CN101205098A - 一体化序批式植物微网动态膜处理污水的方法及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种污水处理方法及其设备。一体化序批式植物微网动态膜处理污水的方法，其特征在于它包括如下步骤：1)设备的准备：在膜生物反应器器体内腔内设一分隔桶，上下动态膜固定支架之间的动态膜过滤室内设置植物微网动态膜；2)由分隔桶上端的入口倒入污泥至膜生物反应器器体内腔高度45－50％的高度；3)关闭出水管上的出水阀，然后由进污水管由分隔桶上端的入口注入污水至膜生物反应器器体内腔高度90－98％的高度；4)搅拌2.0－4.0h后喷入曝气，继续搅拌2.0－4.0h；5)停止搅拌1.0－2.0h时后，打开出水管上的出水阀放水，放水完毕，停止供曝气；6)重复步骤3)－5)进行序批式处理污水。本发明具有污水处理效果好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种污水处理方法及其设备，特别涉及一种一体化序批式植物微网动态膜处理污水的方法及其设备。
背景技术
膜生物反应器(Membrane bioreactor，MBR)由于其高效的污水处理效果，灵活的操作方式，已经在污水处理工艺中大量采用，MBR工艺技术已经成熟应用于各种污水的处理工程中。然而MBR也存在膜组件材料成本相对过高，部分一体式与分置式MBR依靠抽吸泵抽吸出水造成运行能耗过高等技术问题。鉴于此，开发新型高效膜生物反应器是MBR工艺发展方向之一。Mardinkowsky于1966年在运行MBR过程中发现截留于膜表面的污泥层会造成过膜压力的上升以及膜通量的快速减少，但对小分子悬浮固体的截留效率却增加，分析可能是截留的污泥层对小分子悬浮固体具有截留作用，同时这一过程由于该污泥层在MBR运行中产生，如用大孔径筛网代替MBR膜组件的微滤膜，其经济成本大大降低，动态膜生物反应器(Dynamic Membrane Bioreactor，DMBR)由此产生。
与传统MBR相比，DMBR可以依靠水头差(Water head drop，WHD)自流出水，节省运行能耗；同时DMBR的出水动态膜通量较MBR有较大提高，产水效率大为提高；与MBR相比，DMBR动态膜的清洗容易，操作简单，依靠气水联合冲洗可以实现几乎100％的清水膜通量，而动态膜是在运行过程中在线产生，动态膜再生容易，与传统MBR微滤膜组件相比，DMBR大大减轻了膜组件的损耗，使用寿命延长，具有可观的经济性与实用性。
目前国内外针对DMBR的形成机理，影响因素，DMBR运行稳定性，DMBR工艺的经济性，DMBR膜组件膜基材料性能等开展了大量研究。Seo等人利用聚丙烯材质的无纺布为膜基材料的DMBR对生活污水的SS和COD的去除率分别达到了93.5％和91.6％；Moghaddam等人利用多元脂无纺布为膜基材料制成的DMBR，对污水的TOC去除率达到了87％；Altman等人对DMBR的过滤机理进行了研究，认为膜基质致密程度高，动态膜分离性能好；范彬等利用普通筛绢材料制成的DMBR对生活污水的NH4 +-N去除率达到了96％；张健等利用大孔微网材料为膜基材料的DMBR对草浆造纸中断废水进行了处理；初里冰等利用滤布制成的DMBR对污水的COD和NH4 +-N的去除率分别达到了72％-89％和66％-94％。
