專利名稱：多段式平板膜污泥濃縮工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污泥濃縮的方法，涉及到污水處理中對污泥進行濃縮的技術(shù)，尤其涉及一種多段 式平板膜污泥濃縮工藝方法。
背景技術(shù)：
隨著城市化的進展和環(huán)境質(zhì)量標準的日益提高，污水處理率和污水處理程度也日益得到提高和深化，污泥的產(chǎn)量也因而大大提高。然而，在我國，由于經(jīng)費和技術(shù)上的原因，目前污泥處理水平嚴重滯后于污水處理水平，即“重水輕泥”現(xiàn)象。國內(nèi)常用污泥處理處置技術(shù)路線為濃縮+脫水+最終處置或者濃縮+消化+脫水+最終處置，且最終處置出路尚待進一步研究與規(guī)劃。污泥濃縮是污泥處理的重要環(huán)節(jié)之一，污泥濃縮的主要目的和意義在于減少污泥的體積，降低后續(xù)構(gòu)筑物或處理單元的壓力。因此，污泥濃縮運行的穩(wěn)定性直接關(guān)系到污泥處理的效果?，F(xiàn)有城市污水廠的污泥濃縮主要采用重力濃縮方法。重力濃縮是在沉淀中通過形成高濃度污泥層達到濃縮污泥的目的。單獨的重力濃縮是在獨立的重力濃縮池中完成，工藝簡單有效，但也存在一系列問題，如容易污泥上浮、上清液污染物較高需要再處理、厭氧釋磷等。多段式平板膜污泥濃縮工藝，在處理污泥工藝的基礎(chǔ)上，引入膜分離技術(shù)，并根據(jù)次臨界通量運行方式控制膜污染。不僅成功解決了剩余污泥在常規(guī)重力濃縮下沉降性能差而導致污泥濃縮效果不佳的問題，而且占地面積更小，更容易實現(xiàn)自動化控制；且根據(jù)次臨界通量運行模式，在高的污泥濃度下，采用低的運行通量，而在低污泥濃度下，采用高運行通量，避免了污泥濃度上升帶來的運行通量下降的問題；同時，由于采用的曝氣在反應器內(nèi)形成了微好氧環(huán)境，防止了磷的厭氧釋放，維持了脫氮除磷工藝的穩(wěn)定；出水水質(zhì)較好，可以進行再生水回用，可以節(jié)省大量的自來水費，成功破解了污泥處理費用高的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種出泥穩(wěn)定、布置緊湊、維護方便，且膜污染速率上升較慢的多段式平板膜污泥濃縮工藝方法，能夠?qū)⑽勰酀饪s達到后續(xù)處理要求，并在污泥處理過程中能有分離出達到回用標準的出水，同時，膜在污泥濃度不斷升高的過程中能穩(wěn)定運行。本發(fā)明提出的多段式平板膜污泥濃縮工藝方法，所述方法采用多段式平板膜污泥濃縮工藝系統(tǒng)進行處理，所述系統(tǒng)由多個反應器串聯(lián)構(gòu)成，多個反應器按照液位差推流運算方式設置，相鄰的反應器之間存在液位差，污泥由上一個反應器濃縮后，跌入下一個反應器進行再次濃縮，每個反應器內(nèi)均設有曝氣裝置、膜組件，底部設有放空管，曝氣裝置安裝在膜組件的正下方，每個膜組件均連接膜出水系統(tǒng)，具體步驟如下
污泥進入第一反應器后，污泥中的水經(jīng)過膜組件的分離，由膜出水系統(tǒng)抽離出第一反應器，進入第一反應器內(nèi)的污泥則得到了濃縮，由于污泥濃度較低，膜出水系統(tǒng)采用較大的運行通量，曝氣裝置為膜組件提供曝氣沖刷，控制膜污染的形成，同時為反應器內(nèi)提供溶解氧，控制厭氧釋磷；經(jīng)過第一反應器濃縮后的污泥，由液位差溢流入第二反應器內(nèi)，污泥經(jīng)過與第一反應器相同的分離濃縮運行方式，此時，由于污泥濃度較第一反應器內(nèi)高，膜出水系統(tǒng)采用較低的運行通量得到進一步的濃縮后，再進入第三反應器，以此類推，直到進入最后一個反應器，污泥經(jīng)過最后一次濃縮后，此時污泥濃度達到最高，膜出水系統(tǒng)的運行通量選擇最低，污泥經(jīng)最后一個反應器濃縮后，通過管道溢流入污泥脫水機房，進行污泥后續(xù)處理；根據(jù)出泥濃度要求，可以靈活選擇反應器的數(shù)量。