专利名称：：污水处理系统及其处理方法
技术领域：
：本发明涉及水处理工艺，尤其涉及一种采用生物反应膜组件的污水处理系统及其处理方法。
背景技术：
：随着国家或企业对绿色环保和节约资源等的需求，污(废)水处理变得越来越受到大众的重视。目前较为有效可行的污水处理通常采用生物处理方法。例如，传统的生物处理工艺使用二次沉淀池来对污水进行处理。然而，在进行污水处理时，污水在经过生化反应后，还需要经过二次沉淀池沉淀后才可排放，造成污水处理的过程较长。另外，采用二次沉淀池的处理工艺占地面积大，投资成本高。尤其是当运行泥龄较高时，这会导致不良的污泥沉淀性。因此，这种处理系统及工艺并不适宜用于人口密集的地域。近年来，膜生物反应器(MembraneBioreactor，简称MBR)技术逐渐成为主流处理工艺。M服的工艺特点是将活性污泥的生物降解处理与膜的固液分离相结合，取代常规的沉淀、过滤技术，并使处理后的水质直接达到(优于)排放标准的水平。膜生物反应器具有许多明显优势，例如具有系统处理效率高、高负荷率、占地面积小、—排水质量高及污泥终产物量低等优点。典型的膜生物反应器包括膜组件和生物反应器，大量的微生物(活性污泥)在膜生物反应器内与基质(废水中的可降解有机物等)充分接触，通过氧化分解作用进行新陈代谢以维持生长、繁殖，同时使有机污染物降解，膜组件通过机械筛分、截留等作用对废水和污泥混合液进行固液分离，生物处理系统和膜组件的有机结合，不仅提高了系统的出水水质和运行的稳定性，还延长了大分子物质在生物反应器中的水力停留时间，使之得到最大限度的降解，并加强了系统对难降解物质的去除效果。按照膜组件和生物反应器的相对位置，M服主要有两种构型浸没式和交流式(有时称旁流式或分置式)。交流式膜反应器主要应用于工业废水的处理，易于膜的清洗和更换，但动力消耗较高。与交流式膜反应器相比，浸没式膜反应器最大的特点是运行能耗低，且具有结构紧凑、体积小等优点，并可用于大规模的污水处理厂，这也是浸没式膜反应器得以广泛应用的原因。目前世界上大多数采用浸没式MBR。传统的膜组件中的膜采用微滤/超滤膜，微滤的孔径约为0.1微米，超滤膜的孔径大约在0.001-0.01微米之间。由于微滤/超滤膜孔径较小，能有效地阻止细菌、病毒等，以促进出水水质，从而能够起到消毒、去除致病的微生物的作用。然而此种微滤/超滤膜组件的投资成本高且能耗较大，此限制其得到更加广泛的使用。因此，后来出现粗孔膜的使用，例如合成纤维制成的无纺布或非织布，这种膜主要利用二次过滤层，即随着膜过滤时间加长在其表面形成的沉积物，这种二次过滤层实现膜的实际有效过滤功能。然而，通常，随着越来越多的生物质沉积于膜表面，这种二次过滤层会变得越来越厚，最终导致膜阻塞。
发明内容有鉴于此，有必要提供一种成本低、能耗低的的污水处理系统。以及提供一种采用上述污水处理系统的污水处理方法。—种污水处理系统，其包括内设有分隔壁的生物反应器，所述分隔壁将生物反应器分为缺氧室和膜反应室，所述分隔壁开设有连通所述膜反应室与缺氧室的通道，污水由所述缺氧室进入，经过缺氧室和膜反应室处理后由膜反应室排出，所述缺氧室对污水进行反硝化处理，所述膜反应室用于对污水进行硝化反应脱氮和去除有机质，所述膜反应室包括膜组件以及空气扩散器，所述膜组件包括平板膜以上述污水处理系统的及设于平板膜上的尼龙网膜。以及，一种采用上述污水处理系统的污水处理方法，其包括以下步骤将污水导入缺氧室内，使污水在缺氧条件下进行反硝化处理；经缺氧室处理的污水进入膜反应室，通过空气扩散器向膜反应室内曝气，提供溶氧给膜组件，使得污水进行硝化反应脱氮和有机质的去除；膜反应室处理后，排出处理后的水及污泥。与现有技术相比，所述污水处理系统及方法通过尼龙膜的过滤作用，在进行污水处理时，不需要很大的曝气量反冲，曝气强度低，较传统膜工艺节省能耗；而且，膜不容易形成阻塞，从而节省清洗成本。图1是本发明实施例的污水处理系统结构示意图。图2是本发明实施例的含硫酸根废、污水处理方法运行过程中的混合液悬浮固体(MLSS)随运行时间变化曲线图。图3是本发明实施例的含硫酸根废、污水处理方法运行过程中的水流流速和流量随运行时间变化曲线图。图4是本发明实施例的含硫酸根废、污水处理方法运行过程中的水的pH值随运行时间变化曲线图。图5是本发明实施例的含硫酸根废、污水处理方法运行过程中的水温随运行时间变化曲线图。