虽然DMBR较MBR在几方面具有优势，但是也存在几方面问题有待深入研究。DMBR产生过程容易引起污泥泄漏，其初始出水往往不能达标；虽然国内外对DMBR处理污水效果及影响因素进行试验研究，但动态膜滤层对不同粒径污染物的去除机理的结果有待统一；同时缺少对DMBR经济性的详细分析，以便为将来DMBR的实际应用提供参考；已报道的DMBR膜基材料主要有无纺布、滤布、尼龙筛网、不锈钢丝网等材料，开发新型高效经济的膜基材料也是提高DMBR研究与应用性的一个方面；目前试验阶段DMBR工艺单一，缺少DMBR与其他工艺，如SBR，A/O，A2/O，EBPR等的组合试验，以提高DMBR对污水中氮、磷的去除效果，提升DMBR工艺与DMBR组合工艺在污水处理中应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污水处理效果好的一体化序批式植物微网动态膜处理污水的方法及其设备。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一体化序批式植物微网动态膜处理污水的方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)设备的准备：在膜生物反应器器体内腔内设一分隔桶，分隔桶的上部设有导流孔，分隔桶的底部开有底口，分隔桶与膜生物反应器器体之间构成动态膜过滤室，分隔桶的上部、下部外壁分别由上下动态膜固定支架与膜生物反应器器体固定连接，上下动态膜固定支架之间的动态膜过滤室内设置植物微网动态膜；进污水管与分隔桶相通，搅拌器的搅拌桨设置在分隔桶内，出水管的入口端头***植物微网动态膜内，曝气喷头设置在膜生物反应器器体内腔底部并位于下动态膜固定支架的下方；
2)由分隔桶上端的入口注入污泥至膜生物反应器器体内腔高度45-50％的高度；
3)关闭出水管上的出水阀，然后由进污水管由分隔桶上端的入口注入污水至膜生物反应器器体内腔高度90-98％的高度；
4)启动搅拌器的电机，搅拌桨旋转搅拌，搅拌2.0-4.0h后打开与曝气喷头相连的曝气进气管上的曝气阀喷入曝气(即空气)，继续搅拌2.0-4.0h；
5)停止搅拌1.0-2.0h时后，打开出水管上的出水阀放水，放水完毕，停止供曝气；
6)重复步骤3)-5)进行序批式处理污水。
所述的植物微网动态膜为天然植物丝瓜中空纤维材料(即丝瓜络)。
一种实现上述方法的一体化序批式植物微网动态膜处理污水设备，它包括膜生物反应器，膜生物反应器包括膜生物反应器器体、搅拌器、曝气喷头、进污水管、出水管、排泥管；搅拌器的电机由电机支架与膜生物反应器器体固定连接，搅拌器的搅拌桨与电机的输出轴相联；膜生物反应器器体内腔底部至少设有四个曝气喷头，曝气喷头与曝气进气管相连，曝气进气管上设有曝气阀；进污水管的出口位于膜生物反应器器体的上方，膜生物反应器器体的上部至少设有两根出水管(出水管穿过膜生物反应器器体，然后焊接密封)，出水管与膜生物反应器器体内污水面之间的水头差h为30-60厘米，位于膜生物反应器器体外的出水管上设有出水阀；膜生物反应器器体的底部设有排泥管，排泥管上设有排泥阀；曝气进气管与出水管之间连接一反冲洗管，反冲洗管上设有反冲洗阀；其特征在于：膜生物反应器器体内腔内设有一分隔桶，分隔桶的上部设有导流孔，分隔桶的底部开有底口，分隔桶与膜生物反应器器体之间构成动态膜过滤室，分隔桶的上部、下部外壁分别由上下动态膜固定支架与膜生物反应器器体固定连接，上下动态膜固定支架之间的动态膜过滤室内设有植物微网动态膜；进污水管与分隔桶相通，搅拌器的搅拌桨设置在分隔桶内，出水管的入口端头***植物微网动态膜内，曝气喷头位于下动态膜固定支架的下方。
本发明的有益效果是：
1、采用植物微网动态膜与膜生物反应器构成动态膜生物反应器(即一体化序批式植物微网动态膜处理污水设备)。植物微网动态膜作为动态膜组件，植物微网动态膜为天然植物丝瓜中空纤维材料(即丝瓜络)，该植物微网动态膜材料具有天然致密网状结构，具有极大的比表面积和纤维微孔网状结构，是理想的DMBR膜组件基质材料；因此成本低、经济性好，节能减排明显，同时也提高了DMBR的过滤性能以及其对氮、磷的去除效果。
