專利名稱：集成式膜生物流化床污水處理方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于有機(jī)污(廢)水處理的方法及裝置，屬于有機(jī)污(廢)水處理及資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，作為有機(jī)污(廢)水處理及資源化利用的最有效的手段之一，膜生物技術(shù)(MB)在實(shí)際應(yīng)用中取得了迅速的發(fā)展，其基本原理是借助膜分離對(duì)懸浮物、大分子有機(jī)物及游離細(xì)菌的有效截留，大大提高反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度和污泥齡，改善生物結(jié)構(gòu)，提高出水水質(zhì)。但由于嚴(yán)重的膜污染問(wèn)題，制約了反應(yīng)器的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行、加大能耗、降低膜壽命，提高了制水成本；加之，一般生物反應(yīng)器的低負(fù)荷及“泥法”松散的生物結(jié)構(gòu)等不利因素，限制了該技術(shù)的大面積推廣與工程應(yīng)用。
如目前應(yīng)用中的膜生物反應(yīng)器(MBR)均以“泥法”生物處理與膜分離組合。國(guó)內(nèi)外的報(bào)道及發(fā)明者進(jìn)行的大量試驗(yàn)研究均表明，該工藝在正常運(yùn)行條件下，活性污泥結(jié)構(gòu)松散細(xì)碎、絮凝性很差、極易在膜表面被抽吸附著，鏡檢原、后生動(dòng)物極少，生物鏈較短；加之，一般“泥法”生物反應(yīng)器的混合度很低，膜面附著污泥不易脫落，因此，污染速率很快。常規(guī)運(yùn)行條件下，一天內(nèi)即應(yīng)進(jìn)行多次反沖洗，否則阻力上升迅速，膜通量迅速下降，并影響出水水質(zhì)。如此短的反沖洗周期，不僅操作麻煩，運(yùn)行穩(wěn)定性差，還大大影響了膜的使用壽命，增大能耗，提高處理成本。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提供一種集成式膜生物流化床污水處理方法及裝置，避免普通生物流化床出水懸浮物濃度偏高和普通MBR膜易受污染的弊端，大大提高有機(jī)負(fù)荷與污泥負(fù)荷，提高產(chǎn)水率，提高膜的使用壽命，降低能耗與制水成本，并通過(guò)與A2/O工藝的有機(jī)融合，使在高效去除有機(jī)物(含懸浮物)的同時(shí)進(jìn)行高效除磷脫氮，為資源化提供優(yōu)質(zhì)出水，并回收有用磷資源。
技術(shù)方案本發(fā)明的集成式膜生物流化床污水處理方法是通過(guò)將膜生物流化床作為有機(jī)污(廢)水處理的核心單元，并配以前處理和后處理而實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明中，將前處理中的生物處理缺氧區(qū)與好氧膜生物流化床區(qū)進(jìn)行有機(jī)集成和一體化，構(gòu)成集成式膜生物流化床污水處理裝置；綜合考慮除磷脫氮的需要，進(jìn)一步將集成式膜生物流化床污水處理裝置與A2/O工藝有機(jī)融合，并將生物除磷與化學(xué)除磷相結(jié)合，使形成調(diào)節(jié)池——集成式膜生物流化床——厭氧釋磷池——混凝沉淀池——污泥池的工藝流程。