一種mbr膜汙染控制的裝置和方法
2023-04-23 01:28:36 2
專利名稱：一種mbr膜汙染控制的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種汙水處理的裝置和方法，具體是一種高效經濟的MBR膜汙染控制裝置和方法，採用裝置和方法可以有效地緩解MBR膜汙染的發生，延長膜清洗的周期，提高膜通量，降低膜清洗成本，適用於處理生活汙水或工業廢水的浸沒式MBR工藝領域。
背景技術：
我國是人均淡水資源僅為世界平均水平的1/4，是全球人均水資源最貧乏的國家之一。隨著我國經濟的快速發展，水資源的消耗成倍增加，一方面造成了水資源的緊缺，同時也增加了汙水的產生，全國廢汙水排放量由1980年的315億噸增加到2002年的631億噸。多數城市地下水受到一定程度汙染，並且有逐年加重的趨勢。日趨嚴重的水汙染不僅降低了水體的使用功能，並且進一步加劇了水資源短缺的矛盾。汙水處理及其資源化再利用是解決水資源短缺與水汙染嚴重矛盾的有效措施。膜生物反應器是一種將膜分離技術與生物處理單元相組合的汙水處理與回用工藝。該工藝由於採用高效的膜過濾替代傳統活性汙泥工藝中的二沉池，反應器內可保持高濃度的微生物量，處理容積負荷高，固液分離效率高，出水好且穩定；相對傳統的汙水處理工藝還具有佔地面積小、出水水質穩定、剩餘汙泥產生量小、操作管理方便、自動化程度高等優點。由於其相對傳統工藝的優越性，MBR在全球得到了廣泛的應用，在我國也進入了大規模商業化應用階段。據不完全統計，截至2010底年我國投入運行或在建的MBR系統已超過500套。雖然MBR在汙水處理和回用中的應用日益增多。但是膜價格昂貴、膜汙染以及能耗高等問題，限制了膜生物反應器的廣泛應用。隨著化工工業的發展，膜的生產成本大幅降低。加上膜處理工藝的優化，MBR的運行費用也隨之降低，但膜汙染問題仍沒有得到很好的解決。膜汙染是MBR發展所面臨的一大難題，是限制MBR廣泛應用的主要瓶頸。膜汙染導致膜通量下降，增加膜組件更換和清洗的頻率，從而增加MBR的折舊成本和運行費用。眾多研究表明，許多因素能導致膜汙染，包括濾膜的固有性質如膜材質、表面電荷、親/疏水性、膜孔徑及分布等、膜組件的構造、操作條件如膜通量、操作壓力、膜面流速、運行溫度、運行方式等和汙泥混合液特性包括懸浮固體濃度、粒度分布、溶解性有機物濃度、胞外聚合物濃度、黏度等。其中的汙泥濃度對膜汙染的產生具有重大影響。Fane的研究認為膜區汙泥濃度與膜汙染的速度呈很好的正相關性。Shimizu的研究發現膜通量的下降與汙泥濃度的增加呈對數關係。Yamamoto等人認為，在傳統MBR中，當MLSS超過某一臨界值後膜通量會急劇下降。我們在5萬m3/d處理規模的MBR工程運行中發現，當膜池混合液濃度達到8000mg/L時，膜通量隨時間下降幅度明顯高於低混合液濃度(低於6000mg/L) 的情況。綜上所述，隨著汙泥濃度的增高，則膜汙染速度加快。因此，若能降低膜池的汙泥濃度，將能有效減緩膜汙染。當前解決膜汙染問題的技術主要是採用超聲波、臭氧、投加化學藥劑抑制膜汙染。這幾種方法在一定程度上能夠緩解膜汙染，但存在能耗大、增加藥耗、 運行成本高等問題，同時化學藥劑還在系統中引入了二次汙染。因此，需要提出更好的減緩膜汙染技術方案。
發明內容
本發明的目的是為了解決上述技術問題，提出一種MBR膜汙染控制的裝置和方法，該裝置和方法是通過工藝結構的改變降低膜池的汙泥濃度，同時保證了生物處理單元的高汙泥濃度，而且佔地面積小，汙水停留時間短，效率高，效果好。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的一種MBR膜汙染控制的裝置，設有生物處理單元和浸沒式膜處理單元，所述生物處理單元由厭氧池、缺氧池和好氧池構成，其特徵是在所述生物處理單元和膜處理單元之間設有一個快速沉澱池，該快速沉澱池為圓筒形池壁，底部為漏鬥形，漏鬥形的底部設有集泥槽，該集泥槽通過一個設有液下推進器或氣提裝置的汙泥回流設備與所述生物處理單元的厭氧池前端連通；快速沉澱池中間設有上下開口的汙泥沉降筒，該沉降筒通過進水管與所述生物處理單元的出水口連通，在快速沉降池的上口設有溢流堰，該溢流堰設有溢水管與膜處理單元連通；生物處理單元的汙水進水管、生物處理單元與快速沉澱池連通的水管和所述汙泥回流管上均設有控制閥門。