申请日2021.08.02
公开（公告）日2021.09.21
IPC分类号C02F3/28; C02F9/14
摘要
本申请提供一种污水厌氧膜生物处理系统及方法，其中包括，由调节池、膜浓缩池和厌氧膜生物反应池构建的工艺系统，由各池间蠕动泵构成的动力系统，膜浓缩池与厌氧膜生物反应池内分别设有浸没式陶瓷膜组件与膜抽吸泵构成的主要处理系统，利用厌氧发酵所产生的气体与隔膜泵、曝气管构成的膜清洗系统。针对我国普遍存在的市政污水处理厂进水浓度较低所造成的技术难题，提供了一套高效可行的技术解决系统及方法，大大缩短传统污水、污泥处理工艺流程，在保证处理效果的前提下，减少占地，节能降耗；其中使用无机陶瓷膜代替传统有机膜，利用材料通量大，耐酸碱，机械强度强，耐久性好等特性，在浓缩、过滤、气清等过程中具有不可替代的优势。
权利要求书
1.一种污水厌氧膜生物处理系统，其特征在于，包括：
用于储放待处理的污水的调节池；
膜浓缩池，所述膜浓缩池内设有第一浸没式陶瓷膜组件以及位于所述第一浸没式陶瓷膜组件下方的第一曝气管，所述第一浸没式陶瓷模组件具有用于供抽吸泵抽出过滤液的第一过滤液出口；所述膜浓缩池的顶部设有进水口和第一气体连通口，所述膜浓缩池的底部设有排水口，所述调节池的排水口与所述膜浓缩池的进水口连通；
以及厌氧膜生物反应池，所述厌氧膜生物反应池的顶部设有进水口、第二气体连通口和排气口，所述厌氧膜生物反应池的底部设有排泥口；所述膜浓缩池的排水口与所述厌氧膜生物反应池的进水口连通；所述厌氧膜生物反应池内设有第二浸没式陶瓷膜组件以及位于所述第二浸没式陶瓷膜组件下方的第二曝气管，所述第二浸没式陶瓷模组件具有用于供抽吸泵抽出过滤液的第二过滤液出口，所述厌氧膜生物反应池的排气口通过排气主管与第一排气管和第二排气管连通，所述第一排气管与所述第一曝气管连通，所述第二排气管与所述第二曝气管连通；所述第一气体连通口与所述第二气体连通口连通。
2.根据权利要求1所述的污水厌氧膜生物处理系统，其特征在于：
所述调节池内安装有膜格栅，所述调节池的顶部设有用于投加混凝剂、絮凝剂或pH调节剂的至少一个加药部。
3.根据权利要求1所述的污水厌氧膜生物处理系统，其特征在于：
所述第一浸没式陶瓷膜组件的膜材质为氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化硅、碳化硅、石墨烯和莫来石中的至少一种，膜孔的直径设置为0.03-0.5μm；所述第二浸没式陶瓷膜组件的膜材质为氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化硅、碳化硅、石墨烯和莫来石中的至少一种，膜孔的直径设置为0.03-0.5μm。
4.根据权利要求1所述的污水厌氧膜生物处理系统，其特征在于：
所述第一过滤液出口处设有第一出水管，所述第一出水管上设有第一压力传感器、第一抽吸泵和第三计时器，所述第一抽吸泵与所述第一压力传感器和所述第三计时器通信连接，所述第一压力传感器和所述第三计时器用于控制所述第一抽吸泵的运行时间；
所述第二过滤液出口处设有第二出水管，所述第二出水管上设有第二压力传感器、第二抽吸泵和第四计时器，所述第二抽吸泵与所述第二压力传感器和所述第四计时器通信连接，所述第二压力传感器与第四计时器用于控制所述第二抽吸泵的运行时间。
5.根据权利要求1所述的污水厌氧膜生物处理系统，其特征在于：
所述排气口处设置有排气主管，所述排气主管的末端设置有计量器；所述第一排气管和所述第二排气管均与所述排气主管连通；所述第一排气管上设置有第一隔膜泵和第五计时器，所述第五计时器与所述第一隔膜泵通信连接，用于控制所述第一隔膜泵的运行时间；所述第二排气管上设置有第二隔膜泵和第六计时器，所述第六计时器与所述第二隔膜泵通信连接，用于控制所述第二隔膜泵的运行时间。
