接排出膜生物反应器。
本发明是一种处理废水的新技术方案，结合好氧颗粒污泥和动态膜生物 反应器各自的特点将两者有机耦合，通过对工艺和反应器进行优化设计，实 现废水的高效、经济、稳定处理，属于废水生物处理技术领域。
针对以上工艺技术的特点和各自存在的不足，本发明提出一种新的耦合 处理装置——一体式好氧颗粒污泥动态膜生物反应废水处理装置，在显著降 低处理成本的同时，实现废水的高效稳定处理。
本发明技术方案中膜生物反应器为一体式高效反应器，通过设计独特的 一体式高效反应器和优化运行方式和工艺条件，实现好氧颗粒污泥在反应内 的稳定运行和膜污染的减轻，同时保证较好的出水水质。
本发明技术方案采用高径比为5:1~15:1的圆筒形反应器。反应器侧面 设有1处进水口和不少于4处出口，其中包括：距顶部约1/10高度处设置 溢流口7;在距底部约3/4反应器高度处为过滤出水口3;距底部1/2高度为 直接出水口4;距底部约1/10高度处设置底部取样口8;过滤出水口3与其 他出口的区别在于，过滤出水口3通过管道直接与膜组件5相连接。
膜组件5采用圆筒形结构，由有机玻璃内框和覆盖在表面的膜材料构 成。膜组件置于反应器内，其高度应低于过滤出水口3的液面高度，以确保 过滤过程中膜组件始终在液面以下。膜材料采用孔径为50~200μm粗网材料 (如钢丝网、尼龙网、无纺布等)，要求材料成本较低并且具有较好的机械 强度和耐腐蚀性;
进水方式采用连续进水，水力停留时间为6~10h，膜过滤通量为 20~80L/m2.h;出水采用过滤出水口3排水和直接出水口4排水相结合的方 式。其中，过滤出水口3按照一定时间间隔反复出水和停止出水。直接出水 口4在反应器停止曝气并沉降一段时间后出水，每天1~2次(停止曝气的同 时停止进水和过滤出水口3排水)，具体步骤为：从刚停止曝气算起，经过 2~5min静置沉降后，开启直接出水口4排水;10min后关闭直接出水口4， 恢复正常进水和过滤出水口3排水。所有排水均采用重力自流的方式出水， 无需额外施加压力或其他驱动力，并且通过电磁阀来控制通断。进出水和曝 气时间全部通过时间编程控制器精确控制。
通过反应器底部设置的环形曝气器均匀曝气，并通过调节曝气量以确保 表面上升气体流速V在一定范围内：1cm/s 反应器中稳定存在有较大粒径和较致密结构的好氧颗粒污泥，这些颗粒 污泥不容易穿过粗网膜材料，因此，出水中SS浓度较低。另外，膜材料表 面形成的生物膜层具有较高的渗透性，其孔隙率可以达到传统絮体污泥 MBR反应器中的1.5倍以上。 相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：能实现经济、高效、稳定 的废水处理，具有更好的实用性和操作灵活性。 综上所述，本发明提出的一体式好氧颗粒污泥-动态膜生物反应器工艺 是一种经济、高效、稳定的废水处理新技术，并且反应器结构紧凑，所需占 地面积小，操作灵活，适应范围广。因此，本技术在实际生活污水和工业废 水处理中都有很好的应用前景。不仅如此，本发明对于厌氧颗粒污泥-膜生 物反应器技术的开发和应用也具有很好的参考价值。本发明首次实现在动态 膜反应器系统中接种好氧颗粒污泥并通过这种半连续流运行方式维持其稳 定运行，并通过这个耦合工艺实现污水处理。
