一种利用集成式机械清洗SBR-MBR的污水处理方法

摘要

一种利用集成式机械清洗SBR-MBR的污水处理方法，涉及序批式活性污泥法、膜生物反应器的在线清洗，应用于城镇污水处理领域的集成式机械自动清洗序批式膜生物反应器，尤其适用于小规模的污水处理。本发明由杂质分离预处理工艺单元、SBR-MBR主体工艺单元、平板膜污泥浓缩工艺后处理单元、自动控制单元和微网及膜表面污染物刮除系统组成，在杂质分离预处理单元中的微网组件、SBR-MBR主体单元中的柔性膜组件、平板膜浓缩后处理单元中的柔性膜组件，通过不同形式的微网及膜表面污染控制部件和部件传递系统，同时满足微网污染和膜污染的控制以及污泥搅拌的要求。本发明方法的整套工艺集成度高，出水脱氮效果好，出水通量稳定，工艺产生的污泥同时得到有效处理。

权利要求

1.一种利用集成式机械清洗SBR-MBR的污水处理方法，包括杂质分离预处理工艺单元、SBR-MBR主体工艺单元、平板膜污泥浓缩后处理工艺单元、自动控制系统和电动刮刀系统，其特征在于：SBR-MBR主体工艺单元按照时间顺序以进水阶段、缺氧阶段、好氧阶段运行，在进水阶段，控制进水泵(7)开、刮刀(5)开、鼓风机(9)停、出水泵(8)停，通过刮刀(5)在反应池中的来回往复运动擦洗膜表面，控制膜污染，同时通过刮刀(5)的运动使原水和污泥充分接触、混合均匀，进入缺氧阶段，控制进水泵(7)停、刮刀(5)开、鼓风机(9)停、出水泵(8)停，通过刮刀(5)在反应池中的往复运动擦洗膜表面，控制膜污染，同时通过刮刀(5)的运动搅拌反应池中的污泥，促进反硝化作用的进行，然后进入好氧阶段，在好氧阶段按照时间顺序分不出水阶段和出水阶段运行，在不出水阶段中，控制进水泵(7)停、刮刀(5)开、鼓风机(9)开、出水泵(8)停，氨氮和剩余有机物得到去除，出水阶段中，控制进水泵(7)停、刮刀(5)开、鼓风机(9)开、出水泵(8)按照抽停比运行，抽10分钟停2分钟；在好氧阶段通过刮刀(5)在反应池中的往复运行擦洗膜表面，控制膜污染的同时达到使污泥混合均匀。

2.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于：微孔管曝气的气水比低于10:1。

3.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于：柔性膜组件采用拉链式柔性膜(4)。

4.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于：对杂质分离预处理单元中的微网组件、SBR-MBR主体单元中的柔性膜组件、平板膜浓缩后处理单元中的柔性膜组件的机械清洗部件即刮刀(5)通过传送带由一台电动机通过自动控制系统控制，刮刀(5)的传动频率需同时满足对微网污染和膜污染的控制和污泥搅拌混合的要求。

说明书

一种利用集成式机械清洗SBR-MBR的污水处理方法

技术领域

[0001] 一种利用集成式机械清洗SBR-MBR的污水处理方法，涉及序批式活性污泥法、膜生物反应器及其在线清洗，应用于城镇污水处理领域的集成式机械自动清洗序批式膜生物反应器，尤其适用于小规模的污水处理。

背景技术

[0002] 目前，膜-生物反应器（以下简称MBR）以膜分离替代传统二沉池，是将膜分离技术与活性污泥法相结合的水处理技术。MBR具有处理效果好，污泥浓度高，处理负荷高，剩余污泥少，占地面积小等优点，在污水处理及中水回用领域的应用具有广阔前景。但是，膜-生物反应器仍有以下缺点：

[0003] （1）MBR一般在好氧环境下运行，不能对氮元素进行有效的去除，若要实现污水的脱氮需求，需要在膜生物反应器前端设置缺氧池，导致工艺占地面积变大，运行中的管理和维护难度加大。

