[发明专利]一种MBR膜污染控制的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种污水处理的装置和方法，具体是一种高效经济的MBR膜污染控制装置和方法，采用装置和方法可以有效地缓解MBR膜污染的发生，延长膜清洗的周期，提高膜通量，降低膜清洗成本，适用于处理生活污水或工业废水的浸没式MBR工艺领域。 

背景技术

我国是人均淡水资源仅为世界平均水平的1/4，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。随着我国经济的快速发展，水资源的消耗成倍增加，一方面造成了水资源的紧缺，同时也增加了污水的产生，全国废污水排放量由1980年的315亿吨增加到2002年的631亿吨。多数城市地下水受到一定程度污染，并且有逐年加重的趋势。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，并且进一步加剧了水资源短缺的矛盾。污水处理及其资源化再利用是解决水资源短缺与水污染严重矛盾的有效措施。 

膜生物反应器是一种将膜分离技术与生物处理单元相组合的污水处理与回用工艺。该工艺由于采用高效的膜过滤替代传统活性污泥工艺中的二沉池，反应器内可保持高浓度的微生物量，处理容积负荷高，固液分离效率高，出水好且稳定；相对传统的污水处理工艺还具有占地面积小、出水水质稳定、剩余污泥产生量小、操作管理方便、自动化程度高等优点。由于其相对传统工艺的优越性，MBR在全球得到了广泛的应用，在我国也进入了大规模商业化应用阶段。据不完全统计，截至2010底年我国投入运行或在建的MBR系统已超过500套。 

虽然MBR在污水处理和回用中的应用日益增多。但是膜价格昂贵、膜污染以及能耗高等问题，限制了膜生物反应器的广泛应用。随着化工工业的发展，膜的生产成本大幅降低。加上膜处理工艺的优化，MBR的运行费用也随之降低，但膜污染问题仍没有得到很好的解决。膜污染是MBR发展所面临的一大难题，是限制MBR广泛应用的主要瓶颈。膜污染导致膜通量下降，增加膜组件更换和清洗的频率，从而增加MBR的折旧成本和运行费用。 

众多研究表明，许多因素能导致膜污染，包括滤膜的固有性质如：膜材质、表面电荷、亲/疏水性、膜孔径及分布等、膜组件的构造、操作条件如：膜通量、操作压力、膜面流速、运行温度、运行方式等和污泥混合液特性包括：悬浮固体浓度、粒度分布、溶解性有机物浓度、胞外聚合物浓度、黏度等。其中的污泥浓度对膜污染的产生具有重大影响。Fane的研究认为膜区污泥浓度与膜污染的速度呈很好的正相关性。Shimizu的研究发现膜通量的下降 与污泥浓度的增加呈对数关系。Yamamoto等人认为，在传统MBR中，当MLSS超过某一临界值后膜通量会急剧下降。我们在5万m3/d处理规模的MBR工程运行中发现，当膜池混合液浓度达到8000mg/L时，膜通量随时间下降幅度明显高于低混合液浓度(低于6000mg/L)的情况。综上所述，随着污泥浓度的增高，则膜污染速度加快。因此，若能降低膜池的污泥浓度，将能有效减缓膜污染。当前解决膜污染问题的技术主要是采用超声波、臭氧、投加化学药剂抑制膜污染。这几种方法在一定程度上能够缓解膜污染，但存在能耗大、增加药耗、运行成本高等问题，同时化学药剂还在系统中引入了二次污染。因此，需要提出更好的减缓膜污染技术方案。 

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提出一种MBR膜污染控制的装置和方法，该装置和方法是通过工艺结构的改变降低膜池的污泥浓度，同时保证了生物处理单元的高污泥浓度，而且占地面积小，污水停留时间短，效率高，效果好。 

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种MBR膜污染控制的装置，设有生物处理单元和浸没式膜处理单元，所述生物处理单元由厌氧池、缺氧池和好氧池构成，其特征是：在所述生物处理单元和膜处理单元之间设有一个快速沉淀池，该快速沉淀池为圆筒形池壁，底部为漏斗形，漏斗形的底部设有集泥槽，该集泥槽通过一个设有液下推进器或气提装置的污泥回流设备与所述生物处理单元的厌氧池前端连通；快速沉淀池中间设有上下开口的污泥沉降筒，该沉降筒通过进水管与所述生物处理单元的出水口连通，在快速沉降池的上口设有溢流堰，该溢流堰设有溢水管与膜处理单元连通；生物处理单元的污水进水管、生物处理单元与快速沉淀池连通的水管和所述污泥回流管上均设有控制阀门。 

利用上述装置进行MBR膜污染控制的方法：其特征包括以下步骤： 

1)污水首先进入生物处理单元：将污水放入生物处理单元，污水中大部分的有机污染物和含氮物质在生物处理单元得到去除，生物处理单元内污泥浓度保持在6000-8000mg/L左右，水力停留时间为6-8h；