申请日2010.02.10
公开(公告)日2013.06.05
IPC分类号C02F3/10; C02F101/30; C02F1/44
摘要
一种高浓度难降解有机污水处理系统，包括活性超滤膜生物反应器、纳滤膜组件和富集再生反应器以及投加到富集再生反应器中的固化有特种菌的活性载体;活性超滤膜生物反应器的进水管与污水管连接，活性超滤膜生物反应器的滤出水管与纳滤膜组件的进水管连接，纳滤膜组件的滤出水管与回用水管连接;纳滤膜组件上还设有浓缩液出水管与所述富集再生反应器连接;富集再生反应器上设置富集水出水管与活性超滤膜生物反应器连通，活性超滤膜生物反应器上设置活性载体回流管与富集再生反应器连接。该系统不仅可以解决高浓度难降解有机污水处理不达标的问题，还可以有效去除污水深度处理后产生的浓缩液，避免二次污染。
摘要附图
权利要求书
1.一种高浓度难降解有机污水处理系统，其特征在于，包括活性超滤膜生物反应器、纳滤膜组件和富集再生反应器以及投加到富集再生反应器中的固化有特种菌的活性载体;所述活性超滤膜生物反应器的进水管与污水管连接，活性超滤膜生物反应器的滤出水管与纳滤膜组件的进水管连接，纳滤膜组件的滤出水管与回用水管连接;所述纳滤膜组件上还设有浓缩液出水管与所述富集再生反应器连接;所述富集再生反应器上设置富集出水管与活性超滤膜生物反应器连通，活性超滤膜生物反应器上设置活性载体回流管与富集再生反应器连接;固化有特种菌的活性载体直接投加到富集再生反应器中，富集再生反应器在厌氧状态下对浓缩液中的难降解物质进行吸附富集，延长了溶解性难降解物质在反应器中的停留时间，然后通过富集出水管进入活性超滤膜生物反应器中进行好氧处理，难降解物质被降解的同时活性载体得到再生，再生后的活性载体通过活性载体回流管从活性超滤膜生物反应器输送至富集再生反应器重新利用。
2.根据权利要求1所述的高浓度难降解有机污水处理系统，其特征在于，所述特种菌是针对不同的高浓度难降解有机污水，驯化和筛选出的降解优势菌，用于降解有机污水中的溶解性难降解物质;所述活性载体具有吸附功能，能够吸附大部分溶解性难降解物质;所述特种菌在反应器中以固定态和游离态两种形式存在，游离态特种菌脱离了活性载体，主要降解未被吸附于活性载体上的溶解性难降解物质，固定态特种菌仍吸附于活性载体上，降解吸附于活性载体上的溶解性难降解物质，降解的同时，实现活性载体的再生。
3.根据权利要求2所述的高浓度难降解有机污水处理系统，其特征在于，所述活性超滤膜生物反应器的滤出水管通过第一保安过滤器(12)与纳滤膜组件的进水管连接，所述第一保安过滤器(12)进口处设加药装置。
4.根据权利要求3所述的高浓度难降解有机污水处理系统，其特征在于，所述活性超滤膜生物反应器的滤出水管通过抽吸泵(9)与第一保安过滤器(12)连接，滤出水管和抽吸泵连接的管路上设置第一液体调节阀(10)，抽吸泵(9)出水口设置第一止回阀(11);所述加药装置为加药计量泵(13)，加药计量泵(13)通过第一球阀(14)连接至第一保安过滤器(12)的进口处。
5.根据权利要求3所述的高浓度难降解有机污水处理系统，其特征在于，所述将纳滤膜组件与富集再生反应器连通的浓缩液出水管上还设有浓缩液回流管连接至纳滤膜组件的进水管，使浓缩液能回流至纳滤膜组件进一步浓缩;浓缩液出水管上设置第八液体调节阀(26)，浓缩液回流管上设置第七液体调节阀(25);所述纳滤膜组件进水管处设置高压泵(15)，高压泵(15)与纳滤膜组件进水管连接的管路上设置第二液体调节阀(16)。