2、将植物微网动态膜固定于SBR反应器周围，动态膜组件与SBR主反应区由分隔桶(环形的分隔板)分隔，微孔曝气喷头置于动态膜组件固定支架的下方，分隔桶的上部设有导流孔，形成内循环曝气过滤形式；使动态膜膜面错流均匀，动态膜更加均匀化，单位过滤面积动态膜组件的厚度均匀；污水处理效果好。
3、将DMBR膜组件与序批式活性污泥工艺(Sequencing batch reactor，SBR)结合，按照序批式运行模式进行，将SBR的污水处理效能与DMBR的过滤分离性能耦合，极大的提高了污水的脱氮除磷效果，污水处理效果好。
附图说明
图1是本发明的一体化序批式植物微网动态膜处理污水设备的结构示意图；
图中：1-进污水管，2-电机，3-搅拌桨，4-电机支架，5-分隔桶，6-动态膜过滤室，7-第一出水管，8-第一出水阀，9-植物微网动态膜，10-第一反冲洗阀，11-第一反冲洗管，12-第一曝气进气管，13-第一曝气阀，14-排泥管，15-排泥阀，16-第一曝气喷头，17-底口，18-第二曝气喷头，19-下动态膜固定支架，20-第二曝气进气管，21-第二曝气阀，22-第二反冲洗阀，23-第二反冲洗管，24-第二出水管，25-第二出水阀，26-膜生物反应器器体，27-导流孔，h-水头差。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
一体化序批式植物微网动态膜处理污水的方法，它包括如下步骤：
1)设备的准备：在膜生物反应器器体内腔内设一分隔桶，分隔桶的上部设有导流孔，分隔桶的底部开有底口，分隔桶与膜生物反应器器体之间构成动态膜过滤室，分隔桶的上部、下部外壁分别由上下动态膜固定支架与膜生物反应器器体固定连接，上下动态膜固定支架之间的动态膜过滤室内设置植物微网动态膜；进污水管与分隔桶相通，搅拌器的搅拌桨设置在分隔桶内，出水管的入口端头***植物微网动态膜内，曝气喷头设置在膜生物反应器器体内腔底部并位于下动态膜固定支架的下方；
2)由分隔桶上端的入口注入污泥至膜生物反应器器体内腔高度45％的高度；
3)关闭出水管上的出水阀，然后由进污水管由分隔桶上端的入口注入污水至膜生物反应器器体内腔高度90％的高度；
4)启动搅拌器的电机，搅拌桨旋转搅拌，搅拌2.0h后打开与曝气喷头相连的曝气进气管上的曝气阀喷入曝气(即空气)，继续搅拌2.0h；
5)停止搅拌1.0h时后，打开出水管上的出水阀放水，放水完毕，停止供曝气；
6)重复步骤3)-5)进行序批式处理污水。
所述的植物微网动态膜为天然植物丝瓜中空纤维材料(即丝瓜络)。
实施例2：
一体化序批式植物微网动态膜处理污水的方法，它包括如下步骤：
1)设备的准备：在膜生物反应器器体内腔内设一分隔桶，分隔桶的上部设有导流孔，分隔桶的底部开有底口，分隔桶与膜生物反应器器体之间构成动态膜过滤室，分隔桶的上部、下部外壁分别由上下动态膜固定支架与膜生物反应器器体固定连接，上下动态膜固定支架之间的动态膜过滤室内设置植物微网动态膜；进污水管与分隔桶相通，搅拌器的搅拌桨设置在分隔桶内，出水管的入口端头***植物微网动态膜内，曝气喷头设置在膜生物反应器器体内腔底部并位于下动态膜固定支架的下方；
2)由分隔桶上端的入口倒入污泥(活性污泥)至膜生物反应器器体内腔高度48％的高度；
3)关闭出水管上的出水阀，然后由进污水管由分隔桶上端的入口注入污水至膜生物反应器器体内腔高度95％的高度；
