斜板式膜?生物一體化廢水處理裝置及其處理方法與流程

本專利屬于廢水處理領域，具體為斜板式膜-生物一體化廢水處理裝置及其處理方法。

背景技術：

膜生物處理技術是膜分離技術與生物技術有機結合的新型廢水處理技術，該技術中膜分離系統(tǒng)代替了傳統(tǒng)的沉淀池固液分離體統(tǒng)，節(jié)省了沉淀池構筑物的空間，膜分離出水中無懸浮固體，出水水質(zhì)好。而且，由于膜對活性污泥的截留作用，水力停留時間和污泥停留時間可以分別控制，大大提高了難降解物質(zhì)的降解效果。膜生物處理工藝由于不需設置沉淀池，和生物處理一體化的設計可以大大減少占地面積，且出水穩(wěn)定可靠，因此廣泛的應用于各類廢水處理實踐中。

膜生物處理工藝中，膜污染是最為重要的影響因素之一，直接影響到該工藝使用的經(jīng)濟性和穩(wěn)定性，運行過程中膜污染的控制是當前膜生物處理工藝技術研究與應用中最重要的環(huán)節(jié)之一。膜污染是指與膜接觸的污水中的微粒、膠體粒子或溶質(zhì)大分子與膜存在物理、化學、生化作用或機械作用，在膜面或膜孔內(nèi)吸附、沉積以及微生物在膜水界面的累積，造成膜孔徑變小或堵塞，使膜的透過流量和分離特性大幅度降低的現(xiàn)象。膜污染不僅縮短了膜的使用壽命，而且直接導致膜分離系統(tǒng)中的泵抽吸頭和用于膜表面清洗的曝氣量增加。

目前，膜污染的控制采用物理手段和化學清洗方法進行，穿孔管曝氣是最主要的物理清洗手段，通過過量曝氣可以沖脫沉積在膜表面上的污泥層，以延長化學清洗的時間間隔。但實際運行中采用穿孔管曝氣沖洗效果難以滿足要求，且設計的氣水比高達20以上，約占整個系統(tǒng)總能耗的80-90%，遠超過傳統(tǒng)活性污泥法6-8的氣水比，這是造成膜生物反應器能耗較高、運行費用較高和膜組件頻繁清洗與更換的主要原因。

斜板沉淀主要利用了淺池沉淀原理，通過設置斜板，縮短了顆粒沉降距離，從而縮短了沉淀時間，相當于增加了沉淀池的沉淀面積，從而提高了處理效率。斜板沉淀作為高效沉淀技術的一種，在各類廢水的處理中均有采用，與膜分離技術相比，缺點主要在于主要依靠物理沉淀原理，需要設置單獨的沉淀池，對配水的均勻性要求較高，這在一定程度上限制了其應用范圍。

技術實現(xiàn)要素：

本專利的目的在于，針對膜污染產(chǎn)生的原因和常見控制手段的缺點，解決常規(guī)的膜生物反應器能耗較高、運行過程中膜組件頻繁清洗與更換的問題，在維持處理效果的基礎上有效降低氣水比。

具體的技術方案為：

斜板式膜-生物一體化廢水處理裝置，包括膜分離系統(tǒng)、生物處理系統(tǒng)；

所述的生物處理系統(tǒng)包括厭氧/缺氧反應區(qū)和好氧反應區(qū)；厭氧/缺氧反應區(qū)有進水口，好氧反應區(qū)連接膜分離系統(tǒng)抽濾出水口；

所述的好氧反應區(qū)底部安裝有曝氣系統(tǒng)，所述的曝氣系統(tǒng)上方安裝斜板組件，斜板組件由多個平行的斜板組成，在每個斜板下方安裝有膜組件，膜組件與斜板平行。

所述的斜板安裝傾角為45-80度。

所述的膜組件與斜板垂直距離為1-10cm。

所述的膜組件的膜為反滲透膜、納濾膜、超濾膜、微濾膜中的一種。膜的型式為平板式或中空纖維式。

斜板式膜-生物一體化廢水處理裝置的處理方法，包括以下過程：

進水通過進水口進入生物處理系統(tǒng)，曝氣系統(tǒng)進行間歇式曝氣運行，當停止曝氣后，活性污泥沉降在斜板上，膜組件的膜面附近為上清液，開啟膜分離系統(tǒng)進行抽濾分離。

所述的間歇式曝氣運行，曝氣氣水比在6-15之間。

具體的，該裝置的構成方式為：

1、構建一個表面形狀為方形或圓形的生物處理系統(tǒng)

