一種分離式重力流膜生物反應器汙水處理方法及其設備的製作方法

2023-05-09 01:44:51 2

專利名稱：一種分離式重力流膜生物反應器汙水處理方法及其設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種汙水處理方法及設備，特別涉及一種分離式膜生物反應器汙水處理方法及其設備。
背景技術：
MBR(Membrane Bioreactor)反應器是將膜過濾技術與生物反應器相結合的複合高效廢水處理反應器。根據膜的種類和膜在系統中所起的作用可以將MBR分成三類固液分離膜-生物反應器(solid-liquid separation membrane bioreactor)、曝氣膜-生物反應器(membraneaeration bioreactor)、萃取膜-生物反應器(extractive membrane bioreactor)。其中固液分離膜-生物反應器是目前研究最為廣泛的一種膜-生物反應器，通常簡稱為膜-生物反應器(MBR)，在該工藝中膜組件代替了傳統活性汙泥法中的二沉池，分離混合液中的固體微生物和大分子溶解性物質。膜生物反應器具有分離效率高，實現了水力停留時間和泥齡(SRT)的完全分離，膜分離單元不受汙泥膨脹的影響，活性汙泥濃度高，剩餘汙泥少的優點。根據生物反應器和膜組件的結合方式不同可以將膜-生物反應器分為分置式膜-生物反應器和一體式膜-生物反應器。其中分置式膜-生物反應器膜組件和生物反應器分開設置，依靠加壓泵壓力驅動膜分離，該工藝運行穩定可靠，膜易於清洗更換，膜通量較大，但是分置式膜-生物反應器水流循環量大，動力費用高。一體式膜-生物反應器中膜組件直接置於生物反應器內，曝氣裝置直接置於膜組件下方，通過泵進行抽吸過濾，該工藝設備簡單，能耗相對較低，操作方便，但是容易汙染，出水不連續。

發明內容
為了克服現有分置式膜-生物反應器能耗高的不足，本發明的目的是提供一種節能的分離式重力流膜生物反應器汙水處理方法及其設備。
為了實現上述目的，本發明的技術方案是一種分離式重力流膜生物反應器汙水處理方法，其特徵在於它包括如下步驟將SBR反應器置於至少高出MBR膜組件1米處，SBR反應器的出水由水管與MBR膜組件輸入口相連通；水泵從汙水箱中抽取汙水進入SBR反應器，汙水在攪拌裝置的攪拌下，在SBR反應器內產生厭氧狀態；SBR反應器厭氧攪拌階段結束以後，停止攪拌，空氣壓縮機向SBR反應器通入曝氣，使SBR反應器內呈現好氧狀態；好氧曝氣階段結束以後，SBR反應器內停止通入曝氣，靜置沉澱後出水；SBR反應器高位出水經重力壓差流入MBR膜組件，同時空氣壓縮機對MBR膜組件通入曝氣以防止SBR反應器出流水中固體顆粒在MBR膜組件的膜上聚結而降低膜通量，經MBR膜組件的膜處理後出水，膜處理後出水分二路，一路為回流液，在曝氣作用下回流液經過消泡器消泡後回流至SBR反應器內，另一路為水質指標達標的淨水。
一種實現上述方法的分離式重力流膜生物反應器汙水處理設備，它包括汙水箱1、水泵2、第一水管3、第一氣管4、攪拌裝置6、SBR反應器7、第二水管9、第一截止閥10、第三水管11、MBR膜組件12、第一微孔曝氣頭13、空氣壓縮機16、第二氣管18、第二微孔曝氣頭20，第一水管3的一端與汙水箱1相連通，第一水管3的另一端位於SBR反應器7內，第一水管3上設有水泵2；SBR反應器7內設有攪拌裝置6，SBR反應器7內底部設有第一微孔曝氣頭13，第一微孔曝氣頭13由第一氣管4與空氣壓縮機16的輸出端相連通；MBR膜組件12內的底部設有第二微孔曝氣頭20，第二微孔曝氣頭20由第二氣管18與空氣壓縮機16的輸出端相連通；MBR膜組件12的淨化水出口與第三水管11相連通，MBR膜組件12的回流口與第二水管9的一端相連通，第二水管9的另一端位於SBR反應器7內；其特徵在於SBR反應器7位於支撐架上並至少高出MBR膜組件1米，SBR反應器7的出水口由第四水管14與MBR膜組件12的輸入口相連通，第四水管14上設有第一截止閥10。