4)启动搅拌器的电机，搅拌桨旋转搅拌(使设备内呈现缺氧状态，继续搅拌，设备内呈现厌氧状态；厌氧搅拌运行阶段结束后，停止搅拌)，搅拌3.0h后打开与曝气喷头相连的曝气进气管上的曝气阀喷入曝气(使设备内呈现好氧状态，曝气使设备内呈现内循环错流水力冲刷，动态膜层产生，继续曝气)，继续搅拌3.0h；
5)停止搅拌1.5h后，打开出水管上的出水阀放水，放水完毕，停止供曝气(经缺氧-厌氧-好氧处理方式处理后的水在水头差作用下经动态膜层过滤分离，达标排放)；
6)重复步骤3)-5)进行序批式处理污水。
在重复几个相同循环至动态膜通量显著下降后打开反冲洗阀经出水管对动态膜组件进行反冲洗。
所述的植物微网动态膜为天然植物丝瓜中空纤维材料(即丝瓜络)。丝瓜系一年生攀援植物，全国各地都有栽培。除丝瓜肉可食外，丝瓜络(又称丝瓜瓤)为重叠式的网络体，可作为动态膜应用于动态膜生物反应器中。
实施例3：
一体化序批式植物微网动态膜处理污水的方法，它包括如下步骤：
1)设备的准备：在膜生物反应器器体内腔内设一分隔桶，分隔桶的上部设有导流孔，分隔桶的底部开有底口，分隔桶与膜生物反应器器体之间构成动态膜过滤室，分隔桶的上部、下部外壁分别由上下动态膜固定支架与膜生物反应器器体固定连接，上下动态膜固定支架之间的动态膜过滤室内设置植物微网动态膜；进污水管与分隔桶相通，搅拌器的搅拌桨设置在分隔桶内，出水管的入口端头***植物微网动态膜内，曝气喷头设置在膜生物反应器器体内腔底部并位于下动态膜固定支架的下方；
2)由分隔桶上端的入口注入污泥至膜生物反应器器体内腔高度50％的高度；
3)关闭出水管上的出水阀，然后由进污水管由分隔桶上端的入口注入污水至膜生物反应器器体内腔高度98％的高度；
4)启动搅拌器的电机，搅拌桨旋转搅拌，搅拌4.0h后打开与曝气喷头相连的曝气进气管上的曝气阀喷入曝气(即空气)，继续搅拌4.0h；
5)停止搅拌2.0h时后，打开出水管上的出水阀放水，放水完毕，停止供曝气；
6)重复步骤3)-5)进行序批式处理污水。
所述的植物微网动态膜为天然植物丝瓜中空纤维材料(即丝瓜络)。
如图1所示，一种实现上述方法的一体化序批式植物微网动态膜处理污水设备，它包括膜生物反应器，膜生物反应器包括膜生物反应器器体26、搅拌器、曝气喷头、进污水管、出水管、排泥管；搅拌器的电机2由电机支架4与膜生物反应器器体26固定连接，搅拌器的搅拌桨3与电机的输出轴相联；膜生物反应器器体内腔底部均布设有四个曝气喷头，第一曝气喷头16与第一曝气进气管12相连，第一曝气进气管12上设有第一曝气阀13，第二曝气喷头18与第二曝气进气管20相连，第二曝气进气管20上设有第二曝气阀21，第三曝气喷头(图中未画出)与第三曝气进气管相连，第三曝气进气管上设有第三曝气阀(图中未画出)，第四曝气喷头(图中未画出)与第四曝气进气管相连，第四曝气进气管上设有第四曝气阀(图中未画出)；也可采用一根曝气进气管，但位于括膜生物反应器器体26内部分的管成环状，四个曝气喷头均布在环状管上；
进污水管1的出口位于膜生物反应器器体26的上方，膜生物反应器器体的上部设有四根出水管(第一出水管7、第二出水管24、第三出水管、第四出水管)，四个出水管与膜生物反应器器体内污水面之间的水头差h为30-60厘米，位于膜生物反应器器体外的出水管上设有出水阀[第一出水管7上设第一出水阀8，第二出水管24上设第二出水阀25，第三出水管上设第三出水阀(图中未画出)，第四出水管上设第四出水阀(图中未画出)，]；也可采用一根总出水管，但总出水管位于括膜生物反应器器体26内部分的管成环状，四个分出水管与环状管相连通；