當出泥濃度要求在40-50 g/L時，選擇四段式平板膜濃縮工藝，第一反應器在污泥濃度為10-20 g/L時，平板膜組件運行通量應在16-27 L/(m2 h);第二反應器在污泥濃度為20-30 g/L時，平板膜組件運行通量應在10-16 L/ (m2 h);第三反應器在污泥濃度為30-40g/L時，平板膜組件運行通量應在7-10 L/(m2 h);第四反應器在污泥濃度為40-50 g/L時，平板膜組件運行通量應在3-7 L/(m2 h)。當出泥濃度要求在20-30 g/L時，選擇二段式平板膜濃縮工藝，第一反應器在污泥濃度為10-20 g/L時，平板膜組件運行通量應在16-27 L/(m2 h);第二反應器在污泥濃度為 g/L時，平板膜組件運行通量應在16-27 L/(m2 h);第二反應器在污泥濃度為20-30 g/L時，平板膜組件運行通量應在10-16 L/(m2 h)。當出泥濃度要求為30-40 g/L時，選擇三段式平板膜濃縮工藝，第一反應器在污泥濃度為10-20 g/L時，平板膜組件運行通量應在16-27 L/(m2 h);第二反應器在污泥濃度為20-30 g/L時，平板膜組件運行通量應在10-16 L/ (m2 h);第三反應器在污泥濃度為30-40g/L時，平板膜組件運行通量應在7-10 L/(m2 h)。當出泥濃度為50-60 g/L時，選擇五段式平板膜濃縮工藝，第一反應器在污泥濃度為10-20 g/L時，平板膜組件運行通量應在16-27 L/(m2 h);第二反應器在污泥濃度為20-30 g/L時，平板膜組件運行通量應在10-16 L/ (m2 h);第三反應器在污泥濃度為30-40g/L時，平板膜組件運行通量應在7-10 L/(m2 h);第四反應器在污泥濃度為40-50 g/L時，平板膜組件運行通量應在3-7 L/(m2 h);第五反應器控制污泥濃度為50-60 g/L，平板膜組件運行通量應在1-3 L/(m2 h)。本發(fā)明中，所述曝氣裝置可為穿孔曝氣(微孔曝氣)，所述膜組件為超濾平板膜組件或微濾平板膜組件。本發(fā)明采用連續(xù)進泥方式，根據(jù)進泥濃度、出泥濃度和現(xiàn)場條件等，可靈活設計反應器數(shù)量。進泥由提升泵進入第一個反應器，通過膜的分離作用，將水分離出反應器，而將大顆粒的污泥截留在反應器內(nèi)，從而達到污泥濃縮和中水回用，此時，根據(jù)物料守恒，第一個反應器的污泥濃度可控制在固定的范圍，而根據(jù)次臨界通量，平板膜選擇一個合適的運行通量，可延緩膜污染的發(fā)生；經(jīng)過第一個反應器濃縮的污泥，由液位差進入第二個反應器，具體運行情況同第一個反應器，此時，第二個反應器的污泥濃度在第一個污泥濃度上得到進一步濃縮，而運行通量則比第一個反應器的通量更低；以此類推，污泥在最后一個反應器濃縮后達到排放要求，由管道輸送到脫水機房進行污泥脫水等后續(xù)處理。本發(fā)明具有以下優(yōu)點
(I)本發(fā)明適用于不同性質(zhì)、不同濃度的污泥濃縮，包括污水處理廠初沉與剩余污泥的混合污泥，剩余活性污泥等，應用廣泛且運行維護簡便。
(2)本發(fā)明采用膜分離技術(shù)，污泥濃縮效果較重力濃縮更佳更穩(wěn)定，而出水水質(zhì)也遠遠好于重力濃縮上清液，可用于中水回用；同時，此工藝占地面積縮小，且出水可用作綠化澆灑用水、循環(huán)冷卻水和混凝劑配藥水，具有較好的經(jīng)濟效益。(3)本發(fā)明采用多級反應器串聯(lián)運行的模式，較單級運行模式，具有更穩(wěn)定的運行效果，且可有效控制膜污染的發(fā)生，避免了膜污染帶來的平板膜頻繁清洗等問題。(4)本發(fā)明可根據(jù)進泥和出泥泥質(zhì)的具體要求，合理的選擇反應器的數(shù)量大小、各反應器的污泥濃度和運行通量，容易進行自動控制設計，設備運行穩(wěn)定，維護方便。