本發明將生物反應器與膜組件分離，生物反應器放置於膜組件上方至少1米處，從生物反應器出水到經過膜組件出水，形成水頭差，依靠重力完成膜組件過濾出流；與現有分置式膜-生物反應器相比，不依靠加壓泵壓力驅動膜分離，因而節能，其節能效果顯著。
本發明的分離式重力流膜生物反應器汙水處理設備(GSMBR反應器)不僅具有膜-生物反應器的優點，而且解決了分置式膜-生物反應器需要依靠泵抽吸過濾的不足，本發明的設備節能效果顯著。


圖1是本發明的分離式重力流膜生物反應器汙水處理設備結構示意中1-汙水箱，2-水泵，3-第一水管，4-第一氣管，5-第一轉子流量計，6-攪拌裝置，7-SBR反應器，8-消泡器，9-第二水管，10-第一截止閥，11-第三水管，12-MBR膜組件，13-第一微孔曝氣頭，14-第四水管，15-第二截止閥，16-空氣壓縮機，17-第二轉子流量計，18-第二氣管，19-第三截止閥，20-第二微孔曝氣頭。
具體實施例方式
一種分離式重力流膜生物反應器汙水處理方法，它包括如下步驟將SBR反應器置於至少高出MBR膜組件1米處(如1米或1.5米或2米或2.5米，其高度由支撐架調節)，SBR反應器的出水由水管與MBR膜組件輸入口相連通；水泵從汙水箱中抽取汙水進入SBR反應器，汙水在攪拌裝置的攪拌下，在SBR反應器內產生厭氧狀態；SBR反應器厭氧攪拌階段結束以後，停止攪拌，空氣壓縮機向SBR反應器通入曝氣，使SBR反應器內呈現好氧狀態；好氧曝氣階段結束以後，SBR反應器內停止通入曝氣，靜置沉澱後出水；SBR反應器高位出水經重力壓差流入MBR膜組件，同時空氣壓縮機對MBR膜組件通入曝氣以防止SBR反應器出流水中固體顆粒在MBR膜組件的膜上聚結而降低膜通量，經MBR膜組件的膜處理後出水，膜處理後出水分二路，一路為回流液，在曝氣作用下回流液經過消泡器消泡後回流至SBR反應器內(消泡器的作用是以減少回流氣水混合物對活性汙泥混合液的擾動)，另一路為水質指標達標的淨水。按現有的照瞬時進水-厭氧攪拌-好氧曝氣-靜置沉澱四個步驟進行汙水的處理，厭氧攪拌3小時，好氧曝氣2小時，靜置沉澱1小時。
如圖1所示，一種實現上述方法的分離式重力流膜生物反應器汙水處理設備，它包括汙水箱1、水泵2、第一水管3、第一氣管4、第一轉子流量計5、攪拌裝置6、SBR反應器7、消泡器8、第二水管9、第一截止閥10、第三水管11、MBR膜組件12、第一微孔曝氣頭13、第四水管14、第二截止閥15、空氣壓縮機16、第二轉子流量計17、第二氣管18、第三截止閥19、第二微孔曝氣頭20，第一水管3的一端與汙水箱1相連通，第一水管3的另一端位於SBR反應器7內，第一水管3上設有水泵2；SBR反應器7內設有攪拌裝置6，SBR反應器7內底部設有第一微孔曝氣頭13，第一微孔曝氣頭13由第一氣管4與空氣壓縮機16的輸出端相連通，第一氣管4上設有第一轉子流量計5、第二截止閥15；MBR膜組件12內的底部設有第二微孔曝氣頭20，第二微孔曝氣頭20由第二氣管18與空氣壓縮機16的輸出端相連通，第二氣管18上設有第二轉子流量計17、第三截止閥19；MBR膜組件12的淨化水出口與第三水管11相連通，第三水管11上設有第四截止閥，MBR膜組件12的回流口與第二水管9的一端相連通，第二水管9的另一端位於SBR反應器7內，第二水管9的另一端設有消泡器8；SBR反應器7位於支撐架上並至少高出MBR膜組件1米(SBR反應器7的出水口與MBR膜組件12的輸入口之間的高度至少大於1米，如1米或1.5米或2米或2.5米，其高度由支撐架調節，圖1中未畫出支撐架)，SBR反應器7的出水口由第四水管14與MBR膜組件12的輸入口相連通，第四水管14上設有第一截止閥10。
