[发明专利]一体化MBR膜生物反应器

说明书

技术领域

本发明涉及污水回用领域，具体而言涉及一种强化脱氮除磷同时降低膜污染的装置和工艺。

背景技术

集约化、高密度、循环水水产养殖相对于传统的养殖方法来说，需要的土地和水资源相对较少，经济优势很大。其对水质回用的要求较高，尤其是对其脱氮除磷的要求更高。现有的中水回用技术存在着资规模大、运行成本高、系统集成水平低等根本性问题的方法，呈现出“高效不增产，节能不省钱”的现状。

MBR在废水处理领域中的应用研究始于20世纪60年代。1966年，美国的Dormliver公司首先将MBR用于废水处理的研究。1968年，Smith等将好氧活性污泥法与超滤膜相结合的MBR用于处理城市污水，该工艺具有减少活性污泥产量、保持较高活性污泥浓度、减少污水处理厂占地面积等优点。70年代后期，日本对膜分离技术在废水处理中的应用进行了大力开发和研究，使MBR开始走向实际应用。我国对膜-生物反应污水处理新工艺的研究始于20世纪90年代的中期，近十多年来,许多高等学校、科研院所和公司企业等单位对MBR污水处理工艺开展了大量的研究,取得了令人瞩目的成绩。目前采用MBR处理的废水包括生活废水、石化污水、高浓度有机废水、食品废水、啤酒废水、港口污水、印染废水等。生物反应器的类型从好氧反应器发展到厌氧反应器，并且对不同污水的处理效果、系统的稳定运行、操作条件的优化进行了研究。MBR脱氮工艺是近年来也开始研究与发展。MBR可以通过膜的截留作用，使硝化菌长期停留在好氧池内，在不增加池容的前提下相应延长了污泥龄，满足了硝化菌的生长，减少了硝化菌的流失。同时，在MBR中还发现同步硝化反硝化和短程硝化反硝化现象，这对脱氮十分有利。

目前已经公开的膜生物反应器技术，大多数综合处理装置均采用比较规范的厌氧池、好氧池、膜处理池等多级各自独立的结构装置对污水进行处理，所被处理的污水均只是在单一的生化环境中得到单一的处理。正是由于上述原因，导致目前大多数已公开的膜生化污水处理方法，多属于多段式处理。所涉及的处理装置均是独立分离式的结构。因此，不仅主体设备体积过大、系统繁杂，而且制造成本也高，处理的效率也有一定的局限性，显然不利于该技术的广泛推广使用。

然而，在MBR实际运用过程中，也存在一些问题：曝气能耗较高，同时反应器内水体呈现富氧状态，进而脱氮除磷效果不理想，悬浮污泥浓度过高导致膜污染速率快，这是限制膜大规模应用的最主要条件。

发明内容

本发明旨在提供一种一体式膜反应器装置，以改善传统膜生物反应器占地面积大，脱氮除磷效果不理想，膜污染速率较快的现状。

一种一体化MBR膜生物反应器，其特征在于，包括箱体，膜组件，曝气装置，PLC控制器；反应器箱体内存在有挡板，该挡板俯视图为半椭圆结构，且它的长轴与短轴之比为2-2.2，短轴位置位于反应器的中轴线上，靠近进水端，凸面面向好氧区；为保证水有足够的动力在好氧区和缺氧区之间循环，挡板长轴顶点到容器壁的距离不得小于短轴的4/5；反应器内部被挡板区分缺氧区和好氧区，其体积比为1:2.5-1:3.5，进水口设置在缺氧区的下端，在反应器的中轴线上，缺氧区内悬挂碳纤维填料。

进一步地，所述碳纤维填料制成束状结构，垂直固定在水体中，构成水草状仿生结构。

进一步地，所述膜组件采用孔径为0.1-0.4μm的平板膜组件，膜片之间的间隔为0.8-1cm，膜片平行于水流流动方向放置。

进一步地，曝气装置采用开口往下的U型曝气。

进一步地，所述PLC控制器控制水位的高低，当水位超过总水位的95%时，为高水位，停止进水；当水位位于总水位的40%-95%时，位于中水位，抽吸泵启动；当水位位于总水位的40%以下时，抽吸泵停；当抽吸真空压力超过35kp时，因为膜的操作压力为5-40kp，当到达35kp以上时，膜表面已经发生了严重的堵塞，所以当压力超35kp时，抽吸泵必须得停，同时进行膜清洗；否则便会使膜撕裂。抽吸泵停；风机停时，抽吸泵必须停，因为曝气的作用一方面给微生物提供必要的氧气，提供水循环的动力；另一方面还有冲刷膜片的作用。当风机停时，在抽吸泵连续工作的情况下会使污泥等大分子物质迅速的沉积在膜片上，从而使膜压急剧升高。

进一步地，所述装置的为进水方式为从缺氧区进入，污泥取自处理城市废水的污水处理厂二沉池处活性污泥，污泥浓度为2.2g/L-4.4g/L，水力停留时间为2.5-5h，溶解氧浓度为3.0-5.0mg/L。