CN114702127A

CN114702127A - 一种可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统

Info

Publication number: CN114702127A
Application number: CN202210421425.4A
Authority: CN
Inventors: 王明刚; 王彦龙; 马卓; 张立智; 杨涛
Original assignee: Heilongjiang Green Water Environmental Protection Engineering Co ltd
Current assignee: Heilongjiang Green Water Environmental Protection Engineering Co ltd
Priority date: 2022-04-21
Filing date: 2022-04-21
Publication date: 2022-07-05

Abstract

一种可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统。本发明属于污水处理领域，具体涉及一种可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统。本发明的目的是解决在达到一级A出水标准的前提下，传统的A/A/O工艺占地面积大，能耗高，剩余污泥量高，维护麻烦，微孔曝气器损坏不易维修，想稳定达到一级A标准还需要增加深度处理工艺，导致处理流程长、总占地面积大，设备多的问题。它包括可调式生物反应区、脱氧装置和MBR膜池；厌氧区、微氧曝气区、强化曝气区和MBR膜池依次连接，MBR膜池通过回流污泥管与脱氧装置连接；厌氧区与脱氧装置之间设置有含磷回流污泥管；微氧曝气区设置有虹吸式空气推流区。本发明用于污水处理。

Description

一种可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统。

背景技术

随着城市与现代工业的发展与进步，工业废水、生活污水的排放量与污染物指标的浓度日渐增加，如果工业废水与生活污水处理不当则会严重影响城市的市貌和生态环境，同时也不利于经济的发展。我们要把坚持节约资源保护环境的基本国策融入到生活中来。规划先行，防治黑臭水体，提高出水水质，从改良污水处理技术及工艺做起。

污水处理不仅要清除水中的杂物，更重要的是同时脱氮除磷。传统的A/A/O工艺占地面积大，能耗高，剩余污泥量高，维护麻烦，如果想稳定达到一级A标准还需要增加深度处理工艺，导致处理流程长、设备多。

发明内容

本发明是要解决在达到一级A出水标准的前提下，传统的A/A/O工艺占地面积大，能耗高，剩余污泥量高，维护麻烦，微孔曝气器损坏不易维修，想稳定达到一级A标准还需要增加深度处理工艺，导致处理流程长、总占地面积大，设备多的问题，而提供了一种可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统。

一种可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统包括可调式生物反应区、脱氧装置和MBR膜池；所述可调式生物反应区包括厌氧区、微氧曝气区、强化曝气区；所述可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统的前端设置有粗格栅、提升泵、细格栅、旋流沉砂池作为预处理；所述厌氧区、微氧曝气区、强化曝气区、MBR膜池依次连接，MBR 膜池通过回流污泥管与脱氧装置连接，所述回流污泥管上设置有回流污泥泵；所述厌氧区的进口端与脱氧装置之间还设置有含磷回流污泥管；所述微氧曝气区的前端设置有虹吸式空气推流区，虹吸式空气推流区由隔墙及池壁围成，其间放置虹吸式空气推流器。

本发明的有益效果：

本发明的工艺的进水可以同时从厌氧区和微氧曝气区进入，在反硝化反应中，缺氧微生物利用体内储存的有机物作为碳源,当无碳源投加时反硝化反应发生的比较缓慢，当碳源增加时就有了足够的电子受体，从而使短程硝化反应速率增加。而本发明中进入到微氧曝气区中的原水就可以充当一部分碳源，不仅增加了反应速率还节省了药剂的投加进而节省了运行费用。

传统的A/A/O工艺能够同时去除COD和脱氮除磷，但是当注重脱氮时，磷的去除效率就会下降；当注重除磷时，氮的去除效率也会下降，如果想同时维持脱氮和除磷在一个效率都相对高的状态是比较困难的。本发明的工艺不仅能够利用低溶解氧有效的去除COD，还能兼顾传统工艺脱氮除磷的优点，且能够创造同步硝化反硝化的条件，彻底的实现脱氮，而且脱氮的同时也不降低除磷的效果，大大提高了处理系统的反应效率。

