专利名称：一种处理印染废水的uasb-mbr联用系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种废水处理系统，具体地说，涉及一种处理印 染废水的UASB-MBR联用系统。
背景技术：
我国是纺织印染业的第一大国，而纺织印染业又是工业废水排放 大户。据不完全统计，我国印染废水排放量约为每天300万~ 400万吨。 印染污染物大多是难降解的染料、助剂和有毒有害的重金属、甲醛、 卤化物等。随着染料及印染工业的迅猛发展，染料的种类以及数量在 不断的增加，其生产的废水已经成为当前最主要的水体污染源之一。
由于染料分子量大，含有较多的亲水基团，大多数染料能形成亲 水性的胶体，故染料废水具有成分复杂、排放量大、毒性大、有机物 含量高、色度深、废水脱色困难等特点。如果这种废水直接排放，会 对环境造成严重的污染，并可能通过食物链直接或间接地影响人们的 身体健康。
印染废水大多含有难降解的有机物，直接可生化性较差，因而用 通常的直接生化处理效果不理想。并且废水中含有对微生物有害的盐 类、有毒化合物、重金属离子，会抑制微生物活性，影响微生物的直
接生化效果，属较难处理的高浓度有机废水。由于印染废水的这些特 点，染料废水的处理难度很大，其治理技术和工艺的研究一直是工业 废水处理的难点和热点。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决印染废水难处理的难题，提供一种处 理印染废水的UASB-MBR联用系统，该系统釆用厌氧-好氧联用技术， 其处理能力强，系统出水水质达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-92) 一级标准。
为了实现本实用新型目的'，本实用新型的一种处理印染废水的 UASB-MBR联用系统，其包括依次通过管路连接的格栅池、水质调 节池、UASB反应器(上流式厌氧生物反应器)和MBR反应器(膜生 物反应器)。
其中，所述格栅池的作用是截留印染废水中较大的纤维素、木质 素等悬浮物，确保后续的生物处理单元的正常进行。所述格栅池设置 两道格栅，第一道格栅位于格栅池进水口处，栅条间距在10 15mm 之间，截留印染废水中较大的纤维素、木质素等悬浮物，去除一部分 非溶解性的有机物；第二道格栅置于格栅池出水口处，出水栅条间距 在2 5mm之间，进一步去除进水中的悬浮物，确保后续的生物处理 单元的正常进行。
所述水质调节池釆用水质调节效果较好的穿孔导流槽调节池。印 染废水在水质调节池里的水力停留时间不少于8h,调节进水水质水量
的变化，减少水质波动对处理单元的不利影响。水质调节池里设置有 水下推进器，其作用是产生低切向流的强力水流，保证水流的循环， 混合均匀。调节池里没有曝气设备，废水在调节池缺氧状态下进行了 部分厌氧水解酸化反应。经过调节池后，进水有机物去除率可达 15%~20%。
所述UASB反应器由反应区、沉淀区、气液固三相分离器三部分 组成。此时印染废水在UASB反应器中可进行厌氧反应去除大部分有 机物及色度，提高废水的可生化性。
为了保证印染废水均匀进入UASB反应器，所述UASB反应器底
部还设有穿孔管布水器。
所述MBR反应器为一体式膜生物反应器。其包括膜组件、穿孔 曝气管、悬浮填料。所述膜组件位于所述穿孔曝气管正上方，所述悬 浮填料在曝气的情况下在所述膜生物反应器中呈流化状态，分布在所述膜组件周围。
膜组件处于穿孔曝气管的正上方，利用大的曝气量的剪切力对膜 组件进行冲洗，另外悬浮填料在反应器中呈流化状态，在膜组件的周 围可以对膜组件进行撞击擦洗，减少膜的清洗次数，延长膜的清洗周 期。
所述膜组件釆用中空纤维超滤膜，膜材质釆用聚偏氟乙烯
(PVDF)，膜孔径为0.2pm。并在反应器的内部投加悬浮填料，悬浮 填料的加入量为目11反应器内部有效体积的20%~30%,悬浮填料材 质选用高硬度聚乙烯(PEF)，外形为圆柱形，外侧有很短的侧翼， 内部为蜂窝状，比表面积500m"m3，膜组件下面采用穿孔曝气管曝气 的方式，气水比为10: 1,使得膜生物反应器中的溶解氧保持在2.0 2.5mg/L之间。
本实用新型投加悬浮填料使一体式MBR反应器具有如下优点