整個設備進水採用水泵抽吸，汙水瞬時進入生物反應器，生物反應器為序批式活性汙泥反應器(sequencing batch reactor，SBR)。SBR反應器由PVC材料製成，有效容積20.0L，攪拌裝置由電機自動控制器、電機、攪拌葉輪組成，電機自動控制器控制SBR反應器內的攪拌葉輪的攪拌速度，SBR反應器採用微孔曝氣，MBR膜組件採用聚偏氟乙烯中空纖維微(PVDF)材料的濾膜，膜孔徑0.25μm，膜面積0.5m2，膜通量26.35L/(m2·h)，SBR反應器出水與膜組件形成重力壓差，使SBR反應器出水自流經過膜組件出水。本發明採用的膜組件和SBR反應器完全獨立設置，之間高差可以隨試驗條件改變，當SBR反應處理後出水經過膜組出流時對膜組件曝氣，以減少截流顆粒堵塞膜孔造成膜通量的下降，部份SBR反應器出水從膜組中回流，經消泡器將氣水混合回流液以液體形式進入SBR反應器，以減少回流氣泡對活性汙泥混合液的擾動。
權利要求
1.一種分離式重力流膜生物反應器汙水處理方法，其特徵在於它包括如下步驟將SBR反應器置於至少高出MBR膜組件1米處，SBR反應器的出水由水管與MBR膜組件輸入口相連通；水泵從汙水箱中抽取汙水進入SBR反應器，汙水在攪拌裝置的攪拌下，在SBR反應器內產生厭氧狀態；SBR反應器厭氧攪拌階段結束以後，停止攪拌，空氣壓縮機向SBR反應器通入曝氣，使SBR反應器內呈現好氧狀態；好氧曝氣階段結束以後，SBR反應器內停止通入曝氣，靜置沉澱後出水；SBR反應器高位出水經重力壓差流入MBR膜組件，同時空氣壓縮機對MBR膜組件通入曝氣以防止SBR反應器出流水中固體顆粒在MBR膜組件的膜上聚結而降低膜通量，經MBR膜組件的膜處理後出水，膜處理後出水分二路，一路為回流液，在曝氣作用下回流液經過消泡器消泡後回流至SBR反應器內，另一路為水質指標達標的淨水。
2.一種實現權利要求1所述方法的分離式重力流膜生物反應器汙水處理設備，它包括汙水箱(1)、水泵(2)、第一水管(3)、第一氣管(4)、攪拌裝置(6)、SBR反應器(7)、第二水管(9)、第一截止閥(10)、第三水管(11)、MBR膜組件(12)、第一微孔曝氣頭(13)、空氣壓縮機(16)、第二氣管(18)、第二微孔曝氣頭(20)，第一水管(3)的一端與汙水箱(1)相連通，第一水管(3)的另一端位於SBR反應器(7)內，第一水管(3)上設有水泵(2)；SBR反應器(7)內設有攪拌裝置(6)，SBR反應器(7)內底部設有第一微孔曝氣頭(13)，第一微孔曝氣頭(13)由第一氣管(4)與空氣壓縮機(16)的輸出端相連通；MBR膜組件(12)內的底部設有第二微孔曝氣頭(20)，第二微孔曝氣頭(20)由第二氣管(18)與空氣壓縮機(16)的輸出端相連通；MBR膜組件(12)的淨化水出口與第三水管(11)相連通，MBR膜組件(12)的回流口與第二水管(9)的一端相連通，第二水管(9)的另一端位於SBR反應器(7)內；其特徵在於SBR反應器(7)位於支撐架上並至少高出MBR膜組件1米，SBR反應器(7)的出水口由第四水管(14)與MBR膜組件(12)的輸入口相連通，第四水管(14)上設有第一截止閥(10)。
3.根據權利要求2所述的分離式重力流膜生物反應器汙水處理設備，其特徵在於第二水管(9)的另一端設有消泡器(8)。
全文摘要
本發明涉及一種汙水處理方法及設備。一種分離式重力流膜生物反應器汙水處理方法，其特徵在於它包括如下步驟將SBR反應器置於至少高出MBR膜組件1米處，SBR反應器的出水由水管與MBR膜組件輸入口相連通；水泵從汙水箱中抽取汙水進入SBR反應器，汙水經厭氧、好氧處理、靜置沉澱後出水；SBR反應器高位出水經重力壓差流入MBR膜組件，同時空氣壓縮機對MBR膜組件通入曝氣以防止SBR反應器出流水中固體顆粒在MBR膜組件的膜上聚結而降低膜通量，經MBR膜組件的膜處理後出水，膜處理後出水分二路，一路為回流液，在曝氣作用下回流液經過消泡器消泡後回流至SBR反應器內，另一路為水質指標達標的淨水。本發明具有節能的特點。
文檔編號C02F3/00GK1958473SQ200610124989
公開日2007年5月9日 申請日期2006年11月9日 優先權日2006年11月9日
發明者夏世斌, 張召基, 唐豔 申請人:武漢理工大學