6.根据权利要求3所述的高浓度难降解有机污水处理系统，其特征在于，所述纳滤膜组件还设有在线清洗装置，包括加药罐(33)、清洗水泵(20)和第二保安过滤器(21)，与纳滤膜组件的滤出水管连通的回用水管上设有纳滤出水回流管与加药罐(33)连接，加药罐(33)通过清洗水泵(20)连接第二保安过滤器(21)，第二保安过滤器(21)连接纳滤膜组件进水管。
7.根据权利要求6所述的高浓度难降解有机污水处理系统，其特征在于，所述回用水管上设置第三液体调节阀(18)，所述纳滤出水回流管上设置第四液体调节阀(19)，清洗水泵(20)的进口处和出口处分别设置第五液体调节阀(22)和第二止回阀(23)，第二保安过滤器(21)与纳滤膜组件进水管连接的管路上设置第六液体调节阀(24)。
8.根据权利要求2所述的高浓度难降解有机污水处理系统，其特征在于，所述活性超滤膜生物反应器包含膜生物反应器和所述固化有特种菌的活性载体;所述膜生物反应器包括设置在反应器内的膜组件(6)，所述膜组件底部设有曝气装置;活性超滤膜生物反应器的滤出水管与膜组件连通。
9.根据权利要求8所述的高浓度难降解有机污水处理系统，其特征在于，所述活性超滤膜生物反应器外设置鼓风机(5)，所述鼓风机(5)通过带空气调节阀(8)和气体流量计(7)的管线和膜组件相连;活性超滤膜生物反应器上还设有溢流管(30)和污泥排放/排空管(31)，污泥排放/排空管(31)上安装第二球阀(32)，来控制污泥排放和池体排空。
10.根据权利要求2所述的高浓度难降解有机污水处理系统，其特征在于，所述将活性超滤膜生物反应器与富集再生反应器连接的活性载体回流管上设有输送泵(27)，输送泵(27)的进口处设置第九液体调节阀(28)，输送泵(27)的出口处设置第三止回阀(29)。
说明书
高浓度难降解有机污水处理系统
技术领域
本发明涉及污水处理，特别是一种高浓度难降解有机污水处理系统。
背景技术
难降解有机污水(也称有机废水)具有成分复杂，微生物营养元素比例失调等特点。随 着社会各界和各级环保部门越来越关注高浓度难降解有机污水的排放，高浓度难降解有机污 水的处理研究显得尤为重要。
由于当前水资源紧张和水污染加剧的严峻局势，污水回用已成为一种必然趋势。在高浓 度难降解有机污水的深度处理与回用中，主要采用双膜法进行处理。但是高浓度难降解有机 污水深度处理后产生的浓缩液中，难降解物质浓度高，对于浓缩液的进一步深度处理达标排 放，是目前国内外污水处理界公认的难题。为了有效地解决难降解有机污水深度处理产生浓 缩液造成的污染问题，国内外都在致力于新技术的研究和开发。
本发明针对浓缩液中难降解有机物浓度高、处理难度大等问题，研究开发出活性膜富集 再生(MAC-CAR)处理技术，该技术包括活性超滤膜生物反应器(MAC)、纳滤膜(NF)和富集 再生反应器，是活性超滤膜生物反应器、纳滤膜、活性载体和特种菌的有效结合。MAC-CAR 技术系统可实现高浓度难降解有机污水的深度处理，出水水质可达到《城镇污水处理厂污染 物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A标准或相关的回用标准，并且系统产生的浓缩液经 过富集再生处理后，可以有效去除，不会造成二次污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种高浓度难降解有机污水处理系统，该系统不仅可以解决高浓度 难降解有机污水处理不达标的问题，还可以有效去除污水处理过程中产生的浓缩液。