申请日2019.02.28
公开(公告)日2019.04.30
IPC分类号C02F3/30; C02F3/02; C02F3/12; C02F3/34; C02F9/14
摘要
本发明涉及一种废水处理方法及其采用的十字流膜生物反应器超滤系统，属于废水处理技术领域。该十字流膜生物反应器超滤系统，包括：陶瓷膜组，包括供微生物附着生长的陶瓷基板，陶瓷基板竖向设置;喷淋装置，包括喷淋嘴和喷淋管路;好氧箱，包括好氧箱体和曝气装置，好氧箱体设置于所述陶瓷膜组下方;液路系统，包括喷淋水泵、超滤阀、超滤出口阀、膜组管路;膜组管路一端连通基板管路，另一端连通超滤出口阀，超滤阀设置于膜组管路上。本发明的十字流膜生物反应器超滤系统是集膜分离技术与生物处理技术为一体的，主要以生化处理为主，同时兼有膜过滤功能的新型废水处理系统，针对餐饮废水，具有较大的处理通量和较好的处理效果。
权利要求书
1.一种十字流膜生物反应器超滤系统，其特征在于，包括：
陶瓷膜组，包括供微生物附着生长的陶瓷基板，所述陶瓷基板竖向设置，且所述陶瓷基板表面设有若干孔隙，所述陶瓷基板内部设有至少一基板管道，所述若干孔隙与所述基板管道连通;
喷淋装置，包括喷淋嘴和喷淋管路，所述喷淋装置设置于所述陶瓷膜组上方，所述喷淋嘴朝向所述陶瓷基板喷淋;
好氧箱，包括好氧箱体和曝气装置，所述好氧箱体设置于所述陶瓷膜组下方，且所述好氧箱体的废水容纳腔开口与所述陶瓷膜组相对应，所述曝气装置的气体出口设于所述废水容纳腔内;
液路系统，包括喷淋水泵、超滤阀、超滤出口阀、膜组管路，所述喷淋管路一端连通所述喷淋嘴，另一端开口于所述废水容纳腔，所述喷淋水泵设置于所述喷淋管路上;所述膜组管路一端连通所述基板管路，另一端连通所述超滤出口阀，所述超滤阀设置于所述膜组管路上。
2.根据权利要求1所述的十字流膜生物反应器超滤系统，其特征在于，所述陶瓷膜组中，还包括若干可拆卸拼装箱式陶瓷膜箱，且所述陶瓷膜箱在竖直方向拼装，所述陶瓷基板为若干块，均平行竖向设置于所述陶瓷膜箱内，水平方向相邻陶瓷基板之间的距离为2～5mm，竖直方向相邻陶瓷基板首尾相接形成高度为1.5-3m高的陶瓷膜组。
3.根据权利要求1所述的十字流膜生物反应器超滤系统，其特征在于，还设有用于控制所述液路系统的中控系统，所述好氧箱设有液位感应装置，所述液位感应装置用于感应所述废水容纳腔中的废水液位，并与所述中控系统电连接。
4.根据权利要求1所述的十字流膜生物反应器超滤系统，其特征在于，所述好氧箱还设有投药系统，所述投药系统包括投药泵和投药管路，所述投药管路一端开口于所述废水容纳腔，另一端与药剂供源连通，所述投药泵设置于所述投药管路上。
5.根据权利要求1所述的十字流膜生物反应器超滤系统，其特征在于，所述好氧箱上还设有好氧进水口、好氧排污口和好氧溢流口，所述好氧排污口设置于所述废水容纳腔底部，所述好氧溢流口设置于所述废水容纳腔顶部。
6.根据权利要求1-5任一项所述的十字流膜生物反应器超滤系统，其特征在于，还包括柔性陶瓷膜过滤装置，所述柔性陶瓷膜过滤装置包括壳体和管状膜丝，所述壳体包括净水室，所述净水室将所述壳体内部空间分隔为净水室内的净水腔和净水室外的过滤腔，所述净水腔设有产水口，所述过滤腔设有进水口和错流口;所述管状膜丝为中空长管状结构，其管壁设有用于过滤的空隙，若干所述管状膜丝安装于所述过滤腔内，且所述管状膜丝两端开口部均安装于所述净水室上，中部下垂，形成U型结构;所述管状膜丝内壁通过所述净水室的接口与所述净水腔连通，所述管状膜丝外壁与所述过滤腔连通;