(1) 由于投加了悬浮填料使MBR反应器中曝气设备釆用穿孔曝 气管，悬浮填料对穿孔曝气管产生的大气泡有剪切、阻隔和吸附作用， 使气泡的停留时间和气、液接触面积增加，提高了传质效率，可以替 代一般MBR反应器中所用的价格较贵的微孔曝气盘，节省了能源和 设备投资；
(2) 穿孔曝气管放置在膜组件的正下面，由于曝气形成的剪切 力和流化状态下的悬浮填料对膜组件的摩擦冲击使活性污泥固体难 于积聚在膜的表面，从而减少膜的堵塞和能耗，延长膜清洗的周期， 降低膜生物反应器的运行费用；同时通过曝气和悬浮填料形成的剪切
力和紊动可以控制膜表面的固体厚度；
(3) 微生物可以大量地附着在比表面积较大.的悬浮填料上，增
加了膜反应器中的污泥浓度，提高了去除有机物的效果，通过投加体
积比为20%~30%的悬浮填料，可以使反应器中的微生物浓度达到 20g/L;悬浮填料上附着有世代周期较长的硝化细菌可以提高氨氮的去除率；另外随着悬浮填料上生物膜厚度的增加，在生物膜的内部易 形成缺氧的微环境，有利于硝态氮反硝化脱氮，因此投加悬浮填料的 一体式MBR反应器对总氮有一定的去除率，可以实现一定程度上同 步硝化反硝化去除总氮的目的。
本实用新型处理印染废水的UASB-MBR联用系统釆用厌氧-好氧 联用技术，处理印染废水的能力强，处理效果好,在进水COD为2400 ~ 4000mg/L， BODs为500 ~ 800mg/L, NHZ-N为50 ~ 80mg/L，色度为 450-700， SS为300 - 500mg/L， pH值为9 ~ 11的条件下，MBR反应 器出水COD〈100mg/L, BOD5<15mg/L，色度<25, NH4+-N<10mg/L, SS<10mg/L，出水水质达到《纺织染整工业水污染物排放标准》 (GB4287-92) 一级标准。
图1为本实用新型所述印染废水的UASB-MBR联用系统结构示 意简图2为本实用新型所述MBR反应器的结构示意简图。 其中，穿孔曝气管l、膜组件2、悬浮填料3。
具体实施方式
以下实施例用于说明本实用新型，但不是用来限制本实用新型的 范围。
如图1所示，本实用新型处理印染废水的UASB-MBR联用系统， 包括依次通过管路连接的格栅池、水质调节池、UASB反应器和MBR 反应器。
印染废水首先进入格栅池，格栅池的作用是截留印染废水中较大 的纤维素、木质素等悬浮物，确保后续的生物处理单元的正常进行。 格栅池设置两道格栅，格栅池第一道格栅位于格栅池进水口处，栅条 间距为10mm，截留印染废水中较大的纤维素、木质素等悬浮物，去 除一部分非溶解性的有机物；第二道格栅置于格栅池出水口处，出水栅条间距为2mm,进一步去除进水中的悬浮物，确保后续的生物处理 单元的正常进行。格栅池两道格栅的间距可以进行适当调整，比如第 一道格栅的栅条间距控制在10- 15mm之间，第二道格栅的栅条间距 控制在2 5mm之间。
然后格栅池出水进入水质调节池，水质调节池采用水质调节效果 较好的穿孔导流槽调节池。印染废水在水质调节池里的水力停留时间 不少于8h,调节进水水质水量的变化，减少水质波动对处理单元的不 利影响。水质调节池里设置有水下推进器，其作用是产生低切向流的 强力水流，保证水流的循环，使进水混合均匀。没有曝气装置，废水 在调节池缺氧状态下进行了部分厌氧水解酸化反应。经过调节池后， 进水有机物去除率可达到15% ~ 20%。
水质调节池出水进入UASB反应器，UASB反应器由反应区、沉 淀区、气液固三相分离器三部分组成。废水在UASB反应器中的水力 停留时间不少于8h,废水在此进行厌氧反应去除大部分有机物及色 度；通过厌氧水解酸化的方式打开高分子物质的链状或苯环，把难降 解的大分子有机物变为易降解的小分子有机物，提高废水的可生化 性；在反应过程中，要保持厌氧反应器内部温度介于中温消化的温度 范围(30~35°C), pH值稳定在7 8之间。进水釆用均匀分布的穿孔 管布水器使废水均匀地进入到UASB反应器的底部，要保证布水器出 口处水流速度在0.2m/s以上，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥 的污泥床；厌氧反应发生在污水与污泥颗粒的接触过程中，反应产生
