申請日2014.04.23
公開(公告)日2015.11.04
IPC分類號C02F9/14
摘要
一種利用集成式機械清洗SBR-MBR的污水處理方法，涉及序批式活性污泥法、膜生物反應器的在線清洗，應用于城鎮(zhèn)污水處理領域的集成式機械自動清洗序批式膜生物反應器，尤其適用于小規(guī)模的污水處理。本發(fā)明由雜質(zhì)分離預處理工藝單元、SBR-MBR主體工藝單元、平板膜污泥濃縮工藝后處理單元、自動控制單元和微網(wǎng)及膜表面污染物刮除系統(tǒng)組成，在雜質(zhì)分離預處理單元中的微網(wǎng)組件、SBR-MBR主體單元中的柔性膜組件、平板膜濃縮后處理單元中的柔性膜組件，通過不同形式的微網(wǎng)及膜表面污染控制部件和部件傳遞系統(tǒng)，同時滿足微網(wǎng)污染和膜污染的控制以及污泥攪拌的要求。本發(fā)明方法的整套工藝集成度高，出水脫氮效果好，出水通量穩(wěn)定，工藝產(chǎn)生的污泥同時得到有效處理。
權利要求書
1.一種利用集成式機械清洗SBR-MBR的污水處理方法，包括雜質(zhì)分離預處理工藝單元、SBR-MBR主體工藝單元、平板膜污泥濃縮后處理工藝單元、自動控制系統(tǒng)和電動刮刀系統(tǒng)，其特征在于：SBR-MBR主體工藝單元按照時間順序以進水階段、缺氧階段、好氧階段運行，在進水階段，控制進水泵(7)開、刮刀(5)開、鼓風機(9)停、出水泵(8)停，通過刮刀(5)在反應池中的來回往復運動擦洗膜表面，控制膜污染，同時通過刮刀(5)的運動使原水和污泥充分接觸、混合均勻，進入缺氧階段，控制進水泵(7)停、刮刀(5)開、鼓風機(9)停、出水泵(8)停，通過刮刀(5)在反應池中的往復運動擦洗膜表面，控制膜污染，同時通過刮刀(5)的運動攪拌反應池中的污泥，促進反硝化作用的進行，然后進入好氧階段，在好氧階段按照時間順序分不出水階段和出水階段運行，在不出水階段中，控制進水泵(7)停、刮刀(5)開、鼓風機(9)開、出水泵(8)停，氨氮和剩余有機物得到去除，出水階段中，控制進水泵(7)停、刮刀(5)開、鼓風機(9)開、出水泵(8)按照抽停比運行，在好氧階段通過刮刀(5)在反應池中的往復運行擦洗膜表面，控制膜污染的同時達到使污泥混合均勻。
2.根據(jù)權利要求1所述的污水處理方法，其特征在于：微孔管曝氣的氣水比低于10:1。
3.根據(jù)權利要求1所述的污水處理方法，其特征在于：柔性膜組件采用拉鏈式柔性膜(4)。
4.根據(jù)權利要求1所述的污水處理方法，其特征在于：對雜質(zhì)分離預處理單元中的微網(wǎng)組件、SBR-MBR主體單元中的柔性膜組件、平板膜濃縮后處理單元中的柔性膜組件的機械清洗部件即刮刀(5)通過傳送帶由一臺電動機通過自動控制系統(tǒng)控制，刮刀(5)的傳動頻率需同時滿足對微網(wǎng)污染和膜污染的控制和污泥攪拌混合的要求。
說明書
一種利用集成式機械清洗SBR-MBR的污水處理方法
技術領域
一種利用集成式機械清洗SBR-MBR的污水處理方法，涉及序批式活性污泥法、膜生物反應器及其在線清洗，應用于城鎮(zhèn)污水處理領域的集成式機械自動清洗序批式膜生物反應器，尤其適用于小規(guī)模的污水處理。
背景技術
目前，膜-生物反應器(以下簡稱MBR)以膜分離替代傳統(tǒng)二沉池，是將膜分離技術與活性污泥法相結合的水處理技術。MBR具有處理效果好，污泥濃度高，處理負荷高，剩余污泥少，占地面積小等優(yōu)點，在污水處理及中水回用領域的應用具有廣闊前景。但是，膜-生物反應器仍有以下缺點：
(1)MBR一般在好氧環(huán)境下運行，不能對氮元素進行有效的去除，若要實現(xiàn)污水的脫氮需求，需要在膜生物反應器前端設置缺氧池，導致工藝占地面積變大，運行中的管理和維護難度加大。
