废水处理及回用集成装置

摘要

本发明公开了一种废水处理及回用集成装置，包括调节池、设有供氧装置的气水混合罐、内置悬浮填料的移动床生物膜反应器、陶粒生物滤罐、膜过滤单元，调节池与气水混合罐间设有加压泵，所述气水混合罐、移动床生物膜反应器、陶粒生物滤罐、膜过滤单元间依次通过设有电磁阀的连通管连通，所述移动床生物膜反应器、陶粒生物滤罐、膜过滤单元上均设有排放管路及反冲洗管路，所述膜过滤单元上设有出水管。这样的连通结构，使得气水混合罐、移动床生物膜反应器、陶粒生物滤罐、膜过滤单元均处于有压的工作状态，比通常单独处理工艺具有更强的生化作用效果，使活性污泥降解污染物质更迅速更彻底。

权利要求

1.废水处理及回用集成装置，其特征在于：包括调节池(12)、设有供氧装置(2)的气水混合罐(14)、内置悬浮填料的移动床生物膜反应器(15)、陶粒生物滤罐(17)、膜过滤单元(21)，调节池与气水混合罐间设有加压泵(13)，所述气水混合罐、移动床生物膜反应器、陶粒生物滤罐、膜过滤单元间依次通过设有电磁阀的连通管(4，7，10)连通，所述移动床生物膜反应器、陶粒生物滤罐、膜过滤单元上均设有排放管路(16，18，20)及反冲洗管路(5，8，

11)，所述膜过滤单元上设有出水管(22)。

2.据权利要求1所述废水处理及回用集成装置，其特征在于：所述膜过滤单元包括壳体、设在壳体内的膜管(23)及设在膜管中心的中心收集管(24)。

3.据权利要求1所述废水处理及回用集成装置，其特征在于：在移动床生物膜反应器(15)及膜过滤单元(21)上设置连通调节池(12)的回流管路(6，9)。

4.据权利要求1所述废水处理及回用集成装置，其特征在于：在陶粒生物滤罐的连通管(10)上还设有出水管一(19)。

5.据权利要求1所述废水处理及回用集成装置，其特征在于：所述陶粒生物滤罐内的滤层包括衬底层(04)和不同粒径的陶粒过滤层(05)；所述陶粒生物滤罐的工作压力为

0.4～0.5MPa。

6.据权利要求1所述废水处理及回用集成装置，其特征在于：所述移动床生物膜反应器内的内置悬浮填料的装填体积比为70％～75％，移动床生物膜反应器内的工作压力为

0.4～0.5MPa。

7.据权利要求1所述废水处理及回用集成装置，其特征在于：所述移动床生物膜反应3

器内的悬浮填料其直径为100～150mm，密度为0.8～0.98g/cm。

8.据权利要求1所述废水处理及回用集成装置，其特征在于：所述调节池内装填软硬性填料，装填体积比为30％～50％。

9.据权利要求5所述废水处理及回用集成装置，其特征在于：所述陶粒生物滤罐内的3

陶粒过滤层其堆积密度为0.3～0.9g/cm。

10.据权利要求2所述废水处理及回用集成装置，其特征在于：所述膜过滤单元中的膜管为低成本PVC合金细管式有机超滤膜，切割分子量为10～15万道尔顿，内径1.7～2

2.0mm，外径2.2～2.6mm，纯水通量300～400L/m·h；膜过滤单元工作压力为0.2～

0.3MPa。

说明书

废水处理及回用集成装置

技术领域

[0001] 本发明涉及废水处理集成及回用装置，其主要应用领域为食品、酒精、饮料、啤酒、纺织印染、有机化工等中高浓度有机废水的深度处理及回用。

背景技术

[0002] 对中高浓度的有机废水，常用的处理方法主要有生化、物化等，但目前通用的这些方法在实际工业应用过程中，都很难经济的对废水实现深度处理，普遍存在污染物去除效率低、运行费用高，出水质量低而无法大比率回用于生产等问题；同时现存的方法还存有设施占地面积大、处理周期长，处理成本高等问题。面对当今世界水资源匮乏和水质污染同时并存的难题，低成本而高效处理废水，使其达到回用已成为当务之急。