所述液路系统还包括陶瓷膜入水管道、过滤泵和过滤阀，所述陶瓷膜入水管道一端开口于所述废水容纳腔，另一端连通所述进水口，所述过滤泵和过滤阀均设置在陶瓷膜入水管道上。
7.根据权利要求6所述的十字流膜生物反应器超滤系统，其特征在于，所述管状膜丝由以下重量百分比的原料制备而成：
陶瓷膜颗粒 5%-10%
聚四氟乙烯颗粒 90%-95%
所述聚四氟乙烯颗粒的粒径为0.2-0.5μm，所述陶瓷膜颗粒的粒径为所述聚四氟乙烯颗粒粒径的5-100倍;所述陶瓷膜颗粒选自：二氧化钛、刚玉、氧化铝、碳化硅中的至少一种。
8.一种废水处理方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的十字流膜生物反应器超滤系统，包括以下步骤：
微生物氧化分解处理：通过所述曝气装置向所述好氧箱曝气，使废水在好氧箱的废水容纳腔中与微生物菌群作用，废水中有机物被好氧微生物降解;
生物膜生化处理：通过喷淋水泵将废水由好氧箱抽提升至喷淋装置，由喷淋嘴喷下，废水由上而下沿所述陶瓷基板表面滴流，与附着生长在陶瓷基板表面的微生物发生氧化分解反应，对废水进行净化;
十字流膜生物反应超滤：废水由上而下沿所述陶瓷基板表面滴流，根据虹吸产水原理，通过陶瓷基板表面的孔隙进入基板管道，实现废水处理。
9.根据权利要求8所述的废水处理方法，其特征在于，所述中控系统根据所述液位感应装置感应到的废水液位控制液路系统工作：
若废水水位处于第一液位，中控系统控制喷淋水泵开启，进行微生物氧化分解处理和生物膜生化处理;
若废水水位处于第二液位，中控系统控制喷淋水泵、超滤阀和超滤出口阀开启，进行生物膜生化处理和十字流膜生物反应超滤;
所述第一液位的高度低于第二液位的高度。
10.根据权利要求9所述的废水处理方法，其特征在于，采用权利要求5所述的十字流膜生物反应器超滤系统，若废水水位处于第三液位，中控系统控制喷淋水泵、过滤泵和过滤阀开启，超滤阀和超滤出口阀关闭，进行生物膜生化处理和柔性陶瓷膜过滤;所述柔性陶瓷膜过滤步骤中，废水经过滤泵提升进入所述过滤腔，经过所述管状膜丝的拦截作用，净水通过管状膜丝上的空隙进入净水腔，完成过滤;
所述第一液位、第二液位、第三液位的液位高度依次递增。
说明书
废水处理方法及其采用的十字流膜生物反应器超滤系统
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，特别是涉及一种废水处理方法及其采用的十字流膜生物反应器超滤系统。
背景技术
随着城市及城市化的发展，宾馆、酒店、食堂的规模日益扩大，数目日益增多，随之产生的餐饮废水量越来越大，且有不断增长的趋势。
目前在实践中，对于餐饮废水，较多采用的是简单隔油装置或生化处理装置，由于在经济、能耗、处理效果及占地等方面存在一些问题，难以在城区餐饮中推广使用。
并且以常规废水处理工艺对餐饮废水的处理效果较差，无论是处理通量(单位时间内的处理总量)或是去污效果(如COD降低值)，均难以适应日常大量的餐饮废水处理需求。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种十字流膜生物反应器超滤系统，采用该系统对餐饮废水进行处理，具有较高的处理通量和较好的处理效果。
一种十字流膜生物反应器超滤系统，包括：
陶瓷膜组，包括供微生物附着生长的陶瓷基板，所述陶瓷基板竖向设置，且所述陶瓷基板表面设有若干孔隙，所述陶瓷基板内部设有至少一基板管道，所述若干孔隙与所述基板管道连通;