圖I是本發(fā)明實施例I工藝的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標號1為第一反應器，2為第二反應器，3為第三反應器，4為第四反應器，5為膜出水系統(tǒng)，6為膜組件，7為曝氣裝置，8為放空管。
具體實施例方式下面通過實施例結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明。實施例I :圖I是本發(fā)明實施例示意圖，僅以四段串聯(lián)為例，并不對本發(fā)明進行限定。本發(fā)明工藝由第一反應器I、第二反應器2、第三反應器3、第四反應器4按照液位差推流運行方式設置，在以上反應器內(nèi)都設置膜出水系統(tǒng)5、平板膜組件6和曝氣裝置7，并在以反應器底部設置放空管8。首先，污泥進入第一反應器I后，污泥中的水經(jīng)過膜組件6的分離，由膜出水系統(tǒng)5抽離出反應器，污泥則得到了濃縮，此時，由于污泥濃度較低，膜出水系統(tǒng)5采用較大的運行通量，而曝氣裝置7設置在膜組件6的正下方，為膜組件提供曝氣沖刷，控制膜污染的形成，同時為反應器內(nèi)提供溶解氧，控制厭氧釋磷；經(jīng)過第一反應器I濃縮后的污泥，由液位差溢流入第二反應器內(nèi)，污泥經(jīng)過與第一反應器相同的分離濃縮運行方式，此時，由于污泥濃度較第一反應器I內(nèi)高，膜出水系統(tǒng)5采用較低的運行通量得到進一步的濃縮后，再進入第三反應器3，以此類推，直到進入第四反應器4，污泥經(jīng)過最后一次濃縮后，此時污泥濃度達到最高，膜出水系統(tǒng)5的運行通量選擇最低，污泥經(jīng)第四反應器4濃縮后，通過管道溢流入污泥脫水機房，進行污泥后續(xù)處理。本發(fā)明工藝方法總的水力停留時間在5-8 h ;四段式平板膜污泥濃縮工藝的第一反應器在污泥濃度為10-20 g/L時，平板膜組件運行通量應在16-27 L/(m2 h);第二反應器在污泥濃度為20-30 g/L時，平板膜組件運行通量應在10-16 L/(m2 h);第三反應器在污泥濃度為30-40 g/L時，平板膜組件運行通量應在7-10 L/(m2 h);第四反應器在污泥濃度為40-50 g/L左右時，平板膜組件運行通量應在3-7 L/(m2 h)。實施例I :
平板膜組件采用PVDF，孔徑為0. 2 Mm,處理低濃度剩余活性污泥，分三段，膜組件共6片，膜總面積為I. 038 m2。每個反應器膜組件為2片，面積為0. 346 m2。進泥總量為0. 353m3/d，水力停留時間為6 h，進泥污泥濃度約為3 g/L，第一反應器運行通量約為21 L/(m2h)，第二反應器通量為16 L/(m2 h)，第三反應器通量為9 L/(m2 h)，均采用抽IOmin停2min的運行方式。第一反應器污泥濃度維持在11 g/L，第二反應器污泥濃度在20 g/L左右，第三反應器污泥濃度為31 g/L左右。同時，第一反應器的曝氣量為1.5 m3/h，第二反應器的曝氣量為I. 8 m3/h，第三反應器的曝氣量為2.0 m3/h。穩(wěn)定運行12 d，各反應器膜壓力維持在12 kPa以下，膜出水加入量約為0. 318 m3/d。最終溢流污泥濃度約為31 g/L。出水COD小于50mg/L，氨氮小于5 mg/L, BOD5小于20 mg/L，滿足城市雜用水水質(zhì)標準(GB/T18920-2002)。
實施例2
