斜板式膜‑生物一体化废水处理装置的制作方法

本专利属于废水处理领域，具体为斜板式膜-生物一体化废水处理装置。

背景技术：

膜生物处理技术是膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技术，该技术中膜分离系统代替了传统的沉淀池固液分离体统，节省了沉淀池构筑物的空间，膜分离出水中无悬浮固体，出水水质好。而且，由于膜对活性污泥的截留作用，水力停留时间和污泥停留时间可以分别控制，大大提高了难降解物质的降解效果。膜生物处理工艺由于不需设置沉淀池，和生物处理一体化的设计可以大大减少占地面积，且出水稳定可靠，因此广泛的应用于各类废水处理实践中。

膜生物处理工艺中，膜污染是最为重要的影响因素之一，直接影响到该工艺使用的经济性和稳定性，运行过程中膜污染的控制是当前膜生物处理工艺技术研究与应用中最重要的环节之一。膜污染是指与膜接触的污水中的微粒、胶体粒子或溶质大分子与膜存在物理、化学、生化作用或机械作用，在膜面或膜孔内吸附、沉积以及微生物在膜水界面的累积，造成膜孔径变小或堵塞，使膜的透过流量和分离特性大幅度降低的现象。膜污染不仅缩短了膜的使用寿命，而且直接导致膜分离系统中的泵抽吸头和用于膜表面清洗的曝气量增加。

目前，膜污染的控制采用物理手段和化学清洗方法进行，穿孔管曝气是最主要的物理清洗手段，通过过量曝气可以冲脱沉积在膜表面上的污泥层，以延长化学清洗的时间间隔。但实际运行中采用穿孔管曝气冲洗效果难以满足要求，且设计的气水比高达20以上，约占整个系统总能耗的80-90%，远超过传统活性污泥法6-8的气水比，这是造成膜生物反应器能耗较高、运行费用较高和膜组件频繁清洗与更换的主要原因。

斜板沉淀主要利用了浅池沉淀原理，通过设置斜板，缩短了颗粒沉降距离，从而缩短了沉淀时间，相当于增加了沉淀池的沉淀面积，从而提高了处理效率。斜板沉淀作为高效沉淀技术的一种，在各类废水的处理中均有采用，与膜分离技术相比，缺点主要在于依靠物理沉淀原理，需要设置单独的沉淀池，对配水的均匀性要求较高，这在一定程度上限制了其应用范围。

技术实现要素：

本专利的目的在于，针对膜污染产生的原因和常见控制手段的缺点，解决常规的膜生物反应器能耗较高、运行过程中膜组件频繁清洗与更换的问题，在维持处理效果的基础上有效降低气水比。

具体的技术方案为：

斜板式膜-生物一体化废水处理装置，包括膜分离系统、生物处理系统；

所述的生物处理系统包括厌氧/缺氧反应区和好氧反应区；厌氧/缺氧反应区有进水口，好氧反应区连接膜分离系统抽滤出水口；

所述的好氧反应区底部安装有曝气系统，所述的曝气系统上方安装斜板组件，斜板组件由多个平行的斜板组成，在每个斜板下方安装有膜组件，膜组件与斜板平行。

所述的斜板安装倾角为45-80度。

所述的膜组件与斜板垂直距离为1-10cm。

所述的膜组件的膜为反渗透膜、纳滤膜、超滤膜、微滤膜中的一种。膜的型式为平板式或中空纤维式。

斜板式膜-生物一体化废水处理装置的处理方法，包括以下过程：

进水通过进水口进入生物处理系统，曝气系统进行间歇式曝气运行，当停止曝气后，活性污泥沉降在斜板上，膜组件的膜面附近为上清液，开启膜分离系统进行抽滤分离。

所述的间歇式曝气运行，曝气气水比在6-15之间。

具体的，该装置的构成方式为：

1、构建一个表面形状为方形或圆形的生物处理系统

2、生物处理系统的好氧区底部安装曝气设施。

3、在曝气设施上方安装斜板组件，斜板安装倾角为45-80度。

4、在斜板下方，挨着斜板平行安装膜组件，膜组件与气上方的斜板距离为1-10cm，膜分离系统其他部分安装在生物处理系统外。

5、进水通过进水口进入，装置采用间歇式曝气运行，当停止曝气后，活性污泥迅速沉降在膜组件上侧的斜板上，膜面附近为上清液，开启膜分离系统进行抽滤分离，可以有效的延长膜组件的正常使用时间。