6.根据权利要求1所述的污水厌氧膜生物处理系统，其特征在于：
所述厌氧膜生物反应池的外壁设置有加热件，保温温度设置为30-80℃之间。
7.根据权利要求1所述的污水厌氧膜生物处理系统，其特征在于：
所述厌氧膜生物反应池内设置有用于分离固液气的三相分离器，所述三相分离器的出气口与所述排气口连通，所述三相分离器截留的固体和液体返回至所述厌氧膜生物反应池中。
8.根据权利要求1所述的污水厌氧膜生物处理系统，其特征在于：
所述膜浓缩池与所述厌氧膜生物反应池的有效容积比设置为1:1-1:10之间。
9.根据权利要求1所述的污水厌氧膜生物处理系统，其特征在于：
所述厌氧膜生物反应池的排泥口预设有与所述膜浓缩池连通的污泥回流管路，所述厌氧膜生物反应池内的污泥按0-200％回流比回流至所述膜浓缩池的进水口处。
10.一种污水厌氧膜生物处理方法，其特征在于，所述污水厌氧膜生物处理方法包括如下步骤：
将调节池中的污水流入膜浓缩池中，利用所述膜浓缩池中的第一浸没式陶瓷膜组件对污水进行过滤、对污泥进行浓缩；浓缩后的污泥再流入厌氧膜生物反应池，利用所述厌氧膜生物反应池中的第二浸没式陶瓷膜组件进行厌氧发酵，并通过所述第二浸没式陶瓷膜组件实现水力停留时间与污泥停留时间的相对分离，从而提高厌氧发酵的有机物负荷；将所述厌氧膜生物反应池中产生的气体进行分流，使气体分别进入所述膜浓缩池中的第一曝气管和所述厌氧膜生物反应池中的第二曝气管，从而分别冲刷所述第一浸没式陶瓷膜组件的膜表面和所述第二浸没式陶瓷膜组件的膜表面的污染物。
说明书
污水厌氧膜生物处理系统及方法
技术领域
本申请涉及污水处理技术领域，具体而言，涉及一种污水厌氧膜生物处理系统及方法。
背景技术
近些年，将厌氧发酵与超滤膜相结合的厌氧膜生物反应器得到了一定程度上的关注，其利用膜的选择透过性进行固液分离，一方面强化了污水的一级处理效果，同时另一方面在反应器内进行污泥浓缩、厌氧发酵，产生生物质能源，膜出水后续可接厌氧氨氧化等技术，进行脱氮处理。
由于我国市政污水进水浓度较低，将厌氧发酵作为主流污水污泥的处理工艺，还存在一定技术难度；另外，现使用的膜组件皆为有机材质，易破损、可耐受跨膜压差较小、通量较小、容易污堵、耐酸碱性能较差、使用寿命较短等诸多问题，极大程度上限制了其的推广与应用。
发明内容
本申请提供一种污水厌氧膜生物处理系统及方法，以改善上述技术问题。
本发明具体内容如下：
基于上述目的，本申请实施例提供了一种污水厌氧膜生物处理系统，包括：
用于储放待处理的污水的调节池；
膜浓缩池，所述膜浓缩池内设有第一浸没式陶瓷膜组件以及位于所述第一浸没式陶瓷膜组件下方的第一曝气管，所述第一浸没式陶瓷模组件具有用于供抽吸泵抽出过滤液的第一过滤液出口；所述膜浓缩池的顶部设有进水口和第一气体连通口，所述膜浓缩池的底部设有排水口，所述调节池的排水口与所述膜浓缩池的进水口连通；
以及厌氧膜生物反应池，所述厌氧膜生物反应池的顶部设有进水口、第二气体连通口和排气口，所述厌氧膜生物反应池的底部设有排泥口；所述膜浓缩池的排水口与所述厌氧膜生物反应池的进水口连通；所述厌氧膜生物反应池内设有第二浸没式陶瓷膜组件以及位于所述第二浸没式陶瓷膜组件下方的第二曝气管，所述第二浸没式陶瓷模组件具有用于供抽吸泵抽出过滤液的第二过滤液出口，所述厌氧膜生物反应池的排气口通过排气主管与第一排气管和第二排气管连通，所述第一排气管与所述第一曝气管连通，所述第二排气管与所述第二曝气管连通；所述第一气体连通口与所述第二气体连通口连通。
可选的，所述调节池内安装有膜格栅，所述调节池的顶部设有用于投加混凝剂、絮凝剂或pH调节剂的至少一个加药部。