[0003] 近年来生物膜法经常被复合应用到活性污泥法工艺中，使得生物处理系统在去除有机污染物方面更为有效。在此类技术中，移动床生物膜反应器(Moving-bed biofilm reactor，简称MBBR)是一项广泛使用的新技术，它最早是为了解决污水厂传统活性污泥法污泥沉降困难、易流失的问题，由于在反应器中悬浮的载体上可附着生长生物膜，同时生物膜污泥龄较长，使得系统在提高碳的去除能力的同时也强化了氮的去除。国内外许多研究证明[H Odegaard，BRusten，T Westrum.New Moving Bed Biofilm Reactor-Application andResults[J].Wat.Sci.Tech.，1994，29(10~11)，张景丽等.移动生物膜工艺特点、研究现状及发展.工业安全与环保，2003，4(29)：13~15]，移动床生物膜反应器对处理生活污水及工业污水中磷和氮的效果显著。

[0004] 压力生化反应器是在压力状态下，采用密闭容器进行加压曝气对污水进行生物处理。相对于传统曝气法，它使用相对于常压的3~5倍曝气压力对反应器进行充氧，因此，混合液中氧向微生物转移的效率大大增强，从而可提高反应器内的活性污泥浓度，有利于活性污泥微生物的增殖和对有机物的降解。与传统曝气相比，压力生化反应器有以下一些特点：1、氧转移效率高。2、悬浮固体浓度MLSS值较高。3、污泥容积指数SVI值较低，污泥产量少。4、抗冲击负荷强。国内有不少学者针对压力生化进行过研究如(张华，田晴，陈季华.加压富氧生物活性炭在碱减量印染污水深度处理中的应用研究[J].给水排水，2004，30(4)：46~49)，但基本上是单独的工艺，压力生化的优势不明显。

[0005] 近几年膜分离技术在水处理中的应用日趋普遍，将膜技术应用到废水处理系统中，可以省略沉淀系统，减少系统占地面积，改善出水水质，增加活性污泥浓度的同时增强废水处理系统的稳定性。随着制膜水平的提高，膜的价格已大大下降，但膜污染问题大大影响了膜系统的稳定运行，膜污染是影响膜技术经济性和推广应用的主要原因。

发明内容

[0006] 本发明所要解决的技术问题就是提供一种结构紧凑、系统稳定、处理效率高、能耗低的高效废水处理集成装置，其集成生物降解、吸附、和物理过滤技术，具有比通常单独处理工艺更强的生化作用效果，使活性污泥降解污染物质更迅速更彻底，逐步分离出清洁水以回用。

[0007] 为了解决上述技术问题：本发明采用如下技术方案：废水处理及回用集成装置，其特征在于：包括调节池、设有供氧装置的气水混合罐、内置悬浮填料的移动床生物膜反应器、陶粒生物滤罐、膜过滤单元，调节池与气水混合罐间设有加压泵，所述气水混合罐、移动床生物膜反应器、陶粒生物滤罐、膜过滤单元间依次通过设有电磁阀的连通管连通，所述移动床生物膜反应器、陶粒生物滤罐、膜过滤单元上均设有排放管路及反冲洗管路，所述膜过滤单元上设有出水管。这样的连通结构，使得气水混合罐、移动床生物膜反应器、陶粒生物滤罐、膜过滤单元均处于有压的工作状态，比通常单独处理工艺具有更强的生化作用效果，使活性污泥降解污染物质更迅速更彻底。

[0008] 通常，可以将部分或全部的从移动床生物膜反应器、陶粒生物滤罐、膜过滤单元的排放管路排放的中间水回流至调节池进行二次处理。本发明中对其进行优化设计，在移动床生物膜反应器及膜过滤单元上设置连通调节池的回流管路，进行合理控制。

[0009] 所述膜过滤单元包括壳体、设在壳体内的膜管及设在膜管中心的中心收集管。膜过滤单元进水管的电磁阀为减压式电磁阀。所述膜过滤单元中的膜管为低成本PVC合金细管式有机超滤膜，切割分子量为10～15道尔顿，内径1.7～2.0mm外径2.2～2.6mm，纯水2
通量300～400L/m·h。

[0010] 在陶粒生物滤罐的连通管上还设有出水管一，可以排放符合一定国家处理标准的废水，达到分质处理废水的目的。为方便运输，所述陶粒生物滤罐为卧式设计。陶粒生物滤罐内的滤层包括衬底层和设在衬底层上部的不同粒径的陶粒过滤层。陶粒生物滤罐内的陶粒过滤层的堆积密度为0.3～0.9g/cm3。

[0011] 所述移动床生物膜反应器内的工作压力为0.4～0.5MPa，内置悬浮填料，其直径为100～150mm，密度为0.8～0.98g/cm3，装填体积比为70％～75％。为方便运输，所述移动床生物膜反应器为卧式设计。

