CN112093892A - 一种mbr清水进膜方式 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MBR清水进膜方式，包括缺氧区、好氧区和膜组件区，缺氧区与好氧区连通，好氧区末端与膜组件区连通，同时，好氧区末端与缺氧区连通，所述好氧区末端设有沉淀分离区，沉淀分离区的上清夜进入膜组件区，沉淀分离区的泥水混合物进入缺氧区；使得高浓度的泥水混合物在缺氧区和好氧区间循环流动，上清夜悬浮物浓度在200mg/L以下，进入膜组件区进行深度的处理后，达标外排。提高膜通量，大幅降低膜的污染，以达到降低膜组压力，提升运营水量、延长膜丝寿命和节能降耗。

Description

一种MBR清水进膜方式

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种MBR清水进膜方式。

背景技术

膜生物反应器简称MBR，是一种二十世纪发展起来的污水治理新技术，是膜分离技术和活性污泥法的有机结合。MBR使用微滤膜分离技术取代传统活性污泥法的沉淀池和常规过滤单元。具有出水水质优质稳定，占地面积少，剩余污泥产生量少的优点。

如图1所示，传统MBR工艺技术是膜分离技术和活性污泥法的有机结合，通常组合池由缺氧区10(底部无曝气设施，有推流搅拌器)、好氧区20(底部有曝气设施)和膜组件区30组成。三者组合形成一个闭环，泥水混合物中这三个分区内循环流动。

MBR工艺也常应用于市政污水处理，但应用条件常常受限。MBR工艺对进水的含重金属离子、油脂、有机溶液敏感，一般不能用来处理该类型的废水。市政污水通常会混有部分工业污水或生活油脂废水。若使用MBR的污水处理工艺，在运行过程中会经常发现:由于进水重金属离子超标、总磷超标、油脂超标等等，微滤膜组件受到污染，膜孔易受到堵塞，膜通量会急剧下降，从而令到系统生产水量下降；同时膜组件需频繁进行化学清洗以恢复，但不可能完全恢复原有性能，膜通量每一次都在下降，膜寿命也在下降和缩短。另外系统投加含铁、钙等类型除磷药剂，也会导致膜孔易受到堵塞，降低膜通量。传统MBR工艺由于进水水质的变异、混合液中的悬浮污染物、溶解性有机物、微生物在膜表面的沉积以及活性污泥中的纤维、杂物等对膜组的折叠缠绕等等，都会不同程度污染微滤膜组件，降低膜通量，导致不断的化学清洗与恢复，以致生产水量不断下降，膜组损耗严重。

同时，由于微滤膜材料贵而耗损快，每年膜通量递减5％-10％，如果按每年5％-10％递减，系统的出水水量将越来越低，污水处理企业就会碰到投资大，更新与维护成本高，导致运营成本高，甚至出现亏钱而倒闭的现象。因而行业急需通过技术创新，来避免膜通量快速和大幅下降。

膜通量的下降主要是由于膜的污染造成，解决膜污染问题就能解决膜通量的问题。利用重力沉淀的方法，先将泥水混合液快速分离，让清水进入膜组，让分离出的泥水混合液继续在生化系统循环的方式，能大幅减少膜组污染，达到降低膜组运行压力，提升膜通量和运营水量的作用。

清水进膜后大部分污染物随污泥排除，通过一沉百了的办法，将各种繁复的、及不可预见的、对膜受污染影响的因素，通过最简单的方式，实现最大化的前处理，而又不影响原有生化工艺的运行。

发明内容

本发明的目的是提出一种MBR清水进膜方式，克服了现有技术的上述不足，提高膜通量，大幅降低膜的污染，以达到降低膜组压力，提升运营水量、延长膜丝寿命和节能降耗。

为了达到上述设计目的，本发明采用的技术方案如下：

一种MBR清水进膜方式，包括缺氧区、好氧区和膜组件区，缺氧区与好氧区连通，好氧区末端与膜组件区连通，同时，好氧区末端与缺氧区连通，所述好氧区末端设有沉淀分离区，沉淀分离区的上清夜进入膜组件区，沉淀分离区的泥水混合物进入缺氧区；使得高浓度的泥水混合物在缺氧区和好氧区间循环流动，上清夜悬浮物浓度在200mg/L以下，进入膜组件区进行深度的处理后，达标外排。

