一種高抗污染的膜生物反應(yīng)器及污水處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種高抗污染的膜生物反應(yīng)器及采用該膜生物反應(yīng)器的污水處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]膜工藝的一大缺點(diǎn)是膜在運(yùn)行一段時(shí)間以后會(huì)因?yàn)槟な艿讲煌潭任廴径鴮?dǎo)致膜通量的降低，如何采取有效措施減緩膜污染進(jìn)程從而維持膜通量是膜工藝應(yīng)用時(shí)所面臨的一大挑戰(zhàn)。英國學(xué)者認(rèn)為主要有三大因素影響膜污染，即膜本身的性質(zhì)、活性污泥的性質(zhì)和膜生物反應(yīng)器(MBR)的運(yùn)行條件三者相互影響。膜材質(zhì)決定了膜的親水性及膜孔隙率，膜孔的尺寸則會(huì)影響過膜壓差的大小;反應(yīng)器的構(gòu)造及錯(cuò)流的速率將影響到活性污泥中胞外聚合物的生成、污泥絮體結(jié)構(gòu)和大小以及溶解物的性質(zhì);MBR中的HRT和SRT則直接影響到污泥的濃度和EPS的形成與生長。荷蘭研究者在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致膜污染的最重要因素是濾餅層的形成，而原水中的雜質(zhì)、污泥的性質(zhì)、MBR的水力學(xué)特性以及膜清洗等因素都會(huì)影響濾餅層的形成及性質(zhì)。
[0003]現(xiàn)有MBR膜池?zé)o論分置式膜生物反應(yīng)器、一體式膜生物反應(yīng)器和復(fù)合式膜生物反應(yīng)器，都存在膜污染的問題。分置式膜生物反應(yīng)器膜組件和生物反應(yīng)器各自分開、獨(dú)立運(yùn)行，因而相互干擾較小，易于調(diào)節(jié)控制，而且，膜組件置于生物反應(yīng)器之外，更易于清洗更換，但其動(dòng)力消耗較大，加壓栗提供較高的壓力，造成膜表面高速錯(cuò)流，延緩膜污染，這是其動(dòng)力費(fèi)用大的原因，每噸出水的能耗為2-10kWh，約是傳統(tǒng)活性污泥法能耗的10-20倍。一體式膜生物反應(yīng)器用抽吸栗或真空栗抽吸出水，動(dòng)力消耗費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于分置式膜生物反應(yīng)器，每噸出水的動(dòng)力消耗約是分置式的1/10，如果采用重力出水，則可完全節(jié)省這部分費(fèi)用，但由于膜組件浸沒在生物反應(yīng)器的混合液中，污染較快，而且清洗起來較為麻煩，需要將膜組件從反應(yīng)器中取出。復(fù)合式膜生物反應(yīng)器也是將膜組件置于生物反應(yīng)器之中，通過重力或負(fù)壓出水，但生物反應(yīng)器的型式不同，復(fù)合式MBR，是在生物反應(yīng)器中安裝填料，形成復(fù)合式處理系統(tǒng)，，其安裝填料的目的有兩個(gè):一是提高處理系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷，保證系統(tǒng)的處理效果;二是降低反應(yīng)器中懸浮性活性污泥濃度，減小膜污染的程度，保證較高的膜通量。復(fù)合式膜生物反應(yīng)器中，由于填料上附著生長著大量微生物，能夠保證系統(tǒng)具有較高的處理效果并有抵抗沖擊負(fù)荷的能力，同時(shí)又不會(huì)使反應(yīng)器內(nèi)懸浮污泥濃度過高，影響膜通量。但是，反應(yīng)器內(nèi)懸浮污泥濃度還是嚴(yán)重污染膜，不同程度影響膜通量。這些技術(shù)存在著投資大、膜污染嚴(yán)重、膜通量越來越小、膜清洗越來越頻繁、處理成本高等缺點(diǎn)，因此在實(shí)際工程推廣中受到較大限制。