图6是本发明实施例的含硫酸根废、污水处理方法运行过程中的进水与出水中的总悬浮物固体(TSS)浓度以及TSS去除效率随运行时间变化曲线图。图7是本发明实施例的含硫酸根废、污水处理方法运行过程中的进水与出水中的化学需氧量(C0D)以及COD去除效率随运行时间变化曲线图。图8是本发明实施例的含硫酸根废、污水处理方法运行过程中的进水与出水中的生物需氧量(B0D)以及BOD去除效率随运行时间变化曲线图。图9是本发明实施例的含硫酸根废、污水处理方法运行过程中的进水与出水中的总有机氮(TKN)浓度以及TKN去除效率随运行时间变化曲线图。图10是本发明实施例的含硫酸根废、污水处理方法运行过程中的进水与出水中的NH4-N浓度及其去除效率随运行时间变化曲线图。图11是本发明实施例的含硫酸根废、污水处理方法运行过程中的进水与出水中的氮化物浓度及其去除效率随运行时间变化曲线图。图12是本发明实施例的含硫酸根废、污水处理方法运行过程中的进水与出水中的硝酸盐浓度随运行时间变化曲线图。图13是本发明实施例的含硫酸根废、污水处理方法运行过程中采用反冲洗前后的膜透压力(TMP)随运行时间变化曲线图。具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。请参阅图1，本发明实施例的污水处理系统10包括依次连通的均质池12、内设有分隔壁13的生物反应器14以及出水池16，分隔壁13将生物反应器14分为缺氧室15和膜反应室17，分隔壁14开设有连通膜反应室17与缺氧室15的通道，即开口18。本实施例中，在原始污水进入均质池12之前先经过一个格栅11进行初滤，以去除颗粒大的杂物。格栅11的孔径约为2-5毫米，优选为3毫米。经过格栅11初滤后的污水进入均质池12，然后进入缺氧室15，经过缺氧室15和膜反应室17处理后的水排入出水池16，而污泥则由膜反应室17的底部排出。另外，可分别在经过格栅11初滤后设置进水取样器112，以对处理前的污水的各种指标进行测定，而在出水池16的出口设置出水取样器162，以对处理后的污水的各种指标进行测定，从而可以将处理前后的污水各项指标进行处理效果评估。具体地，缺氧室15中含有微生物活性污泥，用于对污水进行反硝化处理。进一步，缺氧室15还可设置搅拌混合器，以促进污水与污泥的混合，增加处理效率。膜反应室17，也就是好氧池，其用于硝化反应脱氮和去除有机质，包括膜组件172以及空气扩散器174，膜组件172包括平板膜以及设于平板膜上的尼龙网膜，平板膜可采用多层膜板。空气扩散器174与一个曝气机176相连，空气扩散器174位于膜组件172的底部位置，用于连续地向膜反应室17内曝气，提供充分的混合和溶解氧，维持膜反应室17所需的溶氧。本实施例的曝气机176采用连续曝气方式对膜反应室17进行曝气。在污水处理过程中，膜反应室17中的微生物连同微生物分泌的胞外聚合物等一起在平板膜的膜表面形成一个类似生物滤饼的结构，膜反应室17内的污水流过膜表面形成的这层生物滤饼和膜本身，过滤后的出水被用蠕动泵输送到出水池16中。在缺氧室15和膜反应室17之间还包括将经过膜反应室17处理后的污水回流至缺氧室15的回流泵19，实现缺氧室15和膜反应室17之间的内循环，使污水获得更充分的处理效果。其中，平板膜包括两层多孔膜板，每层模板表面平铺固定一层尼龙网膜。每层模板的孔径为1-10毫米，有效过滤面积大于模板总面积的50%，该有效过滤面积取决于模板的过滤孔面积。继续参阅图1，以下介绍本实施例中的处理系统的处理方法，包括以下步骤(l)将污水导入缺氧室内，使污水在缺氧条件下进行反硝化处理；(2)经缺氧室处理的污水进入膜反应室，通过空气扩散器向膜反应室内曝气，提供溶氧给膜组件，使得污水进行硝化反应脱氮和有机质的去除，(3)膜反应室处理后，排出处理后的水及污泥。具体地，用泵将污水自排污下水管网直接泵提到地上，经过3毫米的格栅11初滤后进入系统。经过格栅11初滤的污水首先进入一个均质池12，再以连续流的方式进入生物反应池14，在生物反应池14内，污水先进入缺氧池15，通过缺氧池15和膜反应室17之间的内循环，达到去除有机质和脱氮的目的，最后清水流入出水池16，污泥由底部排出。有效膜通量是每平方米膜每日处理3-10立方米污水，本实施例采用4立方米污水的处理能力。在处理过程中，空气扩散器174连续向膜反应室17内进行曝气，此不同于传统的间歇式曝气方式，传统的间歇式曝气方式每隔一段时间需要用很大的曝气量反冲，以减少在反应膜上的沉积物，避免阻塞膜孔。