的沼气引起了内部的循环；沼气向反应器顶部上升，碰击到气液固三 相分离器气体反射板，引起附着气泡的污泥絮体脱气；气泡释放后污 泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，气体将被收集到反应器顶部的三相分 离器的集气室；脱气后的一些污泥颗粒会经过分离器缝隙进入沉淀
区。由于在UASB反应器中能培养得到一种沉降性好、活性高的颗粒 厌氧污泥，因而具有明显的优势UASB反应器内部生物量大，按照微生物浓度折算可达到25g/L;容积负荷率高，在中温消化条件下， 达到6-8kgCOD/(n^d)左右，废水在反应器内的水力停留时间短，因 此所需池容大大缩小；设备简单，运行方便，不需设置沉淀池和污泥 回流装置，不需填充填料，也不需在反应区设机械搅拌装置，造价相 对较低，便于管理，而且不存在堵塞问题。
本实施方式中经过UASB处理后，印染废水的COD去除率可达到 70%~80%， BODs/COD由进水时的0.2提高到0.35,为后续的好氧处 理单元提供良好的进水水质，提高了处理效果。
所述MBR反应器为一体式膜生物反应器，是将膜分离技术与生 物反应器进行组合而构成的一种新型水处理设备。废水在膜生物反应 器中的水力停留时间不少于10h。由于膜的高截留率并将浓缩液回流 到生物反应器内，使生物反应器内具有很高的微生物浓度和很长的污 泥龄，同时世代周期较长的硝化菌可以附着生长，氨氮去除率高，出 水水质较好。MBR处理印染废水除了具有处理一般工业废水的特点 外，对水中未降解的疏水性染料物质及部分亲水性染料物质均有截留 作用，防止它们带出池外，保证了处理水的COD浓度尤其是色度较低。 本实用新型中MBR反应器釆用一体式结构，将膜组件置于反应器内， 通过高压出水泵抽吸将膜组件的MBR出水滤液输入出水池中，具有 动力消耗低、占地面积小等优点。
对水处理设备来说，膜的堵塞和费用是影响膜生物反应器大规模 推广应用的主要问题。膜的堵塞会使有效通透率下降，膜生物反应器 的主要费用为膜的清洗、水的横向流动过滤压力以及浓缩污泥的回 流。
如图2所示，本实用新型中MBR反应器釆用一体式结构，包括膜 组件2、穿孔曝气管l、悬浮填料3。膜组件2位于穿孔曝气管1正上方， 悬浮填料3在曝气的情况下在膜生物反应器中呈流化状态，分布在膜 组件2周围。膜组件2采用中空纤维超滤膜，膜材质釆用聚偏氟乙烯(PVDF )，
膜孔径为0.2阿。并在反应器的内部投加悬浮填料3，悬浮填料3的加 入量为反应器内部有效体积的20%~30%,悬浮填料3材质为高硬度聚 乙烯(PEF),外形为圆柱形，外侧有很短的侧翼，内部为蜂窝状， 比表面积为500m"m3，膜组件2下面釆用穿孔曝气管1曝气的方式，气 水比为10: 1,使得膜生物反应器中的溶解氧保持在2.0-2.5mg/L之间。
由于投加悬浮填料使MBR反应器中曝气设备釆用穿孔曝气管， 悬浮填料对穿孔曝气管产生的大气泡有剪切、阻隔和吸附作用，使气 泡的停留时间和气、液接触面积增加，提高了传质效率，节省了能源 和设备投资。
穿孔曝气管放置在膜组件的下面，由于曝气形成的剪切力和流化 状态下的悬浮填料对膜组件的摩擦冲击使活性污泥固体难于积聚在 膜的表面，从而减少膜的堵塞和能耗，减少膜清洗的次数，延长膜清 洗的周期，降低了膜生物反应器的运行费用；同时通过曝气和悬浮填 料形成的剪切力和紊动来控制膜表面的固体厚度；
微生物可以大量地附着在比表面积较大的悬浮填料上，增加了膜 反应器中的污泥浓度，提高了去除的效果，通过投加体积比为20%~ 30%的悬浮填料，可以使反应器中的微生物浓度达到20g/L;悬浮填 料上附着有世代周期较长的硝化细菌可以提高氨氮的去除率；另外随 着悬浮填料上生物膜厚度的增加，在生物膜的内部易形成缺氧的微环 境，有利于硝态氮反硝化脱氮，因此投加悬浮填料的一体式MBR反 应器对总氮有一定的去除率，可以实现一定程度上同步硝化反硝化去 除总氮的目的。
以下是釆用本实用新型的UASB-MBR联用系统对江苏宜兴某纺 织品有限公司的印染废水进行处理。
该公司主要生产中高档面料、高级成衣等毛纺织产品，每天排出 的废水量为3000mVd。通过本实用新型所述的UASB-MBR联用系统处理该公司的印染废水，其处理效果如表l所示。可以看出印染废水经