利用上述裝置進行MBR膜汙染控制的方法其特徵包括以下步驟1)汙水首先進入生物處理單元將汙水放入生物處理單元，汙水中大部分的有機汙染物和含氮物質在生物處理單元得到去除，生物處理單元內汙泥濃度保持在 6000-8000mg/L左右，水力停留時間為6_8h ；2)生物單元出水進入與之相連的快速沉澱池，快速沉澱池沉降時間為15-30min， 在快速沉澱池中實現泥水的快速分離，沉降性能較好的活性汙泥在快速沉澱池中迅速沉降，沉降性能不好的從溢流堰的溢水管隨出水進入膜處理單元，在運行過程中根據快速沉澱池的水力停留時間、生物處理單元的汙泥濃度、脫氮除磷的要求調整快速沉澱池的汙泥回流比；使用液下推進器或氣提裝置進行回流，回流比控制在100% 300%。3)每隔1 4周根據膜汙染情況進行膜清洗；4)每隔1 4周，在膜清洗的期間，排空膜池，排空混合液不返回前段生物處理單元，直接進行濃縮脫水。具體排放間隔根據膜池混合液濃度、混合液粘度等汙泥特性進行確定。本發明的運行原理本發明在生物處理單元與膜池間增加快速沉澱池，生物處理單元出水首先進入快速沉澱池，在快速沉澱池中沉降性能好的活性汙泥混合液懸浮固體迅速沉降，沉降性能較差的活性汙泥從快速沉澱池上部溢流出水進入膜池，快速沉澱池底部沉降活性汙泥通過液下推進器或氣提裝置回流進入前端生物處理單元。快速沉澱池不同與一般活性汙泥法中的二沉池，沉澱時間短，容積小，該工藝沉澱池水力停留時間小於30分鐘，而一般活性汙泥法後二沉池沉澱時間為1. 5 4. Oh。容積小於常規二沉池的1/6 ；汙泥上浮及漂泥不影響系統的運行，不需要實現完全的泥水分離。本發明具有以下優點一、緩解膜汙染，控制膜汙染效果好，與在相同工藝條件下的傳統MBR對比發現， 在產水量相同的情況下，該工藝膜通量下降幅度是傳統MBR的50%，在3個月的運行中，膜清洗次數相對於傳統MBR工藝減少在50%以上；二、減少了膜清洗化學藥劑的使用量是傳統MBR的50%以上，大幅降低了運行成本；三、由於該工藝減少了膜清洗次數、時間，增加了在相同運行時間內膜產水的時間，提高了膜的使用效率；四、該工藝在不投加化學藥劑的基礎上實現膜汙染的控制，對系統無二次汙染；五、由於該工藝有效緩解了膜汙染，能夠在較高通量下運行而避免膜汙染的加劇， 提高系統的抗水力衝擊負荷性能。可在系統水量增大時高通量運行，克服了傳統MBR產水量存在限制、抗水力衝擊負荷能力差的缺點。
圖1是本發明的實施案例膜生物反應器結構示意圖。本發明裝置的外形並不受此圖的限制，僅外形改變也屬於本發明的保護範圍。
具體實施例方式實施例1 一種使用下述方法的MBR膜汙染控制的裝置，設有生物處理單元1和浸沒式膜處理單元3，所述生物處理單元由厭氧池、缺氧池和好氧池構成，其特徵是在所述生物處理單元和膜處理單元之間設有一個快速沉澱池2，該快速沉澱池為圓筒形池壁，底部 23為漏鬥形，漏鬥形的底部設有集泥槽對，該集泥槽通過一個設有液下推進器或氣提裝置的汙泥回流裝置4與所述生物處理單元的厭氧池前端連通；快速沉澱池中間設有上下開口的汙泥沉降筒20，該沉降筒通過進水管與所述生物處理單元的出水口連通，在快速沉降池的上口設有溢流堰21，該溢流堰設有溢水管22與膜處理單元連通；生物處理單元的汙水進水管11、生物處理單元與快速沉澱池連通的水管12和所述汙泥回流管41上均設有控制閥門110、120、410。生物處理單元內汙泥濃度在8000mg/L左右，水力停留時間為他。大部分的有機汙染物和含氮物質在生物處理單元得到去除，生物單元出水進入與之相連的快速沉澱池，快速沉澱池沉降時間為15min，沉降性能較好的活性汙泥在快速沉澱池中迅速沉降，沉降性能不好的從溢流堰隨出水進入膜池。