[0004] （2）在MBR的运行工程中，不可避免的会造成膜污染，造成膜通量下降，甚至无法继续使用，而依靠更换膜组件来恢复反应器的运行，势必会增加反应器的造价并造成运行周期中断，直接影响膜组件的效率和使用寿命，阻碍其在实际中的应用。

[0005] （3）现有A/O-MBR或A/A/O-MBR反应器，不仅需要污泥回流泵，A池也需要搅拌装置。对于小规模污水处理装置来说，不仅导致投资高，还由于设备多引起管理复杂，同时，能耗高。

[0006] （4）MBR对污水预处理要求较高，进水中过多的细小颗粒会积聚在反应器内和膜表面上，影响MBR的长期稳定运行，现有设计和工程尚缺少与MBR配套的预处理设备。

[0007] （5）现有小规模污水处理设备或工程缺少污泥处理系统，污泥出路存在问题。

[0008] 序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor，以下简称SBR）是一种简易、快速且低耗的污水处理工艺，其主要反应器只有一个曝气池，运行按照时间可分为流入、反应、沉淀、排放和待机（闲置），SBR系统组成简单，无需污泥回流设备，并且通过运行方式的调节，在去除污水中含碳有机物的同时能够满足污水处理的脱氮要求。但是SBR仍有以下不足之处：

[0009] （1）排水时间短，并且要求排水时不搅动沉淀污泥层，需要专门的排水设备。

[0010] （2）容易产生浮渣，处理出水中仍然含有悬浮物质。

[0011] （3）后处理设备要求大。

[0012] 为了解决上述的问题，有研究者发明了一种将SBR和MBR结合的污水处理方法，可以实现污水处理中良好的脱氮效果，同时通过膜组件实现泥水分离，无需专门的排水设备，可获得十分优良的出水水质，出水中检测不到悬浮物质。在这种污水处理方法中，缺氧时原水由进水泵增压经过布水管喷射流入反应池，使污泥与原水接触混合，操作系统复杂，能耗极高，同时没有有效的膜污染控制措施，会造成膜污染加剧，出水通量下降，污水处理系统不稳定，运行和维护的费用高。

[0013] 在SBR-MBR污水处理方法的开发和应用中，今后研究的方向有以下两点：（1）在进水和缺氧时，通过运行简单且低能耗的设备使原水和污泥充分接触混合均匀。（2）有效的膜污染控制措施，保证SBR-MBR长期获得稳定的出水通量。（3）进一步降低电耗，减少运行费用。（4）强化进水预处理，避免各种杂质在生物反应器中累积。

发明内容

[0014] 本发明目的在于提供一种泥水分离、脱氮效果好，出水几乎不含悬浮物，利用集成式机械清洗SBR-MBR的污水处理方法。

[0015] 本发明的技术方案如下：

[0016] 本发明方法通过杂质分离预处理工艺单元、SBR-MBR主体工艺单元、平板膜污泥浓缩工艺后处理单元、自动控制单元和污染物刮除系统实现，其中最主要的是SBR-MBR主体工艺单元。其中，杂质分离预处理工艺包括杂质分离池、微网组件、污染物刮除部件、微网出水管、溢流管、杂质收集装置、外运设备组成，在运行时进水由水泵或其他方式引入杂质分离池，由微网膜组件将大于微网孔径的杂质拦截在反应器内，微网出水由重力自流管收集后进入SBR-MBR主体反应器，浓缩杂质通过溢流管进入杂质收集装置后由外运设备输出系统，在微网出水的过程中，污染物刮除部件对微网膜组件进行清刷，维持微网一定的水通量并控制微网污染。SBR-MBR主体工艺由生物反应池、柔性膜组件和污染物刮除系统组成，其中柔性膜组件置于生物反应池中，采用拉链式柔性膜。微孔曝气管配置于柔性膜组件正下方，通过鼓风机连接曝气管进行曝气充氧，气量按维持正常生化反应所需设置，由于微孔曝气管氧利用率高于穿孔管，气水比维持在10:1或更低。SBR-MBR主体工艺的运行按照时间顺序分为三个阶段：进水阶段、缺氧阶段和好氧阶段。第一阶段为进水阶段，自动控制系统控制进水泵开、电动刮刀开、鼓风机停、出水泵停，通过电动刮刀在反应池中的上下运动擦洗膜表面控制膜污染的同时，刮刀的上下运动使原水和污泥充分接触、混合均匀。第二阶段为缺氧阶段，自动控制系统控制进水泵停、电动刮刀开、鼓风机停、出水泵停，通过电动刮刀在反应池中的上下往复运动擦洗膜表面，控制膜污染的同时，刮刀搅拌反应池中的污泥，促进反硝化作用的进行。第三阶段为好氧阶段，好氧阶段按照时间顺序分为不出水阶段和出水阶段，不出水阶段中自动控制系统控制进水泵停、电动刮刀开、鼓风机开、出水泵停，氨氮和剩余有机物得到去除，出水阶段中自动控制系统控制进水泵停、电动刮刀开、鼓风机开、出水泵按照抽停比运行，出水泵抽10分钟停2分钟，获得稳定通量、优质水质，这个好氧阶段通过电动刮刀在反应池中的上下往复运行控制膜污染的同时达到使污泥混合均匀目的。平板膜污泥浓缩后处理工艺由污泥浓缩池、柔性膜组件和电动刮刀组成，SBR-MBR主体工艺单元中所排出的污泥进入污泥浓缩池后，通过柔性膜组件进行泥水分离，污泥得到浓缩的同时获得优质出水。

