專利名稱：一種mbr膜污染控制的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水處理的裝置和方法，具體是一種高效經(jīng)濟(jì)的MBR膜污染控制裝置和方法，采用裝置和方法可以有效地緩解MBR膜污染的發(fā)生，延長(zhǎng)膜清洗的周期，提高膜通量，降低膜清洗成本，適用于處理生活污水或工業(yè)廢水的浸沒式MBR工藝領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
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(jīng)濟(jì)的快速發(fā)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(shí)也增加了污水的產(chǎn)生，全國廢污水排放量由1980年的315億噸增加到2002年的631億噸。多數(shù)城市地下水受到一定程度污染，并且有逐年加重的趨勢(shì)。日趨嚴(yán)重的水污染不僅降低了水體的使用功能，并且進(jìn)一步加劇了水資源短缺的矛盾。污水處理及其資源化再利用是解決水資源短缺與水污染嚴(yán)重矛盾的有效措施。膜生物反應(yīng)器是一種將膜分離技術(shù)與生物處理單元相組合的污水處理與回用工藝。該工藝由于采用高效的膜過濾替代傳統(tǒng)活性污泥工藝中的二沉池，反應(yīng)器內(nèi)可保持高濃度的微生物量，處理容積負(fù)荷高，固液分離效率高，出水好且穩(wěn)定；相對(duì)傳統(tǒng)的污水處理工藝還具有占地面積小、出水水質(zhì)穩(wěn)定、剩余污泥產(chǎn)生量小、操作管理方便、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。由于其相對(duì)傳統(tǒng)工藝的優(yōu)越性，MBR在全球得到了廣泛的應(yīng)用，在我國也進(jìn)入了大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用階段。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2010底年我國投入運(yùn)行或在建的MBR系統(tǒng)已超過500套。雖然MBR在污水處理和回用中的應(yīng)用日益增多。但是膜價(jià)格昂貴、膜污染以及能耗高等問題，限制了膜生物反應(yīng)器的廣泛應(yīng)用。隨著化工工業(yè)的發(fā)展，膜的生產(chǎn)成本大幅降低。加上膜處理工藝的優(yōu)化，MBR的運(yùn)行費(fèi)用也隨之降低，但膜污染問題仍沒有得到很好的解決。膜污染是MBR發(fā)展所面臨的一大難題，是限制MBR廣泛應(yīng)用的主要瓶頸。膜污染導(dǎo)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(yùn)行費(fèi)用。眾多研究表明，許多因素能導(dǎo)致膜污染，包括濾膜的固有性質(zhì)如膜材質(zhì)、表面電荷、親/疏水性、膜孔徑及分布等、膜組件的構(gòu)造、操作條件如膜通量、操作壓力、膜面流速、運(yùn)行溫度、運(yùn)行方式等和污泥混合液特性包括懸浮固體濃度、粒度分布、溶解性有機(jī)物濃度、胞外聚合物濃度、黏度等。其中的污泥濃度對(duì)膜污染的產(chǎn)生具有重大影響。Fane的研究認(rèn)為膜區(qū)污泥濃度與膜污染的速度呈很好的正相關(guān)性。Shimizu的研究發(fā)現(xiàn)膜通量的下降與污泥濃度的增加呈對(duì)數(shù)關(guān)系。Yamamoto等人認(rèn)為，在傳統(tǒng)MBR中，當(dāng)MLSS超過某一臨界值后膜通量會(huì)急劇下降。我們?cè)?萬m3/d處理規(guī)模的MBR工程運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)膜池混合液濃度達(dá)到8000mg/L時(shí)，膜通量隨時(shí)間下降幅度明顯高于低混合液濃度(低于6000mg/L) 的情況。綜上所述，隨著污泥濃度的增高，則膜污染速度加快。因此，若能降低膜池的污泥濃度，將能有效減緩膜污染。當(dāng)前解決膜污染問題的技術(shù)主要是采用超聲波、臭氧、投加化學(xué)藥劑抑制膜污染。這幾種方法在一定程度上能夠緩解膜污染，但存在能耗大、增加藥耗、 運(yùn)行成本高等問題，同時(shí)化學(xué)藥劑還在系統(tǒng)中引入了二次污染。因此，需要提出更好的減緩膜污染技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提出一種MBR膜污染控制的裝置和方法，該裝置和方法是通過工藝結(jié)構(gòu)的改變降低膜池的污泥濃度，同時(shí)保證了生物處理單元的高污泥濃度，而且占地面積小，污水停留時(shí)間短，效率高，效果好。