申请日2020.01.16
公开(公告)日2020.05.01
IPC分类号C02F9/14; C02F103/20; C02F101/16; C02F101/30
摘要
一种一体式膜生物反应装置、废水处理系统及方法，该一体式膜生物反应装置包括反应器，待处理废水在其内进行生物脱氮反应;曝气单元，为生物脱氮反应过程中的好氧段提供曝气;膜分离单元，将生物脱氮反应后的废水分离;监测单元，监测反应器中混合液的参数;以及控制单元，控制反应器内反应的进行和/或停止。本发明可以节约废水处理装置占地面积;采用的一体式膜生物反应器处理高浓度有机废水，可以极大地降低废水处理成本;本发明采用的控制单元可以提升废水处理效率，提高废水处理污染物去除效率。
权利要求书
1.一种一体式膜生物反应装置，其特征在于，包括：
反应器，待处理废水在其内进行生物脱氮反应;
曝气单元，为生物脱氮反应过程中的好氧段提供曝气;
膜分离单元，将生物脱氮反应后的废水分离;
监测单元，监测反应器中混合液的参数;以及
控制单元，控制反应器内反应的进行和/或停止。
2.根据权利要求1所述的一体式膜生物反应装置，其特征在于，
所述监测单元包括：
ORP探头，用于监测反应器内混合液的ORP值;
pH探头，用于监测反应器内混合液的pH值;以及
溶解氧探头，用于监测反应器内混合液的溶解氧量。
3.根据权利要求1所述的一体式膜生物反应装置，其特征在于，
所述生物脱氮反应包括缺氧阶段和好氧阶段;
当缺氧阶段开始时，所述控制单元控制缺氧阶段反应60至90分钟后进入好氧阶段;
当好氧阶段开始时，所述控制单元控制曝气单元曝气时间为120至180分钟;
当好氧阶段开始时，控制单元控制好氧阶段开始60至120分钟后开始排水;
所述的曝气单元包括生物曝气风机和曝气砂盘;所述曝气砂盘设置在反应器底部;
所述反应器上设有搅拌单元;
所述膜分离单元上设有用于减轻膜污染的膜曝气风机;
所述膜分离单元设置在反应器内;
所述膜分离单元包括平板膜组件。
4.根据权利要求1所述的一体式膜生物反应装置，其特征在于，
所述一体式膜生物反应装置还包括用于废水进入反应器的进水泵;
所述一体式膜生物反应装置还包括用于储存达标排放废水的出水箱，所述出水箱与一体式膜生物反应器的出水口连接。
5.一种废水处理系统，其特征在于，包括预处理装置和如权利要求1至4任一项所述的一体式膜生物反应装置，
其中，所述预处理装置包括：
预处理反应器，用于将待处理废水生化处理;
预处理曝气单元，向所述反应器提供曝气;
预处理监测单元，用于在线实时监测预处理系统内的运行参数;以及
预处理控制单元，根据监测单元实时反馈的数据时序控制预处理系统内设备的启动和停止。
6.根据权利要求5所述的废水处理系统，其特征在于，
所述预处理反应器包括推流式活性污泥反应器、完全混合式活性污泥反应器、颗粒污泥反应器、膜生物反应器中的任一种;
所述预处理监测单元包括设置于所述预处理反应器内的氧化还原电位传感器和液位传感器;
所述预处理控制单元根据所述氧化还原电位传感器监测的数据控制所述预处理曝气单元的开启或停止;
所述预处理控制单元根据所述液位传感器监测的数据控制预处理反应器的进水的启动或停止;
所述预处理装置还包括前处理单元;
其中，所述前处理单元包括初级过滤器和均质均量调节水箱，待废水经过所述初级过滤器后进入均质均量调节水箱;所述均质均量调节水箱与预处理反应器连接。
7.一种废水处理方法，采用如权利要求1至4任一项所述的一体式膜生物反应装置或如权利要求5或6所述的废水处理系统，其特征在于，包括：
将待处理废水在一体式膜生物反应装置中经过生物脱氮反应过滤后得到达标废水，即完成所述废水处理。
8.根据权利要求7所述的废水处理方法，其特征在于，
所述生物脱氮反应包括缺氧阶段反应和好氧阶段反应;
所述缺氧阶段的反应时间为60至90分钟;
在所述好氧阶段中曝气;所述曝气时间为120至180分钟时;
所述缺氧阶段、好氧阶段的反应温度均为25至35℃;
所述缺氧阶段、好氧阶段的pH均为7.2至8.0;
所述一体式膜生物反应器中污泥的浓度为6至10g/L，污泥中的氮负荷为0.25至0.7kgN/(m3d);
所述废水采用序批式的方法进入一体式膜生物反应器。
9.根据权利要求7所述的废水处理方法，其特征在于，
