專利名稱：生物濾池-陶瓷膜生物反應(yīng)器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種水體深度凈化及中水回用技術(shù)，特別是涉及采用厭氧生物濾 池-陶瓷膜生物反應(yīng)器組合工藝技術(shù)，屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，尤其是全球性的需水量增大導(dǎo)致世界水資源短缺和水 污染不斷加劇，人類對再生水資源化利用和城市水環(huán)境整治需求已顯得日益緊迫，急需受 污染地表水凈化技術(shù)的研發(fā)用以恢復(fù)河湖水體功能要求，提高流域水資源利用率和構(gòu)建良 好的生態(tài)系統(tǒng)。其中，厭/厭氧生物濾池工藝作為一種淹沒式的固定填料生物膜法，因具有 對水中有機(jī)物及總氮處理效率高，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運行穩(wěn)定，幾乎無剩余污泥排放等優(yōu) 點而被廣泛應(yīng)用于污水處理的脫氮工藝中；膜生物反應(yīng)器(Membrane Bioreactor, MBR)水 處理技術(shù)是將傳統(tǒng)的活性污泥法與膜分離技術(shù)相結(jié)合的一種高效污水處理技術(shù)，由于膜的 過濾作用，微生物被截留在生物反應(yīng)器中，實現(xiàn)了水力停留時間和污泥齡的徹底分離，使膜 生物反應(yīng)器內(nèi)保持較高的生物活性，對化學(xué)需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)及氨氮 污染物的去除率高。目前，國內(nèi)外已開發(fā)出多種膜生物反應(yīng)器，主要可分為一體式膜生物反應(yīng)器和分 置式膜生物反應(yīng)器兩大類。由于分置式MBR—般均采用高錯流速度的運行方式，相對于一 體式MBR存在著運行能耗略高，占地面積較大等問題，因此一體式膜生物反應(yīng)器被市場更 為廣泛的接受和推廣。在膜應(yīng)用過程中，陶瓷膜相比有機(jī)膜因具有化學(xué)穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度 高、通量大、壽命長、抗污染等優(yōu)點，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于生物化工、食品工業(yè)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。 近年來，很多研究表明，一體式陶瓷膜生物反應(yīng)器不僅充分體現(xiàn)了陶瓷膜自身的優(yōu)點，而且 具有高效COD去除率和減緩膜污染等獨特的優(yōu)點。當(dāng)前，MBR被廣泛應(yīng)用于城市污水和工業(yè)污水領(lǐng)域。但MBR系統(tǒng)在河流污水資源 化中的研究仍鮮有報道。由于河湖等地表水的污染程度大大低于城市污水和工業(yè)污水，其 污染物和有機(jī)物的濃度較低，現(xiàn)有的處理城市污水和工業(yè)污水的凈化裝置不適于地表水的 深度凈化。因此亟需研發(fā)針對地表水的水質(zhì)特點的凈化裝置及工藝。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有低濃度污水深度處理與水體凈化技術(shù)中C0D和 氨氮去除率較低和現(xiàn)有機(jī)高分子分離膜為膜元件的一體化MBR系統(tǒng)膜污染嚴(yán)重的不足，提 供一種污染地表水深度凈化裝置。