本发明的工艺能够根据来水水质的波动，灵活的调节处理形式，使出水水质稳定达标，且无需增加深度处理，既缩短了工艺流程，也提高了抗冲击负荷能力、减少了剩余污泥的排放，减小了占地面积的同时也节省了建设投资。

设计进、出水水质见下表：

附图说明

图1为可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统的工艺流程示意图；

图2为可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统的结构示意图；

图3为传统生物脱氮途径示意图；

图4为短程硝化反硝化脱氮途径示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式一种可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统包括可调式生物反应区、脱氧装置4和MBR膜池5；所述可调式生物反应区包括厌氧区1、微氧曝气区2、强化曝气区3；所述可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统的前端设置有粗格栅、提升泵、细格栅、旋流沉砂池作为预处理；所述厌氧区1、微氧曝气区2、强化曝气区3、MBR膜池5依次连接，MBR膜池5通过回流污泥管与脱氧装置4连接，所述回流污泥管上设置有回流污泥泵；所述厌氧区1的进口端与脱氧装置4之间还设置有含磷回流污泥管；所述微氧曝气区2的前端设置有虹吸式空气推流区，虹吸式空气推流区由隔墙及池壁围成，其间放置虹吸式空气推流器。

本实施方式日常生产中是将两套循环式膜生物反应器污水处理系统并联进行使用。

一种可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统分别设置厌氧和好氧段，创造出一个好的厌氧—好氧的循环过程。本实施方式中污水先进入到厌氧区，释磷菌进行释磷并吸收易降解的有机物，进行充分的释磷反应。在厌氧—好氧的循环状态下活性污泥与污水充分的混合，使得活性污泥一直处于悬浮状态，从而释磷菌能够与所要吸收的物质相结合，增加反应速度。由于系统中氧的含量低也有助于促进厌氧环境下磷的释放，所以也使得好氧区的吸磷能力有所提升。因为摄取的磷远远大于释放的磷，所以在系统的运行中将吸取了大量磷的细胞随剩余污泥排掉就达到了生物除磷的目的。

污水再由厌氧区进入到微氧曝气区和强化曝气区再进行处理，通过控制曝气池中的溶解氧，利用硝化细菌和反硝化细菌在曝气区内完成对COD、NH₃-N、TN等污染物的降解。传统的生物脱氮的途径一般包括两个阶段：包括硝化和反硝化。传统的硝化反应和反硝化反应需要在两个隔离的反应器中进行，反应途径如图3所示。本实施方式的短程硝化反硝化生物脱氮过程，不仅具备生物脱氮的优点，而且与全程硝化反硝化相比，硝化阶段还可以减少25％左右的好氧量。在微氧曝气区内溶解氧被微生物降解有机物所消耗，在强化曝气区内负荷降低，溶解氧开始有富余，给硝化反硝化的同时进行创造了一个最佳环境。短程硝化中，亚硝化微生物先将NH₄ ⁺-N转化为NO₂ ^--N，随即反硝化微生物进行反硝化反应, 将NO₂ ^--N还原为N₂释放，整个生物脱氮过程比全程硝化历时要短得多，反应途径由图4 所示。所以本工艺不仅降低了能耗还缩短了反应时间短。所以本实施方式的生物脱氮过程比一般硝化、反硝化反应进程较快，脱氮效率高。

污水由曝气区再进入MBR膜池，菌胶团和游离细菌全部保留在曝气池中，只将过滤过的水汇入产水管中排出，从而达到泥水分离，各种悬浮颗粒、细菌、藻类、浊度均得到有效的去除，进一步控制出水悬浮物，保证了出水悬浮物接近零的优良出水水质。之后泥水混合液进入脱氧装置，经过一段时间的停留，消耗混合液中多余的氧后从这里再回流到厌氧区。这样一来，混合液中的硝态氮，污泥中过剩的磷，水中的COD都会得到去除。减少混合液中溶解氧的含量的同时，也使回流到厌氧区的泥水混合物不影响厌氧区的环境。

本实施方式设计达到的出水水质为《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002) 一级A标准。

本实施方式设置虹吸式空气推流区可以使活性污泥与污水充分接触进行生化反应，防止生物池内产生活性污泥沉积。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述厌氧区1的水力停留时间为2～4h、微氧曝气区2的水力停留时间为6～8h、强化曝气区3的水力停留时间为3～5h、脱氧装置4的水力停留时间为0.5～1h。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：保持曝气区的溶解氧为0.5mg/L。其它与具体实施方式一或二相同。