[0012] 所述调节池内装软硬性填料，装填体积比为30％～50％。

[0013] 本发明采用上述技术方案，集成生物降解、吸附和物理过滤技术，结构紧凑、处理效率高，系统效果稳定、能耗低，具有比通常单独处理工艺更强的生化作用效果，使活性污泥降解污染物质更迅速更彻底，逐步分离出清洁水以回用。

附图说明

[0014] 下面结合附图对本发明作进一步说明：

[0015] 图1是本发明废水处理及回用集成装置的系统结构示意图。

具体实施方式

[0016] 如图1所示，为本发明的废水处理及回用集成装置，包括调节池12、供氧装置2、加压泵13、气水混合罐14、移动床生物膜反应器15、带出水管一19的陶粒生物滤罐17、带出水管二22的膜过滤单元21，所述气水混合罐14、移动床生物膜反应器15、陶粒生物滤罐17、膜过滤单元21间依次通过设有电磁阀01的连通管4、7、10连通，移动床生物膜反应器
15、陶粒生物滤罐17、膜过滤单元21上分别设有排放管16、18、20及反冲洗管路5、8、11，在移动床生物膜反应器及膜过滤单元上还设置有连通调节池的回流管路6、9，在移动床生物膜反应器、陶粒生物滤罐、膜过滤单元还均设置压力表或压力监控装置及安全阀装置。这样，在加压泵13的作用下，移动床生物膜反应器15、陶粒生物滤罐17、膜过滤单元21三单元工作时均处于有压状态。

[0017] 移动床生物膜反应器15内置悬浮填料01，填料装填体积比为70~75％，工作压力0.4~0.5MPa，移动床膜反应器15下方设连通管4、排放管16，顶部设反冲洗管路5、回流管路6、连通管7；陶粒生物滤罐17内的滤层包括衬底层04和设在衬底层上部的不同粒径陶粒过滤层05，陶粒生物滤罐17下方设有连通管7、排放管18，顶部设有反冲洗管8、连通管
10。所述膜过滤单元21包括壳体、设在壳体内的膜管23、设在膜管中心的中心收集管24、排放管20、压力表等，连通管10进水经膜管23过滤进入中心收集管24，中心收集管24连接出水管22。移动床生物膜反应器15通过回流管路6将50～80％的出水回流至调节池
12，其余20~50％通过连通管7引至陶粒生物滤罐17，膜过滤单元21进水端位于底部，出水端分两路，一路为膜透过液，从出水管二22排出，另一路出水通过回流管路9循环回调节池
12，图中02为进水布水装置，03为出水收集装置。

[0018] 调节池12内装填软硬性填料，填料装填体积比为30~50％，其悬浮填料直径为100~150mm，密度为0.8~0.98g/cm3左右，陶粒生物滤罐17内陶粒堆积密度为0.3～0.9g/cm3，同时具有过滤、吸附和生物降解作用，可过滤超过10微米的污染物质；膜过滤单元21中的膜管为低成本、高强度的PVC合金细管式有机超滤膜，切割分子量为10~15道尔顿，内
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径1.7~2.0mm外径2.2~2.6mm，纯水通量300～400L/m·h；该结构形式的超滤膜，其管径介于中空纤维超滤膜和管式超滤膜之间，具有装填密度高和抗污染能力强，大范围调节流量的特点，能够有效的控制浓差极化、不易堵塞，延长膜的清洗时间和寿命。膜过滤单元采用内压式进水，大流量错流过滤，出水通量大，膜不易污染。

[0019] 整个工艺流程为：废水首先排入废水调节池12，在池内混合，后经增压泵13增加压力，压入气水混合罐14中，与供氧装置2送来的压缩空气同时在罐内进行混合溶气，使压力在罐内维持0.4~5.0MPa。溶气水通过进水管进入卧式移动床生物膜反应器15，在反应器中进行好氧反应。容器内的压力是常压的4~5倍，大大增加了水中的溶解氧浓度，使得混合液中氧向微生物转移的效率大大增强，有利于活性污泥微生物的增殖和对有机物的降解。由于处于压力环境中，水中的溶解氧可渗透到生物膜内层，生物膜呈松散状，不仅提高了降解率，而且随之产生的污泥也大大减少，该反应器的压力控制在4.0~5.0MPa左右。移动床生物膜反应器出水的50~80％通过回流管路6回流至调节池12，20~50％引至陶粒生物滤罐
17，以去除所含悬浮物。在此阶段，陶粒不仅起着截污过滤作用，还由于处于富氧环境，也能起生物载体作用，废水通过时，好氧微生物同时可降解水中的污染物质。陶粒生物滤罐的出水送至膜过滤单元21，膜过滤单元进水管的电磁阀为减压式电磁阀，以调整膜过滤单元压力，维持在0.2~0.3MPa左右。

