CN103896450A

CN103896450A - 全自控舰船污水厌氧膜生物反应器处理装置

Info

Publication number: CN103896450A
Application number: CN201410077593.1A
Authority: CN
Inventors: 陈兆波; 呼冬雪; 崔玉波; 冉春秋; 孙红杰; 赵不凋; 安晓雯; 崔敏华; 王鸿程
Original assignee: Dalian Nationalities University
Current assignee: Dalian Minzu University
Priority date: 2014-03-05
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2014-07-02

Abstract

一种全自控舰船污水厌氧膜生物反应器处理装置，其主要是：储水箱和反应器之间设有流量计、粉碎泵和进水泵，进水泵各与一个反应器AnMBR格室连通，该两个AnMBR格室之间设有一个连通管，连通管上设有电磁阀，在每个AnMBR格室中设有膜组件，每个膜组件的出水支管通过设有阀门、出水流量计，真空泵和紫外消毒装置的出水干管与清水储水箱相连。本发明可以实现舰船污水高效处理，出水水质可全面满足IMOMEPC159(55)决议标准要求。本发明装置全套设备采用全自动控制，设备可靠性高，运行稳定，具有自动检测和诊断功能，不需要专业的值守人员，出水水质好，对于保护内陆河流和海洋生态环境具有重要的意义。

Description

全自控舰船污水厌氧膜生物反应器处理装置

技术领域

本发明涉及一种污水处理技术装置，特别是舰船污水处理装置。

背景技术

舰船废水的处理一直以来都是污水处理领域的研究重点，但是由于监管体制不健全，人员和企业意识淡薄，处理成本较高等因素造成相应的处理技术发展和应用受限，随着膜生物处理技术的出现和逐步成熟，很好地解决了传统舰船废水处理装置占用空间大，噪音大和处理效果不稳定等问题。一些早期的船用废水膜生物处理设备存在着许多的问题：中国专利申请号为200910085873.6，名为一种船用污水处理设备及方法的专利文件公开了一种新型污水处理装置，包括生物反应池，膜分离装置和排水装置，膜分离装置包括顺序相连的预曝气室和膜过滤室，在预曝气室底部设置曝气装置，膜过滤室内设置膜组件，该装置采用厌氧/好氧两级处理，并采用膜组件出水，使船用污水处理达到国际排放标准，且该设备满足能耗低、易于维护清理的要求。但是存在以下问题：1. 该装置由多段反应池构成，对于狭窄的船舱空间而言，显得比较局促；2. 好氧反应装置需要提供额外的动力用于曝气，会增加噪声和能耗；3. 好氧反应产生的剩余污泥问题亟待解决。中国专利申请号为201110407336.6，名为船用生活污水处理装置的专利文件公开了一种船用生活污水处理装置，它包括曝气室，沉淀室和膜室；膜室呈扁立方体，位于本体的一侧；曝气室和沉淀室形成一个箱式立方体，位于本体另一侧；曝气室内设有一半隔断式的隔板；沉淀池的底部呈斗状，顶部呈喇叭口状，沉淀池上部的出水腔位于箱型立方体的中心部位。曝气室内的隔板设计使得污水在曝气室底部曝气器曝气的同时，形成推流式运动轨迹，使污水获得更高的生化反应效率；沉淀室的结构改进可以有效降低化学需氧量（COD）、五日生化需氧量（BOD₅）和总悬浮固体（TSS）值。沉淀池的出水腔改进，无论装置向哪个方向倾斜，沉淀池内的液体都保持稳定状态，进一步提高了装置的稳定性。但是存在以下问题：1. 未能考虑装置出现故障的问题，没有备用；2. 自控程度不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种占用空间小、不需额外提供曝气动力、污泥可循环使用且能实现全自控，连续进出水的全自控舰船污水厌氧膜生物反应器处理装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明全自控舰船污水厌氧膜生物反应器处理装置（Anaerobic membrane bioreator,缩写为AnMBR）主要包括：储水箱，粉碎泵，反应器，进水泵，连通器和电磁阀，出水流量计，真空泵，紫外消毒装置，清水储水箱，反冲洗泵，外循环泵和自动控制系统。储水箱和反应器之间的连接管道上依次设有流量计、粉碎泵和进水泵，其中粉碎泵可将废水中的固体物质碾碎，防止阻塞膜组件；进水泵出口与两支管相连，这两设有进水阀的支管又各与一个反应器AnMBR格室连通。封闭的箱型反应器壳体由隔板分为两部分，即两个AnMBR格室，该两个AnMBR格室之间设有一个连通管，该连通管的两个开口分别位于两个AnMBR格室内，而连通管位于壳体外的部分设有电磁阀。所述连通管上的电磁阀通过自动控制系统控制，装置正常运行时，开启电磁阀可稳定两个格室内的液位，在AnMBR反应器需要检修，更换膜组件及其他需要清空其中一个AnMBR格室时关闭，通过互为备用的两个厌氧膜生物反应器（AnMBR）格室最大程度保证废水处理的连续性和稳定性，而不需要停止废水生化处理。最好在反应器壳体上还附加一个壳体，其为储水格室，其进水口与粉碎泵相连，出水口通过阀门与进水泵相连，由于舰船污水水质、水量随时间变化大，该储水格室可将各时段收集的污水水质和水量进一步均衡，使AnMBR格室进水稳定，装置运行平稳。在上述每个AnMBR格室中设有膜组件，与每个膜组件相连的出水支管设在格室中上部，并通过设有阀门的管道合并为出水干管，该出水干管另一端与清水储水箱相连，该出水干管上依次设有阀门、出水流量计，真空泵和紫外消毒装置。上述清水储水箱设出水口，通过该口可将处理后的清水排入内陆河流或公海水域。最好清水储水箱设另一个出水口，该另一个出水口可通过设有阀门的管路与反冲洗泵进口相连，反冲洗泵出口与出水干管相连。通过自动控制系统的调节不同的循环量，对膜组件形成一定程度的冲刷作用，缓解膜污染的发生，提高系统的整体运行效率。最好，在两个AnMBR格室底部各设一个通孔，它们分别通过带阀的循环管路与外循环泵进口相连，该外循环泵出口与两支管相连，其一根支管分别通过带阀的两循环管路与AnMBR格室上部各设的通孔相连，将反应器底部的污泥和污水引出反应器，通过外循环泵从反应器上部重新注回反应器，以实现污泥在反应器内部形成循环；与外循环泵相连的另一支管为剩余污泥排放管，剩余的污泥通过剩余污泥排放管排出系统。最好在两个AnMBR格室中分别安装高、低液位计，监控反应器中的液位高低，通过将信号反馈自动控制系统，控制进出水水泵的开启及关闭。上述泵、阀门以及反冲洗系统均与自动控制系统相连。

