专利名称：一种高净化功能的水处理新组合工艺的制作方法
技术领域：
本发明属污水处理工艺技术领域。
背景技术：
膜-生物反应器工艺技术即MBR工艺是膜分离技术与生物技术有机结合的新型污废水处理技术，它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物截留住，活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间和污泥停留时间可以分别控制，省去了二沉池，进而由反应器内活性污泥对污废水中有机物进行生物降解及难降解的物质能够在反应池中不断反应降解，降解后的水通过膜装置抽滤出使水质能达标进行回用或排放。因此膜-生物反应器工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能，能在运行一定期间取得清彻透明可达标的处理水，进而具有下列优点或缺点1.反应器内维持高浓度的微生物量，生化效率提高，处理装置容积负荷高；2.水力停留时间短，污泥停留时间长，排污泥周期长，还可省去二沉及过滤池和消毒池，从而设备效率高，占地面积省；3.在运行过程中，膜易受到污染，膜通量下降速快，这是因为颗粒物在膜表面上的沉积，膜表面上的细菌及大分子等均吸附或者进入膜材料中，或发生膜孔的堵塞。若不及时清洗和维护，则造成产水量降低及出水水质不稳达标，加速膜材料使用寿命缩短，进而给操作和维护管理带来不便，造成了运成本高；4.膜的制造成本较高，从而反应器的性价比差，阻碍了其广泛应用及使用值。
发明内容
本发明的目的正是为了克服目前水处理工艺方法存在的上述缺陷而提供一种运行成本低、能高效和稳定地对低中高浓度有机废水与难降解工业废水进行达标处理，设备效率高的高净化功能的水处理新组合工艺。
本发明工艺是通过如下技术方案来实现的。
本发明对污水由序批式活性污泥法工艺、序批式复合生物膜法工艺、复合式膜分离法工艺或序批式复合生物膜法工艺、复合式膜分离法工艺依序进行组合处理后达标出水；同时由在线清洗工艺对序批式复合生物膜法工艺和复合式膜分离法工艺的超微滤膜芯及其它过滤膜芯进行清洗；在序批式活性污泥法工艺环节中，在预反应区和主反应区后设置有沉淀区；在序批式复合生物膜法工艺环节中，在序批式活性污泥池的沉淀区后分别依次设置有一级生物膜反应池、集水池和多介质过滤装置，并在二沉池后设置有二级生物膜反应池；在序批式复合生物膜法工艺环节中，复合生物膜反应池结构分为流动床或固定床，复合生物膜的载体结构由上膜I、中膜II、下膜III所组成；在复合式膜分离法工艺环节中，序批式复合生物膜法工艺的二级生物膜反应池后分别依次设置有集水槽、预处理过滤装置、超微滤膜过滤装置。本发明工艺将各现有工艺单元及其装置的操作优点组合在一起，并增加一些设施，具有能有序连续性、循环周期性、推流渐进性对污废水进行有效可行的水处理，使其的净化功能和节能降耗极大提高。