平板膜組件采用PVDF和PAN，孔徑均為0. 2 Mffl，處理低濃度剩余活性污泥，分四段，第一反應器采用PAN平板膜組件，后三個反應器采用PVDF平板膜組件。平板膜組件58片，膜總面積為42. 34 m2。第一反應器膜面積為11.68 m2，第二、三和四反應器的膜面積均為10.22 m2。進泥量為7. 8 m3/d，水力停留時間為6. 8 h，進泥污泥濃度約為3. 4 g/L，第一反應器的運行通量為16 L/(m2 h)，第二反應器的運行通量為9 L/(m2 h)，第三反應器的運行通量為5 L/(m2 h)，第四反應器的運行通量為2. 5 L/(m2 h)，均采用抽IOmin停2min的運行方式。第一反應器污泥濃度維持在10 g/L，第二反應器污泥濃度在19 g/L左右，第三反應器污泥濃度為31 g/L左右，第四反應器污泥濃度為40 g/L左右。同時，第一反應器的曝氣量為2. 5 m3/h,第二反應器的曝氣量為2. 5 m3/h,第三反應器的曝氣量為3. 0 m3/h,第四反應器為3. 5 m3/h。穩(wěn)定運行24 d，各反應器的膜壓力維持在16 kPa以下，膜出水量約為
7.11 m3/do最終溢流污泥濃度約為40 mg/Lo出水COD小于50mg/L,氨氮小于5 mg/L, BOD5小于20 mg/L，滿足城市雜用水水質(zhì)標準(GB/T 18920-2002)。實施例3
平板膜組件采用PVDF，孔徑為0. 2 Mm,處理高濃度剩余活性污泥，分四段，平板膜組件總面積為700 m2。第一反應器I和第二反應器2膜面積均為218. 8 m2，第三反應器3的膜面積為175 m2，第四反應器4膜面積為87.6 m2。進泥量為200 m3/d，水力停留時間為6. 8h，進泥污泥濃度約為10 g/L，第一反應器I的運行通量為18. 3 L/(m2 h)，第二反應器2的運行通量為10.5 L/(m2 h)，第三反應器3的運行通量為8 L/(m2 h)，第四反應器4的運行通量為4 L/(m2 h)，均采用抽IOmin停2min的運行方式。第一反應器污泥濃度維持在18g/L，第二反應器污泥濃度在29 g/L左右，第三反應器污泥濃度為40 g/L左右，第四反應器污泥濃度為50 g/L左右。同時,第一反應器的曝氣量為2. 5 m3/h,第二反應器的曝氣量為2.5 m3/h，第三反應器的曝氣量為3.0 m3/h，第四反應器為3. 5 m3/h。穩(wěn)定運行30 d，各反應器的膜壓力維持在20 kPa以下，膜出水約為160 m3/d。最終溢流污泥濃度約為50 g/L。出水COD小于50mg/L，氨氮小于5 mg/L, BOD5小于20 mg/L，滿足城市雜用水水質(zhì)標準(GB/T 18920-2002)。
權(quán)利要求
1.一種多段式平板膜污泥濃縮工藝方法，其特征在于所述方法采用多段式平板膜污泥濃縮工藝系統(tǒng)進行處理，所述系統(tǒng)由多個反應器串聯(lián)構(gòu)成，多個反應器按照液位差推流運算方式設置，相鄰的反應器之間存在液位差，污泥由上一個反應器濃縮后，跌入下一個反應器進行再次濃縮，每個反應器內(nèi)均設有曝氣裝置、膜組件，底部設有放空管，曝氣裝置安裝在膜組件的正下方，每個膜組件均連接膜出水系統(tǒng)，具體步驟如下 污泥進入第一反應器后，污泥中的水經(jīng)過膜組件的分離，由膜出水系統(tǒng)抽離出第一反應器，進入第一反應器內(nèi)的污泥則得到了濃縮，由于污泥濃度較低，膜出水系統(tǒng)采用較大的運行通量，曝氣裝置為膜組件提供曝氣沖刷，控制膜污染的形成，同時為反應器內(nèi)提供溶解氧，控制厭氧釋磷；經(jīng)過第一反應器濃縮后的污泥，由液位差溢流入第二反應器內(nèi)，污泥經(jīng)過與第一反應器相同的分離濃縮運行方式，此時，由于污泥濃度較第一反應器內(nèi)高，膜出水系統(tǒng)采用較低的運行通量得到進一步的濃縮后，再進入第三反應器，以此類推，直到進入最后一個反應器，污泥經(jīng)過最后一次濃縮后，此時污泥濃度達到最高，膜出水系統(tǒng)的運行通量選擇最低，污泥經(jīng)最后一個反應器濃縮后，通過管道溢流入污泥脫水機房，進行污泥后續(xù)處理；根據(jù)出泥濃度要求，可以靈活選擇反應器的數(shù)量； 