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種MBR膜污染控制的裝置，設(shè)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(gòu)成，其特征是在所述生物處理單元和膜處理單元之間設(shè)有一個(gè)快速沉淀池，該快速沉淀池為圓筒形池壁，底部為漏斗形，漏斗形的底部設(shè)有集泥槽，該集泥槽通過一個(gè)設(shè)有液下推進(jìn)器或氣提裝置的污泥回流設(shè)備與所述生物處理單元的厭氧池前端連通；快速沉淀池中間設(shè)有上下開口的污泥沉降筒，該沉降筒通過進(jìn)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(shè)有溢流堰，該溢流堰設(shè)有溢水管與膜處理單元連通；生物處理單元的污水進(jìn)水管、生物處理單元與快速沉淀池連通的水管和所述污泥回流管上均設(shè)有控制閥門。利用上述裝置進(jìn)行MBR膜污染控制的方法其特征包括以下步驟1)污水首先進(jìn)入生物處理單元將污水放入生物處理單元，污水中大部分的有機(jī)污染物和含氮物質(zhì)在生物處理單元得到去除，生物處理單元內(nèi)污泥濃度保持在 6000-8000mg/L左右，水力停留時(shí)間為6_8h ；2)生物單元出水進(jìn)入與之相連的快速沉淀池，快速沉淀池沉降時(shí)間為15-30min， 在快速沉淀池中實(shí)現(xiàn)泥水的快速分離，沉降性能較好的活性污泥在快速沉淀池中迅速沉降，沉降性能不好的從溢流堰的溢水管隨出水進(jìn)入膜處理單元，在運(yùn)行過程中根據(jù)快速沉淀池的水力停留時(shí)間、生物處理單元的污泥濃度、脫氮除磷的要求調(diào)整快速沉淀池的污泥回流比；使用液下推進(jìn)器或氣提裝置進(jìn)行回流，回流比控制在100% 300%。3)每隔1 4周根據(jù)膜污染情況進(jìn)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(jìn)行濃縮脫水。具體排放間隔根據(jù)膜池混合液濃度、混合液粘度等污泥特性進(jìn)行確定。本發(fā)明的運(yùn)行原理本發(fā)明在生物處理單元與膜池間增加快速沉淀池，生物處理單元出水首先進(jìn)入快速沉淀池，在快速沉淀池中沉降性能好的活性污泥混合液懸浮固體迅速沉降，沉降性能較差的活性污泥從快速沉淀池上部溢流出水進(jìn)入膜池，快速沉淀池底部沉降活性污泥通過液下推進(jìn)器或氣提裝置回流進(jìn)入前端生物處理單元?？焖俪恋沓夭煌c一般活性污泥法中的二沉池，沉淀時(shí)間短，容積小，該工藝沉淀池水力停留時(shí)間小于30分鐘，而一般活性污泥法后二沉池沉淀時(shí)間為1. 5 4. Oh。容積小于常規(guī)二沉池的1/6 ；污泥上浮及漂泥不影響系統(tǒng)的運(yùn)行，不需要實(shí)現(xiàn)完全的泥水分離。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)一、緩解膜污染，控制膜污染效果好，與在相同工藝條件下的傳統(tǒng)MBR對(duì)比發(fā)現(xiàn)， 在產(chǎn)水量相同的情況下，該工藝膜通量下降幅度是傳統(tǒng)MBR的50%，在3個(gè)月的運(yùn)行中，膜清洗次數(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)MBR工藝減少在50%以上；二、減少了膜清洗化學(xué)藥劑的使用量是傳統(tǒng)MBR的50%以上，大幅降低了運(yùn)行成本；三、由于該工藝減少了膜清洗次數(shù)、時(shí)間，增加了在相同運(yùn)行時(shí)間內(nèi)膜產(chǎn)水的時(shí)間，提高了膜的使用效率；四、該工藝在不投加化學(xué)藥劑的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)膜污染的控制，對(duì)系統(tǒng)無二次污染；五、由于該工藝有效緩解了膜污染，能夠在較高通量下運(yùn)行而避免膜污染的加劇， 提高系統(tǒng)的抗水力沖擊負(fù)荷性能?？稍谙到y(tǒng)水量增大時(shí)高通量運(yùn)行，克服了傳統(tǒng)MBR產(chǎn)水量存在限制、抗水力沖擊負(fù)荷能力差的缺點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施案例膜生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明裝置的外形并不受此圖的限制，僅外形改變也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 一種使用下述方法的MBR膜污染控制的裝置，設(shè)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(gòu)成，其特征是在所述生物處理單元和膜處理單元之間設(shè)有一個(gè)快速沉淀池2，該快速沉淀池為圓筒形池壁，底部 23為漏斗形，漏斗形的底部設(shè)有集泥槽對(duì)，該集泥槽通過一個(gè)設(shè)有液下推進(jìn)器或氣提裝置的污泥回流裝置4與所述生物處理單元的厭氧池前端連通；快速沉淀池中間設(shè)有上下開口的污泥沉降筒20，該沉降筒通過進(jìn)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(shè)有溢流堰21，該溢流堰設(shè)有溢水管22與膜處理單元連通；生物處理單元的污水進(jìn)水管11、生物處理單元與快速沉淀池連通的水管12和所述污泥回流管41上均設(shè)有控制閥門110、120、410。