申请日2006.01.12
公开(公告)日2006.07.12
IPC分类号C02F3/12; C02F3/30
摘要
本发明涉及一种一体式膜生物反应水处理装置。它包含有一个由缺氧区和好氧区的组成反应池、设置在缺氧区2中的搅拌器3、置入好氧区4的曝气管6及其连接进气管11上的空气泵12、缺氧区2进水管17上的进水泵16、好氧区4出水管7上的出水泵10、以及从好氧区4至缺氧区2污泥回流管14上的回流泵15构成的循环式活性污泥水处理装置，所述的好氧区4内设置一个膜组件5，所述的出水管7从膜组件5的出水口连通至所述的出水泵10的进口。本发明的运行周期长，膜污染程度大为减少，能维持较高的膜通量，确保设备出水质量符合《生活杂用水水质标准》。
权利要求书
1.一种一体式膜生物反应水处理装置，包括一个由分割成缺氧区(2)和好氧区(4)的反 应池(1)、设置在缺氧区(2)中的搅拌器(3)、置入好氧区(4)的曝气管(6)及其连接进 气管(11)上的空气泵(12)、缺氧区(2)进水管(17)上的进水泵(16)、好氧区(4)出水管 (7)上的出水泵(10)、以及从好氧区(4)至缺氧区(2)污泥回流管(14)上的回流泵(15) 构成的循环式活性污泥水处理装置，其特征在于所述的好氧区(4)内设置一个膜组 件(5)，所述的出水管(7)从膜组件(5)的出水口连通至所述的出水泵(10)的进口。
2.根据权利要求1所述的一体式膜生物反应水处理装置，其特征在于所述的膜组件 (5)为聚偏氟乙烯中空纤维膜组件。
3.根据权利要求2所述的一体式膜生物反应水处理装置，其特征在于所述的聚偏氟 乙烯中空纤维膜组件的结构是：两根平行管(18)分别接通聚偏氟乙烯中空纤维膜 束(19)的两端，然后所述的两根平行管(18)两端连通而接通所述的好氧区(4)的出 水管(7)。
4.根据权利要求1所述的一体式膜生物反应水处理装置，其特征在于所述的曝气管 (6)是1～2根管壁上均布小穿孔的管子，其末端封闭而头端接通所述的进气管 (11)，所述的曝气管平铺在反应池(1)好氧区(4)的底部。
5.根据权利要求1所述的一体式膜生物反应水处理装置，其特征在于所述的空气泵 (12)、进水管(16)、出水泵(10)、回流泵(15)和搅拌器(13)的电动机均连接至一个自 动控制箱，由自动控制箱控制它们的开口，实现进水曝气——排水同时进水曝气 ——进水曝气……两个阶段循环运行方式。
说明书
一体式膜生物反应水处理装置
技术领域
本发明涉及一种将循环活性污泥系统工艺与膜过滤技术组合为一体式膜生物反 应水处理装备，属于环境工程技术领域。
背景技术
膜分离技术被认为是20世纪末至21世纪中期最有发展前途的高科技之一，把膜 分离技术与污水处理中传统的生物处理相结合，就构成了膜生物反应器(Membrane Bioreactor，简称MBR)。由于具有操作运行简单，污泥产率低，占地面积小，能有效 去除氨氮，对难降解的工业废水处理也非常有效，还可用于回用水处理等特点，膜生 物反应器已经广泛地应用于各个领域，由给水处理扩展到生活污水及许多工业废水的 处理。
60年代美国首先将MBR用于废水处理研究，20世纪70年代后期，大规模好氧 膜生物反应器开始在北美应用，然后依次是20世纪80年代早期在日本(同期南非： 厌氧膜生物反应器)，90年代中期在欧洲，90年代末期在中国。
循环活性污泥系统(Cyclic Activated Sludge System，即CASS)工艺是在SBR工 艺和氧化沟技术的基础上开发出的新工艺，是一种具有脱氮除磷功能的以序批曝气一 非曝气方式运行的充一放式间隙活性污泥处理工艺，在一个反应器中完成有机污染物 的生物降解和泥水分离的处理功能。CASS工艺以推流方式按一定的时间序列运行， 其运行过程包括充水-曝气、充水-泥水分离、上清液滗除等三个阶段。这三个阶段组 成一个运行周期，各周期可连续循环运行。
近年来，由于人们对水环境质量的要求越来越高，传统的生物处理工艺出水难以 满足越来越严格的污水排放标准，而膜生物反应器在生活污水和工业废水的处理之 中，显示出许多传统工艺无法比拟的优越性。但同时也暴露出一些不足之处。特别是 膜的污染问题，造成膜通量下降，甚至造成膜无法继续使用，严重影响到其在实际中 的广泛应用。另外，目前由于制造工艺、原材料等原因，膜制造的成本较高，而且寿 命较短，因此MBR的投资和运行费用高也成为MBR推广应用中遇到的主要问题之 一。