本发明的序批式活性污泥法工艺的运行操作由连续进水、间隙反应、沉淀、连续排放工序所组成，其处理目的是能有效地降解有机物的浓度及进行脱氮除磷处理，尤其是流入序批式复合生物膜池的污水可生化性好及能使复合生物膜的载体污染程度大大减轻、生物膜的载体通量下降速度大大缓慢、生物膜载体污染也大大容易消除，进而使生物膜的氧传输效率提高，供氧动力消耗降低，处理单位污水的电耗降低；本发明的序批式复合生物膜法工艺的运行操作由连续进水、互为交替及续的硝化与反硝化反应、沉淀、连续排放工序所组成，其处理目的是能更有效和有深度地降解有机物的浓度及进行脱氮除磷处理，或能进行高氨氮污水的互为交替硝化与反硝化反应的有序连续性、循环周期性、推流渐进性及结构布置紧凑性的处理，同样也能进行对毒性、挥发性、高色度等高浓度污废水进行处理；本发明的复合式膜分离法工艺的运行操作由水泵先抽滤活性炭过滤或多介质过滤的预处理过滤装置，又经管道流入超微滤膜过滤装置进行最后出水达标处理，其目的是对前工艺尚未处理完善的水进行更深化的达标出水，本发明的在线清洗工艺的运行操作当膜堵塞造成出水量下降超过设计值或抽滤水泵的吸水管负压超过指定范围时，则应对膜进行在线清洗先由压力表显示压力超过指定范围的信号传输给PLC(可编程序控制器)主控制糸统后，对抽滤水泵进行自动关停，然后由水泵抽滤已达标的清水到超微滤膜过滤装置对超微滤膜芯及同样多到介质过滤装置和预处理过滤装置对过滤膜芯均进行清洗，保证了该新组合工艺方法在运行过程始终处于稳定的高通量的达标水量和水质，促使处理的水质和水量更稳定达标出水；总之本发明的一种高净化功能的水处理新组合工艺方法能解决膜即超微滤膜芯及其它过滤膜芯易受污染、难维护及膜的制造成本高、工艺运行成本过高、工艺及其装置性价比差等问题和困难，使水质和水量更能始终稳定达标出水，操作和维护更方便或更易实现自动化。
本发明的有益效果是该工艺方法可以避免其它膜-生物反应器工艺或复合式生物膜反应器工艺技术的不足，从而解决(1)、膜即超微滤膜芯及其它过滤膜芯易受污染、难维护及膜的制造成本高、工艺运行成本过高、工艺及其装置性价比差等问题和困难；(2)、能提高集成化处理设备或基建单位容积内的生物量即是扩大微生物栖息和繁殖的面积、还相应提高对污水的充氧能力；(3)、强化传质作用，加速有机物从污水中向微生物细胞的传递过程即是强化生物膜与污水之间的接触，加快污水与生物膜之间的相对运动；(4)、对污水的污染物质处理具备有序连续性、循环周期性、推流渐进性的特征；(5)、使水质和水量更能始终稳定达标出水，操作和维护更方便及运行管理简便、更易实现高程度的自动化和智能型的集成化反应器、能实现模块化、易于扩建和改建原有的污水处理厂或站。总之本发明的一种高净化功能和高集成化的水处理新组合工艺方法是将各单元的工艺方法及其相关装置的操作优点组合在一起，使其的净化功能和节能降耗极大提高；当然若有较难处理的的废污水，则再增加第三级或多级的复合生物膜反应池及其装置；还可辅以其他工艺，最终达到出水水质和水量的稳定达标要求。
下面结合附图及实施例进一步阐述本发明内容。
图1为本发明序批式活性污泥法工艺、序批式复合生物膜法工艺、复合式膜分离法工艺的组合工艺示意框图；图2为本发明序批式活性污泥法工艺、序批式复合生物膜工艺、复合式膜分离法工艺的组合工艺流程框图；图3为本发明序批式复合生物膜法工艺、复合式膜分离法工艺的组合工艺示意框图；图4为本发明序批式复合生物膜法工艺、复合式膜分离法工艺的组合工艺流程图；
图5为本发明序批式活性污泥法工艺环节框图；图6为本发明序批式活性污泥法工艺流程图；图7为本发明实施例一的序批式复合生物膜法工艺环节框图；图8为本发明复合式膜分离法工艺环节框图；图9本发明在线清洗工艺环节的框图；图10为本发明序批式复合生物膜法工艺环节中流动床结构剖面示意图；图11为本发明序批式复合生物膜法工艺环节中固定床结构剖面示意图；图12为本发明实施例二的序批式复合生物膜法工艺示意框图。