可选的，所述第一浸没式陶瓷膜组件的膜材质为氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化硅、碳化硅、石墨烯和莫来石中的至少一种，膜孔的直径设置为0.03-0.5μm；所述第二浸没式陶瓷膜组件的膜材质为氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化硅、碳化硅、石墨烯和莫来石中的至少一种，膜孔的直径设置为0.03-0.5μm。
可选的，所述第一过滤液出口处设有第一出水管，所述第一出水管上设有第一压力传感器、第一抽吸泵和第三计时器，所述第一抽吸泵与所述第一压力传感器和所述第三计时器通信连接，所述第一压力传感器和所述第三计时器用于控制所述第一抽吸泵的运行时间；
所述第二过滤液出口处设有第二出水管，所述第二出水管上设有第二压力传感器、第二抽吸泵和第四计时器，所述第二抽吸泵与所述第二压力传感器和所述第四计时器通信连接，所述第二压力传感器与第四计时器用于控制所述第二抽吸泵的运行时间。
可选的，所述排气口处设置有排气主管，所述排气主管的末端设置有计量器；所述第一排气管和所述第二排气管均与所述排气主管连通；所述第一排气管上设置有第一隔膜泵和第五计时器，所述第五计时器与所述第一隔膜泵通信连接，用于控制所述第一隔膜泵的运行时间；所述第二排气管上设置有第二隔膜泵和第六计时器，所述第六计时器与所述第二隔膜泵通信连接，用于控制所述第二隔膜泵的运行时间。
可选的，所述厌氧膜生物反应池的外壁设置有加热件，保温温度设置为30-80℃之间。
可选的，所述厌氧膜生物反应池内设置有用于分离固液气的三相分离器，所述三相分离器的出气口与所述排气口连通，所述三相分离器截留的固体和液体返回至所述厌氧膜生物反应池中。
可选的，所述膜浓缩池与所述厌氧膜生物反应池的有效容积比设置为1:1-1:10之间。
可选的，所述厌氧膜生物反应池的排泥口预设有与所述膜浓缩池连通的污泥回流管路，所述厌氧膜生物反应池内的污泥按0-200％回流比回流至所述膜浓缩池的进水口处。
基于上述目的，本实施例还提供了一种污水厌氧膜生物处理方法，所述污水厌氧膜生物处理方法包括如下步骤：
将调节池中的污水排入膜浓缩池中，利用所述膜浓缩池中的第一浸没式陶瓷膜组件对污水进行浓缩；浓缩后的污水再排入厌氧膜生物反应池，利用所述厌氧膜生物反应池中的第二浸没式陶瓷膜组件进行浓缩，以通过第二浸没式陶瓷膜组件实现水力停留时间与污泥停留时间的相对分离，从而提高厌氧发酵的有机物负荷；将所述厌氧膜生物反应池中产生的气体分流，使气体分别进入所述膜浓缩池中的第一曝气管和所述厌氧膜生物反应池中的第二曝气管，从而分别冲刷所述第一浸没式陶瓷膜组件的膜表面和所述第二浸没式陶瓷膜组件的膜表面的污染物。
本发明的有益效果是：
综上所述，本实施例提供的污水厌氧膜生物处理系统及方法，通过调节池、膜浓缩池、厌氧膜生物反应池三部分构建污水污泥处理系统。实际运行结果表明:当设定系统的水力停留时间(HRT)为8h时，能够同时实现对COD和SS的有效去除，此外，在此运行条件下污泥产量极低，能够将85％以上的COD转化为甲烷，且沼气产率可达0.3m3沼气/kg TS。此系统膜出水经进一步脱氮除磷处理后，即可实现城镇污水的达标排放，同时获得较高的生物质产沼量；所产生的生物质沼气可部分回流至膜浓缩池中的第一曝气管和厌氧膜生物反应池中的第二曝气管中，不仅可对池内混合液起到一定搅拌作用，也能够作为膜气洗的气体来源，对膜表面的污染物进行冲刷，延缓膜组件污染，提高处理效果，降低处理成本；所产生的沼液有回收磷元素或作为生物肥料的潜力。本发明是一种低碳环保，能够实现资源、能源回收的新型污水污泥处理工艺。
（发明人：蒋红与;关春雨;薛晓飞;曹天宇;任璐;王志强;高世雄）