一种用于污水处理的外置式膜生物反应器系统及其处理污水的方法技术方案

一种外置式膜生物反应器系统，它包括曝气池和膜组件；所述曝气池包括污水进料口、混合缺氧段、潜水推进器、分隔墙、好氧段、输送水管和曝气管；所述膜组件包括箱体外壳和分离膜；所述膜组件的箱体外壳侧上方设有污泥回流管，该污泥回流管与曝气池混合缺氧段相通连接；所述膜组件箱体外壳的上部设有滤过液出口；所述外壳的下部设吹扫管进气口和污水进水口，所述吹扫管进气口外接气源，所述污水进水口和曝气池好氧区输送水管相通连接；所述分离膜是中空纤维膜丝。该膜生物反应器系统可以人工移动，不需吊装，不需复杂昂贵的定位系统，制造价格便宜；同时也解决了输送的能耗高、吹扫的能耗高及应用于高污泥浓度时很难供氧等缺陷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种污水处理设备及其处理污水的方法，尤其是涉及。
技术介绍
自20世纪70年代以来，膜生物反应器开始应用于污水处理工程。膜生物反应器为传统生化和膜过滤找到了结合和发展的契机，在市场上展现了它的强大生命力，因此，它逐渐在生活污水和工业废水处理领域得到越来越广泛的应用。目前，膜生物反应器在市场上的应用主要有两种形式浸没式膜生物反应器和外置式膜生物反应器。其基本的工作方式如下生活污水或工业污水在进入膜生物反应器系统之前首先需要经过预处理。对于生活污水来说，主要是先去除原水中的头发、塑料、布条和铁丝等杂物及砂粒等固形物，而工业污水预处理在考虑去除上述固形物的同时，还要考虑除去原水中过量的油脂、对生物有害的重金属及生物难以降解的或浓度过高的有机污染物，同时还要考虑水温能够达到生物的耐受水平。经过预处理后污水便进入膜生物反应器系统。膜生物反应器系统一般包括四部分1)0.3～1毫米孔隙的保安性预过滤器；2)生物降解单元；3)膜分离区；4)膜清洗设备、曝气设备及水输送设备。污水经过预处理后，首先流经0.3～1毫米孔隙的保安性预过滤器，以确保滤除污水中会造成膜丝割伤的大颗粒坚硬物体。然后，污水便进入生物降解单元。生物降解单元通常根据污水来水的不同水质，设计成不同的生化工艺，如厌氧生化工艺、好氧生化工艺、缺氧—好氧生化工艺、厌氧—缺氧—好氧生化工艺及上述生化工艺的组合形式，对污水中的污染物进行有效的生物降解。以污染物为食物来源的微生物，在生物降解单元内形成稳定的有机物降解生物群——活性污泥，在人工控制的曝气供氧环境中，将污水中的有机污染物降解，并最终生成水、二氧化碳和生物细胞。由污水与活性污泥形成的混合液，经过生物降解后需进行固液分离。在传统的活性污泥生化工艺中，该固液分离过程是由二沉池通过自然沉降过程完成的，沉降分离出的活性污泥被循环输送回生物降解单元，部分剩余污泥则被输送到污泥脱水系统进行干化处理。而膜生物反应器单元是利用0.4微米孔径以下的，可以阻止微生物和细菌通过，并可让水分子顺利通过的微滤膜或超滤膜，在膜两侧压差的作用下，将水与活性污泥及其它固体物质进行分离。膜生物反应器不仅取代了传统生化工艺的二沉池，而且可获得以下几个传统生化工艺无法比拟的优点1、由于膜的孔径微小，只有0.4微米以下，能够高效地进行固液分离，分离效果远好于传统的沉淀池，出水水质清澈透明(一般出水浊度＜0.2NTU)，并且稳定可靠，可直接回用于工业循环水、杂用水或直接做为反渗透供水。2、传统活性污泥法的沉淀部分对活性污泥的浓度有所限制，当活性污泥浓度达到5000～6000毫克/升时，便会因固液分离困难而引起出水水质变差。当进水突然变化产生冲击负荷时，由于活性污泥絮体密度和生物形态发生变化，亦会引起大量生物污泥流失，导致出水水质变差，甚至生化系统崩溃。采用膜生物反应器后，由于膜的高效截留作用，使微生物完全被阻隔在曝气池内，实现了在膜生物反应器内维持高浓度活性污泥的可能，使池内的活性污泥浓度可达到8000~15000毫克/升，这种高浓度活性污泥的运行方式，不但耐冲击负荷，避免活性污泥流失，显著减少了污水处理系统的占地，而且大大提高了对污水中化学需氧量(COD)、有机污染物和色度的去除率。3、膜分离使污泥龄增加，由于高浓度活性污泥的表面吸附作用，使污水中的大分子难降解成分在生物反应器内有足够的停留时间，大大提高了难降解有机物的降解效率。它还有利于增殖缓慢的硝化细菌及其它细菌的截留、生长和繁殖，系统硝化效率等各项指标得以提高，反应时间也大大缩短。目前，在世界水处理领域应用的膜生物反应器有两大类一类是浸没式膜生物反应器，另一类是外置式膜生物反应器。参见附图1，浸没式膜生物反应器是指将中空纤维膜丝或平板状膜制成的膜组件1’，该膜组件1’直接浸入曝气池2’中，通常采用滤过液由膜丝或膜片外侧向内侧流动的外压式膜组件，利用泵或虹吸作用完成固液分离过程。