實(shí)際運(yùn)行中，污水經(jīng)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)后送至集成式膜生物流化床污水處理裝置的缺氧區(qū)，由缺氧區(qū)預(yù)處理后送好氧膜生物流化床區(qū)，經(jīng)好氧膜生物流化床區(qū)處理后，一路由膜分離排出清水，另一路將攝磷污泥排至厭氧釋磷池，經(jīng)厭氧釋磷池釋磷后又分兩路，一路將釋磷污泥回流至缺氧區(qū)，另一路將上清液排至混凝沉淀池進(jìn)行化學(xué)除磷，混凝沉淀池的輸出也分兩路，一路將上清液回流至缺氧區(qū)，另一路將化學(xué)污泥排至污泥池。
本發(fā)明的集成式膜生物流化床污水處理方法的污水處理裝置主要包括集成式膜生物流化床、厭氧釋磷池、混凝沉淀池；集成式膜生物流化床下部的攝磷污泥排出管與厭氧釋磷池連接，厭氧釋磷池下部通過(guò)釋磷污泥管與集成式膜生物流化床中的缺氧區(qū)連通，厭氧釋磷池上部通過(guò)釋磷上清液管與混凝沉淀池連通，混凝沉淀池上部通過(guò)脫磷上清液管與集成式膜生物流化床中的缺氧區(qū)連通，在混凝沉淀池的上部設(shè)有加藥口，在混凝沉淀池的下部設(shè)有化學(xué)污泥排出口。
在集成式膜生物流化床內(nèi)，通過(guò)豎向設(shè)置的一塊分區(qū)隔板，將其分為上、下相通的好氧膜生物流化床區(qū)和缺氧區(qū)兩個(gè)區(qū)域，膜組件置于好氧膜生物流化床區(qū)內(nèi)，穩(wěn)壓進(jìn)水管接入缺氧區(qū)，膜出水管與膜組件相通，穿孔曝氣管、攝磷污泥排出管與好氧膜生物流化床區(qū)相通。
為解決一般生物反應(yīng)器低負(fù)荷、低混合度、分散污泥易對(duì)膜產(chǎn)生污染及普通生物流化床出水懸浮物濃度偏高等問(wèn)題，將高效生物流化床工藝與高效膜分離技術(shù)有機(jī)組合；取其生物流化床中生物膜的固著生長(zhǎng)態(tài)、高生物濃度、低膜厚和高生物活性，生物流化床流化態(tài)下流體及生物粒子的充分混合、沖擊、摩擦、表面錯(cuò)流等流態(tài)特征，有效抑制散狀污泥向膜面的遷移、吸附、累積、穿透和膜面粘膠層的形成與固化，抑制膜污染的進(jìn)程；為使氮、磷及有機(jī)物同步高效去除，為資源化提供優(yōu)質(zhì)出水，將膜生物流化床與A2/O工藝有機(jī)融合，有效提高了長(zhǎng)泥齡生物(如硝化菌、亞硝化菌、反硝化菌、聚磷菌)的富集濃度及有機(jī)物氧化、硝化、反硝化、攝磷、釋磷、化學(xué)除磷等多過(guò)程的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一；為避免排泥除磷對(duì)脫氮及有機(jī)物去除效果的影響，將生物除磷與化學(xué)除磷有機(jī)結(jié)合，解決了傳統(tǒng)生物法排泥除磷與脫氮在泥齡上的矛盾，使高效除磷與高效脫氮相統(tǒng)一；為提高反硝化脫氮與反硝化除磷效果，通過(guò)在缺氧區(qū)內(nèi)投加組合填料或其他填料，使形成較高濃度的缺氧生物膜；將上述各反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行有效集成，使之一體化和裝置化。