高浓度 难降解有机污水经该系统处理后，出水水质可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002)中的一级A标准或相关的回用标准，能够大大节约水资源，符合节能减排 和发展循环经济的思路。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种高浓度难降解有机污水处理系统，其特征在于，包括活性超滤膜生物反应器、纳滤 膜组件和富集再生反应器以及投加到富集再生反应器中的固化有特种菌的活性载体;所述活 性超滤膜生物反应器的进水管与污水管连接，活性超滤膜生物反应器的滤出水管与纳滤膜组 件的进水管连接，纳滤膜组件的滤出水管与回用水管连接;所述纳滤膜组件上还设有浓缩液 出水管与所述富集再生反应器连接;所述富集再生反应器上设置富集水出水管与活性超滤膜 生物反应器连通，活性超滤膜生物反应器上设置活性载体回流管与富集再生反应器连接。
所述特种菌是针对不同的高浓度难降解有机污水，驯化和筛选出的降解优势菌，用于降 解有机污水中的溶解性难降解物质;所述活性载体具有吸附功能，能够吸附大部分溶解性难 降解物质;所述特种菌在反应器中以固定态和游离态两种形式存在，游离态特种菌脱离了活 性载体，主要降解未被吸附于活性载体上的溶解性难降解物质，固定态特种菌仍吸附于活性 载体上，降解吸附于活性载体上的溶解性难降解物质，降解的同时，实现活性载体的再生。
所述活性超滤膜生物反应器的滤出水管通过第一保安过滤器12与纳滤膜组件的进水管 连接，所述第一保安过滤器12进口处设加药装置。
所述活性超滤膜生物反应器的滤出水管通过抽吸泵9与第一保安过滤器12连接，滤出水 管和抽吸泵连接的管路上设置液体调节阀10，抽吸泵9出水口设置止回阀11;所述加药装置 为加药计量泵13，加药计量泵13通过球阀14连接至第一保安过滤器12的进口处。
所述将纳滤膜组件与富集再生反应器连通的浓缩液出水管上还设有浓缩液回流管连接至 纳滤膜组件的进水管，使浓缩液能回流至纳滤膜组件进一步浓缩;浓缩液出水管上设置液体 调节阀26，浓缩液回流管上设置液体调节阀25;所述纳滤膜组件进水管处设置高压泵15， 高压泵15与纳滤膜组件进水管连接的管路上设置液体调节阀16。
所述纳滤膜组件还设有在线清洗装置，包括加药罐33、清洗水泵20和第二保安过滤器 21，与纳滤膜组件的滤出水管连通的回用水管上设有纳滤出水回流管与加药罐33连接，加药 罐33通过清洗水泵20连接第二保安过滤器21，第二保安过滤器21连接纳滤膜组件进水管。
所述回用水管上设置液体调节阀18，所述纳滤出水回流管上设置液体调节阀19，清洗水 泵20的进口处和出口处分别设置液体调节阀22和止回阀23，第二保安过滤器21与纳滤膜 组件进水管连接的管路上设置液体调节阀24。
所述活性超滤膜生物反应器包含膜生物反应器和所述固化有特种菌的活性载体;所述膜 生物反应器包括设置在反应器内的膜组件6，所述膜组件的底部设有曝气装置;膜组件与活 性超滤膜生物反应器的滤出水管连通。
所述活性超滤膜生物反应器外设置鼓风机5，所述鼓风机5通过带空气调节阀8和气体流 量计7的管线和膜组件相连;活性超滤膜生物反应器上还设有溢流管30和污泥排放/排空管 31，污泥排放/排空管31上安装球阀32，来控制污泥排放和池体排空。
所述将活性超滤膜生物反应器与富集再生反应器连通的活性载体回流管上设有输送泵 27，输送泵27的进口处设置液体调节阀28，输送泵27的出口处设置止回阀29。
本发明的技术效果：