當出泥濃度要求在40-50 g/L時，選擇四段式平板膜濃縮工藝，第一反應器在污泥濃度為10-20 g/L時，平板膜組件運行通量應在16-27 L/(m2 h);第二反應器在污泥濃度為.20-30 g/L時，平板膜組件運行通量應在10-16 L/ (m2 h);第三反應器在污泥濃度為30-40g/L時，平板膜組件運行通量應在7-10 L/(m2 h);第四反應器在污泥濃度為40-50 g/L時，平板膜組件運行通量應在3-7 L/(m2 h)； 當出泥濃度要求在20-30 g/L時，選擇二段式平板膜濃縮工藝，第一反應器在污泥濃度為10-20 g/L時，平板膜組件運行通量應在16-27 L/(m2 h);第二反應器在污泥濃度為.20-30 g/L時，平板膜組件運行通量應在10-16 L/ (m2 h);第一反應器在污泥濃度為10-20g/L時，平板膜組件運行通量應在16-27 L/(m2 h);第二反應器在污泥濃度為20-30 g/L時，平板膜組件運行通量應在10-16 L/(m2 h)； 當出泥濃度要求為30-40 g/L時，選擇三段式平板膜濃縮工藝，第一反應器在污泥濃度為10-20 g/L時，平板膜組件運行通量應在16-27 L/(m2 h);第二反應器在污泥濃度為.20-30 g/L時，平板膜組件運行通量應在10-16 L/ (m2 h);第三反應器在污泥濃度為30-40g/L時，平板膜組件運行通量應在7-10 L/(m2 h)； 當出泥濃度為50-60 g/L時，選擇五段式平板膜濃縮工藝，第一反應器在污泥濃度為.10-20 g/L時，平板膜組件運行通量應在16-27 L/ (m2 h);第二反應器在污泥濃度為20-30g/L時，平板膜組件運行通量應在10-16 L/(m2 h);第三反應器在污泥濃度為30-40 g/L時，平板膜組件運行通量應在7-10 L/(m2 h);第四反應器在污泥濃度為40-50 g/L時，平板膜組件運行通量應在3-7 L/(m2 h);第五反應器控制污泥濃度為50-60 g/L，平板膜組件運行通量應在1-3 L/(m2 h)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工藝方法，其特征在于所述曝氣裝置為穿孔曝氣或微孔曝氣，所述膜組件為超濾平板膜組件或微濾平板膜組件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多段式平板膜污泥濃縮工藝方法，本發(fā)明濃縮方法采用多個反應器，照液位差推流運行方式設置，運用超濾(微濾)膜將大粒徑污泥絮體截留在反應器內(nèi)，而將干凈水抽吸出反應器，達到污泥和水分離的目的，本發(fā)明工藝采用多段式反應器，在不同污泥濃度下，平板膜采用不同的運行通量，可防止膜污染過快發(fā)生；同時，采用曝氣裝置對平板膜表面進行沖刷，不僅控制膜污染，而且為反應器提供了溶解氧，促進了反應器內(nèi)的硝化作用，并防止污泥的厭氧釋磷，可提供較好的膜出水。本發(fā)明工藝與單段式平板膜污泥同步濃縮硝化工藝相比，膜的利用率更高，膜污染較輕，能耗更低，且出水水質(zhì)更好，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
文檔編號C02F11/12GK102643004SQ20121013119
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月2日
發(fā)明者吳志超, 朱學峰, 毛金煉, 王志偉, 王盼, 蔵莉莉, 麥穗海 申請人:上海城投污水處理有限公司, 上海子征環(huán)境技術(shù)咨詢有限公司, 同濟大學