具体方法是：

缺氧区、好氧区为一个U型廊道结构，U型廊道的开口端设置膜组件区，U型廊道的开口端侧面为进水口，与进水口连通的是缺氧区，缺氧区底部设有推流搅拌器，缺氧区向U型廊道延伸到好氧区，好氧区经过U型廊道底部后向回延伸到开口端，所述好氧区底部设有曝气设施，好氧区末端选取20-30米的廊道，关掉曝气，形成一个快速的沉淀分离区，沉淀分离区底部设有连通到缺氧区的孔洞，孔洞内设置2套轴流泵，用来将沉淀分离区底部的泥水混合物抽送至缺氧区，所述沉淀分离区的末端，安装穿孔式管状集水管，用来收集分离区上层的清水，然后用管道输送至膜组件区。

所述沉淀分离区前方2米处，在液面上20cm，安装有穿孔式管道加药管，用以投加助凝剂，加速流道内上层泥水混合物的沉降。

所述轴流泵用来加快分离区底部泥水混合物的推送，减少污泥的堆积；该轴流泵安装有变频器，可以通过变频控制，来控制流道水体的流速，以达到分离区想要的泥水分离效果；

所述穿孔式管道加药管安装在分离区前2米，该位置设有曝气设施，依靠曝气搅拌将助沉剂与流道内上层水体混合，在沉淀分离区实现快速泥水分离；泥水分离的时间约1-2分钟，实现在分离区末端有近1-1.5米的上层清水层。

所述穿孔式管状集水管平均布设，收集负荷控制在6m³/m/h以内，使得收集的清水悬浮物指标控制在200mg/L以内。

本发明所述的MBR清水进膜方式的有益效果是：大幅降低膜被污染，提高微滤膜的通量，达到降低膜组压力，提升运营水量、延长微滤膜寿命和节能降耗的目的。

打破传统MBR工艺概念的局限。传统MBR使用微滤膜分离技术取代传统活性污泥法的沉淀池和常规过滤单元。本发明是使微滤膜分离技术与现代沉淀分离技术相结合，使得沉淀变为了微滤膜分离技术的前处理工序，最大限度地保护了微滤膜免受污染，而沉淀分离的时间非常短，只有2-4分钟的时间，使到设施占地面积也非常少，区别于传统的沉淀池停留时间约2个小时，占地面积大。

本方式使得MBR工艺运营更加稳定可靠，减少了系统由于进水水质突变，尤其是工业废水突然进入系统所带来的风险，增强了系统抗冲击性，拓宽了MBR工艺在废水治理领域的局限性。

采用本方式，原有MBR系统膜组件的部分设备开启时间减少，膜组件清洗频次下降，清洗药液使用量减少，能更好地节能降耗。

清水进膜后由于污染物对膜组冲击减少，停产或减产时间将大幅减少，因而能大幅提高系统的产水量。根据技改项目的运营数据，至少可以防止由于突发工业水导致水量减少15万吨/年，减少损失约为12万元/年。在试验研究情况下，清水进膜后膜组产水量可提升8-15％，平均每天可多产水约3000吨，可增加收益约为90万/年。

清水进膜后，膜组件被污染情况大为减少和减轻，从而大大减少了膜组件的化学清洗时间，化学清洗方面的药剂费和维护费节省超过原来一半以上。(节约费用为3万元/年。)

清水进膜后，膜组运行压力大幅减少，也可较大程度降低突发工业水影响而导致的膜被污染，由此可以延长膜组件的寿命。常规膜组件的寿命约为5-6年，而清水进膜后，通常能将膜寿命延长一倍，至使用10年左右。项目运维成本大幅下降。

