专利名称：一种抗膜污染的膜生物反应器应用工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种抗膜污染的膜生物反应器应用工艺，该工艺主要是针对膜生物反 应器中膜污染严重的问题，而开发的一种有效防治膜污染的应用工艺，属于环境保护领域。
背景技术：
膜生物反应器(MBR)是近年新开发的污水处理与回用技术。是将膜分离技术与传 统污水生物处理技术有机结合而产生的废水处理新技术，具有出水质量高、占地面积小、结 构紧凑、剩余污泥量小以及易于自动控制等优点。目前，MBR已成功应用于污水回用和难降 解工业废水的处理，随着更加严格的污水排放标准和污水回用战略的实施，MBR技术必将具 有更加广阔的应用前景。高能耗是阻碍MBR工艺发展的瓶颈，研究表明膜污染是导致MBR高能耗的关键所 在。膜生物反应器存在以下缺点(1)膜组件直接放入生化反应器中，较高的污泥浓度以及 污泥浓度的变化造成了严重的膜污染，膜通量小，废水处理能量降低。(2)因膜污染严重，对 膜组件的清洗较频率高，膜组件的使用年限降低。(3)污泥排放只能以排放混合液的方式进 行，排放的体积大，费用高。总之，膜污染降低了 MBR的处理能力、缩短了膜的使用寿命、增 加了操作成本、制约了 MBR工艺的进一步发展和广泛应用。
发明内容
本发明涉及一种抗膜污染的膜生物反应器应用工艺，它提供了一种能有效减轻膜 污染且运行能耗低、结构紧凑、处理效果稳定的抗膜污染的膜生物反应器应用工艺。本发明 的主要目的在于减少膜污染，增加膜通量，延长膜的使用寿命，降低运行费用，推进膜生物 反应器的进一步发展和广泛应用。本发明的特征在于抗膜污染的膜生物反应器应用工艺的生化反应区、沉淀区和 澄清过滤区为一体式构造；将生化降解反应与膜过滤分离；将膜组件置于反应器的澄清过 滤区，在膜组件下方设置大气泡曝气装置，对膜表面进行连续或间断的气泡擦洗；膜组件在 澄清过滤区，污泥浓度很低，加之大气泡擦洗，有效减少了膜污染的发生，大幅度的提高了 膜通量，膜通量提高30% 200%。污泥通过沉淀区自动回流至生化反应区；剩余污泥在沉 淀区依靠静压自动排除。整个体系无混合液及污泥回流管道，消除了膜组件对生物反应区 流态的影响。
图1 方形、长方形的抗膜污染的膜生物反应器应用工艺图。1.进水 2.风 机3.负压出水泵4.曝气管5.生化反应区6.溢流板7.混合液溢流8.沉淀区 9.污泥回流10.挡流板11.膜组件12.大气泡曝气管13.澄清过滤区图2:圆形的抗膜污染的膜生物反应器应用工艺图。1.进水2.污泥回流3.沉 降区4.排泥管5.膜组件6.澄清过滤区7.导流区8.曝气装置9.生化反应区
具体实施例方式实施例1 请参照图1，采用长方形的抗膜污染的膜生物反应器应用工艺处理一个规模为 500m3/d的小区生活污水，和另一个处理规模相同的膜生物反应器进行了能耗、膜污染、膜 通量及运行费用等的对比。膜生物反应器的尺寸为长、宽、高分别为12m、4m、3m，中空纤维膜组件高度为1 米，在膜组件下单独设有曝气管，气水比为25 1，即总曝气量为500m3/h。而采用本发明的抗膜污染的膜生物反应器应用工艺的反应器尺寸为，长、宽、高分 别为11米、4米、3米，形状见图1，其中生化反应区的尺寸为8mX4mX3m，即96m3，沉淀区 的体积为12m3，澄清过滤区为24m3，膜组件高度为1米，放置在澄清过滤区。生化反应区的 气水比为8 1，气泡擦洗膜组件的曝气量为20m3/d，两者合计的曝气量为140m3/d。在膜通量检测方面，膜生物反应器正常运行时的膜通量为20L/m2.h，需要膜组件 的面积约是1000m2，本发明的抗膜污染的膜生物反应器应用工艺正常运行时的膜通量为 45L/m2. h，需要膜组件的面积约是470m2，两者相比节约膜组件面积530m2在膜的清洗频率方面，在相同的停抽比和水力反洗条件下，膜生物反应器每两个 月需进行一次化学清洗，而本发明的抗膜污染的膜生物反应器应用工艺一直运行了半年未 出现通量衰减现象。在污泥排放方面，由于膜组件和反应器的分离，反应器污泥的浓度可以保持较高 的浓度，污泥排放量小，且排放的是沉淀浓缩污泥，污泥的处理费用很低。而传统的膜生物 反应器每天需排除IOm3混合液进行处理。