[0004]隨著國家水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，能否研發(fā)一種投資更低、膜污染較小、膜通量變化小、膜清洗頻率小、處理成本較低、經(jīng)濟(jì)高效、運(yùn)營管理簡單的高抗污染的膜生物反應(yīng)器，使其滿足更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)一直是污水處理科研工作者非常關(guān)注的一個(gè)重要課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種膜污染較小、膜通量變化小、膜清洗頻率低、處理成本較低、經(jīng)濟(jì)高效、運(yùn)營管理簡單的高抗污染的膜生物反應(yīng)器，并提供一種采用該膜生物反應(yīng)器的污水處理方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種高抗污染的膜生物反應(yīng)器，膜生物反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有膜組件，所述膜生物反應(yīng)器內(nèi)靠近出水端設(shè)有隔板，所述隔板在靠近膜生物反應(yīng)器的中下部處設(shè)有泥、水進(jìn)出口，所述隔板將膜生物反應(yīng)器分為生化反應(yīng)區(qū)和泥水分離區(qū)，所述生化反應(yīng)區(qū)進(jìn)行污水生化處理，所述泥水分離區(qū)進(jìn)行泥水分離、污泥無動(dòng)力自動(dòng)回流和膜出水，并將泥水分離區(qū)分為清水區(qū)、泥水自動(dòng)分離及污泥無動(dòng)力回流區(qū)和污泥區(qū)，所述膜組件浸沒在清水區(qū)中，膜組件通過動(dòng)力或重力進(jìn)行膜出水。
[0007]所述生化反應(yīng)區(qū)的外側(cè)壁上端部設(shè)有進(jìn)水口，所述泥水分離區(qū)的清水區(qū)外側(cè)壁上端部設(shè)有出水口，所述泥水分離區(qū)的污泥區(qū)底部設(shè)有泥斗，泥斗的底端設(shè)有排泥裝置。
[0008]所述排泥裝置為帶穿孔管的排泥栗。
[0009]所述泥斗靠近生化反應(yīng)區(qū)的側(cè)壁與膜生物反應(yīng)器底部的夾角α?為0-90°，以0-60°為較佳，其夾角可在0-90°隨意調(diào)節(jié);所述泥斗靠近泥水分離區(qū)的側(cè)壁與膜生物反應(yīng)器底部的夾角α2為0-90°，以45-60°為較佳。
[0010]所述生化反應(yīng)區(qū)內(nèi)可視需要設(shè)置推流器或攪拌器，或者安裝填料，所述填料為污水處理專用填料。
[0011 ]所述隔板與膜生物反應(yīng)器上表面的夾角為20-90°。
[0012]采用本發(fā)明所述的膜生物反應(yīng)器的污水處理方法，具體包括以下步驟:
1)污水經(jīng)預(yù)處理后，在膜生物反應(yīng)器的生化反應(yīng)區(qū)進(jìn)行污水生化處理，具體為:污水與生化反應(yīng)區(qū)中的活性污泥充分混合，利用污泥的自身吸附性能和微生物的新陳代謝作用，發(fā)生吸附作用和生物降解作用，去除污染物，生化反應(yīng)區(qū)內(nèi)可視需要采用推流器或攪拌器控制推流速度以增加溶解氧濃度和增強(qiáng)攪拌混合效果，或安裝填料提高處理系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷，且降低反應(yīng)器中懸浮性活性污泥濃度，減小膜污染的程度，保證較高的膜通量；同時(shí)生化反應(yīng)區(qū)內(nèi)的混合液通過設(shè)置在隔板中下部處的泥、水進(jìn)出口進(jìn)入泥水分離區(qū)；
2)混合液進(jìn)入泥水分離區(qū)后，在泥水分離區(qū)內(nèi)進(jìn)行泥水分離、污泥回流和膜出水，從而將泥水分離區(qū)自上而下分為清水區(qū)、泥水自動(dòng)分離及污泥無動(dòng)力自動(dòng)回流區(qū)和污泥區(qū)，該過程:
混合液進(jìn)入泥水分離區(qū)經(jīng)泥水分離后一部分污泥自動(dòng)回流至膜生物反應(yīng)器的生化反應(yīng)區(qū)以補(bǔ)充活性污泥的濃度，大大節(jié)約能耗，降低了污水處理成本；
另一部分污泥依靠自身重力沉降自動(dòng)進(jìn)入污泥區(qū)底部的泥斗，再通過排泥裝置以回流污泥的形式回流至膜生物反應(yīng)器的生化反應(yīng)區(qū)或膜生物反應(yīng)器前端的缺氧池或厭氧池或水解酸化池等生化構(gòu)筑物，或以剩余污泥的形式排出膜生物反應(yīng)器；