本实施方式中如果池子内的溶解氧过高会提高异氧好氧菌的活性，有机物的消耗就会过快，从而导致反硝化反应无法完成。所以当溶解氧的浓度维持在0.5mg/L左右时，硝化反应速率约等于反硝化反应速率，利于脱氮反应的进行。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统的进水同时从厌氧区1和微氧曝气区2进入，利用进入到微氧曝气区2中的原水充当部分碳源。其它与具体实施方式一至三之一相同。

本实施方式能够多点进水，利用进入到微氧曝气区中的原水可以充当一部分碳源，调节了污水中的碳氮比从而增加反硝化反应的速率还节省了碳源的投加。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述MBR膜池5 由多组膜组件组成，单个膜组件处理规模为850m³/d，平均膜通量为16.53L/(m²·h)，膜孔径为0.1μm。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统中碳源投加浓度以葡萄糖计为40mg/L；PAC投加浓度为80mg/L。其它与具体实施方式一至五之一相同。

通过以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例一：采用可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统处理污水的具体步骤为：

污水流经粗格栅去除大粒径杂物后自流入集水池，然后由泵提升进入细格栅，去除污水中的细小固形物，然后自流到旋流沉砂池去除水中砂砾后自流入可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统。

经旋流沉砂池处理后的污水进入厌氧区1，同步进入厌氧区1的还有脱氧装置4内的回流污泥，本反应区的主要功能是释放磷，同时部分有机物氨化。污水由厌氧区1进入到微氧曝气区2和强化曝气区3再进行处理，通过控制曝气池中的溶解氧，利用硝化细菌和反硝化细菌在曝气区内完成对COD、NH₃-N、TN等污染物的降解。在低溶氧的环境(0.5mg/L 左右)下，微生物的生长速率能够降低，从而提高反应的污泥龄来有效的控制高污泥浓度。在有效去除COD的同时，低溶氧又创造了同步硝化反硝化脱氮的条件，在曝气池能够实现彻底的脱氮过程。经旋流沉砂池处理后的一部分污水同时也可以进入微氧曝气区2，为反硝化反应提供碳源，加快反应速率。可调式生物反应池兼有水解酸化的作用，对难降解的COD 有较好的适应性，COD的去除效果要优于其他好氧工艺。如果前段处理的效果理想，则可以停止强化曝气区3内的曝气，启动推流器，使水循环流动，活性污泥不沉降；如果进水水质的波动较大，微氧曝气区2内未达到良好的脱氮效果，强化曝气区3则可根据实际情况调整强化曝气区3内的曝气强度进行曝气。然后污水进入到MBR膜池5进一步控制出水悬浮物，菌胶团和游离细菌全部保留在曝气池中，只将过滤过的水汇入产水管中排出，从而达到泥水分离，各种悬浮颗粒、细菌、藻类、浊度均得到有效的去除，保证了出水悬浮物接近零的优良出水水质。MBR膜池5的出水由产水泵抽到产水管里，最后经消毒送到出水口。MBR膜池5产生的回流污泥进入脱氧装置4，经过一段时间的停留，消耗混合液中多余的氧后从这里回流到厌氧区1。这样一来，混合液中的硝态氮，污泥中过剩的磷，水中的COD都会得到去除。MBR膜池5产生的剩余污泥，通过剩余污泥泵送入到污泥储池，然后泵入脱水机房进行脱水处理，脱水后污泥外运处置。

产水泵、CIP泵、在线药洗系统、剩余污泥泵，抽真空系统、压缩空气系统等放置在膜车间内。

为了使膜组器一直能够保持良好的产水性能，所以每隔一段时间就需要对膜组器进行一次在线的化学清洗来维持膜的产水性能，当跨膜压差≤36kPa时则需要进行膜的在线清洗。

一、膜在线清洗

(1)膜在线清洗的药品

膜在线清洗的药品一般选用柠檬酸或者草酸溶液。

(2)膜在线清洗的频率及药品浓度

(3)膜在线清洗的步骤

①首先关闭所清洗廊道的产水泵，再关闭产水气动阀，间隔60～100s后关闭该廊道的曝气装置(必须确认完全关闭曝气)，最后打开供给药剂的阀门。将该廊道的进水和回流同时关闭为最佳。