而本实施例的污水处理方法，由于采用尼龙网膜过虑，不用很大的曝气量反冲，曝气量小于处理水量的20倍，此种曝气强度低，只需要用较低的曝气强度，连续向膜反应室17内进行曝气，较传统膜工艺节省至少50%的能耗。另夕卜，由于尼龙网膜的优良过虑性能，本实施例的处理工艺连续运行6个月以上，可以不用化学试剂清洗膜，仅仅间隔一段时间用出水反冲即可以防止膜污染，维持较低的膜透压力(TransmembranePressures,简称为TMP)，由此可降低成本。具体地，在处理过程中，每间隔12-72小时用出水反冲，优选为48小时，使得平板膜保持畅通。具体的间隔时间根据平板膜的膜板数量及面积等而定，平板膜的膜板越多及面积越大，则间隔时间越短。此外，在处理过程中，始终保持缺氧池15内的水位略高于膜反应室17的水位。下面以一个中试生物反应池例，该生物反应池的有效容积为1.5立方米，操作条件为水力停留时间为6小时，固体停留时间为15-50天，混合液悬浮固体(MixedLiquorSuspendedSolids,简称为MLSS)浓度为2000-4000mg/L。在中试过程中，进行如下各种操作参数的试验。1.污水的膜通量膜通量越大，工艺的处理能力越大，成本越低。本实施例分别以lmVm2d(立方米/平方米天)、2m3/m2d、3m3/m2d和4m3/m2d四种膜通量作为试验对象，并在稳定阶段保持混合液悬浮固体浓度为4500mg/L，以及膜面积不变，得出结果如下表表l不同膜通量下的操作性能参数<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>通常F/M越大，HRT越小表明系统的处理效率越高，普通MBR的膜通量仅为0.2-0.5。因而，该表显示，本系统在较高膜通量的条件下，膜通量增大时，HRT仍能以一定比例下降，说明该系统在较高膜通量下能够正常工作，保证出水量，而不会出现膜堵塞的情况。2.混合液悬浮固体浓度本实施例分别以0-150mg/L(低范围)、0-1500mg/L(高范围)以及0-15000mg/L(更高范围)三种浓度作为试验对象，并保持流量不变，F/M比例范围为0.1-0.2gCOD/gMLSS'd，而固体停留时间(SolidRetentionTime，简称为SRT)在25-60天范围内，曝气速率恒定为3L/min，膜通量适当调整为1.7m3/m2d，得出结果如下表表2不同混合液悬浮固体浓度下的操作性能参数MLSS膜通量F/M比例HRT(mg/L)_(m3/m2.d)(gCOD/gMLSSd)_(hr)3，oooT^4,5001.70.13126,0001,70.112根据通常的MBR膜通量及生物量(MLSS)的关系研究可知，当MLSS增大到一定程度后，则由于膜堵塞问题无法继续增加膜通量。而在本系统中当MLSS为6000时仍然能保证较高的膜通量(1.7)。一般而言，MBR工艺中活性污泥浓度越高(即MLSS越高)，污水的处理能力越强。因此，表2的数据说明本系统能够在较高负荷下运行，且能达到所预期的良好处理效果。另外，在中试时测定了其他参数如下进水参数pH，TSS(总悬浮物固体)，B0D5(5日生化需氧量)，TotalCOD(COD)(化学需氧量)，NH4+-N(氨氮)，TKN(总有机氮)，N02-N(亚硝态氮)，N03_N(硝态氮)，(TN)(总氮)，D0(溶氧)和温度混合溶液中pH，MLSS，DO(膜反应室内)及温度出水参数TSS，B0D5，COD，NH4+_N，TKN，N02_N，N03_N，TN及温度。具体的测定结果如图2-13所示。由图可知，本实施例的各种操作参数范围如下流量2-3m3/d流速3-5m/dpH:5.5-7.0水温在处理后期稳定于22_26°C从图6可知，进水中总悬浮物固体浓度稳定在100-300mg/L，处理后出水总悬浮物固体浓度维持在较低水平，大约在20mg/L以下，悬浮物固体去除率平均达到92%。从图7可知，进水中COD浓度稳定在200-400mg/L，处理后出水的COD浓度维持在较低水平，大约在100mg/L以下，COD去除率平均达到90%。从图8可知，进水中BOD浓度稳定在100-200mg/L，处理后出水的BOD浓度维持在较低水平，大约在50mg/L以下，BOD去除率平均达到90%。