具体实施例方式实施例一、本发明污水由序批式活性污泥法工艺、序批式复合生物膜法工艺、复合式膜分离法工艺依序进行组合处理后达标出水；同时由在线清洗工艺对序批式复合生物膜法工艺和复合式膜分离法工艺的超微滤膜芯及其它过滤膜芯进行清洗；在序批式活性污泥法工艺环节中，在预反应区5和主反应区8后设置有沉淀区9；在序批式复合生物膜法工艺环节中，在序批式活性污泥池的沉淀区9后分别依次设置有一级生物膜反应池13、集水池14和多介质过滤装置15，并在二沉池16后设置有二级生物膜反应池17；在序批式复合生物膜法工艺环节中，复合生物膜反应池结构分为流动床或固定床，复合生物膜的载体结构由上膜I、中膜II、下膜III所组成。
在复合式膜分离法工艺环节中，序批式复合生物膜法工艺的二级生物膜反应池17后分别依次设置有集水槽18、预处理过滤装置19、超微滤膜过滤装置22。
实施例二、本发明污水由序批式复合生物膜法工艺、复合式膜分离法工艺依序进行组合处理后达标出水；同时由在线清洗工艺对序批式复合生物膜法工艺和复合式膜分离法工艺的超微滤膜芯及其它过滤膜芯进行清洗；在序批式复合生物膜法工艺环节中，依次设置有一级生物膜反应池13、集水池14和多介质过滤装置15，并在二沉池16后设置有二级生物膜反应池17；在序批式复合生物膜法工艺环节中，复合生物膜反应池结构分为流动床或固定床，复合生物膜的载体结构由上膜I、中膜II、下膜III所组成；在复合式膜分离法工艺环节中，序批式复合生物膜法工艺的二级生物膜反应池17后分别依次设置有集水槽18、预处理过滤装置19、超微滤膜过滤装置22。
在实施例一中，本发明的序批式活性污泥法工艺是集连续进水、间隙反应沉淀、连续排水于一体的工艺方法(见图1、图2、图5、图6)，该工艺方法对污泥物质的降解是一个时间上的推流过程，微生物处于好氧-缺氧-厌氧的循环周期性、推流渐进性变化之中，因此具有较好的脱氮除磷功能，依此操作周期一般分为四个阶段1.连续进水阶段污废水经格栅1流入调节池2，调节池的水位由液位控制计3控制，调节的污废水再经提水泵4连续流入反应池内的预反应区5，预反应区5可以起到生物选择器的作用即对进水水质、水量、PH值和有毒有害物质起到好的缓冲作用，促进所需微生物的繁殖，限制丝状菌的生长，还可有效防止污泥膨胀；2.反应阶段先由潜水搅拌机6搅拌沉于主反应区8池底的活性污泥处悬在污水中一定时间后关闭搅拌机6，再由风机11供气使曝气装置7向反应池内5、8供氧气，此时有机污染物被微生物氧化分解，同时污水中的氨氮通过微物行硝化反应；3.沉淀阶段由PLC(可编程序控制器)控制糸统10设定何时停止曝气的信号传输给向反应池供气的管道电磁阀12和风机11进行关闭停止供气，此时微生物利用污水中的剩余的溶解氧还进行氧化分解，而反应池5和8的微生物逐渐由好氧状态向缺氧状态转化，污水中的氨氮通过微生物进行反硝化反应；活性污泥逐渐沉到池底，上层水变清；4.连续排水阶段污水经有序多次上下或左右交替折流或经滗水器运行流入沉淀区9，此时活性污泥反应池5和8的微生物逐渐过渡到厌氧状态或沉淀区9的微生物始终处于缺氧及厌氧状态继续进行反硝化，造成再次有效进行固液分离及污泥物质的降解，进而排入到序批式复合生物膜反应池的污水能使生物膜载体通量大大提高及减轻微生物降解负荷。
