一种复合式膜生物反应器及其用途的制作方法

本发明涉及一种复合式膜生物反应器及其用途，属于污水处理技术领域。

背景技术：

水是人类生产生活的基础性资源，是社会及经济发展的重要支柱，近年来，随着人口的急剧增加，城市建设规模扩大，工业经济高速发展，几乎所有地区都面临着水体污染和严重的淡水资源紧缺的局面，由水污染造成的水资源短缺已成为现代社会最关注的问题。

在这种严峻形势下，城市污水再生利用不仅可以缓解水资源短缺，又能减轻污水排放对水体环境的影响，拥有很高的环境效益和经济效益，是当今解决水资源短缺问题的主要策略。

传统的污水处理方法，如活性污泥法，并不能满足高效率低能耗的目标，同时污泥产出率高易膨胀，多级的反应池造成占地面积大且运行、处理成本增加等一系列问题。生物膜法与传统的活性污泥法原理类似，也是利用微生物的作用来净化污水，但存在膜组件成本、维护费用高，膜易污染，预处理要求高等问题。

因此近几年逐渐出现两者结合，新兴的厌氧膜生物反应器技术，将膜过滤技术嵌入进生物处理技术代替了占地面积较大的二沉池，进而从一定程度上解决了污泥产量较多，污水成本较高等问题。

然而现有的厌氧膜生物反应器绝大多存在以下问题：

1、由于仅仅引入厌氧处理，使得TN、TP等无机营养物质的去除效率较低，需要进一步处理达标后才可排放；

2、反应器启动时间较长，一般情况下需要2至3个月才可完成启动；

3、出水水质无法满足国家规定的排放要求，还需要增设后续净化工艺。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种净化效率高、污泥产率低，不易产生膜污染，出水水质稳定且能长时间运行，设备占地小的新型复合式膜生物反应器，可高效稳定的去含有高浓度COD、BOD、TSS、NH4-N、TN及TP的市政污水。

为解决上述技术问题，本发明提供一种复合式膜生物反应器，包括复合膜生物反应器系统（5）、进出水系统、储泥斗（2）、排泥管（14），其特征是，还包括计算机控制系统，计算机控制系统将工艺设置为进水、厌氧搅拌、好氧曝气、缺氧搅拌、反应沉淀、出水排泥、闲置七个运行阶段进行操控；所述进出水系统的进水口设在厌氧区一侧，在进水口和进水箱之间设有第一控制元件（2），用于控制进水，所述厌氧区顶部安装由第二控制元件（4）操控的机械叶轮搅拌器，所述进出水系统的出水口设在好氧膜生物反应区下侧面，在出水口和出水箱之间设有第三控制元件（15），用于控制出水，第四控制元件（17）用于控制曝气装置的曝气量和曝气流速；所述复合式膜生物反应器系统主要由厌氧区和好氧膜生物反应区两大部分构成，厌氧区位于好氧膜生物反应区上方，主体框架材料选用PCV。

进一步地，所述厌氧区顶部安装由第二控制元件（4）操控的机械叶轮搅拌器（7），由位于中间上下两块PE板 （8）将其与下部好氧膜生物反应区隔开（6）。

进一步地，所述好氧膜生物反应区上部设有浸没式膜组件（9），内部填充多孔聚氨酯海绵立方体；下部为微滤膜组件（10），选用PSF为膜材料，装置底部安装EPDM材料的微孔曝气管（11）作为曝气装置，该区右侧设有出水口（12），处理水经由水泵及第三控制元件（15）管道进入出水箱，复合膜生物反应器系统（5）下部紧连储泥斗，污泥在蠕动泵的作用下从管道排出。

进一步地，所述曝气装置采用液态氧作为曝气气体。

进一步地，所述第一控制单元、第二控制单元、第三控制单元以及第四控制单元均由计算机进行控制。

进一步地，所述反应器产生的活性污泥通过重力自流方式进入储泥斗中，储泥斗底部装有排污管，污泥通过蠕动泵被排出。

一种复合式厌膜生物反应器在市政污水处理中的应用。

本发明所达到的有益效果：

1）该新型复合式膜生物反应器可高效去除市政污水中较低浓度有机物质及悬浮颗粒物，同时由于引入了缺氧区，从而解决了传统工艺TN、TP处理效率低的问题，从一定程度上克服了市政污水污染物变化频繁的特点；

