专利名称：：新型膜-生物膜反应器系统及其应用的制作方法
技术领域：
：本发明属于水污染控制
技术领域：
，具体涉及一种新型膜-生物膜反应器系统及其应用，该系统可直接应用到水污染净化及污水处理工程，如城市生活污水的处理，垃圾渗滤液废水处理、高浓度有机废水处理等场合。
背景技术：
：膜生物反应器(MBR)的发展历史不长，迄今为止才不过30多年，而MBR的商业应用也只有20年的历史，但MBR技术的发展速度却很快。美国的Sm他等人首次Q969年)报导了利用超滤膜取代活性污泥法工艺中二沉池的方法。不久(1970)，Hard等在一个10L的生物反应器里放置超滤膜，采用终端过滤实现生物分离的方式来处理合成废水，在他们的研究中，活性污泥浓度达到了23-30g/L，远高于常规活性污泥的污泥浓度；COD去除率达到了98%。但由于当时膜技术发展还处于起步阶段，可供选择的膜材料种类少，膜的使用寿命短，限制了该工艺的长期稳定运行。到了20世纪70年代，在Dorr-Oliver公司和日本的Sanki-Engineering有限责任公司签订协议后，膜技术进入了日本市场。70年代后期，日本研究者因地制宜，对膜分离技术在废水处理中的应用进行了大力开发和研究，使膜生物反应器开始走向了实际应用。特别是80年代初期，由于新型膜材料的出现和膜市场的迅速发展，加上80年代中后期各种型式膜生物反应器的出现，使得系统的稳定性得到很大提高，运行能耗降低，膜生物反应器工艺在废水处理中的应用受到越来越广泛的重视。到了上世纪90年代，膜生物反应器已经成功应用于中水道污水处理、粪便污水处理、垃圾渗滤液废水处理、高浓度有机废水处理等；包括日本和加拿大等国在内的不少公司已经相继开发出有实用价值的膜生物反应器系统，并在实际工程中开始陆续得到应用。我国的膜生物反应器研究始于上lii纪90年代初期。上海华东化工学院研究了用膜生物反应器处理人工合成污水和制药废水的可行性。从1995年清华大学用膜生物反应器处理生活污水取得成功，到2001年2月国家计委下达关于组织实施膜技术及其产业化专项的公告，标志着我国政府开始正式重视膜分离技术在水处理中的应用。H前，脱氮除磷的总体效果的提升和膜污染的解决成为MBR远期推广亟待解决的问题。随着我国环境治理力度的加大，污水排放水质要求越来越严格，研究和开发出一种能够同时获得较为理想的脱氮除磷效果的MBR技术，对于污水处理行业和中水回用将具有重要的实际意义。
发明内容为解决目前MBR工艺脱氮除磷总体效果，特别是除磷效果不好的技术瓶颈，本发明的目的首先是提供一种新型膜-生物膜反应器系统。本发明目的还在于提供上述系统的应用，它可应用于城市生活污水处理、中水道污水处理、粪便污水处理、垃圾渗滤液废水处理和高浓度有机废水处理等多种污水处理场合。本发明的目的通过以下的技术方案来实现本发明将污水处理生物膜最新技术(悬浮生物载体)与膜分离技术相结合，提供了一种新型膜-生物膜反应器系统，该系统包括由厌氧区、缺氧区和好氧区三个区组成反应池，所述好氧区填加了用于附着好氧微生物(挂膜)的悬浮填料并在好氧区末端设置膜分离组件。为更好的实现本发明，本发明提供以下优选的技术方案所述悬浮填料为专门研发的生物填料。所述好氧区的悬浮填料投加率优选为30%40%。所述悬浮填料可以为丝状、球状和/或齿轮状，或者其它有利于生物膜附着及生长的形状，单个填料的体积不宜过大，其直径优选为10-20cm。所述模组件优选采用内置方式，竖直置于好氧区的末端。可采用国内外常用的各种膜，如屮空纤维膜(HF)、平板式膜(MF、UF型)等。所述厌氧区DO=0mg/L，所述缺氧区优选DO<0.2mg/L，所述好氧区优选DO0.51.2mg/L之间；所述缺氧区和好氧区设置曝气装置，可通过设置在缺氧区的ORP探头和设置在好氧区的DO探头来监测上述区域的DO值，并由此实现对所述曝气装置启停的自动控制。所述厌氧区优选占所述反应池总有效体积的1/6-1/3;所述缺氧区优选占所述反应池总有效体积的1/6-1/3;所述缺氧区与厌氧区之间，好氧区与缺氧区之间均设置回流泵。该系统除去核心部分反应池外，还包括蓄水池和调节池，蓄水池经提升泵与调节池连接，调节池经进水泵与反应池的厌氧区连接；所述膜分离组件经出水泵与出水水箱连接；为降低系统的能耗，本发明的系统引入自动控制系统，例如可在所述调节池和厌氧区中分别设有液位控制器，实现对所述提升泵和进水泵开闭的自动控制。