[0017] 本发明中的电动刮刀系统由电动机、刮刀和传送带组成，杂质分离预处理单元中的微网组件、SBR-MBR主体单元中的柔性膜组件、平板膜浓缩后处理单元中的柔性膜组件分别通过不同形式的微网及膜污染控制部件和部件传递系统，其中机械清洗部件即刮刀部分由传送系统连接，共用一台电动机，通过自动控制系统控制，刮刀间歇性运行，频率可调节，刮刀运行频率同时满足对微网污染和膜污染的控制以及搅拌混合的要求。

[0018] 本发明的自动控制系统整体控制各个单元中的电动刮刀、进、出水泵、鼓风机开停时间和顺序。

[0019] 本发明具有以下优点：

[0020] （1）本发明中的SBR-MBR主体工艺单元的运行按照时间顺序分为进水、缺氧和好氧三个阶段，于不同时间在同一个反应池内形成了缺氧和好氧的不同环境，通过膜组件实现泥水分离，脱氮效果好，出水几乎不含悬浮物。

[0021] （2）本发明中的杂质分离预处理单元可以有效去除进水中的浮渣、砂以及类似的杂物，减少其对后续单元中管道及设备的磨损。

[0022] （3）本发明中的平板膜浓缩污泥后处理单元运行稳定，污泥浓缩效果较重力浓缩更加稳定，出水水质也远好于重力浓缩上清液。

[0023] （4）柔性膜组件使用拉链式柔性膜，装填密度大，安装方便，造价低。

[0024] （5）本发明中的刮刀在擦洗微网和膜表面控制污染的同时，还同时在反应器内起到污泥搅拌混合的作用，在SBR-MBR主体工艺单元进水阶段促进原水和污泥的混合，缺氧阶段促进反硝化作用，并且三组刮刀通过传送带由一个电动机驱动，节省了设备的投资和能耗。

[0025] （6）本发明中的SBR-MBR主体工艺单元由于设有膜污染控制措施，采用微孔曝气管的曝气仅用于维持微生物正常的生化反应，曝气效率高，能耗低，运行维护简便，出水效果好。

[0026] （7）本发明整套工艺高度集成，通过自动控制系统，实现全自动运行，操作简单，能耗低，出水脱氮效果好，微网污染和膜污染能得到有效的控制，出水通量稳定，工艺产生的污泥同时可得到有效处理。

