一种布生物反应器及微滤膜过滤器的污废水处理方法与流程

本发明属于污废水处理工艺技术领域。

背景技术

膜-生物反应器工艺即mbr工艺是膜分离技术与生物技术有机结合的一种污废水处理新技术，目前工业化应用的膜生物反应器中的过滤介质大多为中空纤维膜或平板膜，其孔径为0.1um-0.4um，可将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物截留住，活性污泥浓度因此大提高，水力停留时间(hrt)和污泥停留时间(srt)可以分别控制，省去了二沉池，进而由反应器内活性污泥对污废水中有机物进行生物降解及难降解的物质能够在反应池中不断反应降解，降解后的水通过膜装置抽滤出使水质能达标进行回用或排放。因此膜-生物反应器工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能，能在运行一定期取得清彻透明可达标的处理水，进而具有下列优点或缺点：

1.由于膜的截留作用，使反应器内维持高浓度的微生物量，生化效率提高；

2.膜分离可使微生物完全截留在生物反应器内，实现反应器水力停留时间(hrt)和污泥停留时间(srt)的完全分离，可以同时实现短的hrt和长的srt(或排污泥周期长)，故具备容积负荷高、抗负荷冲击能力强的功能；

3.在运行过程中，膜易受到污染，膜通量下降速快，这是因为膜孔径为0.1um-0.4um，使颗粒物在膜表面上的沉积，膜表面上的细菌及大分子等均吸附或者进入膜材料中，或者发生膜孔的堵塞。若不及时清洗和维护，则造成产水量降低及出水水质不稳定达标，加速膜材料使用寿命短，进而给操作和维护管理带来不便，造成了运行成本高；

4.目前工业化应用的膜生物反应器中的膜分离材料大多为中空纤维膜或平板膜，其膜孔径为0.1um-0.4um，以平板膜为例其膜元件片的运行通量为10l/㎡﹒h-50l/㎡﹒h,显然因其膜元件片的产水量低，在工程设计及实施污废水处理时，所需的膜面积数量要以膜元件数量片累积成正比的匹配，即膜孔径越小则膜元件数量片要增多累积成所需的膜面积数量，才能满足工程设计及施实所需的产水量(膜通量)，故造成膜分离材料的制造成本及其工程造价均偏高，从而mbr膜反应器的性价比差，阻碍了其广泛应用及使用价值。

技术实现要素：

本发明的目的正是为了克服目前污废水处理工艺方法存在的上述缺陷而提供一种低造价、低运行费用、能合理高效和稳定地对污水进行达标处理的污废水处理方法。

本发明工艺方法是通过如下技术方案来实现的。

本发明对污废水依序由布生物反应器工艺及微滤膜过滤器工艺进行组合处理后达标出水；同时由在线清洗工艺对布生物反应器工艺的mbr膜反应组件及微滤膜过滤器工艺的微滤膜芯组件进行清洗，mbr膜反应组件及微滤膜芯组件采用一体式装置，使其具备定期离线清洗的功能。

在布生物反应器工艺环节中，其生物反应池中设置的反应装置包括浸没于该池水中的膜反应组件，其膜孔径为5um-38um，材料采用组合式工业滤布膜，其膜由mbr膜反应组件组合构成。

在微滤膜过滤器工艺环节中，设在微滤膜过滤池中的装置包括微滤膜芯组件，所述生物反应池的mbr膜反应组件连通微滤膜过滤池中的微滤膜组件，微滤膜过滤池中膜孔径为0.1um-5um的微滤膜组件，材料采用组合式工业滤布膜。

两个微滤膜组件的正立面结构具备与mbr膜反应组件中各个mbr膜元件的立面两端头的配合处有柔韧特性，进而保证了能对配合处进行过盈的密封配合。

所述mbr膜反应组件由包括浸没于该生物反应池中的多件mbr膜元件与挂膜板组合构成，由工业滤布如涤纶布、尼龙纺织布等至少2层所重叠堆积与钢筋组合构成膜孔径为5um-38um的mbr膜元件。

所述微滤膜芯组件由包括浸没于该过滤池中的微滤膜芯与钢支撑架组合构成，采用由带刚性的孔板或格栅的传质和支撑装置为钢骨架，并在钢骨架10.1.1.2上紧密缠绕工业滤布如涤纶布、尼龙纺织布等至少2层所重叠堆积组合构成膜孔径为0.1um-5um的微滤膜芯，布生物反应池的mbr膜反应组件的各个mbr膜元件连通微滤膜过滤池的微滤膜芯组件。