本发明的高浓度难降解有机污水处理系统将活性超滤膜生物反应器、纳滤膜组件、活性 载体和特种菌有效结合，不仅能实现高浓度难降解有机污水的深度处理，出水水质满足回用 水标准，同时还能有效去除污水处理过程中产生的浓缩液。其优点在于：
(1)该系统包括活性超滤膜生物反应器和纳滤膜组件，还设置有富集再生反应器，在富 集再生反应器中投加固化有特种菌的活性载体;污水首先进入活性超滤膜生物反应器，通过 活性生物膜对污水中的有机物进行降解，并实现完全的泥水分离;然后进入纳滤膜组件进行 深度处理，将难降解物质截留在浓缩液中;而后将浓缩液引入富集再生反应器进行富集，富 集再生反应器在厌氧状态下，通过固化有特种菌的活性载体的吸附性使浓缩液中的生物絮体、 分散胶质及溶解性难降解物质被吸附富集，延长难降解有机物的停留时间，富集后的浓缩液 回流至活性超滤膜生物反应器继续进行降解，同时使活性载体再生，再生后的活性载体再输 送至富集再生反应器重新利用。因此经过该系统处理的有机污水，不仅出水水质可达到最终 的排放要求，而且能使系统中的活性载体处于良性的平衡状态，使吸附降解过程持续进行， 能够完全去除深度处理后产出的浓缩液，不会造成二次污染，并大大节约水资源。
(2)本发明针对污水经深度处理后产出的浓缩液中难降解物质浓度高的特点，驯化和筛 选出的优质的降解特种菌，固化在活性载体上的特种菌，投加到富集再生反应器后，以固定 态和游离态两种形式存在，固定态特种菌仍吸附于活性载体上，能有效降解吸附于活性载体 上的溶解性难降解物质，并使活性载体再生，继续发挥吸附功能;游离态特种菌脱离了活性 载体，可降解反应器中未被活性载体吸附的溶解性难降解物质。因此，将固化在活性载体上 的特种菌投加到含有高浓度难降解物质的浓缩液中，充分发挥了其降解吸附的功能，有效的 去除了浓缩液中的溶解性难降解物质。
(3)活性超滤膜生物反应器是系统的好氧处理阶段，是膜生物反应器与固化有特种菌的 活性载体的有机结合，活性超滤膜生物反应器中的特种菌也是以固定态和游离态两种形式存 在，游离态特种菌主要降解未被吸附的溶解性难降解物质，固定态特种菌吸附于活性载体上， 一方面有利于特种菌对吸附在活性载体上的溶解性难降解物质进行降解，降解的过程既是活 性载体的再生过程，二者连续循环;另一方面活性载体还可以吸附生物絮体、胶质，可以改 善活性污泥的性能，减缓膜污染进程，并减少剩余污泥产量。同时设置在膜生物反应器内部 的膜组件底部设有曝气装置，除了满足活性超滤膜生物反应器的需氧量，还能够冲刷膜表面 附着的微生物、胶质和生物絮体等物质，减缓膜污染;活性超滤膜生物反应器出水通过抽吸 泵抽出，活性污泥及大颗粒物质仍保留在反应器中，使反应器处于高污泥浓度状态，有利于 降低污泥负荷，提高处理效率。
(4)纳滤膜组件是系统的深度处理阶段，主要去除直径为1个纳米(nm)左右的溶质 粒子，截留分子量为100～1000的有机物，在水处理领域主要用于去除有机物和硬度。为使 浓缩液更有效的去除，纳滤膜上还设有浓缩液回流管，使浓缩液进一步的浓缩，有利于富集 再生反应器中的富集。纳滤膜组件还设有在线清洗装置，以延长纳滤膜组件的使用寿命。
(5)设置的富集再生反应器处于厌氧状态，有利于活性载体的吸附性，使浓缩液中的生 物絮体、分散胶质及部分溶解性物质更有效的吸附在活性载体上，从而延长了溶解性难降解 物质在反应器中的停留时间，也改善了膜生物反应器(MBR)内活性污泥的性能，同时减缓了 膜污染现象;
(6)通过活性载体的吸附作用，使膜组件保持较高的膜通量，所采用的气水比低于单纯 的膜生物反应器，降低了能耗。