本發(fā)明從提高反應(yīng)器運(yùn)行負(fù)荷和強(qiáng)化控制膜污染的雙重目的入手，將具有良好混合特性的生物流化床膜法處理工藝與高效膜分離技術(shù)有機(jī)組合，從改善反應(yīng)器運(yùn)行流態(tài)、污泥的存在形態(tài)、固液分離方法三方面，避免了普通生物流化床出水懸浮物濃度偏高和分離膜易受污染的弊端，大大提高了有機(jī)負(fù)荷與污泥負(fù)荷，提高產(chǎn)水率，提高膜的使用壽命，降低能耗與制水成本，將二者的優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮到極至，使系統(tǒng)運(yùn)行更趨穩(wěn)定。同時(shí)，本發(fā)明將膜生物技術(shù)(MB)與A2/O工藝有機(jī)融合，借助生物除磷與化學(xué)除磷的結(jié)合，使在高效去除有機(jī)物(含懸浮物)的同時(shí)進(jìn)行高效除磷脫氮，為資源化提供優(yōu)質(zhì)出水，并回收有用磷資源。
有益效果申請(qǐng)者已進(jìn)行的試驗(yàn)研究結(jié)果表明1.高效生物流化床工藝與高效膜分離技術(shù)的有機(jī)組合，大大提高了反應(yīng)器內(nèi)的生物濃度、生物活性、有機(jī)負(fù)荷、污泥負(fù)荷和綜合反應(yīng)速率；2.生物流化床的生物膜工藝與擬完全混合流態(tài)，極大地降低了膜污染的幾率與程度；3.膜分離對(duì)懸浮物、大分子有機(jī)物及游離細(xì)菌的截留，進(jìn)一步提高了反應(yīng)器內(nèi)的生物濃度、活性、反應(yīng)速率及抗沖擊性能，確保反應(yīng)器長(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)行，極大地提高了產(chǎn)水水質(zhì)；4.膜生物流化床與A2/O工藝的有機(jī)融合，使去除有機(jī)物與高效除磷脫氮相統(tǒng)一，全面提高了反應(yīng)器的綜合處理能力，確保資源化所需的優(yōu)良出水水質(zhì)；5.生物除磷與化學(xué)除磷的結(jié)合，將磷及時(shí)移出系統(tǒng)，避免磷在系統(tǒng)內(nèi)周而復(fù)始的循環(huán)，提高了除磷率，并回收有用磷資源。
由于獨(dú)特的反應(yīng)器構(gòu)型、擬完全混合流態(tài)、污泥的附著方式及生物組成結(jié)構(gòu)，切斷了造成膜污染的多條渠道，使實(shí)際運(yùn)行中膜污染速率大大下降，反沖洗周期均可在15天以上，并由此大大降低能耗與處理成本，提高運(yùn)行穩(wěn)定性和膜的使用壽命；同時(shí)，大大提高了反應(yīng)速率和處理效率，為該技術(shù)的推廣應(yīng)用掃清了障礙。


圖1為本發(fā)明的集成式膜生物流化床污水處理與資源化系統(tǒng)的工藝流程示意圖。
圖2為實(shí)施例的集成式膜生物流化床污水處理工藝組合圖。
圖3為實(shí)施例的集成式膜生物流化床污水處理裝置細(xì)部結(jié)構(gòu)圖。
以上的圖中有集成式膜生物流化床污水處理裝置1，缺氧區(qū)1-1、好氧膜生物流化床區(qū)1-2、膜組件1-3、分區(qū)隔板1-4、事故溢流槽1-5、穩(wěn)壓進(jìn)水管1-6、膜出水管1-7、穿孔曝氣管1-8、攝磷污泥排出管1-9、空氣泡1-10，生物粒子1-11，厭氧釋磷池2，混凝沉淀池3，污泥池4，調(diào)節(jié)池5。
具體實(shí)施例方式
