[发明专利]气提循环式膜生物反应装置及污水处理方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护水处理技术和膜分离技术领域，特别涉及一种利用气提作用实现膜表面液体快速流动的污膜过滤方法。该种膜过滤方法适用于膜生物反应器(MBR)、膜加强生物反应器(MEBR)和膜过滤。

背景技术

已知技术中中空纤维膜或毛细管膜或管式膜通常组成压力式或浸没式瀑气式膜过滤器。其中浸没式瀑气式膜过滤器通常被用于过滤杂质较高的液体。浸没式瀑气式膜过滤器一般通过向膜周围的液体中由下向上瀑气来减低液体中固体杂质在膜表面的沉积和对膜表面的污染。浸没式瀑气式膜过滤器的典型例子是污水处理技术中的膜生物反应器(MBR)。另外中国专利(申请号200610002387X)揭示了将生物膜反应器和膜过滤相结合的膜加强生物反应器(MEBR)。

已知技术中用于膜生物反应器的常见膜过滤方式是浸没式和内压错流式。

已知技术中浸没式膜过滤器就是将膜浸没在被过滤液体中，然后通过抽提泵在中空纤维或毛细管内部形成负压，从而使被过滤液体透过中空纤维或毛细管壁实现过滤过程。为了避免污染物在浸没式膜过滤器膜表面的沉积，通常需要在膜过滤器的底端附近设置爆气装置，以便利用气体在膜表面带来的气体和液体的流动减低膜表面污染物的浓度。气体强烈的扰动经常带来断丝问题。同时由于膜丝内部负压的作用，膜外表面附着的污泥颗粒趋于干化，而干化污泥又将吸附其它污泥颗粒，产生膜表面污泥化现象。在分置浸没式膜生物反应器中通常利用循环泵将膜过滤池液体循环至生物反应池以降低膜池内污染物的浓度，这一循环能耗加上大量爆气的能耗大大增加了运行费用。对浸没式膜过滤器的膜进行彻底清洗时通常需要将膜过滤器从过滤池中提吊出来，然后再浸没到清洗液中清洗，这一过程显然是困难和繁琐的。总之，浸没式膜过滤器虽然具有较高的抗污染能力，但是断丝、耗能高、表面污泥化和清洗难等技术弱点大大限制了这一技术的发展。

已知技术中用于膜生物反应器的内压错流式膜过滤器需要在膜表面形成较高的液体流速以避免污染物对膜表面的污染。为了满足膜表面液体流速的要求，过滤器内部液体流量是一般是水处理量的十几倍甚至几十倍，因此耗能高使得内压错流膜生物反应器技术的应用和推广受到限制。

发明内容

本发明要解决现有技术中浸没式膜过滤器存在的断丝、耗能高、表面污泥化和清洗难等技术问题和内压错流膜生物反应器耗能高的技术问题，揭示一种利用气提实现膜表面错流的膜生物反应装置和污水处理方法。

本发明气提循环式膜生物反应装置由瀑气式膜过滤装置，生物反应器和气泵组成。所述瀑气式膜过滤装置由至少一个瀑气式膜过滤器组成，瀑气式膜过滤装置底部设有至少一个给水管，上部设有至少一个浓水管，底部还设有至少一个进气管，设有至少一个产水管；诉述给水管和浓水管分别与生物反应器相连接；所述瀑气式膜过滤器包括多根中空纤维膜或毛细管膜或管式膜、瀑气式膜过滤器外壳和安置在瀑气式膜过滤器内部的爆气装置。所述生物反应器是已知技术生物反应器中的任何一种及几种的组合；气泵通过管路与瀑气式膜过滤器内部安装的瀑气装置相连接。

本发明气提循环式膜生物反应污水处理方法包括利用生物反应器对污染物进行降解，生物降解后的生物反应液由以上提及的给水管进入瀑气式膜过滤器；通过气泵向安装在瀑气式膜过滤器中的爆气装置提供空气；生物反应液在气提作用下，在瀑气式膜过滤器内部向上流，经浓水管回到生物反应器内，实现生物反应液在膜反应器内和生物反应器之间的循环；在生物反应器液体压力作用下或在产水泵负压作用下或在生物反应器液体压力和产水泵负压作用共同作用下，生物反应液透过过滤膜得到净化。被过滤膜截留的活性生物体又随浓水回流到生物反应池，进一步参与生物降解反应，因而实现膜过滤对生物反应器的加强作用。被过滤膜截留的其它悬浮物在生物反应器及其关联装置中被沉淀排出。

本发明气提循环式膜生物反应装置提及的瀑气式膜过滤器是包括了瀑气装置的内压式或外压式的各种膜过滤器。

本发明提及生物反应器是厌氧、缺氧或耗氧生物反应器以及这些生物反应器和沉淀池间的组合。当生物反应器的上液位无法满足本发明上液位要求时，可以在生物反应器和瀑气式膜过滤装置之间使用缓冲水箱，将生物反应液通过供水泵供入缓冲水箱以保证提供膜过滤需要的水位。为了简化起见以下将各种生物反应器的池体或缓冲水箱均称为生化液池。

本发明气提循环式膜生物反应污水处理方法的瀑气量与产水量的比值为5-50倍。在这一瀑气范围内气提形成的浓水循环量应为产水量的10-200倍，处理液体的污染程度越高，需要的瀑气量越高。过低的瀑气量将影响膜表面的自清洗效果，过高的瀑气量使得污水处理的能耗过高。