在產水量為30m3時，新型膜生物反應器的膜通量下降幅度是對照膜生物反應器的50%，每2周清洗一次。在3個月的運行中，膜清洗次數比對照反應器減少在50%以上，節約膜清洗藥劑成本50%以上。實施例2 —種MBR膜汙染控制的裝置由生物處理單元、快速沉澱池、膜池組成。 汙水首先進入生物處理單元，生物處理單元內汙泥濃度在7000mg/L左右，水力停留時間為他。生物單元出水進入與之相連的快速沉澱池，快速沉澱池沉降時間為20min，沉降性能較好的活性汙泥在快速沉澱池中迅速沉降，沉降性能不好的從溢流堰隨出水進入膜反應器池。該反應器每3周進行一次日常性清洗，運行3個月未進行維護下清洗，膜通量始終維持在18L/m2h，有效地控制了膜汙染現象的發生。以上僅是本發明的2個具體實施方式
，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本專利的保護範圍。
權利要求
1. 一種使用下述方法的MBR膜汙染控制的裝置，設有生物處理單元(1)和浸沒式膜處理單元(3)，所述生物處理單元由厭氧池、缺氧池和好氧池構成，其特徵是在所述生物處理單元和膜處理單元之間設有一個快速沉澱池O)，該快速沉澱池為圓筒形池壁，底部 (23)為漏鬥形，漏鬥形的底部設有集泥槽(M)，該集泥槽通過一個設有液下推進器或氣提裝置的汙泥回流裝置(4)與所述生物處理單元的厭氧池前端連通；快速沉澱池中間設有上下開口的汙泥沉降筒00)，該沉降筒通過進水管與所述生物處理單元的出水口連通，在快速沉降池的上口設有溢流堰(21)，該溢流堰設有溢水管0 與膜處理單元連通；生物處理單元的汙水進水管(11)、生物處理單元與快速沉澱池連通的水管(1 和所述汙泥回流管 (41)上均設有控制閥門(110、120、410)。利用上述裝置進行MBR膜汙染控制的方法其特徵是包括以下步驟1)汙水首先進入生物處理單元將汙水放入生物處理單元，汙水中大部分的有機汙染物和含氮物質在生物處理單元得到去除，生物處理單元內汙泥濃度保持在6000-8000mg/L 左右，水力停留時間為6- ;2)生物單元出水進入與之相連的快速沉澱池，快速沉澱池沉降時間為15-30min，在快速沉澱池中實現泥水的快速分離，沉降性能較好的活性汙泥在快速沉澱池中迅速沉降，沉降性能不好的從溢流堰的溢水管隨出水進入膜處理單元，在運行過程中根據快速沉澱池的水力停留時間、生物處理單元的汙泥濃度、脫氮除磷的要求調整快速沉澱池的汙泥回流比； 使用液下推進器或氣提裝置進行回流，回流比控制在100% 300%。3)每隔1 4周根據膜汙染情況進行膜清洗；4)每隔1 4周，在膜清洗的期間，排空膜池，排空混合液不返回前段生物處理單元，直接進行濃縮脫水。具體排放間隔根據膜池混合液濃度、混合液粘度等汙泥特性進行確定。
全文摘要
本發明涉及一種MBR膜汙染控制的裝置，設有生物處理單元和浸沒式膜處理單元，生物處理單元由厭氧池、缺氧池和好氧池構成，在生物處理單元和膜生物反應器之間設有一個快速沉澱池。控制的方法是1)汙水首先進入生物處理單元；2)生物單元出水進入與之相連的快速沉澱池；3)在快速沉澱池中實現泥水的快速分離，在運行過程中根據快速沉澱池的水力停留時間、生物處理單元的汙泥濃度、脫氮除磷的要求調整快速沉澱池的汙泥回流比；4)每隔1～4周根據膜汙染情況進行膜清洗；5)每隔1～4周，在膜清洗的期間，排空膜池，排空混合。本發明適用於浸沒式MBR工藝的新建或改造，能降低膜池的汙泥濃度，保證生物處理單元的高汙泥濃度，延長膜清洗的周期，佔地少，效率高，效果好。
文檔編號C02F9/14GK102295390SQ20111022321
公開日2011年12月28日 申請日期2011年8月5日 優先權日2011年8月5日
發明者劉秀紅, 劉立超, 孟春霖, 常江, 張樹軍, 彭永臻, 楊岸明, 甘一萍, 趙穎 申請人:北京城市排水集團有限責任公司