下面，結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)發(fā)明創(chuàng)造作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1為本發(fā)明的集成式膜生物流化床污水處理與資源化系統(tǒng)的工藝流程圖。污水經(jīng)調(diào)節(jié)池5送至缺氧區(qū)1-1，由缺氧區(qū)1-1預(yù)處理后送好氧膜生物流化床區(qū)1-2，經(jīng)好氧膜生物流化床區(qū)1-2處理后，一路由膜分離排出清水，另一路將攝磷污泥排至厭氧釋磷池2，經(jīng)厭氧釋磷池2處理后又分兩路，一路將釋磷污泥回流至缺氧區(qū)1-1，另一路將上清液排至混凝沉淀池3進(jìn)行化學(xué)除磷，混凝沉淀池3的輸出也分兩路，一路將上清液回流至缺氧區(qū)1-1，另一路將化學(xué)污泥排至污泥池4。該處理方法由調(diào)節(jié)池5、集成式膜生物流化床污水處理裝置1(含缺氧區(qū)1-1、好氧膜生物流化床區(qū)1-2)、厭氧釋磷池2、混凝沉淀池3、污泥池4組成；各類有機(jī)污(廢)水經(jīng)調(diào)節(jié)池5調(diào)節(jié)，恒壓重力流依次進(jìn)入缺氧區(qū)1-1、好氧膜生物流化床區(qū)1-2，經(jīng)缺氧、好氧反應(yīng)和膜分離，完成對(duì)有機(jī)物、剩余污泥及部分大分子有機(jī)物的截留、水解和最終降解，通過(guò)重力或自吸泵抽吸出水，獲得優(yōu)質(zhì)再生水；通過(guò)好氧與缺氧區(qū)間一定比例的混合液回流，完成硝化、反硝化脫氮及反硝化除磷過(guò)程；在集成式膜生物流化床污水處理裝置內(nèi)過(guò)量攝磷的好氧污泥按一定回流比進(jìn)入?yún)捬踽屃壮?進(jìn)行釋磷，經(jīng)最佳停留時(shí)間下釋磷后的“饑餓”聚磷菌，重先回流至缺氧區(qū)1-1進(jìn)行恢復(fù)后，進(jìn)入好氧膜生物流化床區(qū)1-2再次進(jìn)行攝磷；厭氧釋磷池2的釋磷上清液進(jìn)入混凝沉淀池3，按試驗(yàn)確定的最佳劑量投加如石灰、鋁鹽、鐵鹽等在內(nèi)的藥劑，或采取多種藥劑的聯(lián)合投加，或采取鐵接觸法、結(jié)晶法等進(jìn)行化學(xué)除磷；具有較高純度的脫磷化學(xué)污泥定期排入污泥池4，并作適當(dāng)干化后施作農(nóng)肥；脫磷上清液回流至缺氧區(qū)1-1再行處理，由此形成一個(gè)封閉、循環(huán)的多功能污(廢)水處理與資源化系統(tǒng)。
根據(jù)試驗(yàn)研究和實(shí)施例，按城市污水或不同濃度(COD150～2000mg/L)的工業(yè)廢水，容積負(fù)荷為2～25kgCOD/m3.d，氣水比為10～40，缺氧區(qū)的HRT為1.5～10h，好氧膜生物流化床區(qū)的HRT為2～12h，好氧—缺氧區(qū)混合液回流比為100～400％，缺氧區(qū)、好氧膜生物流化床區(qū)的平均污泥濃度可達(dá)7～25g/L(其中，附著生物膜污泥濃度為80～95％)；按集成式膜生物流化床1污泥總量的30％進(jìn)行好氧膜生物流化床區(qū)1-2與厭氧釋磷池2間污泥的定期循環(huán)，控制厭氧釋磷池2的污泥濃度為5～20g/L，SRT為12～36h，可使污泥層釋磷濃度達(dá)50～110mg/L，上清液釋磷濃度達(dá)30～60mg/L；混凝沉淀池3的反應(yīng)時(shí)間為10～30min，依上述不同藥劑種類，投加濃度為200～800mg/L，控制混凝沉淀池3中上清液剩余磷濃度為5mg/L。