本发明的序批式复合生物膜法工艺是集连续进水、互为交替反应、沉淀、排水于一体的工艺方法(见图1、图3、图7、)，尤其复合生物膜反应池结构分为流动床或固定床是该工艺的关键核心部分，复合生物膜的载体分为上膜I、中膜II和下膜III，(详见图10、图11)；下膜III由传质装置和支撑装置III3、传质装置III1、特制迷宫网状型的有机物载体或无机物载体III2所组合构成，其功能是较好使微生物固定在该载体上及利用该载体的特殊空间结构对固定微生物起到屏护作用；中膜II按类型分为流化床和固定床，流化床由下层以中间设置有一定密度(孔径小于流化载体粒径)的聚乙烯膜或聚丙烯膜及两端均带刚性结构的孔板或网组合联接所构成的传质和支撑装置II2，用于支撑和均匀布水气至上层设置处于流化状态的无机物或有机物颗粒为流化载体II1材料所组合构成；而固定床的中膜II下层设置有一定密度即孔径小于固定载体粒径还带刚性结构孔板的传质和支撑装置II′2，也用于支撑和均匀布水气至上层设置能处于固定状态的无机物和有机物为固定载体II′1材料所组合构成；使中膜II的功能更能深化地形成生物膜，使其能有较和快速地降解有机物等；上膜I由中间设置有一定密度的聚乙烯膜或聚丙烯膜的上膜载体I2及两端均带刚性结构的孔板或网组合联接所构成的传质和支撑装置I3及传质装置I1所组合构成，其功能是分离一部分的污染物质和防止流化载体流出。该工艺方法对污染物质的降解也是一个时间上的推流过程，微生物处于好氧-缺氧-厌氧的有序连续性、循环周期性、推流渐进性变化之中，因此具有更深化对污染物质的去除或降解，依此操作周期分为四个阶段2、连续进水阶段实施例一污水经序批式活性污泥法进行生化处理成具有好的可生化性和对生物膜载体的污染大大减轻及提高膜载体的水通量的效果后，经进入调节池2污水的水量和水压及曝气搅动污水等所驱动，而自流入一级反生物膜应池13(见图2、图7、)；实施例二污废水经格栅1流入调节池2，调节池的水位由液位控制计3控制，而调节的污废水再经提水泵4连续流入一级反生物膜应池13(见图4、图12)；3、反应即曝气阶段一级与二级生物膜反应池13与17互为交替转换曝气均由PLC控制糸统10设定何时曝气或停止曝气来指令，使各自供气管道上的电磁阀12和风机11执行指令进行关启来实现，进而形成这级反应池进行曝气，此时微生物处于好氧状态，而那级反应池进行停止曝气，此时微生物逐渐由好氧状态向缺氧状态转化的互为交替转换曝气，最终形成该阶段具有连续性的互为交替进行硝化与反硝化反应；4、沉淀阶段因曝气与沉淀阶段是互为联动运行，形成这级反应池不沉淀，这是因为处于由沉淀向曝气转换，微生物由厌氧状态先转变成缺氧状态后再转变成好氧状态；而那级反应池进行沉淀也是因为处于停止曝气向沉淀转换，微生物由好氧先转变成缺氧后再转变成厌氧状态的互为交替转换沉淀与不沉淀，二沉淀池16始终处于缺氧的状态。由于一级与二级生物膜反应池13与17互为交替转换曝气和沉淀，促使各自反应池的微生物处于连续性及循环周期性的好氧、缺氧、厌氧互为交替转换，造成了对污染物质进行更深度的处理；5、排水阶段此阶段还继续沉淀的反应池的微生物巳由缺氧状态转变成厌氧状态，使池内的上层污水达到固液分离及变清的效果，一级生物膜反应池13的水先自流入二沉淀池16后再自流入二级生物膜反应池17和依序自流入集水池14后再自流入多介质过滤装置15，为加快污水与生物膜之间的运动或流化载体处于良好流化状态，就设置能起强化传质作用的抽滤或回流水泵20、压力表21，由抽滤或回流水泵20抽滤集水池14和多介质过滤装置15的水到二级生物膜反应池17，使二级生物膜反应池17处于具有好氧或厌氧流化载体状态(详见图2、图4、图7)。