而在所述膜分离组件处设有液位控制器和膜压力传感器，实现对出水泵的自动调节。系统结构优选由不锈钢或钢混结构制成。上述的新型膜-生物膜反应器系统应用丁城市生活污水处理、中水道污水处理、粪便污水处理、垃圾渗滤液废水处理、高浓度有机废水处理等多种污水处理场合，为解决目前MBR工艺脱氮除磷总体效果，特别是除磷效果不好的技术瓶颈，为MBR工艺远期的发展推广提供一种新的探索实践。本发明的MBR技术与现有技术相比具有如下有益效果①将污水处理生物膜最新技术(悬浮生物载体)与膜分离技术相结合，提高丫系统运行负荷，COD的负荷率比传统好氧反应器提高了3-5倍，出水水质优，特别是可大大减轻膜污染，延长膜的使用寿命；②系统有机污染物去除率高，同时脱氮除磷总体效果好，解决了目前该技术的一些技术瓶颈；③反应器结构独特，与传统好氧反应器相比，占地面积降低到原来的1/3;④过程通过系统中的液位和膜的压力传感器自动控制，实现了PLC自动控制，降低了系统的运行能耗，操作简单方便。图1是本发明新型膜-生物膜反应器系统的结构示意图。具体实施例方式下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施应用方式不限于此。实施例广州市某居民小区生活污水，水质基本情况如表1:6表1污水水质基本情况<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>建立如图1所示的新型膜-生物膜反应器系统，该系统运行的流程及原理如下目标污水进入蓄水池l后，经由提升泵2打到调节池3里，进水泵4启动后将污水从调节池3送入到厌氧区5，进来的污水在厌氧区5和从缺氧区6经回流泵7回流的混合液混合，进行厌氧释磷活动。提升泵2由调节池的高低两个液位控制(通过液位控制器8实现)，当水位低于低液位时，提升泵2开启；当水位达到高水位时则停止送水。调节池3水位和厌氧区5的水位则控制进水泵4的启停(通过液位控制器9和10实现)，当调节池3水位低于低液位或者厌氧区5水位高于高液位时，进水泵4自动停启；而调节池3水位高于低液位或者厌氧区5水位低于高液位时，进水泵4自动开启。污水在厌氧区5停留一段时间后流入缺氧区6与从好氧区11经回流泵12回流的硝化污泥混合进行脱氮活动。在厌氧区5和缺氧区6分别设有搅拌器13和14，对进来的原水和回流液进行搅拌，使其充分混合，又可以防止污泥沉淀。混合液从缺氧区6进入到好氧区ll，好氧区分为两个室，一个是膜组件室；膜组件之外的部分视为另一个室，其主要的功用是进行曝气硝化的同时吸磷；缺氧区6和好氧区11中分别设有曝气装置15和16，曝气装置15通过气阀17与供养设备18相连接，曝气装置16通过气阀19与供养设备18相连接。缺氧区6的充氧情况依靠布置在这里的ORP(氧化还原电位)探头20检测，同时利用ORP值控供养设备18的启停，ORP值高于设定高值时供养设备18停开；低于设定低值时开启。好氧区11的充氧情况由安装在这一区域的DO(溶解氧)探头21检测，同时控制该区气阀19的启停。当DO值达到高设定值时气阀19停开，DO值低于低设定值时气阀19开启。依靠抽吸泵22的吸力将好氧区11的水通过膜分离组件23抽送到外面的出水箱24中，污泥被膜截留。出水泵22由膜区的水位和出水压力控制(通过液位控制器25和压力传感器26)，当膜区水位低于设定液位或者压力值大于设定压力值时，出水泵22停开；当膜区水位高于设定液位或者压力值小于设定压力值时，出水泵22开启。在每格反应器里混合液基本属于完全混合反应，而在整个系统里，又属于推流式反应(根据有关研究，的串联完全混合式反应器整体效果接近推流式反应器)。利用上述新型膜-生物膜反应器系统对污水进行处理，系统反应池设计有效水深1.3m，有效体积为3.6m3，其中厌氧区0.6m3，缺氧区0.6m3，其余为好氧区。好氧区填料釆用弹性浮填料采用直径为10-20cm的弹性塑料球和齿轮状的悬浮填料，以最大限度的减少曝气时气体对填料表面附着生长的生物膜的剪切冲击，增加填料上的生物量；投加率30%40%，内回流比r〉150%，硝化液回流比可根据出水水质要求采用200%300%。