為此，本實用新型提供一種生物濾池_陶瓷膜生物反應(yīng)器裝置，其包括進(jìn)水泵6、 厭氧生物濾池反應(yīng)器2和陶瓷膜好氧膜生物反應(yīng)器3 ；該進(jìn)水泵6通過管道與厭氧生物濾池反應(yīng)器2的入水口連接，該厭氧生物濾池反 應(yīng)器2的出水口與陶瓷膜好氧膜生物反應(yīng)器3的入水口連接；該厭氧生物濾池反應(yīng)器2底部具有入水口 21，其內(nèi)部填充親水性多孔懸浮型介質(zhì)12 ；該陶瓷膜好氧膜生物反應(yīng)器3包括生物單元13和膜單元14，其中生物單元13的入水口連接厭氧生物濾池反應(yīng)器2出水口，生物單元13出水口與膜單元14的入水口連接；該生物單元13底部具有曝氣裝置131 ；生物單元13內(nèi)部填充活 性污泥132 ；該膜單元14內(nèi)部具有陶瓷膜組件18，該陶瓷膜組件的結(jié)構(gòu)為管式單通道、管式多 通道、平板式或中空纖維式，其出口 32與外部真空抽吸泵7連接，在真空抽吸泵負(fù)壓作用 下，進(jìn)入膜單元14內(nèi)的污水通過陶瓷膜組件膜分離作用經(jīng)出口排出；真空抽吸泵7的出水 口與清水池4連接。如上所述的裝置，還可包括三通閥門a分別連接所述生物單元13、膜單元14和回流泵9入水口 ；回流泵9出 水口通過管道與厭氧生物濾池反應(yīng)器2入水口連接；三通閥門b分別連接所述回流泵9的出水口、厭氧生物濾池反應(yīng)器2入水口和生 物單元13 ；清水池4的一個出水口通過管道依次連接反洗泵8和陶瓷膜組件出口 32。如上所述的裝置，其中，該親水性多孔懸浮型介質(zhì)優(yōu)選為聚丙烯或聚氨酯，介質(zhì)濕 密度優(yōu)選為0. 6 1. Og/cm3，持水量優(yōu)選為2000-2600%，比表面優(yōu)選為80-120m2/g。如上所述的裝置，其中，該陶瓷膜組件的結(jié)構(gòu)優(yōu)選為管式單通道、管式多通道、平 板式或中空纖維式。如上所述的裝置，其中，該膜單元14的底部還可具有曝氣裝置16。由于河流污水與工業(yè)廢水、生活污水相比污染物成分不同且濃度較低，因而應(yīng)用 現(xiàn)有生物法處理效果不理想。采用本實用新型的厭氧生物濾池_陶瓷膜生物反應(yīng)器進(jìn)行污 水深度處理，與同類生物法相比可維持較高好氧微生物濃度的同時，保證高效的COD和氨 氮去除率。其中，采用厭氧生物濾池功能單元進(jìn)行反硝化脫氮反應(yīng)，采用陶瓷膜生物反應(yīng)器 功能單元進(jìn)行好氧活性污泥與膜分離過程中，能同時去除水中C0D，并且減緩膜污染，提高 出水穩(wěn)定性。兩個功能單元的組合工藝，既可靈活控制運行條件，又能因地制宜的適應(yīng)目標(biāo) 河流水質(zhì)特點，是發(fā)揮厭氧生物濾池_好氧膜生物反應(yīng)器最佳效能和達(dá)到最佳處理效果的 有效途徑。使用本實用新型提出的受污染地表水深度凈化裝置，其水力負(fù)荷適用范圍為 10 40m3/m2 · d，對水體中各污染物的去除效果為COD去除率超過67%，NH4+-N的去除率 超過90%，TN的去除率均超過52%。本實用新型提出的厭氧生物濾池_陶瓷膜好氧膜生物反應(yīng)器組合裝置，具有生物 降解、生物吸附、機(jī)械過濾、膜分離作用以及化學(xué)轉(zhuǎn)化等多種功能，不僅通過機(jī)械過濾和膜 分離作用完成對懸浮固體的去除，而且通過生物吸附、生物降解、機(jī)械過濾與膜分離等作用 實現(xiàn)對水中有機(jī)物和氨氮的高效去除。此外，由于采用陶瓷膜作為膜組件的核心單元，使膜 生物反應(yīng)器出水水質(zhì)穩(wěn)定，膜污染現(xiàn)象得到根本減緩。本實用新型的主要優(yōu)點是(1)實現(xiàn)反硝化脫氮與好氧去除有機(jī)污染物的高效功 能性組合；(2)組合工藝出水水質(zhì)穩(wěn)定，膜污染現(xiàn)象得到減緩；(3)對于微污染水體的處理 針對性強(qiáng)、效果好；(4)自動化程度高、操作管理方便、系統(tǒng)適應(yīng)性與實用性強(qiáng)。