喷淋装置，包括喷淋嘴和喷淋管路，所述喷淋装置设置于所述陶瓷膜组上方，所述喷淋嘴朝向所述陶瓷基板喷淋;
好氧箱，包括好氧箱体和曝气装置，所述好氧箱体设置于所述陶瓷膜组下方，且所述好氧箱体的废水容纳腔开口与所述陶瓷膜组相对应，所述曝气装置的气体出口设于所述废水容纳腔内;
液路系统，包括喷淋水泵、超滤阀、超滤出口阀、膜组管路，所述喷淋管路一端连通所述喷淋嘴，另一端开口于所述废水容纳腔，所述喷淋水泵设置于所述喷淋管路上;所述膜组管路一端连通所述基板管路，另一端连通所述超滤出口阀，所述超滤阀设置于所述膜组管路上。
上述十字流膜生物反应器超滤系统的工作原理为：
废水进入好氧箱后，由于好氧箱设有曝气装置，通过曝气提高好氧箱中溶解氧的浓度，供好氧微生物大量繁殖，繁殖的好氧微生物，部分留在好氧箱内与废水中的有机物反应，好氧降解处理，另一部分随着喷淋过程，附着生长于陶瓷基板表面，形成生物膜。在废水处理过程中，废水既在好氧箱中进行生物氧化(降解)处理，又通过喷淋装置由喷淋嘴喷出，由上而下沿陶瓷膜基板表面滴流，由于餐饮废水具有较高的温度，其从狭长的通道由上向下流动，致使陶瓷膜组上热下冷，而空气会由冷的一侧向热的一侧流动，这样就形成了空气自下而上流动的过程，配合陶瓷基板亲水性而具有的虹吸效果，当废水沿陶瓷基板表面滴流时，水分子能快速渗入陶瓷基板，当超滤阀打开时，即可通过基板管道，汇总至膜组管路中，最终从超滤出口流出。
即废水从陶瓷膜基板表面滴流时，既可以与附着在陶瓷基板表面的生物膜反应得到净化，还可在虹吸原理的作用下，通过陶瓷基板表面的孔隙进入基板管道，实现超滤净化。
在其中一个实施例中，所述陶瓷膜组中，还包括若干可拆卸拼装箱式陶瓷膜箱，且所述陶瓷膜箱在竖直方向拼装，所述陶瓷基板为若干块，均平行竖向设置于所述陶瓷膜箱内，相邻陶瓷基板之间的距离为2～5mm，竖直方向相邻陶瓷基板首尾相接形成高度为1.5-3m高的陶瓷膜组。本发明人在实践中发现，将陶瓷基板之间的距离控制在上述范围，并配合1.5-3m高的陶瓷膜组，所形成的空气流和废水“滴流”相互影响作用，能够达到较好的超滤效果，无需额外提供动力，就可让水分子快速渗入陶瓷基板，具有较好的节能环保作用。
在其中一个实施例中，该十字流膜生物反应器超滤系统还设有用于控制所述液路系统的中控系统，所述好氧箱设有液位感应装置，所述液位感应装置用于感应所述废水容纳腔中的废水液位，并与所述中控系统电连接。
在其中一个实施例中，所述好氧箱还设有投药系统，所述投药系统包括投药泵和投药管路，所述投药管路一端开口于所述废水容纳腔，另一端与药剂供源连通，所述投药泵设置于所述投药管路上。
在其中一个实施例中，所述好氧箱上还设有好氧进水口、好氧排污口和好氧溢流口，所述好氧排污口设置于所述废水容纳腔底部，所述好氧溢流口设置于所述废水容纳腔顶部。
在其中一个实施例中，该十字流膜生物反应器超滤系统还包括柔性陶瓷膜过滤装置，所述柔性陶瓷膜过滤装置包括壳体和管状膜丝，所述壳体包括净水室，所述净水室将所述壳体内部空间分隔为净水室内的净水腔和净水室外的过滤腔，所述净水腔设有产水口，所述过滤腔设有进水口和错流口;所述管状膜丝为中空长管状结构，其管壁设有用于过滤的空隙，若干所述管状膜丝安装于所述过滤腔内，且所述管状膜丝两端开口部均安装于所述净水室上，中部下垂，形成U型结构;所述管状膜丝内壁通过所述净水室的接口与所述净水腔连通，所述管状膜丝外壁与所述过滤腔连通;