但是，浸没式膜生物反应器系统目前的发展遇到了三大障碍1)膜组件浸没在3～5米的曝气池中，需要大量的定位不锈钢架及大型吊装设备，价格昂贵。2)由于膜组件是浸泡于活性污泥中，吹扫气的分布不均匀、膜组件中心部分与边缘四周的密度差引起的水流和气流流态变化、无法实现对单个膜组件的有效在线清洗，使得膜污染的防治和通量维持问题不能令人满意。3)随着活性污泥浓度的提高，采用空气曝气向混合液中转移的溶解氧效率迅速下降，动力消耗增加，活性污泥破碎严重；膜生物反应器应用于高污泥浓度的优点由于空气曝气供氧能力的局限而难以实现。参见附图2，外置式膜生物反应器是指将中空纤维膜丝或平板状膜制成的膜组件1’，与生物降解单元2’(曝气池)分离开。污水在生物降解单元(曝气池)完成处理过程后，混合液由输送泵送至膜组件进行固液分离，滤过液排出，浓缩污泥返回生物降解单元(曝气池)。外置式膜生物反应器系统目前的发展亦遇到了三大障碍 1)由于膜组件外置，需用泵输送约3～5倍的混合液循环于曝气池和膜组件之间，用于输送的能耗远超过浸没式膜组件。2)由于目前市场上的外置式膜组件结构需要大量吹扫气，使用于吹扫的能耗亦远超过浸没式膜组件。3)随着活性污泥浓度的提高，采用空气曝气向混合液中转移的溶解氧效率迅速下降，动力消耗增加，活性污泥破碎严重。膜生物反应器应用于高污泥浓度的优点由于空气曝气供氧能力的局限而难以实现。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种外置式膜生物反应器系统。该膜生物反应器系统可以人工移动，不需吊装，不需复杂昂贵的定位系统，制造价格便宜；同时也解决了输送的能耗高、吹扫的能耗高及应用于高污泥浓度时难以供氧等缺陷。本专利技术要解决的另一技术问题是提供一种用外置式膜反应器系统处理污水的方法。为解决上述第一个技术问题，本专利技术采用如下的技术方案一种外置式膜生物反应器系统，它包括曝气池和膜组件；所述曝气池包括污水进料口、混合缺氧段、潜水推进器、分隔墙、好氧段、输送水管和曝气器；所述曝气池中设两道分隔墙，该分隔墙将曝气池分为混合缺氧段和好氧段；所述混合缺氧段和好氧段之间的分隔墙上设潜水推进器，该潜水推进器将污水从混合缺氧段输送到好氧段；所述好氧段中设有曝气器，该曝气器外接气源；所述膜组件包括箱体外壳和分离膜；所述膜组件的箱体外壳侧上方设有污泥回流管，该污泥回流管与曝气池混合缺氧段相通连接，该污泥回流管将经过膜组件分离后的浓缩污泥输送回曝气池混合缺氧段；所述膜组件箱体外壳的上部设有滤过液出口；所述箱体外壳的下部设吹扫管进气口和污水进水口，所述吹扫管进气口外接吹扫气源，所述污水进水口和曝气池好氧段末端输送水管相通连接；所述分离膜是中空纤维膜。作为上述技术方案的进一步改进，所述中空纤维膜是下端封闭的U形外压式孔径为0.4微米以下的中空纤维膜丝，该中空纤维膜丝在膜组件箱体外壳体内一排排有序地排列；该中空纤维膜丝底部在水流中自由运动，以避免积泥和膜丝间的粘连，亦可避免膜丝下端头在吹扫时应力集中的出现。作为上述技术方案的进一步改进，所述中空纤维膜丝上端的各排纤维束之间设有倒凹形导流槽，即将中空纤维膜丝呈一排排状粘接固定，在每排中空纤维膜丝之间做成深度为2～15厘米的倒凹形导流槽，使混合液不能汇集在中空纤维膜丝上端根部，并使吹扫气流能有效地清洁膜丝上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外置式膜生物反应器系统，它包括曝气池和膜组件；其特征在于：所述曝气池包括污水进料口、混合缺氧段、潜水推进器、分隔墙、好氧段、输送水管和曝气器；所述曝气池中设两道分隔墙，该分隔墙将曝气池分为混合缺氧段和好氧段；所述混合缺氧段和好氧 段之间的分隔墙上设潜水推进器，该潜水推进器将污水从混合缺氧段输送到好氧段；所述好氧段中设有曝气器，该曝气器外接气源；所述膜组件包括箱体外壳和分离膜；所述膜组件的箱体外壳侧上方设有污泥回流管，该污泥回流管与曝气池混合缺氧段相通连接；所 述膜组件箱体外壳的上部设有滤过液出口；所述箱体外壳的下部设吹扫管进气口和污水进水口，所述吹扫管进气口外接吹扫气源，所述污水进水口和曝气池好氧段末端输送水管相通连接；所述分离膜是中空纤维膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢檬，
申请(专利权)人：邬向东，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]