在上述參數(shù)下連續(xù)運(yùn)行數(shù)月，膜出水COD去除率均在90％以上，出水COD為5～20mg/L；NH3+-N平均去除率在70～99％，出水NH3+-N為1～15mg/L，TN為8～25mg/L，TP為0.15～0.5mg/L，全面滿足《城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T18920-2002)；對(duì)一般含磷濃度污(廢)水，脫磷化學(xué)污泥的干化體積僅占進(jìn)水體積的0.02％左右，主要成分為羥基磷酸鈣，純度達(dá)30～80％，可直接施作農(nóng)肥。與一般“泥法”膜生物反應(yīng)器相比，生物膜結(jié)構(gòu)致密，未出現(xiàn)污泥菌膠團(tuán)松散和原、后生動(dòng)物較少這類在膜生物反應(yīng)器中常見(jiàn)的現(xiàn)象，原、后生動(dòng)物種類多、數(shù)量多，其中，鐘蟲(chóng)、輪蟲(chóng)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；此外，膜過(guò)濾阻力上升速率很慢，經(jīng)十多日連續(xù)運(yùn)行，膜表面仍很清潔，反沖洗周期延長(zhǎng)15倍以上，使系統(tǒng)運(yùn)行非常穩(wěn)定。
圖2為實(shí)施例的集成式膜生物流化床污水處理工藝組合圖。為提高反硝化脫氮與反硝化除磷效果，可在缺氧區(qū)1-1內(nèi)投加組合填料或其他填料，使形成較高濃度的缺氧生物膜；該裝置主要包括集成式膜生物流化床污水處理裝置1、厭氧釋磷池2、混凝沉淀池3；集成式膜生物流化床污水處理裝置1下部的攝磷污泥排出管1-9與厭氧釋磷池2連接，厭氧釋磷池2下部通過(guò)釋磷污泥管與集成式膜生物流化床污水處理裝置1中的缺氧區(qū)1-1連通，厭氧釋磷池2上部通過(guò)釋磷上清液管與混凝沉淀池3連通，混凝沉淀池3上部通過(guò)脫磷上清液管與集成式膜生物流化床污水處理裝置1中的缺氧區(qū)1-1連通，在混凝沉淀池3的上部設(shè)有加藥口，在混凝沉淀池3的下部設(shè)有化學(xué)污泥排出口。
圖3為實(shí)施例的集成式膜生物流化床污水處理裝置細(xì)部結(jié)構(gòu)圖。集成式膜生物流化床污水處理裝置1的內(nèi)部豎向設(shè)置一塊分區(qū)隔板1-4，將其分為上、下相通的好氧膜生物流化床區(qū)1-2和缺氧區(qū)1-1兩個(gè)區(qū)域，膜組件1-3置于好氧膜生物流化床區(qū)1-2內(nèi)，穩(wěn)壓進(jìn)水管1-6接入缺氧區(qū)1-1，膜出水管1-7與膜組件1-3相通，穿孔曝氣管1-8、攝磷污泥排出管1-9與好氧膜生物流化床區(qū)1-2相通。運(yùn)行中，廢水由進(jìn)水管1-6依次進(jìn)入缺氧區(qū)1-1、好氧膜生物流化床區(qū)1-2，處理水經(jīng)膜組件1-3、出水管1-7排出；含生物粒子的混合液藉水流及氣提作用經(jīng)隔板1-4上、下的流道在缺氧區(qū)1-1、好氧膜生物流化床區(qū)1-2兩區(qū)間循環(huán)，完成NH3+-N的硝化與反硝化過(guò)程；穿孔曝氣管1-8與相關(guān)氣源連接，為好氧膜生物流化床區(qū)1-2的有機(jī)物氧化、氨氮硝化及攝磷提供氧源；排泥管1-9與厭氧釋磷池2連接，用于好氧膜生物流化床區(qū)1-2與厭氧釋磷池2間污泥的定期交換，以完成聚磷菌的過(guò)量攝磷與釋磷，同時(shí)，可兼作啟動(dòng)期的污泥循環(huán)培養(yǎng)和日常運(yùn)行中剩余污泥的排出；另外還有事故溢流槽1-5；好氧膜生物流化床區(qū)運(yùn)行條件下的空氣泡1-10；好氧膜生物流化床區(qū)內(nèi)形成的生物粒子1-11。