(2)在MBR的運行工程中，不可避免的會造成膜污染，造成膜通量下降，甚至無法繼續(xù)使用，而依靠更換膜組件來恢復反應器的運行，勢必會增加反應器的造價并造成運行周期中斷，直接影響膜組件的效率和使用壽命，阻礙其在實際中的應用。
(3)現(xiàn)有A/O-MBR或A/A/O-MBR反應器，不僅需要污泥回流泵，A池也需要攪拌裝置。對于小規(guī)模污水處理裝置來說，不僅導致投資高，還由于設備多引起管理復雜，同時，能耗高。
(4)MBR對污水預處理要求較高，進水中過多的細小顆粒會積聚在反應器內(nèi)和膜表面上，影響MBR的長期穩(wěn)定運行，現(xiàn)有設計和工程尚缺少與MBR配套的預處理設備。
(5)現(xiàn)有小規(guī)模污水處理設備或工程缺少污泥處理系統(tǒng)，污泥出路存在問題。
序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor，以下簡稱SBR)是一種簡易、快速且低耗的污水處理工藝，其主要反應器只有一個曝氣池，運行按照時間可分為流入、反應、沉淀、排放和待機(閑置)，SBR系統(tǒng)組成簡單，無需污泥回流設備，并且通過運行方式的調(diào)節(jié)，在去除污水中含碳有機物的同時能夠滿足污水處理的脫氮要求。但是SBR仍有以下不足之處：
(1)排水時間短，并且要求排水時不攪動沉淀污泥層，需要專門的排水設備。
(2)容易產(chǎn)生浮渣，處理出水中仍然含有懸浮物質(zhì)。
(3)后處理設備要求大。
為了解決上述的問題，有研究者發(fā)明了一種將SBR和MBR結合的污水處理方法，可以實現(xiàn)污水處理中良好的脫氮效果，同時通過膜組件實現(xiàn)泥水分離，無需專門的排水設備，可獲得十分優(yōu)良的出水水質(zhì)，出水中檢測不到懸浮物質(zhì)。在這種污水處理方法中，缺氧時原水由進水泵增壓經(jīng)過布水管噴射流入反應池，使污泥與原水接觸混合，操作系統(tǒng)復雜，能耗極高，同時沒有有效的膜污染控制措施，會造成膜污染加劇，出水通量下降，污水處理系統(tǒng)不穩(wěn)定，運行和維護的費用高。
在SBR-MBR污水處理方法的開發(fā)和應用中，今后研究的方向有以下兩點：(1)在進水和缺氧時，通過運行簡單且低能耗的設備使原水和污泥充分接觸混合均勻。(2)有效的膜污染控制措施，保證SBR-MBR長期獲得穩(wěn)定的出水通量。(3)進一步降低電耗，減少運行費用。(4)強化進水預處理，避免各種雜質(zhì)在生物反應器中累積。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種泥水分離、脫氮效果好，出水幾乎不含懸浮物，利用集成式機械清洗SBR-MBR的污水處理方法。
本發(fā)明的技術方案如下：
本發(fā)明方法通過雜質(zhì)分離預處理工藝單元、SBR-MBR主體工藝單元、平板膜污泥濃縮工藝后處理單元、自動控制單元和污染物刮除系統(tǒng)實現(xiàn)，其中最主要的是SBR-MBR主體工藝單元。其中，雜質(zhì)分離預處理工藝包括雜質(zhì)分離池、微網(wǎng)組件、污染物刮除部件、微網(wǎng)出水管、溢流管、雜質(zhì)收集裝置、外運設備組成，在運行時進水由水泵或其他方式引入雜質(zhì)分離池，由微網(wǎng)膜組件將大于微網(wǎng)孔徑的雜質(zhì)攔截在反應器內(nèi)，微網(wǎng)出水由重力自流管收集后進入SBR-MBR主體反應器，濃縮雜質(zhì)通過溢流管進入雜質(zhì)收集裝置后由外運設備輸出系統(tǒng)，在微網(wǎng)出水的過程中，污染物刮除部件對微網(wǎng)膜組件進行清刷，維持微網(wǎng)一定的水通量并控制微網(wǎng)污染。SBR-MBR主體工藝由生物反應池、柔性膜組件和污染物刮除系統(tǒng)組成，其中柔性膜組件置于生物反應池中，采用拉鏈式柔性膜。