本发明工作过程大致如下：舰船污水经粉碎泵将固体物质碾碎后由进水泵分别打入反应器两个相同的AnMBR格室，每个AnMBR格室内都装有厌氧微生物，利用微生物的新陈代谢作用降解废水中的有机污染物，每个AnMBR格室中又各设有膜组件，在膜组件的截留作用下完成泥水分离，活性污泥留在反应器内，处理后的污水通过中空纤维膜离开反应器。每个膜组件均与出水管连接，通过真空泵产生的负压抽吸膜组件滤出的清水，该清水再经紫外线消毒装置消毒后进入清水储水箱，最终排放江河湖海中。在AnMBR外部设置的外循环泵，可将AnMBR底部的泥水混合液抽出，并从上部重新注入反应池内，形成循环，以便对膜组件形成冲刷作用，缓解膜污染，可以减少污泥沉积的发生。当污泥浓度过高或者出现其他情况可以关闭回流管路阀门，开启AnMBR循环管道阀门和剩余污泥排放阀门，适当排放剩余污泥。当膜组件膜通量降低，影响处理效率时，需对膜组件进行反冲洗，反冲洗采用水洗方式，水源来自于清水储水箱，关闭出水干管阀门（21），打开需要反冲洗的膜组件对应的阀门（26），待膜通量恢复后停止反冲洗过程，关闭反冲洗管线阀门（26），开启出水干管阀门（21），重新恢复正常运行状态。正常情况下，PVDF膜的使用寿命较长，多次水洗后膜通量已经不能恢复到设计要求，此时需要对膜组件进行拆卸，进行化学清洗。以1#AnMBR为例，关闭1#AnMBR进水管阀门和连通管上的电磁阀，关闭膜组件出水支管阀门，关闭外循环管路上2#AnMBR循环管道的阀门，1#AnMBR循环管道的阀门和2#AnMBR循环管道的阀门，开启外循环泵将1#AnMBR中的混合液抽空，拆卸膜组件，采用次氯酸钠和硫酸进行化学清洗。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1）舰船污水处理效率高，出水水质好。本发明采用厌氧生物处理技术与膜工艺耦合，可以实现舰船污水高效处理，出水水质可全面满足IMO MEPC159(55)决议标准要求。

2）操作简单，无需精细的过程控制：与其他厌氧处理反应器（如UASB、EGSB）相比，本发明无需培养颗粒污泥，无需精细的过程控制，操作简单。

3）抗冲击负荷能力强：与其他舰船污水处理装置相比，本发明对废水水质、水量、温度、pH等环境影响因素适应性较强，由于膜的截留作用，即使在不利环境因素条件下，也能取得较好的效果；

4）占地面积小：本发明通过缩短水力停留时间、提高污泥浓度的方法，可大大减少装置的占地面积，节省操作空间。

5）运行费用和废弃污泥产量低：本发明的创新点在于取消了传统舰船污水处理曝气装置，这不仅大大减少了能耗和运行费用，也降低了废弃污泥的产生率，同时减少了曝气装置的噪声干扰。

6）自动化程度高，具有自适应、自诊断、自调节的功能：本发明装置全套设备采用全自动控制，设备可靠性高，运行稳定，具有自动检测和诊断功能，不需要专业的值守人员，大大降低了舰船人员的劳动强度。