本发明将各现有工艺单元及其装置的操作优点组合在一起，并增加一些设施，具有能有序连续性、推流渐进性及布置紧凑性对污水进行高效可行的处理，使其具备性价比好并能高效稳定运行处理得到实现。

本发明的布(mbr膜)生物反应器工艺的运行操作由调节池的液位控制器经plc控制系统来指令提升水泵启闭，而调节池的污废水经提升水泵连续流入布(mbr膜)生物反应器的反应池进行好氧生化反应及膜分离过滤处理，其处理目的是能有效地降解有机物的浓度及并通过膜分离了大于5um-38um的污染物(因活性污泥大部分颗粒的粒径都大于40um，故就截留住了活性污泥)；由于采用廉价的组合式工业滤布(涤纶布、尼龙纺织布等)所重叠堆积组合构成膜孔径38um-5um的mbr膜元件材料价比一般(膜孔径0.1um-0.4um的中空纤维膜或平板膜)mbr膜元件材料价偏低，同时该mbr膜元件的产水量比一般mbr膜元件的产水量偏高，进而该mbr膜元件数量片数大大减少，同时该组合式工业滤布除了有更好的物理化学性能(耐磨性、高强度、耐腐性、耐酸性等)和价格低廉外，还具有表面光滑、使用寿命长等优点，故该组合式工业滤布也是具备性价比好的特征，就可实现布(mbr膜)生物反应器制造成本及工程造价的降低；若在布(mbr膜)生物反应器工艺之前设置其他工艺，除其他工艺具备集好氧或缺氧生化反应等性能的工艺，对将进入布(mbr膜)生物反应器工艺的污废水的污染物浓度、难生化性等已起到了降解浓度、转化成可生性好等功能外，尤其是能大大减轻对该mbr膜元件及其组件的污染程度，就可实现该mbr膜反应组件的稳定高通量的产出水，进而实现该mbr膜反应组件寿命提高，降低了膜清洗和膜更换的运行费用。

本发明的微滤膜过滤器工艺的运行操作由液位控制器经plc控制系统来指令自吸水泵启闭，依序对布(mbr膜)生物反应器的反应池的mbr膜反应组件进行抽滤后，再对微滤膜过滤器的微滤膜芯(膜孔径0.1um-5um组合式工业滤布膜)组件进行最后出水达标处理，其处理目的是对布(mbr膜)生物反应器工艺的出水污染物再进行更深度的处理及过滤，使最终的出水水质高并达标及回用。

本发明的在线清洗工艺的运行操作当膜堵塞造成出水量下降超过设计值或自吸水泵的吸水管负压超过指定范围时，则应对膜进行在线清洗：先由压力表显示超过指定范围的信号传输给plc(可编程序控制器)主控制系统后，对自吸水泵进行自动启停，然后由自吸水泵抽滤已达标的清水对布(mbr膜)生物反应器工艺的mbr膜反应组件及微滤膜过滤器工艺的微滤膜芯组件进行清洗，保证了该新组工艺方法在运行过程始终处于稳定的高通量的达标水量和水质，促使处理的水质和水量更稳定达标出水。

总之本发明能解决mbr膜及微滤膜易受污染、难维护及膜的制造成本高、工艺运行成本过高、工艺及其装置性价比差等问题和困难，使水质和水量更能始终稳定达标出水，操作和维护更方便或更易实现自动化。

本发明的有益效果是：该污废水处理方法可以避免其它膜-生物反应器工艺的不足，从而解决：(1)、mbr膜反应组件及微滤膜芯组件易受污染、难维护及膜的制造成本高、工艺运行成本过高、工艺及其装置性价比差等问题和困难；(2)、能提高集成化处理设备或基建单位容积内的生物量即是扩大微生物栖息和繁殖的面积、还相应提高对污废水的充氧能力；(3)、对污水的污染物处理具备有序连续性、推流渐进性及布置紧凑性的特征；(4)、使水质和水量更能始终稳定达标出水，操作和维护更方便及运行管理简便、更易实现高程度的自动化和智能型的一体化反应器、能实现模块化、易于扩建和改建原有的污水处理厂或站。总之本发明的一种布生物反应器及微滤膜过滤器的污废水处理方法是将各单元的工艺方法及其相关装置的操作优点组合在一起，使其具备性价比好并能高效稳定运行处理得到实现；当然若有较难处理的污废水，还可辅以其他工艺，最终达到出水水质和水量的稳定达标要求。