附图说明

[0027] 附图是本发明的实施例示意图，其中：

[0028] 图1 是本发明方法工艺流程示意图，

[0029] 图2 是SBR-MBR主体工艺单元三个运行阶段的示意图，

[0030] 图3 是本发明柔性膜组件及刮刀系统示意图

[0031] 图中：生化反应池1，电动机2，传送带3，拉链式柔性膜4，刮刀5，微孔曝气管6，进水泵7，出水泵8，鼓风机9。

具体实施方式

[0032] 本发明包括杂质分离预处理工艺单元、SBR-MBR主体工艺单元、平板膜污泥浓缩后处理工艺单元、自动控制系统组成和电动刮刀系统。其中：SBR-MBR主体工艺单元由生物反应池1、电动机2、传送带3、拉链式柔性膜4、刮刀5、微孔曝气管6、进水泵7、出水泵8、鼓风机9、自动控制系统组成。拉链式柔性膜组件4设在生物反应池1内，拉链式柔性膜4穿过刮刀5，电动机2设在生物反应器上方并控制传动带3带动刮刀5沿膜面上下刮动擦洗，微孔曝气管6设置在拉链式柔性膜组件4正下方，通过鼓风机9向反应池进行曝气。自动控制系统对各个单元中的刮刀、进、出水泵、鼓风机开停时间和顺序整个工艺过程进行集中控制，电动刮刀系统由刮刀5、电动机、传送带组成，在整个工艺运行过程中，对杂质分离预处理单元中的微网组件、SBR-MBR主体单元中的柔性膜组件、平板膜浓缩后处理单元中的柔性膜组件的机械清洗部件即刮刀5通过传送带由一台电动机通过自动控制系统控制，刮刀5传动频率需同时满足对微网污染和膜污染的控制和污泥搅拌混合的要求。

[0033] 本发明在运行时进水由水泵或其他方式引入杂质分离预处理工艺单元的杂质分离池，由微网膜组件将大于微网孔径的杂质拦截在反应器内，微网出水由重力自流管收集后进入SBR-MBR主体工艺单元反应器，浓缩杂质则通过溢流管进入杂质收集装置后由外运设备输出系统。SBR-MBR主体工艺单元按照时间顺序以进水阶段、缺氧阶段、好氧阶段运行。在进水阶段，控制进水泵7开、刮刀开5、鼓风机停9、出水泵8停，通过电动刮刀在反应池中的上下往复运动擦洗膜表面，控制膜污染，同时通过刮刀的运动使原水和污泥充分接触、混合均匀，进入缺氧阶段，控制进水泵7停、刮刀5开、鼓风机9停、出水泵8停，通过电动刮刀在反应池中的上下往复运动擦洗膜表面，控制膜污染，同时通过刮刀的运动搅拌反应池中的污泥，促进反硝化作用的进行，然后进入好氧阶段，在好氧阶段按照时间顺序分不出水阶段和出水阶段运行，在不出水阶段中，控制进水泵7停、刮刀5开、鼓风机9开、出水泵8停，氨氮和剩余有机物得到去除，出水阶段中，控制进水泵7停、刮刀5开、鼓风机9开、出水泵8抽水10分钟停2分钟，获得稳定通量、优质水质，在好氧阶段通过电动刮刀在反应池中的上下往复运行擦洗膜表面，控制膜污染的同时达到使污泥混合均匀。杂质分离预处理工艺单元的微网出水在SBR-MBR工艺单元的运行中进行有机物和总氮的去除获得脱氮效果好的稳定出水。
从SBR-MBR主体工艺单元中所排出的污泥进入平板膜污泥浓缩后处理工艺单元，通过柔性膜组件进行泥水分离，污泥得到浓缩的同时获得优质出水，浓缩后的污泥由外运设备输出系统。

[0034]  [实施例1]

[0035] 本发明方法处理城市生活污水：进水COD350mg/L，NH4+-N60mg/L。利用集成式机械清洗SBR-MBR处理，进水阶段1h，缺氧阶段4h，好氧阶段3h，气水比10:1，膜通量为20L/(m2·h)，运行一个月，出水COD和TN分别稳定在20mg/L和3mg/L以下，杂质分离污泥浓缩效果良好。

[0036] [实施例2]

[0037] 本发明方法处理长距离管道输送的工业废水和生活污水：进水COD250mg/L，NH4+-N50mg/L。利用集成式机械清洗SBR-MBR处理，进水阶段1h，缺氧阶段4h，好氧阶段3h，气水比10:1，膜通量为25L/(m2·h)，运行两个个月，出水COD和TN分别稳定在30mg/L和5mg/L以下，杂质分离污泥浓缩效果良好。