附图说明

图1为本发明结构示意简图。

图2为本发明AnMBR格室主视局剖放大示意简图。

图3为本发明反应器主视放大示意简图。

图中：1. 接舰船污水管线；2. 储水箱；3. 流量计；4. 粉碎泵；5. 储水格室；6. 储水格室阀门；7. AnMBR进水泵；8. 1#AnMBR进水阀门；9. 2#AnMBR进水阀门；10. 1#AnMBR；11. 2#AnMBR；12. 1#AnMBR中的帘式膜组件；13. 2#AnMBR中的帘式膜组件；14. 连通管及电磁阀；15. 1#AnMBR中的低液位探头；16. 2#AnMBR中的低液位探头；17. 1#AnMBR中的高液位探头；18. 2#AnMBR中的高液位探头；19. 1#AnMBR膜组件出水管阀门；20. 2#AnMBR膜组件出水管阀门；21. 出水干管阀门；22. 出水管流量计；23. 真空泵；24. 紫外消毒装置；25. 清水储水箱；26. 反冲洗管线阀门；27. 反冲洗泵；28. 1#AnMBR循环管道阀门（出反应器）；29. 2#AnMBR循环管道阀门（出反应器）；30. 外循环泵；31. 1#AnMBR循环管道阀门（进反应器）；32. 2#AnMBR循环管道阀门（进反应器）；33. 剩余污泥排放管阀门。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明作进一步的详细说明：

例1

在图1所示的全自控舰船污水厌氧膜生物反应器处理装置的结构示意简图中，储水箱和反应器之间的连接管道上依次设有流量计、粉碎泵和进水泵，进水泵出口与两支管相连，这两设有进水阀的支管又各与一个反应器AnMBR格室连通。封闭的箱型反应器壳体由隔板分为两部分，即1#AnMBR和 2#AnMBR两个AnMBR格室，该两个AnMBR格室之间设有一个连通管，该连通管的两个开口分别位于两个AnMBR格室内，而连通管位于壳体外的部分设有电磁阀，如图3所示。在反应器壳体上还附加一个壳体，其为储水格室，其进水口与粉碎泵相连，出水口通过出水格室阀门与进水泵相连。在上述每个AnMBR格室中设有膜组件，膜组件采用PVDF材质的中空纤维膜，采用帘式膜形式，如图2所示，与每个膜组件相连的出水支管设在格室中上部，并通过设有1#AnMBR或2#AnMBR膜组件出水管阀门的管道合并为出水干管，该出水干管另一端与清水储水箱相连，该出水干管上依次设有出水干管阀门、出水流量计，真空泵和紫外消毒装置。上述清水储水箱设出水口。清水储水箱设另一个出水口，该另一个出水口可通过设有反冲洗管线阀门的管路与反冲洗泵进口相连，反冲洗泵出口与出水干管相连。在两个AnMBR格室底部各设一个通孔，它们分别通过带1#AnMBR循环管道阀门和2#AnMBR循环管道阀门的循环管路（出反应器）与外循环泵进口相连，该外循环泵出口与两支管相连，其一根支管分别通过带1#AnMBR循环管道阀门和2#AnMBR两循环管道阀门的循环管路（进反应器）与AnMBR格室上部各设的通孔相连；与外循环泵相连的另一支管为剩余污泥排放管。另在两个AnMBR格室中分别安装高液位探头和低液位探头。上述泵、阀门以及反冲洗系统均与自动控制系统相连。

Claims

1.一种全自控舰船污水厌氧膜生物反应器处理装置，其特征在于：储水箱和反应器之间的连接管道上依次设有流量计、粉碎泵和进水泵，进水泵出口与两支管相连，这两设有进水阀的支管又各与一个反应器AnMBR格室连通，封闭的箱型反应器壳体由隔板分为两个AnMBR格室，该两个AnMBR格室之间设有一个连通管，该连通管的两个开口分别位于两个AnMBR格室内，而连通管位于壳体外的部分设有电磁阀，在上述每个AnMBR格室中设有膜组件，与每个膜组件相连的出水支管设在格室中上部，并通过设有阀门的管道合并为出水干管，该出水干管另一端与清水储水箱相连，该出水干管上依次设有阀门、出水流量计，真空泵和紫外消毒装置，上述清水储水箱设出水口；清水储水箱设另一个出水口，该另一个出水口通过设有阀门的管路与反冲洗泵进口相连，反冲洗泵出口与出水干管相连；在两个AnMBR格室中分别安装高、低液位计，上述泵、阀门以及反冲洗系统均与自动控制系统相连。

2.根据权利要求1所述的一种全自控舰船污水厌氧膜生物反应器处理装置，其特征在于：在反应器壳体上还附加一个壳体，其为储水格室，其进水口与粉碎泵相连，出水口通过阀门与进水泵相连。

3.根据权利要求1或2所述的一种全自控舰船污水厌氧膜生物反应器处理装置，其特征在于：在两个AnMBR格室底部各设一个通孔，它们分别通过带阀的循环管路与外循环泵进口相连，该外循环泵出口与两支管相连，其一根支管分别通过带阀的两循环管路与AnMBR格室上部各设的通孔相连，与外循环泵相连的另一支管为剩余污泥排放管。