[0020] 由于采用了压力生化的方式改造传统的移动床生物膜反应器和陶粒生物滤罐，曝气强度增大的同时效率提高，系统效果稳定、能耗低。系统中各级处理单元梯级利用溶解氧和压力能，配套所需动力机械简单，效能高。

[0021] 实施例一

[0022] 将CODcr300~400mg/l的生活废水在调节池12进行混合调节，由于调节池内安装了软硬性填料，而回流的溶气水中带有超饱和的溶解氧，废水在此阶段就得到了部分净化降解。而后废水由加压泵13加压后进气水混合罐14，废水和压缩空气在射流作用下反复混合，最终混合溶解成超饱和的溶气水，溶气水经连通管4送至移动床生物膜反应器15，废水在有压力、溶气、富氧和高密度悬浮填料等这些特有条件的移动床生物膜反应器15内进行超高速率的有机物降解。其出水一路经回流管路6回流至调节池，另一路经连通管7送至陶粒生物滤罐，在陶粒生物滤罐中主要去除水中的悬浮物。进水经衬底层、多粒径陶粒过滤层的高效过滤，阻留流体中10微米以上的污染物质，同时在溶气、压力和富氧的特定环境中，陶粒生物滤罐中的滤料又同时起着生物载体的作用，在过滤的同时继续对水中的污染物进行降解。此反应器的出水经连通管10送至膜过滤单元21，同时在连通管10上另设有出水管一19，可以先排放部分陶粒生物滤罐处理后符合一定国家处理标准的废水，达到分质处理废水的目的。膜过滤前有陶粒生物滤罐作预过滤，且可利用系统原有压力进行大流量、内压式错流过滤，能有效的控制浓差极化，提高膜的抗污染能力，过滤效果好，延长膜的清洗周期。膜过滤单元出水分两路，一路为出水管22，一路为错流回水回流调节池。控制移动床生物膜反应器的压力为0.47MPa左右，回流水量50％，控制陶粒生物滤罐17的压力为4.0MPa左右。膜单元压力为3.0MPa左右。陶粒生物滤罐出水CODcr为50mg/l，膜过滤出水CODcr为20mg/l.

[0023] 实施例二

[0024] 将经厌氧处理CODcr仍高达1000mg/l屠宰废水进行混凝沉淀处理后通入调节池，依次经过移动床生物膜反应器15，陶粒生物滤罐17和膜处理单元21。控制移动床生物膜反应器的压力为0.47MPa左右，回流水量60％，控制陶粒生物滤罐17的压力为4.0MPa左右，膜单元压力为3.0MPa左右。悬浮填料直径100~150mm，密度为0.8~0.98g/cm3，陶粒堆积密度0.3～0.9g/cm3。经由底层、多粒径陶粒过滤层和表层的高效过滤，阻留流体中10微米以上的污染物质，出水部分经出水管一19排放，部分送至膜过滤单元21，由出水管22得到回用水。经检测压力陶粒生物滤罐出水CODcr为75mg/l，BOD5为29.5mg/l，SS为85mg/l，膜过滤单元出水CODcr为55mg/l BOD5为24.3mg/l，SS为35mg/l。

[0025] 实施例三

[0026] 将经生化处理符合纺织染整工业污染物一级排放标准(GB4287-92)的印染废水，进行预臭氧氧化后排入调节池，进水水质CODcr为100mg/l，SS为70mg/l，色度40倍左右。控制移动床生物膜反应器15的压力为0.47MPa左右，回流水量80％，控制陶粒生物滤罐
17的压力为4.0MPa左右，膜单元压力为3.0MPa左右。悬浮填料直径100~150mm，密度为
0.8~0.98g/cm3，陶粒堆积密度0.3～0.9g/cm3。经由底层、多粒径陶粒过滤层的高效过滤，阻留流体中10微米以上的污染物质，出水送至膜过滤单元21，由出水管22得到回用水。经检测膜过滤单元出水CODcr为35mg/l，BOD5为10.5mg/l，SS为20mg/l，色度10倍左右。

[0027] 本发明中移动床生物膜反应器、陶粒生物滤罐、膜过滤单元均为现有常用结构，其也可采用其它现有的常用结构替换，不局限与上述描述，其中反冲洗管路为现有技术，不作详述。