2）泥水分离完全，设备污泥产率低，负荷远高于传统活性污泥处理工艺，工程造价降低了约20%，大大节约了污水处理成本；

3）避免了多重工艺带来的设备过大工艺复杂等问题，利用紧凑的厌氧—缺氧反应器及膜组件，代替了占地面积较大的二沉池，实现了装置占地面积小的目标；

4）微孔曝气管的设置，起到充分搅拌及清洁反应器内壁的作用，将生物膜的产生减少到最低，有效避免了膜污染问题。

附图说明

图1为新型复合式膜生物反应器的工作流程示意图；

图2为新型复合式膜生物反应器对污水中各类污染物去除效果图；

图3为新型复合式膜生物反应器对污水中各类污染物去除率效果图。

图中的1是进水箱，2是第一控制元件，3是计算机，4是第二控制元件，5是复合膜生物反应器系统，6是进水口，7是机械叶轮搅拌器，8是挡板，9是浸没式膜组件，10是微滤膜组件，11是微孔曝气管，12出水口、13是储泥斗、14是排污管、15是第三控制元件、16是出水箱、17是第四控制元件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种新型复合式膜生物反应器，主要由复合膜生物反应器系统5、计算机控制系统、进出水系统、储泥斗13、排泥管14构成。复合膜生物反应器系统主要由厌氧区和好氧膜生物反应区两大部分构成，主体框架材料选用PCV；计算机控制系统将工艺分为设置为进水、厌氧搅拌、好氧曝气、缺氧搅拌、反应沉淀、出水排泥、闲置七个运行阶段进行操控，各阶段运行时间分别为10min、80min、100min、60min、75min、10min、25min，总时间为360min。

复合式膜生物反应器主体长宽高尺寸分别为30cm、40cm、60cm，内部上方为厌氧区，下方为好氧膜生物反应区，由位于中间上下两块PE板隔开，原污水在水泵的作用下经流量调节阀流入厌氧区左侧的进水口，顶部安装转速为300rpm的机械叶轮搅拌器；原污水在第一控制元件2的控制下由进水箱1进入复合式膜生物反应器主体，运行时间为10min，紧接着在厌氧条件下通过第二控制元件4控制机械叶轮搅拌器7运行60min后停止。

好氧膜生物反应区上部设有浸没式膜组件9，内部填充多孔聚氨酯海绵立方体，孔隙率达98%，长宽高分别为1cm、1cm、1.5cm；下部选用PSF为膜材料的微滤膜组件10，膜截留孔径为0.1um，底部采用EPDM为材料的微孔曝气管作为曝气装置，曝气量为15L/min，气体浓度为5mg/L的液态氧；在第四控制元件17控制下，微孔曝气管进行充分曝气，80min后停止开始进行60min的缺氧搅拌，待反应沉淀75min后，处理水经由水泵及第三控制元件15管道从出水口12进入出水箱16，复合式膜生物反应器产生的活性污泥通过重力自流方式以流速0.10L/min进入储泥斗13中，储泥斗13底部装有排污管14，通过蠕动泵将其排出；最后进行25min的闲置期，直至下一个阶段的开始。

实施案例2

该复合式膜生物反应器对市政污水中COD、BOD、NH4-N、TN及TP的去除实例：分别新型复合式膜反应器的原污水入口以及出水口分别进行取样，每间隔10天取一次水样，进出口分别取6组重复水样，反应装置运行60天后结束。水样取得后在进入实验室测量之前需冷藏，测量时水样需经稀释，COD、BOD、TSS、NH4-N、NO3-N、TN以及TP指标均采用水质分析仪测出，将所测得各指标分别取平均值。

详细实施案例结果见图2、3所示，该新型复合式膜生物反应器在持续运行的60天中对生活污水中COD、BOD、TSS、NH4-N、TN和TP的平均去除率分别超过80%、95%、95%、95%、75%和80%，总体来说，反应器净化效率高效且稳定，出水水质优良。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。