圖1為本實用新型的生物濾池_陶瓷膜生物反應(yīng)器裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型的厭氧生物濾池結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實用新型的陶瓷膜好氧膜生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。本實用新型所提出的裝置，是針對河流污水凈化的生化處理技術(shù)。圖1所示為本 實用新型所提出的生物濾池_陶瓷膜生物反應(yīng)器裝置一種優(yōu)選實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，該 裝置主要包括原水池1、進(jìn)水泵6、毛發(fā)收集器5、厭氧生物濾池反應(yīng)器2、陶瓷膜好氧膜生物 反應(yīng)器3、陶瓷膜組件18、清水池4、鼓風(fēng)機(jī)19、進(jìn)水泵6、真空抽吸泵7、回流泵9、反洗泵8、 液體流量計10、三通活塞a、b、填料和管道等組成。進(jìn)水泵6通過管道依次連接毛發(fā)收集器 5和厭氧生物濾池反應(yīng)器2的入水口，厭氧生物濾池反應(yīng)器2的出水口與陶瓷膜好氧膜生物 反應(yīng)器3的生物單元13連接，生物單元13的出水口連接膜單元14。如圖2所示，該厭氧 生物濾池反應(yīng)器2底部具有入水口 21，其內(nèi)部填充親水性多孔懸浮型介質(zhì)聚丙烯或聚氨酯 12。如圖1和3所示，生物單元13底部具有曝氣裝置131，曝氣裝置連接鼓風(fēng)機(jī)17 ；生物單 元13內(nèi)部填充活性污泥132 ；膜單元14內(nèi)部具有陶瓷膜組件18，該陶瓷膜組件為中空的密 閉結(jié)構(gòu)，其內(nèi)腔有出口 32與外部真空抽吸泵7連接，在真空抽吸泵負(fù)壓作用下，進(jìn)入膜單元 14內(nèi)的污水通過陶瓷膜組件的膜分離作用經(jīng)膜組件出口 32排出；真空抽吸泵7的出水口 與清水池4連接；膜單元14的底部設(shè)置有曝氣裝置16，曝氣裝置16連接鼓風(fēng)機(jī)17。三通 閥門a分別連接生物單元13、膜單元14和回流泵9入水口 ；回流泵9出水口通過管道與厭 氧生物濾池反應(yīng)器2入水口連接。三通閥門b分別連接回流泵9的出水口、厭氧生物濾池 反應(yīng)器2入水口和生物單元13。清水池4的出水口通過管道依次連接反洗泵8和陶瓷膜 組件出口 32。進(jìn)水泵6、真空抽吸泵7、回流泵9及反洗泵8的流量分別加設(shè)液體流量計10 進(jìn)行控制。應(yīng)用本實用新型所提出的裝置深度凈化污染地表水的工藝可采用如下步驟(1)污水首先從原水池1下端經(jīng)進(jìn)水泵6和毛發(fā)收集器5進(jìn)入?yún)捬跎餅V池2，通 過填料12及所掛生物膜去除部分SS及B0D5，停留時間為0. 5 3. 5h ；(2)之后污水從厭氧生物濾池2的上端自流進(jìn)入相鄰的生物單元13，生物單元池 底設(shè)置穿孔管曝氣裝置131，通過鼓風(fēng)機(jī)19進(jìn)行供氣，氣量由氣體流量計17進(jìn)行控制；池 內(nèi)污水通過活性污泥好氧微生物生化作用去除B0D5及NH/-N，水力停留時間為1 5小時；(3)其后，污水溢流進(jìn)入相鄰的膜單元14，通過真空抽吸泵7將水經(jīng)管式陶瓷膜組 件18進(jìn)行過濾后進(jìn)入清水池4，負(fù)壓由真空壓力表11進(jìn)行讀取；池底設(shè)置穿孔管曝氣裝置 16，通過鼓風(fēng)機(jī)19進(jìn)行供氣，氣量由氣體流量計17進(jìn)行控制；池內(nèi)污水通過膜的截留和生 物膜的生化作用去除SS和部分B0D5及NH4+-N的同時，微生物也被截留在池內(nèi)。(4)打開三通閥門，使al和a3、bl和b3分別連接，使生物單元13中一部分污水 通過回流泵9回流至厭氧生物濾池2，進(jìn)行反硝化反應(yīng)，去除TN及部分B0D5及NH/-N ；回流 比為0. 5 2 1。