膜生物反应器器体的底部设有排泥管14，排泥管14上设有排泥阀15；四根曝气进气管与四根出水管之间连接一反冲洗管(第一曝气进气管与第一出水管之间连接第一反冲洗管11，第二曝气进气管与第二出水管之间连接第二反冲洗管23，第三曝气进气管与第三出水管之间连接第三反冲洗管，第四曝气进气管与第四出水管之间连接第四反冲洗管，)，反冲洗管上设有反冲洗阀(第一反冲洗管11上设第一反冲洗阀10，第二反冲洗管23上设第二反冲洗阀22，第三反冲洗管上设第三反冲洗阀，第四反冲洗管上设第四反冲洗阀，)；
膜生物反应器器体内腔内设有一分隔桶5，分隔桶5的上部设有导流孔27，分隔桶的底部开有底口17，分隔桶与膜生物反应器器体之间构成动态膜过滤室6，分隔桶的上部、下部外壁分别由上动态膜固定支架、下动态膜固定支架19与膜生物反应器器体固定连接，上下动态膜固定支架之间的动态膜过滤室内设有植物微网动态膜9；进污水管与分隔桶相通，搅拌器的搅拌桨设置在分隔桶内，出水管的入口端头***植物微网动态膜内，曝气喷头位于下动态膜固定支架的下方。
Claims (3)
1.一体化序批式植物微网动态膜处理污水的方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)设备的准备：在膜生物反应器器体内腔内设一分隔桶，分隔桶的上部设有导流孔，分隔桶的底部开有底口，分隔桶与膜生物反应器器体之间构成动态膜过滤室，分隔桶的上部、下部外壁分别由上下动态膜固定支架与膜生物反应器器体固定连接，上下动态膜固定支架之间的动态膜过滤室内设置植物微网动态膜；进污水管与分隔桶相通，搅拌器的搅拌桨设置在分隔桶内，出水管的入口端头***植物微网动态膜内，曝气喷头设置在膜生物反应器器体内腔底部并位于下动态膜固定支架的下方；
2)由分隔桶上端的入口注入污泥至膜生物反应器器体内腔高度45-50％的高度；
3)关闭出水管上的出水阀，然后由进污水管由分隔桶上端的入口注入污水至膜生物反应器器体内腔高度90-98％的高度；
4)启动搅拌器的电机，搅拌桨旋转搅拌，搅拌2.0-4.0h后打开与曝气喷头相连的曝气进气管上的曝气阀喷入曝气，继续搅拌2.0-4.0h；
5)停止搅拌1.0-2.0h后，打开出水管上的出水阀放水，放水完毕，停止供曝气；
6)重复步骤3)-5)进行序批式处理污水。
2.根据权利要求1所述的一体化序批式植物微网动态膜处理污水的方法，其特征在于：所述的植物微网动态膜为天然植物丝瓜中空纤维材料。
3.实现权利要求1所述方法的一体化序批式植物微网动态膜处理污水设备，它包括膜生物反应器，膜生物反应器包括膜生物反应器器体、搅拌器、曝气喷头、进污水管、出水管、排泥管；搅拌器的电机由电机支架与膜生物反应器器体固定连接，搅拌器的搅拌桨与电机的输出轴相联；膜生物反应器器体内腔底部至少设有四个曝气喷头，曝气喷头与曝气进气管相连，曝气进气管上设有曝气阀；进污水管的出口位于膜生物反应器器体的上方，膜生物反应器器体的上部至少设有两根出水管，出水管与膜生物反应器器体内污水面之间的水头差为30-60厘米，位于膜生物反应器器体外的出水管上设有出水阀；膜生物反应器器体的底部设有排泥管，排泥管上设有排泥阀；曝气进气管与出水管之间连接一反冲洗管，反冲洗管上设有反冲洗阀；其特征在于：膜生物反应器器体内腔内设有一分隔桶，分隔桶的上部设有导流孔，分隔桶的底部开有底口，分隔桶与膜生物反应器器体之间构成动态膜过滤室，分隔桶的上部、下部外壁分别由上下动态膜固定支架与膜生物反应器器体固定连接，上下动态膜固定支架之间的动态膜过滤室内设有植物微网动态膜；进污水管与分隔桶相通，搅拌器的搅拌桨设置在分隔桶内，出水管的入口端头***植物微网动态膜内，曝气喷头位于下动态膜固定支架的下方。
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