系统运行时厌氧区DO=0mg/L，缺氧区DO<0.2mg/L，好氧区DO=0.51.2mg/L之间。在好氧区的末端竖直设置膜分离组件，采用的膜为中空纤维膜组件，它是由中空纤维微滤膜、集水管、树脂槽及封端树脂浇铸而成的膜分离单元，膜区长x宽-1010x450，中空纤维外径为l.Omm，内径为0.6mm，单片膜面积为12.5m2，产水量3mVd片。系统具体工艺参数如下膜通量采用10L/(m2.h)，水力停留时间(HRT)采用8h，和污泥停留时间(SRT)采用42d，出水泵采用间歇运行方式，8min抽吸，2min停止，气泵用连续曝气方式，冲刷气水比采用13:1。微滤膜一般用清水冲洗方式。在上述工艺条件下，系统于2004年8月初开始运行，连续运行8个月，取得了良好的效果，系统对CODcr、BOD5、NH3-N、TN、TP都有很好的去除效果，平均去除率分别为卯％、98%、95%、77%、84.9%，出水CODcr、BOD5、NH3-N、TN、TP浓度平均值分别可达23mg/L、2.6mg/L、4.5mg/L、13.65mg/L、0.78mg/L以下。经过消毒后水质可以达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)和《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB/T18921-2002)标准。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。权利要求1、一种新型膜-生物膜反应器系统，其特征在于该系统包括由厌氧区、缺氧区和好氧区三个区组成的反应池，所述好氧区填加了用于附着好氧微生物的悬浮填料，并在好氧区末端设置膜分离组件。2、根据权利要求1所述的新型膜-生物膜反应器系统，其特征在于所述悬浮填料表面接种了好氧微生物，便于縮短挂膜期。3、根据权利要求1所述的新型膜-生物膜反应器系统，其特征在于所述好氧区的悬浮填料投加率为30%~40%。4、根据权利要求1所述的新型膜-生物膜反应器系统，其特征在于所述悬浮填料为丝状、球状和/或齿轮状，其直径为10-20cm。5、根据权利要求1所述的新型膜-生物膜反应器系统，其特征在于所述模组件采用内置方式，竖直置于好氧区的末端。6、根据权利要求1所述的新型膜-生物膜反应器系统，其特征在于所述厌氧区DO0mg/L，所述缺氧区DO<0.2mg/L，所述好氧区DO=0.5~1.2mg/L之间；所述缺氧区和好氧区设置曝气装置，通过设置在缺氧区的ORP探头和设置在好氧区的DO探头实现对所述曝气装置启停的自动控制。7、根据权利要求1所述的新型膜-生物膜反应器系统，其特征在于所述厌氧区占所述反应池总有效体积的1/6-1/3;所述缺氧区占所述反应池总有效体积的1/6-1/3;所述缺氧区与厌氧区之间，好氧区与缺氧区之间均设置回流泵。8、根据权利要求1所述的新型膜-生物膜反应器系统，其特征在于还包括蓄水池和调节池，蓄水池经提升泵与调节池连接，调节池经进水泵与反应池的厌氧区连接；所述调节池和厌氧区中分别设有液位控制器，实现对所述提升泵和进水泵开闭的自动控制。9、根据权利要求1所述的新型膜-生物膜反应器系统，其特征在于所述膜分离组件经出水泵与出水水箱连接；所述膜分离组件处设有液位控制器和膜压力传感器，实现对出水泵的自动调节。10、如权利要求1-9任一项中所述的新型膜-生物膜反应器系统在污水处理中的应用。全文摘要本发明将污水处理生物膜最新技术--悬浮生物载体技术与膜分离技术相结合，提供了一种新型膜-生物膜反应器系统，该系统包括由厌氧区、缺氧区和好氧区三个区组成反应池，所述好氧区填加了用于附着好氧微生物的悬浮填料并在好氧区末端设置膜分离组件。与传统好氧反应器相比，占地面积小；系统有机污染物去除率高，同时脱氮除磷总体效果好；并可大大减轻膜污染，延长膜寿命。该系统可应用于城市生活污水处理、中水道污水处理、粪便污水处理、垃圾渗滤液废水处理或高浓度有机废水处理等多种污水处理场合。文档编号C02F9/14GK101475287SQ200910036438公开日2009年7月8日申请日期2009年1月6日优先权日2009年1月6日发明者欧阳雄文,隽罗,谌建宇,骆其金,黄荣新申请人:环境保护部华南环境科学研究所