从图9可知，进水中总有机氮浓度稳定在20-40mg/L，处理后出水的总有机氮浓度维持在较低水平，大约在10mg/L以下，有机氮去除率平均达到93%。从图10可知，进水中氨氮浓度稳定在30mg/L，处理后出水的氨氮浓度维持在较低水平，大约在2mg/L以下，氨氮去除率平均达到93%。从图11和12可知，处理后出水的硝酸浓度较低，大约在lmg/L以下。从图13可知，在经过每次反冲洗后，膜透压力基本回到新膜状态，因此不需要化学清洗。最后处理的结果如下表所示表3本处理方法的去除效果表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由上表可知，本实施例的污水处理方法的COD、TSS、氨氮的去除效率都高达90%以上，TN的去除效率也能达到81X，表现出优良的处理效果。由于本实施例采用了尼龙网膜进行过滤，在污水处理过程中，不需要很大的曝气量反冲，曝气强度低，较传统膜工艺节省至少50%的能耗；而且，膜不容易形成阻塞，从而节省清洗成本。另外，还对膜孔以及有效过滤面积进行设计，以达到良好污水处理效果。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。权利要求一种污水处理系统，其包括内设有分隔壁的生物反应器，所述分隔壁将生物反应器分为缺氧室和膜反应室，所述分隔壁开设有连通所述膜反应室与缺氧室的通道，污水由所述缺氧室进入，经过缺氧室和膜反应室处理后由膜反应室排出，所述缺氧室对污水进行反硝化处理，所述膜反应室用于对污水进行硝化反应脱氮和去除有机质，所述膜反应室包括膜组件以及空气扩散器，所述膜组件包括平板膜以及设于平板膜上的尼龙网膜。2.如权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，所述空气扩散器设于膜组件的底部位置，用于连续地向膜反应室内曝气，以维持膜反应室所需的溶氧。3.如权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，所述平板膜包括两层多孔膜板，每层多孔模板表面平铺固定一层尼龙网膜。4.如权利要求l所述的污水处理系统，其特征在于，每层多孔模板的孔径为1-10毫米，有效过滤面积大于模板总面积的50%。5.—种污水处理方法，用内设有分隔壁的生物反应器进行污水处理，所述分隔壁将生物反应器分为缺氧室和膜反应室，所述分隔壁开设有连通所述膜反应室与缺氧室的通道，所述膜反应室包括膜组件以及空气扩散器，所述膜组件包括平板膜以及设于平板膜上的尼龙网膜，该方法包括以下步骤将污水导入缺氧室内，使污水在缺氧条件下进行反硝化处理；经缺氧室处理的污水进入膜反应室，通过空气扩散器向膜反应室内曝气，提供溶氧给膜组件，使得污水进行硝化反应脱氮和有机质的去除；膜反应室处理后，排出处理后的水及污泥。6.如权利要求5所述的污水处理方法，其特征在于，在处理过程中，每间隔12-72小时用出水反冲，使得平板膜保持畅通。7.如权利要求5所述的污水处理方法，其特征在于，所述有效膜通量是每平方米膜每日处理3-10立方米污水。8.如权利要求5所述的污水处理方法，其特征在于，所述空气扩散器连续定量地对膜反应室内进行曝气，所述曝气量小于处理水量的20倍。9.如权利要求5所述的污水处理方法，其特征在于，经过污水处理后，COD浓度在100mg/L以下，BOD浓度在50mg/L，总有机氮浓度在10mg/L以下，氨氮浓度在2mg/L以下，总固体物浓度20mg/L以下。全文摘要本发明公开一种污水处理系统，其包括内设有分隔壁的生物反应器，所述分隔壁将生物反应器分为缺氧室和膜反应室，所述分隔壁开设有连通所述膜反应室与缺氧室的通道，污水由所述缺氧室进入，经过缺氧室和膜反应室处理后由膜反应室排出，所述缺氧室对污水进行反硝化处理，所述膜反应室用于对污水进行硝化反应脱氮和去除有机质，所述膜反应室包括膜组件以及空气扩散器，所述膜组件包括平板膜以及设于平板膜上的尼龙网膜。本发明还提供采用所述系统的污水处理方法。该污水处理系统及处理方法通过尼龙网膜的过滤作用，可节省处理过程所需的能耗；而且，膜不容易产生阻塞，从而节省清洗成本。文档编号C02F3/30GK101734793SQ20081021794公开日2010年6月16日申请日期2008年11月27日优先权日2008年11月27日发明者陈光浩申请人:陈光浩