清水區(qū)的上清液部分可回流至膜生物反應(yīng)器前端的缺氧池進(jìn)行反硝化，剩余上清液進(jìn)入浸沒在清水區(qū)中的膜組件進(jìn)行深度處理，進(jìn)一步去除CODcr和TP等殘余污染物，最終實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，即膜出水。
[0013]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，所述高抗污染的膜生物反應(yīng)器由兩部分組成:生化反應(yīng)區(qū)和泥水分離區(qū)，生化化反應(yīng)區(qū)承擔(dān)著污水生化處理的功能，泥水分離區(qū)起著泥水分離、污泥無動(dòng)力自動(dòng)回流及高品質(zhì)膜出水的功能，其分為清水區(qū)、泥水分離及污泥無動(dòng)力自動(dòng)回流區(qū)和污泥區(qū)三個(gè)區(qū)，膜組件浸沒在清水區(qū)中、通過動(dòng)力或重力出水。與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明的膜組件設(shè)置于清水區(qū)中，無懸浮活性污泥及其它可沉物質(zhì)的污染，因而膜污染很小，膜通量大，膜清洗周期長，頻率低，處理成本低。
[0014]本發(fā)明膜生物反應(yīng)器在微生物等菌群的生物代謝作用下高效降解有機(jī)物和高效生物除磷，實(shí)現(xiàn)去除有機(jī)污染物的同時(shí)同步脫氮除磷;清水區(qū)的上清液部分可回流至膜生物反應(yīng)器前端的缺氧池進(jìn)行進(jìn)一步反硝化，剩余上清液再進(jìn)入后端的膜組件深度處理，進(jìn)一步去除CODcr和TP等殘余污染物，最終實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，
本發(fā)明還具有以下有益效果:
(I)本發(fā)明的膜生物反應(yīng)器在同樣進(jìn)水前提下，其出水C0Dcr、NH3 — N和TP等指標(biāo)與傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器對(duì)比相近，系統(tǒng)取得了很好的處理效果，并且該建設(shè)投資更低、膜污染更小、膜通量變化更小、膜清洗頻率更低、處理成本更低、運(yùn)營管理更簡單，更具有經(jīng)濟(jì)和技術(shù)雙重優(yōu)越性。
[0015](2)本發(fā)明的高抗污染的膜生物反應(yīng)器自帶獨(dú)立的泥水自動(dòng)分離的裝置，污泥回流比可根據(jù)運(yùn)營需要進(jìn)行0-300% Q(Q為進(jìn)水流量)調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)α?理論上可實(shí)現(xiàn)零外回流，依靠污泥自身重力自動(dòng)回流真正實(shí)現(xiàn)污泥無動(dòng)力自動(dòng)回流，對(duì)比分置式膜生物反應(yīng)器免去了大量的污泥回流，大大減少動(dòng)力消耗，降低了污水處理成本。
[0016](3)本發(fā)明的膜生物反應(yīng)器因自帶獨(dú)立的泥水自動(dòng)分離、污泥自動(dòng)無動(dòng)力自動(dòng)回流的裝置，解決了水力停留時(shí)間與泥齡矛盾問題，水力停留時(shí)間與泥齡相互獨(dú)立，無須保持MBR中混合液的高度紊動(dòng)，為微生物的生長、繁殖等創(chuàng)造了有利條件，避免高速錯(cuò)流等帶來的對(duì)微生物等的不利影響，提高了生化效果，且污泥沉降性能更好，無發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象等特點(diǎn)，具有很廣泛的應(yīng)用前景。
[0017](4)本發(fā)明的生物反應(yīng)器中只要生化反應(yīng)區(qū)的DO處于好氧狀態(tài)，S卩2_3mg/L，無須保持MBR中混合液的高度紊動(dòng)，無須擔(dān)