所述液路系统还包括陶瓷膜入水管道、过滤泵和过滤阀，所述陶瓷膜入水管道一端开口于所述废水容纳腔，另一端连通所述进水口，所述过滤泵和过滤阀均设置在陶瓷膜入水管道上。
在其中一个实施例中，所述管状膜丝由以下重量百分比的原料制备而成：
陶瓷膜颗粒 5%-10%
聚四氟乙烯颗粒 90%-95%
所述聚四氟乙烯颗粒的粒径为0.2-0.5μm，所述陶瓷膜颗粒的粒径为所述聚四氟乙烯颗粒粒径的5-100倍;所述陶瓷膜颗粒选自：二氧化钛、刚玉、氧化铝、碳化硅中的至少一种。
本发明还公开了一种废水处理方法，采用上述的十字流膜生物反应器超滤系统，包括以下步骤：
微生物氧化分解处理：通过所述曝气装置向所述好氧箱曝气，使废水在好氧箱的废水容纳腔中与微生物菌群作用，废水中有机物被好氧微生物降解;
生物膜生化处理：通过喷淋水泵将废水由好氧箱抽提升至喷淋装置，由喷淋嘴喷下，废水由上而下沿所述陶瓷基板表面滴流，与附着生长在陶瓷基板表面的微生物发生氧化分解反应，对废水进行净化;
十字流膜生物反应超滤：废水由上而下沿所述陶瓷基板表面滴流，根据虹吸产水原理，通过陶瓷基板表面的孔隙进入基板管道，实现废水处理。
在其中一个实施例中，所述中控系统根据所述液位感应装置感应到的废水液位控制液路系统工作：
若废水水位处于第一液位，中控系统控制喷淋水泵开启，进行微生物氧化分解处理和生物膜生化处理;
若废水水位处于第二液位，中控系统控制喷淋水泵、超滤阀和超滤出口阀开启，进行生物膜生化处理和十字流膜生物反应超滤;
所述第一液位的高度低于第二液位的高度。
在其中一个实施例中，采用上述的十字流膜生物反应器超滤系统，若废水水位处于第三液位，中控系统控制喷淋水泵、过滤泵和过滤阀开启，超滤阀和超滤出口阀关闭，进行生物膜生化处理和柔性陶瓷膜过滤;所述柔性陶瓷膜过滤步骤中，废水经过滤泵提升进入所述过滤腔，经过所述管状膜丝的拦截作用，净水通过管状膜丝上的空隙进入净水腔，完成过滤;
所述第一液位、第二液位、第三液位的液位高度依次递增。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的一种十字流膜生物反应器超滤系统，是集膜分离技术与生物处理技术为一体的，主要以生化处理为主，同时兼有膜过滤功能的新型废水处理系统，缩短了传统废水处理中厌氧和好氧段的时间，节省了重新建设厌氧池和好氧池的费用。
并且，由于微生物菌群附着生长的陶瓷基板的工作状态是处于空气中暴露，能让自然界氧气进入系统里面，不需额外再提供供氧，节约了大量能耗。并且，通过本发明的十字流膜生物反应器超滤系统培养菌群，可以提高活性污泥浓度，达到较好的生化处理效果，可达50000mg/L，而传统的处理方法，活性污泥浓度只能达到8000～10000mg/L。
进一步的，该十字流膜生物反应超滤系统还包括柔性陶瓷膜过滤装置，通过柔性陶瓷膜的过滤，过滤精度高，能较有效地滤除水中的沙粒、细菌、悬浮物、铁锈、胶体、大分子有机物和病毒等有害物质。保证了出水效果，提高了出水标准，减少了排污费用。
本发明的废水处理方法，采用上述的十字流膜生物反应器超滤系统，一方面，微生物会慢慢在坚固的陶瓷基板表面附着和成长，形成生物膜。当废水向下流动时，废水中的有机物会被微生物降解为无机物和二氧化碳，从而实现生化过程中厌氧、好氧和兼氧的作用，将COD、BOD、NH4-N大幅降低，达到生化效果，并通过废水通过陶瓷基板的孔隙渗入基板管道，达到超滤效果。经本方法处理的餐饮废水，可达到《废水排入城镇下水道水质标准》(GB/T31962-2015)。