斜板在装置中起到加快泥水分离、避免活性污泥沉降到膜表面、减缓膜污染的作用。在运行过程中，当曝气停止后，由于斜板的存在，泥水分离迅速完成，有效减少了污泥沉降时间；活性污泥沉降在斜板的上方，斜板下方的膜组件处于上清液中，过滤压力小，过滤速度快，可以有效减缓膜污染，降低清洗和更换频率。

此外，采用间歇式运行，膜表面的清洗无需过多借助曝气时膜表面的气水冲刷，气水比可以采用正常污水生物处理时的比值，有效降低了能耗。

本实用新型提供的斜板式膜-生物一体化废水处理装置，将膜分离系统与斜板沉降结合在一起，与活性污泥系统组成一体化的废水生物处理装置，在提高生物处理效率和出水水质的同时，可以有效的降低膜污染，延长膜的清洗时间。该装置运行方式灵活，出水水质稳定可靠，出水中没有悬浮物，膜组件使用寿命长，适用范围广，拓宽了膜生物反应器的工程应用领域。

附图说明

图1是本实用新型的生物处理系统俯视结构示意图；

图2是本实用新型的生物处理系统剖面结构示意图。

具体实施方式

结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1和图2所示，斜板式膜-生物一体化废水处理装置，包括斜板组件、膜分离系统、生物处理系统。

所述的生物处理系统包括厌氧/缺氧反应区2和好氧反应区1；厌氧/缺氧反应区2有进水口3，好氧反应1区连接有膜分离系统抽滤出水口4。

所述的好氧反应区1底部安装有曝气系统5，所述的曝气系统5上方安装斜板组件，斜板组件由多个平行的斜板6组成，在每个斜板6下方安装有膜组件7，膜组件7与斜板6平行。

具体的，生物处理系统为一个长宽高为1000*500*900mm的方形生物反应器，有效水深800mm；安装三块斜板6，斜板6长宽为520*500，斜板6安装倾角为45-80度，本实施例安装倾角优选为60度，安装在距离池底150mm的高度；膜为反渗透膜、纳滤膜、超滤膜、微滤膜中的一种，膜的型式为平板式或中空纤维式，本实施例采用PVDF中空纤维膜，膜孔径为0.2um，膜组件7安装位置与斜板6平行，膜组件7与斜板6垂直距离为1-10cm，本实施例两者间垂直距离优选为50mm，膜抽吸压力为0.6 MP。

进水为生活污水，接种正常运行的生活污水处理厂的活性污泥，污泥MLSS浓度为4000mg/L左右。

采用间歇式运行，每周期进水75 L，排水75 L。每运行周期时长为1 h，每周期曝气40min，曝气开始时进水，曝气气水比为8，到达有效水位后自动停止，曝气结束后沉淀10min，沉淀5min后开始排水，排水至水位下降到膜组件7刚好露出时停止，允许时长最长为15min，当排水时长超过15min仍然不能降至预定水位时，对膜组件7进行清洗。每天检测进出水水质。

设置一同样尺寸的对比反应器，不设置斜板，连续运行，每小时处理水量75 l。其余运行条件相同。每天检测进出水水质。

运行结果如表1所示，给出了运行一个月内的COD、TN和TP进出水情况。

表1 本实施例目标反应器与对比反应器处理效果

可以看出如下几点：1）与对比反应器相比，本实施例的目标反应器COD出水基本相同，TP和TN出水则低于对比反应器，显示更高的处理效率；2）第23天开始，对比反应器内的膜已经开始堵塞，抽吸压力显著高出正常水平，需要进行清洗，因此未给出后继的出水数据。而本实施例目标反应器出水持续稳定，抽吸压力上升幅度很小。3）本实施例目标反应器显示出更高的除磷效率，这和斜板分割开了好氧区和厌氧区，以及好氧吸磷后的活性污泥通过斜板高效沉淀有关。综上所述，本实用新型在提高生物处理效率和出水水质的同时，可以有效的降低膜污染，延长膜的清洗时间。