附图说明

图1是现有技术清水进膜方式的示意图。

图2是本发明所述的MBR清水进膜方式的示意图。

具体实施方式

下面对本发明的最佳实施方案作进一步的详细的描述。

如图2所示，所述的MBR清水进膜方式，包括缺氧区1、好氧区2和膜组件区3，缺氧区1与好氧区2连通，好氧区2末端与膜组件区3连通，同时，好氧区2末端与缺氧区1连通，所述好氧区2末端设有沉淀分离区4，沉淀分离区4的上清夜进入膜组件区3，沉淀分离区4的泥水混合物进入缺氧区1；使得高浓度的泥水混合物在缺氧区1和好氧区2间循环流动，上清夜悬浮物浓度在200mg/L以下，进入膜组件区3进行深度的处理后，达标外排。

具体方法是：

缺氧区1、好氧区2为一个U型廊道结构，U型廊道的开口端设置膜组件区3，U型廊道的开口端侧面为进水口，与进水口连通的是缺氧区1，缺氧区1底部设有推流搅拌器，缺氧区1向U型廊道延伸到好氧区2，好氧区2经过U型廊道底部后向回延伸到开口端，所述好氧区2底部设有曝气设施，好氧区2末端选取20-30米的廊道，关掉曝气，形成一个快速的沉淀分离区4，沉淀分离区4底部设有连通到缺氧区的孔洞，孔洞内设置2套轴流泵5，用来将沉淀分离区4底部的泥水混合物抽送至缺氧区1，所述沉淀分离区4的末端，安装穿孔式管状集水管6，用来收集分离区4上层的清水，然后用管道输送至膜组件区3。

所述沉淀分离区4前方2米处，在液面上20cm，安装有穿孔式管道加药管7，用以投加助凝剂，加速流道内上层泥水混合物的沉降。

所述轴流泵用来加快分离区底部泥水混合物的推送，减少污泥的堆积；该轴流泵安装有变频器，可以通过变频控制，来控制流道水体的流速，以达到分离区想要的泥水分离效果；

所述穿孔式管道加药管安装在分离区前2米，该位置属曝气区，依靠曝气搅拌将助沉剂与流道内上层水体混合，在沉淀分离区实现快速泥水分离。泥水分离的时间约1-2分钟，实现在分离区末端有近1-1.5米的上层清水层。

所述穿孔式管状集水管平均布设，收集负荷控制在6m³/m/h以内，使得收集的清水悬浮物指标控制在200mg/L以内。

要实验选择相应的助沉剂(如PAM、PAC等等)。投加的助沉剂既要促进沉降，同时要降低上层水体中的胶体。这点非常重要，因为水中的胶体会影响膜组件的膜通量，是影响膜通量的关键因素。水中的胶体减少了，膜组件的压力会下降，膜通量会提高。

流速的测定：

进行两次流速的测定：一次为2台潜水轴流泵工频下速度，在水下1.5米处测得流速为0.54m/s，另一次为2台潜水轴流泵在频率40HZ情况下，测得1.5米水深的速度为0.47m/s。测得数据证实该流速下，流速均大于0.3m/s，廊道内污泥不容易沉积。

SV30的测定：

检测5个点的SV30，5个点分别取自离穿孔式管状集水管0米、3米、8米、13米、18米处，每处取水下2米、4米和6米处的水样，分别做SV30。

测定数据如下：

SV30测定	2米深	4米深	6米深
				0米(u＝0.47m/s)	7	10	9
0米(u＝0.54m/s)	12	12	11
				3米(u＝0.47m/s)	7	9	9
3米(u＝0.54m/s)	6	10	10
				8米(u＝0.47m/s)	4	10	11
8米(u＝0.54m/s)	8	11	15
				13米(u＝0.47m/s)	8	9	10
13米(u＝0.54m/s)	10	11	11
				18米(u＝0.47m/s)	12	10	11
18米(u＝0.54m/s)	12	12	12

SV30为14时，污泥浓度为3182；SV30为6时，污泥浓度为1469；

从上述数据分析：

在水深2米处，SV30值由远至近，数值逐渐减少，说明污泥在沉降，该处的污泥浓度在不断下降；到接近出水处，由于出水的牵引，数值反弹。SV30数值的高低代表了污泥浓度的高低。