②膜在线清洗的药液需要分三次投加，每次加入投药量的1/3，第一次投加药液的时间为5min，再静置5min，后两次投加的方式与第一次相同。投加三次之后即可关闭该廊道供药的阀门。膜清洗的最佳药液温度为25～35℃，在水温较低的地区，应适当提升药液的温度来提高药液的清洗效果。

③投加药液后需要静置1～1.5h再开启曝气(曝气的时候不进行产水)，曝气0.5～1h 后该廊道正常进水和回流。

恢复膜产水的状态。

MBR膜在线清洗的水来自反洗水池11。

当跨膜压差≥36kPa或在线清洗无法恢复跨膜压差时，则需要进行膜的离线化学清洗。

二、膜离线清洗

(1)膜离线清洗所需的药品

膜离线清洗的药品一般选用柠檬酸或草酸溶液和NaClO溶液。

(2)膜离线清洗的方法

先使用3000～5000mg/L的NaClO溶液浸泡，如果膜丝的表面存在碱性结垢，则还需要使用柠檬酸或草酸等其他合适的酸进行浸泡；

①膜的浸泡时间：在碱液中浸泡8～10h，在酸中浸泡8～10h；

②药量的选择：能够淹没膜组器中的膜组件；

(3)膜离线清洗的步骤

①配好合适浓度的溶液置于化学清洗池中；

②将膜组器吊出，再卸下膜组件，在冲洗平台7上冲洗上面附着的污泥和杂物，再把冲洗好的膜组件安装回组器中。膜清洗的最佳药液温度为25～35℃，在水温较低的地区，应适当提升药液的温度来提高药液的清洗效果。

③8～10h后，将膜组器放入清洗池9内清洗附着的药液；

④如果膜丝上存在碱性结构，则还需要将膜组器放入到膜清洗池(酸)10中浸泡 8～10h；

⑤把洗后的膜组器吊至原位，开启曝气30min后则可以开始正常过滤。

Claims

1.一种可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统，其特征在于可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统包括可调式生物反应区、脱氧装置(4)和MBR膜池(5)；所述可调式生物反应区包括厌氧区(1)、微氧曝气区(2)、强化曝气区(3)；所述可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统的前端设置有粗格栅、提升泵、细格栅、旋流沉砂池作为预处理；所述厌氧区(1)、微氧曝气区(2)、强化曝气区(3)、MBR膜池(5)依次连接，MBR膜池(5)通过回流污泥管与脱氧装置(4)连接，所述回流污泥管上设置有回流污泥泵；所述厌氧区(1)的进口端与脱氧装置(4)之间还设置有含磷回流污泥管；所述微氧曝气区(2)的前端设置有虹吸式空气推流区，虹吸式空气推流区由隔墙及池壁围成，其间放置虹吸式空气推流器。

2.根据权利要求1所述的可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统，其特征在于所述厌氧区(1)的水力停留时间为2～4h、微氧曝气区(2)的水力停留时间为6～8h、强化曝气区(3)的水力停留时间为3～5h、脱氧装置(4)的水力停留时间为0.5～1h。

3.根据权利要求1所述的可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统，其特征在于保持曝气区的溶解氧为0.5mg/L。

4.根据权利要求1所述的可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统，其特征在于所述可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统的进水同时从厌氧区(1)和微氧曝气区(2)进入，利用进入到微氧曝气区(2)中的原水充当部分碳源。

5.根据权利要求1所述的可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统，其特征在于所述MBR膜池(5)由多组膜组件组成，单个膜组件处理规模为850m³/d，平均膜通量为16.53L/(m²·h)，膜孔径为0.1μm。

6.根据权利要求1所述的可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统，其特征在于所述可多点进水的循环式生物反应膜分离污水处理系统中碳源投加浓度以葡萄糖计为40mg/L；PAC投加浓度为80mg/L。