为使该工艺及其装置能进行正常联动运行，就能保持水质和水量长期稳定，故设置了能在线清洗工艺，尤其针对不同浓度的污水采用能保证其载体水通量正常和使微生物能良好地进行吸附固定、良好地繁殖及新陈代谢等效果的有机和无机载体材料；最终使该工艺方法具备能提高处理设备或基建单位容积内的生物量即是扩大微生物栖息和繁殖的面积、还相应提高对污水的充氧能力；强化传质作用，加速有机物从污水中向微生物细胞的传递过程即是强化生物膜与污水之间的接触，加快污水与生物膜之间的运动。
在实施例一或实施例二中，本发明的复合式膜分离法工艺是集活性炭过滤或多介质过滤等的预处理过滤装置19和超微滤膜过滤装置22于一体的工艺方法(详见图8)，该工艺方法对前工艺尚未处理完善的水进行有序连续性、推流渐进性地更深化的达标出水，依此操作分为三个阶段1、预处理过滤阶段当集水槽18的液位控制计上升设定的高水位时，集水槽18的水自流入预处理过滤装置19的相应水位高度，由PLC主控制糸统10指令抽滤水泵20对预处理过滤装置19进行过滤，而液位控制计下降设定的低水位时就自动停止过滤。当对出水的除臭或脱色有严格要求时，就可采用活性炭过滤装置或含有活性炭的多介质过滤装置，其目的是可过滤和降解前工艺不能处理的悬浮物、胶体和污染物质等，及能除臭或脱色，使该阶段处理过的水能减轻对超微滤膜芯的污染及减轻超微滤膜装置22处理水质和水量均能达标的负荷；2、超微滤膜过滤阶段膜材料采用形式为板式的孔径0.1～0.4um的聚乙烯膜或聚丙烯膜等做为膜芯，预处理过的水经管道流入超微滤膜过滤装置22进行过滤，进行过滤，进而更强化对有毒、有色、有臭、有浊度等水质要求的达标处理，由于膜通量正常运行及维护，保证水量和水质均更好、更稳定、更长久的达标出水；3、消毒处理阶段当对达标出水的灭菌或消毒有专门要求时，可采用氯化、紫外线或臭氧的消毒工艺，在超微滤过滤出水管内进行消毒接触后流入清水池后再进行使水和消毒剂的水力停留时间不低于半小时的达标消毒处理。
在实施例一或实施例二中，本发明的在线清洗工艺是集在线膜堵塞的实时临控技术和清洗糸统由抽滤水泵20、具有实时临控的压力表21和流量表23、PLC控制糸统10、清洗进出水管路等所组合而构成于一体的工艺方法(详见图9)，实现自动进行膜清洗先由压力表21显示压力超过指定范围的信号传输给PLC(可编程序控制器)控制糸统10后，对抽滤水泵20进行自动关停，然后由水泵20抽滤已达标的清水到超微滤膜过滤装置22对超微滤膜芯及同样多到介质过滤装置15和预处理过滤装置19对过滤膜芯均进行清洗，保证了该新组合工艺方法在运行过程始终处于稳定的高通量的达标水量和水质，促使处理的水质和水量更稳定达标出水的最佳状况；本发明的一种高净化功能的水处理新组合工艺方法是对污水的污染物质处理具有有序连续性、循环周期性、推流渐进性及布置紧凑性的特征；使任何一个反应池在不同的阶段均经历了厌氧-缺氧-好氧的状态，全部进水和活性污泥在时间和空间序列上均完成了厌氧、缺氧、好氧环境的交替，这对脱氮除磷相当有利，效率更高；对于任一反应池而言，在阶段转换过程中都是沿好氧-缺氧-厌氧或厌氧-缺氧-好氧的方向转变，不会出现好氧-厌氧的突变；各池不但沿进水流程能够顺利衔接，而且同一池在不同的阶段也能实现平稳过渡；促使各自反应池的微生物处于有序连续性、循环周期性的好氧、缺氧、厌氧互为交替转换运行，造成了对污染物质进行推流渐进性的处理；同样有序连续性地经预处理过滤到超微滤膜过滤对前工艺尚未处理完善的水进行推流渐进性地达标出水。