在水深4米和6米处污泥SV30变化较少，说明泥水混合物沉降主要体现和作用于在上层水层。

同一距离的三个检测点，3米和8米处上层数值减少，中层和底层变化不大。13米和18米基本上中下变化不大。

0米处检测受出水的牵引，导致数值变化有异样。

调试效果：

现场试验了将2台潜水轴流泵由工频下调至40HZ，这样流速由0.54米/s下降至0.47米/s，关停沉淀分离区的曝气，实现平流沉淀区域达30米。这样到出水堰的沉淀时间约60秒。这时沉淀分离区的泥水分离较好，在距离出水收集管3-8米处，上清液层已达1.5米，表面取水检测SS为91。

现场还做了加聚铁和PAM药剂的小实验。试验发现：加聚铁比加PAM效果好，但是不加的情况下，在经过1分钟左右，也可以实现25-30％的分离。推算至生物池上，即可实现1.5米的泥水分离。检验结果基本符合推算。

后续跟踪事项：

后续按将2台潜水轴流泵40HZ运行(即流速0.47米/s)，运行需检查平流沉淀区域是否出现积泥、翻泥等现象，有什么异常情况，清水入膜运行的稳定情况。由于出水集水管过流负荷太高，设法增加集水渠，降低过流速度，看是否能降低污泥的牵引带出量。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，便于该技术领域的技术人员能理解和应用本发明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下还可以做出若干简单推演或替换，而不必经过创造性的劳动。因此，本领域技术人员根据本发明的揭示，对本发明做出的简单改进都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种MBR清水进膜方式，其特征在于：包括缺氧区、好氧区和膜组件区，缺氧区与好氧区连通，好氧区末端与膜组件区连通，同时，好氧区末端与缺氧区连通，所述好氧区末端设有沉淀分离区，沉淀分离区的上清夜进入膜组件区，沉淀分离区的泥水混合物进入缺氧区；使得高浓度的泥水混合物在缺氧区和好氧区间循环流动，上清夜悬浮物浓度在200mg/L以下，进入膜组件区进行深度的处理后，达标外排。

2.根据权利要求1所述的MBR清水进膜方式，其特征在于：缺氧区、好氧区为一个U型廊道结构，U型廊道的开口端设置膜组件区，U型廊道的开口端侧面为进水口，与进水口连通的是缺氧区，缺氧区底部设有推流搅拌器，缺氧区向U型廊道延伸到好氧区，好氧区经过U型廊道底部后向回延伸到开口端，所述好氧区底部设有曝气设施，好氧区末端选取20-30米的廊道，关掉曝气，形成一个快速的沉淀分离区，沉淀分离区底部设有连通到缺氧区的孔洞，孔洞内设置2套轴流泵，用来将沉淀分离区底部的泥水混合物抽送至缺氧区，所述沉淀分离区的末端，安装穿孔式管状集水管，用来收集分离区上层的清水，然后用管道输送至膜组件区。

3.根据权利要求2所述的MBR清水进膜方式，其特征在于：所述沉淀分离区前方2米处，在液面上20cm，安装有穿孔式管道加药管，用以投加助凝剂，加速流道内上层泥水混合物的沉降。

4.根据权利要求2所述的MBR清水进膜方式，其特征在于：所述轴流泵用来加快分离区底部泥水混合物的推送，减少污泥的堆积；轴流泵安装有变频器，通过变频控制，控制流道水体的流速，以达到分离区想要的泥水分离效果。

5.根据权利要求2所述的MBR清水进膜方式，其特征在于：所述穿孔式管道加药管安装在分离区前2米，该位置设有曝气设施，依靠曝气搅拌将助沉剂与流道内上层水体混合，在沉淀分离区实现快速泥水分离。

6.根据权利要求5所述的MBR清水进膜方式，其特征在于：泥水分离的时间约1-2分钟，实现在分离区末端有近1-1.5米的上层清水层。

7.根据权利要求2所述的MBR清水进膜方式，其特征在于：所述穿孔式管状集水管平均布设，收集负荷控制在6m³/m/h以内，使得收集的清水悬浮物指标控制在200mg/L以内。

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