下面结合附图及实施例进一步阐述本发明内容。

附图说明

图1为本发明实施例的一种布生物反应器及微滤膜过滤器的污废水处理方法的示意框图；

图2为本发明实施例的一种布生物反应器及微滤膜过滤器的污废水处理方法的流程框图；

图3为本发明实施例的一种布生物反应器及微滤膜过滤器的污废水处理方法的平面布置图

图4为本发明实施例的在线清洗工艺环节中的示意框图；

图5为本发明实施例的在线清洗工艺环节中的流程框图；

图6为mbr膜反应组件及微滤膜组件的轴测图；

图7mbr膜反应组件及微滤膜组件的俯视平面图；

图6-1是方管骨架轴测图；

图6-2是mbr膜反应组件与两个微滤膜芯组件相互配合的轴测图；

图6-2-1是挂膜板带有腰子孔槽的轴测图；

图7-1是图7的b-b剖示图；

图7-2是图7的a-a剖示图；

图7-1-1是mbr膜元件与挂膜板相互配合的侧面剖示图；

图7-1-2是mbr膜元件与挂膜板相互配合的俯视剖示图；

图7-1-2-1是图7-1-2的的w处放大样图；

图7-2-1是微滤膜芯的正面剖示图；

图7-2-2是微滤膜芯的俯视剖示图。

具体实施方式

见图1、见图2、见图3，本发明对污废水依序由布(mbr膜)生物反应器工艺及微滤膜过滤器工艺进行组合处理后达标出水；同时由在线清洗工艺对布(mbr膜)生物反应器工艺的mbr膜反应组件及微滤膜过滤器工艺的微滤膜芯组件进行清洗，mbr膜反应组件及微滤膜芯组件采用一体式装置，使其具备定期离线清洗的功能。

见图2、见图6、见图7及其相关图，在布(mbr膜)生物反应器工艺环节中，其生物反应池5中设置的反应装置包括浸没于该池水中的膜反应组件，其膜孔径为5um-38um，材料采用组合式工业滤布膜，其膜由mbr膜反应组件5.1组合构成。

见图2、见图6、见图7及其相关图，在微滤膜过滤器工艺环节中，设在微滤膜过滤池10中的装置包括微滤膜芯组件10.1，所述生物反应池5的mbr膜反应组件5.1连通微滤膜过滤池10中的微滤膜组件10.1，微滤膜过滤池10中膜孔径为0.1um-5um的微滤膜组件10.1，材料采用组合式工业滤布膜。

见图6及其相关图、见图7及其相关图，两个微滤膜组件10.1的正立面结构具备与mbr膜反应组件5.1中各个mbr膜元件5.1.1的立面两端头的配合处有柔韧特性，进而保证了能对配合处进行过盈的密封配合。

见图6及其相关图、见图7及其相关图，所述mbr膜反应组件5.1由包括浸没于该生物反应池5中的多件mbr膜元件5.1.1与挂膜板5.1.2组合构成，由工业滤布5.1.1.1如涤纶布、尼龙纺织布等至少2层所重叠堆积与钢筋5.1.1.2组合构成膜孔径为5um-38um的mbr膜元件5.1.1。

见图6及其相关图、见图7及其相关图，所述微滤膜芯组件10.1由包括浸没于该过滤池10中的微滤膜芯10.1.1与钢支撑架10.1.2组合构成，采用由带刚性的孔板或格栅的传质和支撑装置为钢骨架10.1.1.2，并在钢骨架10.1.1.2上紧密缠绕工业滤布10.1.1.1如涤纶布、尼龙纺织布等至少2层所重叠堆积组合构成膜孔径为0.1um-5um的过滤膜芯10.1.1，布(mbr膜)生物反应池5的mbr膜反应组件5.1的各个mbr膜元件5.1.1连通微滤膜过滤池10的微滤膜芯组件10.1。