采用本发明的抗膜污染的膜生物反应器应用工艺，在相同或相当的条件下，运行 费用较普通的膜生物反应器节省10% 30%，膜通量提高30%以上，有效减少了膜污染和 膜组件的化学清洗频率，污泥处理量和处理费用大幅度降低。实施例2:印染废水处理站采用的是膜生物反应器，水力停留时间为10h，处理能力为250m3/ d。现在随生产能力的提高，需要处理的废水达到了 300m3/d左右，为了提高处理能力，降低 运行费用，按照本发明的抗膜污染的膜生物反应器应用工艺进行了改造，在普通的膜生物 反应器基础上，把原体积的五分之一改造成沉淀区和澄清过滤区，改造后的生化反应区污 泥浓度较改造前提高了 2000mg/L左右，在相同的污泥负荷条件下处理能力提高了 30%，膜 组件设在澄清过滤区，相同的膜组件在澄清过滤区的膜通量比在生化反应区的膜通量提高 60%以上，改造后，在处理水量增加50m3/d的情况下，所需的膜组件数减少了，原先的膜组 件完全能满足需要。改造后的气水比和改造前保持一致，改造后污泥排放量大为减少，膜组 件的化学清洗周期由原先的2个月延长到半年。改造后废水处理能力增加了，而运行费用 却有所减少，满足了生产的需要和改造要求。从实施例1和实施例2得出采用本发明的一种抗膜污染的膜生物反应器应用工 艺，较传统的膜生物反应器在膜通量上有较大的提高，膜通量可提高30%以上。减少了膜组 件的化学清洗频率，在运行费用上也较大的节省(节省10% 30%)；采用本发明的一种 抗膜污染的膜生物反应器应用工艺，可对现有膜生物反应器进行工艺改造，来提高处理能力，并减少运行费用。 本发明提出的一种抗膜污染的膜生物反应器应用工艺，已通过实施例进行了描 述，相关技术人员明显能在不脱离本发明的内容、精神和范围内对本文所述的内容进行改 动或适当变更与组合，来实现本发明。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领 域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明的精神、范围和内容中。
权利要求
一种抗膜污染的膜生物反应器应用工艺，其特征在于抗膜污染的膜生物反应器应用工艺的生化反应区、沉淀区和澄清过滤区是一体式构造，将生物降解反应与膜过滤分离，将膜组件置于反应器的澄清过滤区，在膜组件下方设置大气泡曝气装置，对膜表面进行的气泡擦洗；膜组件在澄清过滤区，污泥浓度很低，加之大气泡擦洗，有效减少了膜污染的发生，大幅度的提高了膜通量；污泥通过污泥沉淀区自动回流至反应区；剩余污泥在污泥沉淀区依靠静压自动排除；整个体系无混合液及污泥回流管道，消除了膜组件对反应区流态的影响。
2.如权利要求1所描述的一种抗膜污染的膜生物反应器应用工艺，其特征是所述的抗 膜污染的膜生物反应器应用工艺的生化反应区、沉淀区和澄清过滤区为一体式构造。包括 方形、长方形和圆形构造，沉淀区和澄清过滤区在一体式构造的一边、两边、三边或四周；还 包括将生化降解反应区与膜过滤区分离，将膜组件置于反应器的澄清区。
3.如权利要求1所描述的一种抗膜污染的膜生物反应器应用工艺，其特征是所述的在 膜组件下方设置大气泡曝气装置，对膜表面进行连续的或间断的气泡擦洗；
4.如权利要求1所描述一种抗膜污染的膜生物反应器应用工艺，其特征是所述的污泥 通过沉淀区自动回流至反应区；剩余污泥在沉淀区依靠静压自动排出。
全文摘要
本发明涉及一种抗膜污染的膜生物反应器应用工艺，它提供了一种使用范围广，运行能耗低，结构紧凑，处理效果稳定，能同时减轻膜污染、提高膜通量的应用工艺。主要目的是在于克服膜生物反应器严重的膜污染问题以及提高膜通量。本发明的特征在于抗膜污染的膜生物反应器应用工艺的生化物反应区、沉淀区和澄清过滤区为一体式构造；将膜过滤与生化反应置于不同的区域，将膜组件置于反应器的澄清过滤区，在膜组件下方设置大气泡曝气装置，用大气泡擦洗膜表面进一步减轻膜污染。本发明无循环管，无回流阀，降低了建造和运行成本，易于操作，并有效降低了膜污染，膜通量大，膜的使用寿命延长。本发明有效地减少了膜污染的发生、发展，提高了膜通量，减少了膜组件的投资和更换费用，抗膜污染的膜生物反应器应用工艺的开发，扩大了膜技术的应用范围。
文档编号C02F1/44GK101898851SQ20101015449
公开日2010年12月1日 申请日期2010年4月26日 优先权日2010年4月26日
发明者张宏伟, 张景丽, 曹占平 申请人:天津工业大学