權(quán)利要求
1.一種集成式膜生物流化床污水處理方法，其特征在于污水經(jīng)調(diào)節(jié)池(5)送至集成式膜生物流化床污水處理裝置(1)中的缺氧區(qū)(1-1)，由缺氧區(qū)(1-1)預(yù)處理后送好氧膜生物流化床區(qū)(1-2)，經(jīng)好氧膜生物流化床區(qū)(1-2)處理后，一路由膜分離排出清水，另一路將攝磷污泥排至厭氧釋磷池(2)，經(jīng)厭氧釋磷池(2)處理后又分兩路，一路將釋磷污泥回流至缺氧區(qū)(1-1)，另一路將上清液排至混凝沉淀池(3)，混凝沉淀池(3)的輸出也分兩路，一路將上清液回流至缺氧區(qū)(1-1)，另一路將化學(xué)污泥排至污泥池(4)。
2.一種如權(quán)利要求1所述的集成式膜生物流化床污水處理方法的污水處理裝置，其特征在于該裝置主要包括集成式膜生物流化床污水處理裝置(1)、厭氧釋磷池(2)、混凝沉淀池(3)；集成式膜生物流化床污水處理裝置(1)下部的攝磷污泥排出管(1-9)與厭氧釋磷池(2)連接，厭氧釋磷池(2)下部通過(guò)釋磷污泥管與集成式膜生物流化床污水處理裝置(1)中的缺氧區(qū)(1-1)連通，厭氧釋磷池(2)上部通過(guò)釋磷上清液管與混凝沉淀池(3)連通，混凝沉淀池(3)上部通過(guò)脫磷上清液管與集成式膜生物流化床污水處理裝置(1)中的缺氧區(qū)(1-1)連通，在混凝沉淀池(3)的上部設(shè)有加藥口，在混凝沉淀池(3)的下部設(shè)有化學(xué)污泥排出口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成式膜生物流化床污水處理裝置，其特征在于集成式膜生物流化床污水處理裝置(1)的內(nèi)部豎向設(shè)置一塊分區(qū)隔板(1-4)，將其分為上、下相通的好氧膜生物流化床區(qū)(1-2)和缺氧區(qū)(1-1)兩個(gè)區(qū)域，膜組件(1-3)置于好氧膜生物流化床區(qū)(1-2)內(nèi)，穩(wěn)壓進(jìn)水管(1-6)接入缺氧區(qū)(1-1)，膜出水管(1-7)與膜組件(1-3)相通，穿孔曝氣管(1-8)、攝磷污泥排出管(1-9)與好氧膜生物流化床區(qū)(1-2)相通。
全文摘要
集成式膜生物流化床污水處理方法及裝置是一種用于有機(jī)污(廢)水處理的裝置及方法，其處理方法為污水經(jīng)調(diào)節(jié)池(5)送至集成式膜生物流化床污水處理裝置(1)中的缺氧區(qū)(1－1)，由缺氧區(qū)預(yù)處理后送好氧膜生物流化床區(qū)(1－2)，經(jīng)好氧膜生物流化床區(qū)(1－2)處理后，一路由膜分離排出清水，另一路將攝磷污泥排至厭氧釋磷池(2)，經(jīng)厭氧釋磷池(2)處理后又分兩路，一路將釋磷污泥回流至缺氧區(qū)(1－1)，另一路將上清液排至混凝沉淀池(3)，混凝沉淀池(3)的輸出也分兩路，一路將上清液回流至缺氧區(qū)(1－1)，另一路將化學(xué)污泥排至污泥池(4)。該裝置主要包括集成式膜生物流化床污水處理裝置(1)、厭氧釋磷池(2)、混凝沉淀池(3)。
文檔編號(hào)C02F3/30GK1935697SQ200610096748
公開(kāi)日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2006年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月13日
發(fā)明者王世和, 楊小麗, 馬金霞, 吳劍, 沈倩宇, 盧寧 申請(qǐng)人:東南大學(xué)