5[0033](5)通過泵8將清水池4中的水反壓進(jìn)入管式陶瓷膜組件18進(jìn)行反洗，反洗周期 為 20 40min ；(6)打開三通閥門，使得a2與a3、bl與b2分別連通，將膜單元14的富集污泥回 流部分至生物單元13，回流周期為30 60d。實施例1 原水為北京地區(qū)某實驗河段的污染河水，應(yīng)用上述裝置處理，水力負(fù)荷為40m3/ m2 · d。原水自池體下端進(jìn)入?yún)捬跎餅V池單元，通過聚氨酯填料，漫流至池體上端，進(jìn)行厭 氧條件下的生化反應(yīng)，溶解氧濃度控制在0. 5 2mg/L，水力停留時間為3h，以緩沖試劑控 制pH值為6 8、溫度為24 28°C;厭氧生物濾池出水從好氧膜生物反應(yīng)器生物單元上端 自流進(jìn)入，進(jìn)行好氧微生物的生化反應(yīng)，通過穿孔管曝氣，曝氣量與進(jìn)水量之比為20 1， 溶解氧濃度控制在3 4mg/L，水力停留時間為3h，pH值為7 8、溫度為24 25°C，污水 中污泥濃度為1 2g/L，污泥停留時間為50天；混合液通過溢流口進(jìn)入其內(nèi)設(shè)置有管式 陶瓷膜組件(廣東佛陶集團(tuán)金剛新材料有限公司制造)的膜單元內(nèi)，在真空抽吸泵的作用 下，使其通過膜表面進(jìn)行過濾后進(jìn)入清水池，膜單元內(nèi)曝氣量與進(jìn)水量之比為40 1，溶解 氧濃度控制在5mg/L，pH值為7 8、溫度為24 25°C，污水中污泥濃度為2 3g/L ； — 部分混合液由生物單元回流至厭氧生物濾池底端，回流比控制在1.5 1;清水池清水每隔 30min泵入膜組件進(jìn)行負(fù)壓清洗；每隔45天將陶瓷膜生物反應(yīng)器膜單元的富集污泥回流部 分至生物單元。經(jīng)檢測進(jìn)水CODcr、BOD5, NH4+_N 及 TN 分別在 60 150mg/L、10 50mg/L、13 20mg/L、18 25mg/L 時，出水 CODcr、BOD5, NH4+-N 及 TN 維持在 20 30mg/L、3 8mg/L、 1 2mg/L、8 12mg/L之間，各項污染物平均去除率分別達(dá)到67%、70%、90%和52%以上。實施例2 原水為北京地區(qū)某實驗河段的重污染河水，應(yīng)用上述裝置處理，水力負(fù)荷25m3/ m2 · d。原水自池體下端進(jìn)入?yún)捬跎餅V池單元，通過聚氨酯填料，漫流至池體上端，進(jìn)行 厭氧條件下的生化反應(yīng)，溶解氧濃度控制在0. 5 2mg/L，水力停留時間為3h，以緩沖試劑 控制PH值為6 8、溫度為20 28°C ；厭氧生物濾池出水從好氧膜生物反應(yīng)器的生物單 元上端自流進(jìn)入，進(jìn)行好氧微生物的生化反應(yīng)，通過穿孔管曝氣，曝氣量與進(jìn)水量之比為 25 1，溶解氧濃度控制在3 5mg/L，水力停留時間為3h，pH值為7 8、溫度為24 28°C，污水中污泥濃度為3 5g/L，污泥停留時間為60天；混合液通過溢流口進(jìn)入其內(nèi)設(shè) 置有板式陶瓷膜組件(南京九思高科技有限公司制造)的膜單元內(nèi)，在真空抽吸泵的作用 下，使其通過膜表面進(jìn)行過濾后進(jìn)入清水池，膜單元內(nèi)曝氣量與進(jìn)水量之比為50 1、ρΗ值 為7 8、溫度為24 25°C，污水中污泥濃度為4 6g/L，溶解氧濃度控制在5 6mg/L ； 一部分混合液回流至厭氧生物濾池底端，回流比控制在1.5 1 ；清水池清水每隔30min泵 入膜組件進(jìn)行負(fù)壓清洗；每隔45天將陶瓷膜生物反應(yīng)器膜單元的富集污泥回流部分至生 物單元。經(jīng)檢測進(jìn)水CODcr、BOD5、NH4+-N 及 TN 分別在 100 200mg/L、40 70mg/L、13 20mg/L、18 25mg/L 時，出水 CODcr、BOD5, NH4+_N 及 TN 維持在 20 40mg/L、3 8mg/L、 1 2mg/L、8 12mg/L之間，各項污染物平均去除率分別達(dá)到70%、80%、90%和50%以上。