2、生物處理系統(tǒng)的好氧區(qū)底部安裝曝氣設施。

3、在曝氣設施上方安裝斜板組件，斜板安裝傾角為45-80度。

4、在斜板下方，挨著斜板平行安裝膜組件，膜組件與氣上方的斜板距離為1-10cm，膜分離系統(tǒng)其他部分安裝在生物處理系統(tǒng)外。

5、進水通過進水口進入，裝置采用間歇式曝氣運行，當停止曝氣后，活性污泥迅速沉降在膜組件上側的斜板上，膜面附近為上清液，開啟膜分離系統(tǒng)進行抽濾分離，可以有效的延長膜組件的正常使用時間。

斜板在裝置中起到加快泥水分離、避免活性污泥沉降到膜表面、減緩膜污染的作用。在運行過程中，當曝氣停止后，由于斜板的存在，泥水分離迅速完成，有效減少了污泥沉降時間；活性污泥沉降在斜板的上方，斜板下方的膜組件處于上清液中，過濾壓力小，過濾速度快，可以有效減緩膜污染，降低清洗和更換頻率。

此外，采用間歇式運行，膜表面的清洗無需過多借助曝氣時膜表面的氣水沖刷，氣水比可以采用正常污水生物處理時的比值，有效降低了能耗。

本發(fā)明提供的斜板式膜-生物一體化廢水處理裝置及其處理方法，將膜分離系統(tǒng)與斜板沉降結合在一起，與活性污泥系統(tǒng)組成一體化的廢水生物處理裝置，在提高生物處理效率和出水水質(zhì)的同時，可以有效的降低膜污染，延長膜的清洗時間。該裝置運行方式靈活，出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠，出水中沒有懸浮物，膜組件使用壽命長，適用范圍廣，拓寬了膜生物反應器的工程應用領域。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的生物處理系統(tǒng)俯視結構示意圖；

圖2是本發(fā)明的生物處理系統(tǒng)剖面結構示意圖。

具體實施方式

結合附圖說明本發(fā)明的具體實施方式。

如圖1和圖2所示，斜板式膜-生物一體化廢水處理裝置，包括膜分離系統(tǒng)、生物處理系統(tǒng)。

所述的生物處理系統(tǒng)包括厭氧/缺氧反應區(qū)2和好氧反應區(qū)1；厭氧/缺氧反應區(qū)2有進水口3，好氧反應1連接膜分離系統(tǒng)抽濾出水口4。

所述的好氧反應區(qū)1底部安裝有曝氣系統(tǒng)5，所述的曝氣系統(tǒng)5上方安裝斜板組件，斜板組件由多個平行的斜板6組成，在每個斜板6下方安裝有膜組件7，膜組件7與斜板6平行。

具體的，生物處理系統(tǒng)為一個長寬高為1000*500*900mm的方形生物反應器，有效水深800mm；安裝三塊斜板6，斜板6長寬為520*500，斜板6安裝傾角為45-80度，本實施例安裝傾角優(yōu)選為60度，安裝在距離池底150mm的高度；膜為反滲透膜、納濾膜、超濾膜、微濾膜中的一種，膜的型式為平板式或中空纖維式，本實施例采用PVDF中空纖維膜，膜孔徑為0.2um，膜組件7安裝位置與斜板6平行，膜組件7與斜板6垂直距離為1-10cm，本實施例兩者間垂直距離優(yōu)選為50mm，膜抽吸壓力為0.6 MP。

進水為生活污水，接種正常運行的生活污水處理廠的活性污泥，污泥MLSS濃度為4000mg/L左右。

采用間歇式運行，每周期進水75 L，排水75 L。每運行周期時長為1 h，每周期曝氣40min，曝氣開始時進水，曝氣氣水比為8，到達有效水位后自動停止，曝氣結束后沉淀10min，沉淀5min后開始排水，排水至水位下降到膜組件7剛好露出時停止，允許時長最長為15min，當排水時長超過15min仍然不能降至預定水位時，對膜組件7進行清洗。每天檢測進出水水質(zhì)。

設置一同樣尺寸的對比反應器，不設置斜板，連續(xù)運行，每小時處理水量75 l。其余運行條件相同。每天檢測進出水水質(zhì)。

運行結果如表1所示，給出了運行一個月內(nèi)的COD、TN和TP進出水情況。

表1 本實施例目標反應器與對比反應器處理效果

可以看出如下幾點：1）與對比反應器相比，本實施例的目標反應器COD出水基本相同，TP和TN出水則低于對比反應器，顯示更高的處理效率；2）第23天開始，對比反應器內(nèi)的膜已經(jīng)開始堵塞，抽吸壓力顯著高出正常水平，需要進行清洗，因此未給出后繼的出水數(shù)據(jù)。而本實施例目標反應器出水持續(xù)穩(wěn)定，抽吸壓力上升幅度很小。3）本實施例目標反應器顯示出更高的除磷效率，這和斜板分割開了好氧區(qū)和厭氧區(qū)，以及吸附在活性污泥上泥經(jīng)斜板高效沉淀有關。綜上所述，本發(fā)明在提高生物處理效率和出水水質(zhì)的同時，可以有效的降低膜污染，延長膜的清洗時間。