在实施例中本发明的布(mbr膜)生物反应器与微滤膜过滤器的污废水处理组合工艺是集mbr膜生物反应及分离过滤与微滤膜分离过滤于一体的工艺方法(见图1、见图2、见图3)，布(mbr膜)生物反应池5中设置的反应装置包括浸没于该池水中的膜反应组件，其膜孔径为10um-38um，材料采用组合式工业滤布膜，其膜由mbr膜反应组件5.1(该mbr膜元件5.1.1数量片数远小于一般mbr膜生物反应器的膜元件数量片数)组合构成，mbr膜反应组件5.1由包括浸没于该生物反应池5中的多件mbr膜元件5.1.1与挂膜板5.1.2组合构成，由工业滤布5.1.1.1如涤纶布、尼龙纺织布等至少2层所重叠堆积与钢筋5.1.1.2组合构成膜孔径为10um-38um的mbr膜元件5.1.1(见图3、见图6及其图6－2，见图7及其图7－1等相关图)；布生物反应池5的mbr膜反应组件5.1的各个mbr膜元件5.1.1连通微滤膜过滤池10的微滤膜芯组件10.1，微滤膜芯组件10.1由包括浸没于该过滤池10中的微滤膜芯10.1.1与钢支撑架10.1.2组合构成，采用由带刚性的孔板或格栅的传质和支撑装置为钢骨架10.1.1.2，并在钢骨架10.1.1.2上紧密缠绕工业滤布10.1.1.1如涤纶布、尼龙纺织布等至少2层所重叠堆积组合构成膜孔径为0.1um-10um的微滤膜芯10.1.1，同时两个微滤膜组件10.1的正立面结构具备与mbr膜反应组件5.1中各个mbr膜元件5.1.1的立面两端头的配合处有柔韧特性(因工业滤布本身均有柔韧特性)，进而保证了能对配合处进行过盈的密封配合(见图3、见图6及其图6－2，见图7及其图7－2等相关图)；其功能是由于mbr膜反应组件5.1的截留作用，使生物反应器维持很高的微生物浓度，有利于有机污染物的降解，还能阻止悬浮物和大分子量的有机物的流失，使许多分解速度慢的大分子难降解有机物，通过延长其反应池的停留时间而提高其降解效率，强化了布(mbr膜)生物反应器处理难降解有机物的能力，同时再由微滤膜芯组件10.1对布(mbr膜)生物反应器的出水污染物再进行更深度的处理及过滤，使最终的出水水质高并达标及回用，当然还对有前工艺尚未处理完善的污水进行有序连续性、推流渐进性地更深度的达标出水，依此操作分为三个阶段：

1、mbr膜生物反应及分离过滤阶段：由调节池的液位控制器3经plc控制系统来指令提升水泵4启闭，而调节池的污废水经提升水泵4连续流入布(mbr膜)生物反应器的反应池5进行好氧生化反应及膜分离过滤处理(见图1、见图2、见图3)，反应池5的曝气状况由plc控制系统8设定何时正常曝气来指令，使供气管道上的电磁阀7和罗茨风机9及曝气装置6执行指令进行关启来实现，进而形成反应池5进行正常曝气，对反应池5的mbr膜反应组件5.1进行好氧生化反应，同时由反应池5的液位控制器3经plc控制系统8来指令自吸水泵11启闭，对反应池5的mbr膜反应组件5.1进行分离过滤。

2、微滤膜分离过滤阶段：由于布(mbr膜)生物反应池5的mbr膜反应组件5.1连通微滤膜过滤池10的微滤膜芯组件10.1，当反应池5的液位控制器3经plc控制系统8来指令自吸水泵11启闭，先对反应池5的mbr膜反应组件5.1进行分离过滤后再对微滤膜过滤池10的微滤膜芯组件10.1进行更深度的分离过滤并(未消毒的)达标出水(见图1、见图2、见图3)。

3、消毒处理阶段：在清水池中对微滤膜分离过滤阶段的出水用消毒剂(二氧化氯、次氯酸钠、二氯异氰尿酸钠等)投加系统对出水的粪大肠菌群数进行接触消毒，保证足够的消毒时间并起到了暂时存储接触消毒的作用，使粪大肠菌群数指标达标(见图1、见图2、见图3)。

在实施例中本发明的在线清洗工艺是集在线膜堵塞的实时监控技术和清洗系统由自吸水泵11、具有实时监控的压力表12和流量表13、plc控制系统8、清洗进出水管所组合而构成于一体的工艺方法(见图4、见图5)，实现自动进行膜清洗：先由压力表12显示超过指定范围的信号传输给plc(可编程序控制器)主控制系统8后，对自吸水泵11进行自动启停，然后由自吸水泵11抽滤已达标的清水对布(mbr膜)生物反应器工艺的mbr膜反应组件5.1及微滤膜过滤器工艺的微滤膜芯组件10.1进行清洗，保证了该新组工艺方法在运行过程始终处于稳定的高通量的达标水量和水质，促使处理的水质和水量更稳定达标出水的最佳状况。

本发明的一种布生物反应器及微滤膜过滤器的污废水处理方法是对污废水的污染物质处理具有：低造价、低运行费用、能合理高效和稳定地对污水进行有序连续性、推流渐进性及布置紧凑性的达标处理。还能解决mbr膜及微滤膜易受污染、难维护及膜的制造成本高、工艺运行成本过高、工艺及其装置性价比差等问题和困难，使水质和水量更能始终稳定达标出水，操作和维护更方便或更易实现自动化。