權(quán)利要求一種生物濾池-陶瓷膜生物反應(yīng)器裝置，其特征在于，其包括進(jìn)水泵(6)、厭氧生物濾池反應(yīng)器(2)和陶瓷膜好氧膜生物反應(yīng)器(3)；該進(jìn)水泵(6)通過管道與厭氧生物濾池反應(yīng)器(2)的入水口連接，該厭氧生物濾池反應(yīng)器(2)的出水口與陶瓷膜好氧膜生物反應(yīng)器(3)的入水口連接；該厭氧生物濾池反應(yīng)器(2)底部具有入水口(21)，其內(nèi)部填充親水性多孔懸浮型介質(zhì)(12)；該陶瓷膜好氧膜生物反應(yīng)器(3)包括生物單元(13)和膜單元(14)，其中生物單元(13)的入水口連接厭氧生物濾池反應(yīng)器(2)出水口，生物單元(13)出水口與膜單元(14)的入水口連接；該生物單元(13)底部具有曝氣裝置(131)；生物單元(13)內(nèi)部填充活性污泥(132)；該膜單元(14)內(nèi)部具有陶瓷膜組件(18)，該陶瓷膜組件的結(jié)構(gòu)為管式單通道、管式多通道、平板式或中空纖維式，其出口(32)與外部真空抽吸泵(7)連接，在真空抽吸泵負(fù)壓作用下，進(jìn)入膜單元14內(nèi)的污水通過陶瓷膜組件的膜分離作用經(jīng)出口排出；真空抽吸泵(7)的出水口與清水池(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，三通閥門a分別連接所述生物單元(13)、膜單元(14)和回流泵(9)入水口 ；回流泵(9) 出水口通過管道與厭氧生物濾池反應(yīng)器(2)入水口連接；三通閥門b分別連接所述回流泵(9)的出水口、厭氧生物濾池反應(yīng)器(2)入水口和生 物單元(13)；清水池(4)的一個出水口通過管道依次連接反洗泵(8)和陶瓷膜組件出口(32)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述親水性多孔懸浮型介質(zhì)為聚丙烯或聚氨酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述陶瓷膜組件的結(jié)構(gòu)為管式單通道、管 式多通道、平板式或中空纖維式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述膜單元(14)的底部還具有曝氣裝置 (16)。
專利摘要本實用新型涉及一種生物濾池-陶瓷膜生物反應(yīng)器裝置，其包括進(jìn)水泵、厭氧生物濾池反應(yīng)器和陶瓷膜好氧膜生物反應(yīng)器，該進(jìn)水泵通過管道與厭氧生物濾池反應(yīng)器的入水口連接，該厭氧生物濾池反應(yīng)器的出水口與陶瓷膜好氧膜生物反應(yīng)器的入水口連接。厭氧生物濾池反應(yīng)器內(nèi)部填充親水性多孔懸浮型介質(zhì)；陶瓷膜好氧膜生物反應(yīng)器包括生物單元和膜單元，其中生物單元底部具有曝氣裝置，生物單元內(nèi)部填充活性污泥，該膜單元內(nèi)部具有陶瓷膜組件，該陶瓷膜組件的結(jié)構(gòu)為管式單通道、管式多通道、平板式或中空纖維式，其出口與外部真空抽吸泵連接，在真空抽吸泵負(fù)壓作用下，進(jìn)入膜單元內(nèi)的污水通過陶瓷膜組件的膜分離作用由出口排出；真空抽吸泵的出水口與清水池連接。
文檔編號C02F1/44GK201598221SQ200920274768
公開日2010年10月6日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者劉操, 孟慶義, 廖日紅, 戰(zhàn)楠, 申穎潔, 高振宇 申請人:北京市水利科學(xué)研究所