过UASB-MBR联用系统处理后出水水质达到《纺织染整工业水污染 物排放标准》(GB4287-92) —级标准，表现出了很强的处理能力， 为该工艺在全国的大面积推广起到了示范作用。
表l进水及各个生化处理单元出水、 一级标准的水质情况
进水调节池出水UASB出水MBR出水一级标准
COD2400 ~ 40002000 ~ 3200400 ~ 60070~90^100
BOD5500 ~ 800420 ~ 700140 ~ 22010~ 15《5
色度(稀释 倍数)450 ~ 700350 ~ 60050~8015~25
NH4+-N50-7055~8545~702~9515
SS300 ~ 500250 ~ 350905-10
pH值9~ 117—106~96 — 8.56~9除色度和pH值外，其余单位为mg/L。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本实用新型作 了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进, 这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型 精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的 范围。
权利要求1.一种处理印染废水的UASB-MBR联用系统，其特征在于，其包括依次通过管路连接的格栅池、水质调节池、UASB反应器和MBR反应器。
2. 根据权利要求1所述处理印染废水的UASB-MBR联用系统， 其特征在于，所述MBR反应器为一体式膜生物反应器。
3. 根据权利要求2所述处理印染废水的UASB-MBR联用系统， 其特征在于，所述一体式膜生物反应器内包括膜组件、穿孔曝气管和 悬浮填料。所述膜组件位于所述穿孔曝气管正上方，所述悬浮填料在 曝气的情况下在所述膜生物反应器中呈流化状态，分布在所述膜组件 周围。
4. 根据权利要求3所述处理印染废水的UASB-MBR联用系统， 其特征在于，所述膜组件釆用中空纤维超滤膜，膜材质采用聚偏氟乙 烯，膜孔径为0.2(im。
5. 根据权利要求3或4所述处理印染废水的UASB-MBR联用系 统，其特征在于，所述悬浮填料的加入量为所述膜生物反应器内部有 效体积的20%~30%，悬浮填料材质为高硬度聚乙烯材料，外形为圆 柱形，外侧有很短的侧翼，内部为蜂窝状，比表面积为500m2/1113。
6. 根据权利要求1所述处理印染废水的UASB-MBR联用系统， 其特征在于，所述UASB反应器由反应区、沉淀区、气液固三相分离 器三部分组成。
7. 根据权利要求6所述处理印染废水的UASB-MBR联用系统， 其特征在于，所述UASB反应器底部设有穿孔管布水器。
8. 根据权利要求l所述的处理印染废水的UASB-MBR联用系统， 其特征在于，所述格栅池设置两道格栅，第一道格栅位于格栅池进水 口处，栅条间距在10 15mm之间；第二道格栅置于格栅池出水口处， 出水栅条间距在2 ~ 5mm之间。
9. 根据权利要求1所述的处理印染废水的UASB-MBR联用系统， 其特征在于，所述水质调节池为穿孔导流槽调节池。
10. 根据权利要求1或9所述的处理印染废水的UASB-MBR联用 系统，其特征在于，所述穿孔导流槽调节池内还设有水下推进器。
专利摘要本实用新型提供了一种处理印染废水的UASB-MBR联用系统，其包括依次通过管路连接的格栅池、水质调节池、UASB反应器和MBR反应器。本系统采用厌氧-好氧联用技术，利用UASB较高的容积负荷对进水有机物进行降解，并提高废水的可生化性；MBR反应器采用一体式结构，在反应器的内部投加悬浮填料，利用所述MBR反应器的优良特性对有机物、氨氮、总氮进行降解。系统出水水质达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-92)一级标准。
文档编号C02F3/30GK201343478SQ200920105158
公开日2009年11月11日 申请日期2009年1月20日 优先权日2009年1月20日
发明者汪诚文, 王玉珏, 贾捍卫, 赵雪锋 申请人:清华大学