微孔曝氣管配置于柔性膜組件正下方，通過鼓風機連接曝氣管進行曝氣充氧，氣量按維持正常生化反應所需設置，由于微孔曝氣管氧利用率高于穿孔管，氣水比維持在10:1或更低。SBR-MBR主體工藝的運行按照時間順序分為三個階段：進水階段、缺氧階段和好氧階段。第一階段為進水階段，自動控制系統(tǒng)控制進水泵開、電動刮刀開、鼓風機停、出水泵停，通過電動刮刀在反應池中的上下運動擦洗膜表面控制膜污染的同時，刮刀的上下運動使原水和污泥充分接觸、混合均勻。第二階段為缺氧階段，自動控制系統(tǒng)控制進水泵停、電動刮刀開、鼓風機停、出水泵停，通過電動刮刀在反應池中的上下往復運動擦洗膜表面，控制膜污染的同時，刮刀攪拌反應池中的污泥，促進反硝化作用的進行。第三階段為好氧階段，好氧階段按照時間順序分為不出水階段和出水階段，不出水階段中自動控制系統(tǒng)控制進水泵停、電動刮刀開、鼓風機開、出水泵停，氨氮和剩余有機物得到去除，出水階段中自動控制系統(tǒng)控制進水泵停、電動刮刀開、鼓風機開、出水泵按照抽停比運行，出水泵抽10分鐘停2分鐘，獲得穩(wěn)定通量、優(yōu)質(zhì)水質(zhì)，這個好氧階段通過電動刮刀在反應池中的上下往復運行控制膜污染的同時達到使污泥混合均勻目的。平板膜污泥濃縮后處理工藝由污泥濃縮池、柔性膜組件和電動刮刀組成，SBR-MBR主體工藝單元中所排出的污泥進入污泥濃縮池后，通過柔性膜組件進行泥水分離，污泥得到濃縮的同時獲得優(yōu)質(zhì)出水。
本發(fā)明中的電動刮刀系統(tǒng)由電動機、刮刀和傳送帶組成，雜質(zhì)分離預處理單元中的微網(wǎng)組件、SBR-MBR主體單元中的柔性膜組件、平板膜濃縮后處理單元中的柔性膜組件分別通過不同形式的微網(wǎng)及膜污染控制部件和部件傳遞系統(tǒng)，其中機械清洗部件即刮刀部分由傳送系統(tǒng)連接，共用一臺電動機，通過自動控制系統(tǒng)控制，刮刀間歇性運行，頻率可調(diào)節(jié)，刮刀運行頻率同時滿足對微網(wǎng)污染和膜污染的控制以及攪拌混合的要求。
本發(fā)明的自動控制系統(tǒng)整體控制各個單元中的電動刮刀、進、出水泵、鼓風機開停時間和順序。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
(1)本發(fā)明中的SBR-MBR主體工藝單元的運行按照時間順序分為進水、缺氧和好氧三個階段，于不同時間在同一個反應池內(nèi)形成了缺氧和好氧的不同環(huán)境，通過膜組件實現(xiàn)泥水分離，脫氮效果好，出水幾乎不含懸浮物。
(2)本發(fā)明中的雜質(zhì)分離預處理單元可以有效去除進水中的浮渣、砂以及類似的雜物，減少其對后續(xù)單元中管道及設備的磨損。
(3)本發(fā)明中的平板膜濃縮污泥后處理單元運行穩(wěn)定，污泥濃縮效果較重力濃縮更加穩(wěn)定，出水水質(zhì)也遠好于重力濃縮上清液。
(4)柔性膜組件使用拉鏈式柔性膜，裝填密度大，安裝方便，造價低。
(5)本發(fā)明中的刮刀在擦洗微網(wǎng)和膜表面控制污染的同時，還同時在反應器內(nèi)起到污泥攪拌混合的作用，在SBR-MBR主體工藝單元進水階段促進原水和污泥的混合，缺氧階段促進反硝化作用，并且三組刮刀通過傳送帶由一個電動機驅(qū)動，節(jié)省了設備的投資和能耗。
(6)本發(fā)明中的SBR-MBR主體工藝單元由于設有膜污染控制措施，采用微孔曝氣管的曝氣僅用于維持微生物正常的生化反應，曝氣效率高，能耗低，運行維護簡便，出水效果好。
(7)本發(fā)明整套工藝高度集成，通過自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)全自動運行，操作簡單，能耗低，出水脫氮效果好，微網(wǎng)污染和膜污染能得到有效的控制，出水通量穩(wěn)定，工藝產(chǎn)生的污泥同時可得到有效處理。