所述的废水处理方法还包括将待处理废水先进行预处理后再在一体式膜生物反应装置中处理;
所述预处理方法包括将待处理废水在预处理反应器内与污泥进行预处理曝气反应。
10.根据权利要求9所述的废水处理方法，其特征在于，
所述预处理反应器中废水的氧化还原电位为-300至-250mV;
所述预处理反应器内的污泥浓度为10至20g/L;
废水在所述反应器内的水力停留时间为12至20小时;
所述预处理后的废水中表面活性剂的去除率大于70%。
说明书
一体式膜生物反应装置、废水处理系统及方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，尤其涉及一种一体式膜生物反应装置、废水处理系统及方法。
背景技术
畜禽养殖废水具有高氨氮(110-1650mg/L)，高浓度有机化合物(Chemical OxygenDemand，COD 2000-30000mg/L)，高总氮(220-2055mg/L)等污染特征，其主要处理方式主要有还田处理，自然处理和生物处理模式。其中还田处理和自然处理模式由于占地面积较大，二次污染等原因较少采用，而生物处理模式中多采用厌氧-好氧联合处理模式。厌氧处理可以有效降低畜禽养殖废水中的COD含量，减少后续生物处理曝气时长。好氧单元处理通常采用序批式活性污泥法(sequence batchreactor，SBR)，好氧/缺氧过程交替运行。但是在缺氧反硝化脱氮处理过程中，由于厌氧消化液中易降解有机物含量低，导致缺乏反硝化碳源，影响微生物生长和反硝化效果。为增强反硝化效果，需要在缺氧单元投加碳源，增加运行成本。针对畜禽养殖废水生物处理过程中存在的运行效果不佳，工艺流程长，运行成本高等问题，开发一种畜禽养殖高效低耗的处理工艺是必要的。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种一体式膜生物反应装置、废水处理系统及方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。
为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种一体式膜生物反应装置，包括：
反应器，待处理废水在其内进行生物脱氮反应;
曝气单元，为生物脱氮反应过程中的好氧段提供曝气;
膜分离单元，将生物脱氮反应后的废水分离;
监测单元，监测反应器中混合液的参数;以及
控制单元，控制反应器内反应的进行和/或停止。
作为本发明的另一个方面，还提供了一种废水处理系统，包括预处理装置和如上所述的一体式膜生物反应装置;
其中，所述预处理装置包括：
预处理反应器，用于将待处理废水生化处理;
预处理曝气单元，向所述反应器提供曝气;
预处理监测单元，用于在线实时监测预处理系统内的运行参数;以及
预处理控制单元，根据监测单元实时反馈的数据时序控制预处理系统内设备的启动和停止。
作为本发明的又一个方面，还提供了一种废水处理方法，采用如上所述的一体式膜生物反应装置或如上所述的废水处理系统，其特征在于，包括：
将待处理废水在一体式膜生物反应装置中经过生物脱氮反应过滤后得到达标废水，即完成所述废水处理。
基于上述技术方案可知，本发明的一体式膜生物反应装置、废水处理系统及方法相对于现有技术至少具有以下优势之一：
1、本发明提出的一体式膜生物反应器可以节约废水处理装置占地面积;
2、本发明采用的一体式膜生物反应器处理高浓度有机废水，可以极大地降低废水处理成本;
3、本发明采用的时间控制的方式可以提升废水处理效率，提高废水处理污染物去除效率;
4、本发明采用的一体式膜生物反应器可以在低温下实现废水的脱氮降碳处理效果，实现废水达标排放;
5、本发明的预处理方法通过向预处理反应器提供可控的微量曝气，将常规水解酸化过程中难以分解的物质进行有效分解，在有效降解表面活性剂的同时，不产生影响系统运行的泡沫;
6、表面活性剂在预处理反应器内被微生物降解，不再存在于系统排出的污泥中;通过设置较长的污泥龄，本发明的预处理装置和方法产生的剩余污泥极为有限;
7、本发明的预处理装置和方法可以高效去除废水中的表面活性剂和有机物，并且不产生大量泡沫和大量固体废弃物，可作为混凝、泡沫分离等表面活性剂废水物理化学式预处理的替代工艺。（发明人魏源送;陈彦霖;程振敏;陈梅雪;隋倩雯;郁达伟）