随着膜生物反应器的广泛应用和膜制造技术的进步，MBR的投资费用会大幅度 降低，由此可以预见，膜生物反应器作将会愈来愈具有经济、技术上的竞争优势。而 且今后会出现越来越多的不同生物处理工艺与膜分离单元的组合形式。膜生物反应器 已经显示出越来越强的应用趋势。将CASS工艺与膜过滤技术组合成为一体式装置处 理生活污水，进行回用研究，国内还未见相关报道。而膜与序批式生物反应器组合形 成的工艺是运行能耗低的一种膜生物反应器，且膜分离过程不会影响微生物的活性， 有良好的应用前景。
膜生物反应器分为三类：膜生物生物反应器;膜曝气生物反应器;萃取膜生物反 应器。污水处理中所用膜生物反应器大部分为膜分离生物反应器。膜分离生物反应器 按照膜组件的放置方式可分为分置式和一体式膜生物反应器。一体式膜生物反应器是 指将膜组件安置在生物反应器内部，具体装置见图1。反应器下方有曝气装置，将空 压机送来的空气形成上浮的微气泡，在曝气的同时，又使膜表面产生一剪切应力，利 于膜表面除污，透过在抽吸泵的负压下流出膜组件。其特点是不使用循环泵，可避免 微生物受到剪切力而失活且可省掉循环用的管路配置，运行费用低。对于耐剪切力较 弱的微生物菌体或反应量较小的情况，采用一体式较为有利。但是使用一体式膜生物 反应器，膜通量相对较低，易发生膜污染，造成膜通量下降，甚至造成膜无法继续使 用，严重影响到其在实际中的广泛应用。另外，目前由于制造工艺、原材料等原因， 膜制造的成末较高，而且寿较短，因此MBR的投资和运行费用高也成为MBR推广 应用中遇到的主要问题之一。
循环式活性污泥工艺(CASS工艺)是序批式活性污泥法工艺的一种新形式。通 常CASS反应池分三个反应区：生物选择器、缺氧区和好氧区，容积比一般为1∶5∶ 30。排水系统是CASS处理工艺设计的重要内容，也是其设计中最具特色和关系到系 统运行成败的关键部分。而实际工程中的滗水器往往很难达到设计要求，出水的悬浮 物较多，浊度较高，出水水质很难保证。普通CASS设备出水还不足以达到回用标准。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一体式膜生物反应水处理装置，设备运行周期长，膜 污染程度大为减少，能维持较高的膜通量，确保设备出水质量符合《生活杂用水水质 标准》。
为了达到上述目的，本发明的构思是：本发明看准膜生物反应器的良好应用前景， 在研究多种膜组件性能的基础上，将循环活性污泥系统工艺(CASS工艺)与膜过滤 技术组合成为一体式膜生物反应器，并将其应用于污水处理领域。本专利中的一体化 膜生物反应水处理装置针对普通MBR和CASS设备存在的缺点，采用中空纤维膜系 统作为一体化设备的排水系统，保证了设备出水能够符合《生活杂用水水质标准》 (CJ25.1-89)，而且独特的排水方式和曝气方式使得设备的运行周期长，膜污染的程 度大大减少，并能维持较高的膜通量。本发明将膜生物过滤技术用于污水处理，设计 上是以循环活性污泥法为基础，将其与膜组件相结合，形式上采用了一体式，即将膜 组件放置于CASS反应池中从而形成的一体式膜生物反应水处理装置。
根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：
一种一体式膜生物反应水处理装置，包括一个由分割成缺氧区和好氧区的反应 池、设置在缺氧区中的搅拌器、置入好氧区的曝气管及其连接进气管上的空气泵、缺 氧区进水管上的进水泵、好氧区出水管上的出水泵、以及从好氧区至缺氧区污泥回流 管上的回流泵构成的循环式活性污泥水处理装置，其特征在于所述的好氧区内设置一 个膜组件，所述的出水管从膜组件的出水口连通至所述的出水泵的进口。
上述的膜组件为聚偏氟乙烯中空纤维膜组件。
上述的聚偏氟乙烯中空纤维膜组件的结构是：两根平行管分别接通聚偏氟乙烯中 空纤维膜束的两端，然后所述的两根平行管两端连通而接通所述的好氧区的出水管。
上述的曝气管是1～2根管壁上均布小穿孔的管子，其末端封闭而头端接通所述 的进气管，所述的曝气管平铺在反应池好氧区的底部。
上述的空气泵、进水管、出水泵、回流泵和搅拌器的电动机均连接至一个自动控 制箱，由自动控制箱控制它们的开口，实现进水曝气——排水同时进水曝气——进水 曝气……两个阶段循环运行方式。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：本 发明在循环式活性污泥水处理装置中反应池好氧区内设置膜组件，对其出水起“二沉 池”作用，确保出水水质，并在膜组件下面的好氧区底部安置曝气管，使膜污染程度 大为减少，维持较的膜通量，设备运行周期长。