为使该新组合工艺方法能进行正常联动运行，就能保持水质和水量长期稳定，故设置了能在线清洗工艺。同时为加快污水与生物膜之间的运动或流化载体处于良好流化状态，设置能起强化传质作用的抽滤或回流水泵20，使二级生物膜反应池17处于具有好氧或厌氧流化载体状态的生物流化床(详见图2、图4、图7)；生物流化床是一种强化生物处理、能提高微生物降解有机物的高效工艺首先，因载体颗粒小，总体的表面积大，为微生物的生长提供了充足的场所，因而它提高了单位容积内的微生物量；其次，载体处于流化状态，污水从其下部、左侧和右侧流过时广泛而频繁地与生物膜接触，加之细小而密实的载体在床内的互相摩擦碰撞作用，因而使生物膜的活性提高并加速了有机物污染物由污水向微生物膜细胞内的传质过程。
权利要求
1.一种高净化功能的水处理新组合工艺，其特征是，污水由序批式活性污泥法工艺、序批式复合生物膜法工艺、复合式膜分离法工艺或序批式复合生物膜法工艺、复合式膜分离法工艺依序进行组合处理后达标出水；同时由在线清洗工艺对序批式复合生物膜法工艺和复合式膜分离法工艺的超微滤膜芯及其它过滤膜芯进行清洗。
2.根据权利要求所述的一种高净化功能的水处理新组合工艺，其特征是，在序批式活性污泥法工艺环节中，在预反应区(5)和主反应区(8)后设置有沉淀区(9)。
3.根据权利要求所述的一种高净化功能的水处理新组合工艺，其特征是，在序批式复合生物膜法工艺环节中，在序批式活性污泥池的沉淀区(9)后分别依次设置有一级生物膜反应池(13)、集水池(14)和多介质过滤装置(15)，并在二沉池(16)后设置有二级生物膜反应池(17)。
4.根据权利要求所述的一种高净化功能的水处理新组合工艺，其特征是，在序批式复合生物膜法工艺环节中，复合生物膜反应池结构分为流动床或固定床，复合生物膜的载体结构由上膜I、中膜II、下膜III所组成。
5.根据权利要求所述的一种高净化功能的水处理新组合工艺，其特征是，在复合式膜分离法工艺环节中，序批式复合生物膜法工艺的二级生物膜反应池(17)后分别依次设置有集水槽(18)、预处理过滤装置(19)、超微滤膜过滤装置(22)。
全文摘要
一种高净化功能的水处理新组合工艺，本发明将污水由序批式活性污泥法工艺、序批式复合生物膜法工艺、复合式膜分离法工艺或序批式复合生物膜法工艺、复合式膜分离法工艺依序进行组合处理后达标出水；同时由在线清洗工艺对序批式复合生物膜法工艺和复合式膜分离法工艺的超微滤膜芯及其它过滤膜芯进行清洗，本发明具有工艺运行成本低、能扩大净水微生物栖息和繁殖的面积、强化生物膜与污水之间的接触、对污水的污染物质处理具备有序连续性、循环周期性、推流渐进性、能有效将污水经处理后达标排放的显著优点。
文档编号C02F1/00GK101037282SQ20071006584
公开日2007年9月19日 申请日期2007年4月27日 优先权日2007年4月27日
发明者凌猛 申请人:凌猛