生物處理單元內(nèi)污泥濃度在8000mg/L左右，水力停留時(shí)間為他。大部分的有機(jī)污染物和含氮物質(zhì)在生物處理單元得到去除，生物單元出水進(jìn)入與之相連的快速沉淀池，快速沉淀池沉降時(shí)間為15min，沉降性能較好的活性污泥在快速沉淀池中迅速沉降，沉降性能不好的從溢流堰隨出水進(jìn)入膜池。在產(chǎn)水量為30m3時(shí)，新型膜生物反應(yīng)器的膜通量下降幅度是對(duì)照膜生物反應(yīng)器的50%，每2周清洗一次。在3個(gè)月的運(yùn)行中，膜清洗次數(shù)比對(duì)照反應(yīng)器減少在50%以上，節(jié)約膜清洗藥劑成本50%以上。實(shí)施例2 —種MBR膜污染控制的裝置由生物處理單元、快速沉淀池、膜池組成。 污水首先進(jìn)入生物處理單元，生物處理單元內(nèi)污泥濃度在7000mg/L左右，水力停留時(shí)間為他。生物單元出水進(jìn)入與之相連的快速沉淀池，快速沉淀池沉降時(shí)間為20min，沉降性能較好的活性污泥在快速沉淀池中迅速沉降，沉降性能不好的從溢流堰隨出水進(jìn)入膜反應(yīng)器池。該反應(yīng)器每3周進(jìn)行一次日常性清洗，運(yùn)行3個(gè)月未進(jìn)行維護(hù)下清洗，膜通量始終維持在18L/m2h，有效地控制了膜污染現(xiàn)象的發(fā)生。以上僅是本發(fā)明的2個(gè)具體實(shí)施方式
，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本專利的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種使用下述方法的MBR膜污染控制的裝置，設(shè)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(gòu)成，其特征是在所述生物處理單元和膜處理單元之間設(shè)有一個(gè)快速沉淀池O)，該快速沉淀池為圓筒形池壁，底部 (23)為漏斗形，漏斗形的底部設(shè)有集泥槽(M)，該集泥槽通過一個(gè)設(shè)有液下推進(jìn)器或氣提裝置的污泥回流裝置(4)與所述生物處理單元的厭氧池前端連通；快速沉淀池中間設(shè)有上下開口的污泥沉降筒00)，該沉降筒通過進(jìn)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(shè)有溢流堰(21)，該溢流堰設(shè)有溢水管0 與膜處理單元連通；生物處理單元的污水進(jìn)水管(11)、生物處理單元與快速沉淀池連通的水管(1 和所述污泥回流管 (41)上均設(shè)有控制閥門(110、120、410)。利用上述裝置進(jìn)行MBR膜污染控制的方法其特征是包括以下步驟1)污水首先進(jìn)入生物處理單元將污水放入生物處理單元，污水中大部分的有機(jī)污染物和含氮物質(zhì)在生物處理單元得到去除，生物處理單元內(nèi)污泥濃度保持在6000-8000mg/L 左右，水力停留時(shí)間為6- ;2)生物單元出水進(jìn)入與之相連的快速沉淀池，快速沉淀池沉降時(shí)間為15-30min，在快速沉淀池中實(shí)現(xiàn)泥水的快速分離，沉降性能較好的活性污泥在快速沉淀池中迅速沉降，沉降性能不好的從溢流堰的溢水管隨出水進(jìn)入膜處理單元，在運(yùn)行過程中根據(jù)快速沉淀池的水力停留時(shí)間、生物處理單元的污泥濃度、脫氮除磷的要求調(diào)整快速沉淀池的污泥回流比； 使用液下推進(jìn)器或氣提裝置進(jìn)行回流，回流比控制在100% 300%。3)每隔1 4周根據(jù)膜污染情況進(jìn)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(jìn)行濃縮脫水。具體排放間隔根據(jù)膜池混合液濃度、混合液粘度等污泥特性進(jìn)行確定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種MBR膜污染控制的裝置，設(shè)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(gòu)成，在生物處理單元和膜生物反應(yīng)器之間設(shè)有一個(gè)快速沉淀池?？刂频姆椒ㄊ?)污水首先進(jìn)入生物處理單元；2)生物單元出水進(jìn)入與之相連的快速沉淀池；3)在快速沉淀池中實(shí)現(xiàn)泥水的快速分離，在運(yùn)行過程中根據(jù)快速沉淀池的水力停留時(shí)間、生物處理單元的污泥濃度、脫氮除磷的要求調(diào)整快速沉淀池的污泥回流比；4)每隔1～4周根據(jù)膜污染情況進(jìn)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(fā)明適用于浸沒式MBR工藝的新建或改造，能降低膜池的污泥濃度，保證生物處理單元的高污泥濃度，延長(zhǎng)膜清洗的周期，占地少，效率高，效果好。
文檔編號(hào)C02F9/14GK102295390SQ20111022321
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)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(qǐng)人:北京城市排水集團(tuán)有限責(zé)任公司