一种低浓度有机废水的双膜内循环生物处理工艺技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种低浓度有机废水的双膜内循环生物处理工
艺。
背景技术
目前水污染治理的重点之一就是建制镇的生活污水处理，因此中、小规模的低浓度有机
废水处理技术得到进一步发展。乡镇污水处理工程具有规模较小、地域分散、运行管理人才
和资金相对缺乏的特点，如果完全套用城镇污水处理厂的处理工艺，存在占地面积大、吨水
处理能耗高、运行管理不便等问题；如需达到更严格的GB18918-2002一级A标准，需要增加
深度处理单元。
现行的膜-生物反应器处理技术利用膜分离技术与生物处理技术相结合，具有占地面积
小、处理效率高、出水水质好等优点，用于中、小规模的低浓度有机废水处理，出水可以达
到一级A标；但是单纯的膜-生物反应器除了需要维持生物处理所需的充氧曝气量外，还需要
对膜进行连续空气冲洗，总曝气量同常规的生物处理相比，大约增加50％，具有较高的能耗；
同时污泥浓度较大，跨膜压差较高，膜的通量、工作周期和使用寿命受到影响，增加了膜投
资和维护成本；剩余污泥产量相对较大，增加了污泥处理的难度。这些缺陷严重阻碍了膜-
生物反应器技术在乡镇生活处理领域的广泛应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于降低单纯的膜-生物反应器的能耗，减少剩余污泥，降低悬
浮污泥浓度和跨膜压差，减少膜通量的下降幅度，延长膜工作周期和使用寿命，从而降低系
统的投资和运行维护费用。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种低浓度有机废水的双膜内循环生物
处理工艺，包括以下具体步骤：
(1)除渣：将低浓度有机废水经过集水池中的格栅和格网，除去2mm以上的颗粒物和
杂物，避免堵塞后续设备；
(2)使用提升泵将经过除渣后的低浓度有机废水提升到双膜内循环生物反应器中，所述
的双膜内循环生物反应器设有导流板，导流板将双膜内循环生物反应器分隔为填料生物膜反
应区和微滤膜过滤区，所述的填料生物膜反应区设有生物膜填料和布水装置，微滤膜过滤区
安装有浸入式微滤膜组件和集水装置；填料生物膜反应区和微滤膜过滤区底部均设有曝气装
置，两个曝气装置分别通过进气电动阀与气泵连接并能够形成曝气气流；低浓度有机废水通
过曝气气流的作用能够在填料生物膜反应区和微滤膜过滤区之间形成内循环；
低浓度有机废水经布水装置均匀地进入填料生物膜反应区，间隙开启填料生物膜反应区
的进气电动阀，交替形成厌氧-缺氧-好氧的环境，完成微生物好氧硝化吸磷、缺氧脱氮反应
和厌氧放磷反应，达到脱氮除磷的效果；反应后的低浓度有机废水在曝气气流的作用下在填
料生物膜反应区和微滤膜过滤区之间形成内循环，并流经微滤膜过滤区，脱落的生物膜填料
和颗粒物被浸入式微滤膜组件截留，随水流返回填料生物膜反应区，清水透过浸入式微滤膜
组件汇入集水装置，经自吸泵抽吸出来；间隙开启微滤膜过滤区的进气电动阀冲洗浸入式微
滤膜组件，避免浸入式微滤膜组件堵塞；
(3)自吸泵抽吸出来的清水流经管道式的紫外线消毒器消毒后即可达标外排；而积累在
双膜内循环生物反应器底部的污泥半年或一年清理一次即可。
所述的集水池中设有第一水位浮球开关，双膜内循环生物反应器中设有第二水位浮球开
关，紫外消毒器连接玻璃转子流量计。
所述的填料生物膜反应区和微滤膜过滤区的进气电动阀交替间歇开启。
所述的格网孔径不超过2mm。
所述的双膜内循环生物反应器中的生物膜填料采用生物接触氧化法工艺所用的生物膜填
料。
所述的浸入式微滤膜组件采用浸入式膜-生物反应器组件，浸入式微滤膜组件的微滤膜材
质采用改性聚丙烯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯，平均膜孔径为0.1～0.2微米。
所述的处理工艺采用触摸屏和可编程控制器控制，具有远程通讯和控制接口。
本发明采用双膜内循环生物处理工艺，同单纯的膜-生物反应器相比：充氧能耗降低约
50％；剩余污泥非常少，无需专门的污泥处理设施；系统的悬浮污泥浓度降低80-90％，跨膜
压差降低，膜通量下降幅度减少，膜工作周期和使用寿命得到延长，从而降低系统的投资和
运行维护费用。本发明对于排放要求较高或需要回用的中、小型规模低浓度废水处理项目，
具有一定的优势。
附图说明
图1为本发明所述的处理工艺所使用到的设备连接示意图。
图2为本发明所述的双膜内循环生物反应器的结构示意图。
图3为本发明所述的双膜内循环生物反应器的第二种结构示意图。
其中，附图标记为：1、格栅；21、第一水位浮球开关；22、第二水位浮球开关；3、格
网；4、提升泵；5、双膜内循环生物反应器；6、气泵；71、第一进气电动阀；72、第二进气
电动阀；8、紫外线消毒器；9、玻璃转子流量计；10、自吸泵；11、生物膜填料；121、第
一曝气装置；122、第二曝气装置；13、导流板；14、浸入式微滤膜组件；15、集水装置；16、
布水装置。
具体实施方式
本发明针对中小型低浓度有机废水处理工程的特点，将膜-生物反应器技术、生物接触氧
化技术、间隙曝气法有机地结合在一起，利用特定的气水内循环结构，形成高效节能的双膜
内循环生物反应系统，达到减小反应池容积、节省占地面积、减少剩余污泥、降低能耗的目
的。
本发明所述的处理工艺使用如图1所示的双膜内循环生物反应系统完成，结合图2所示，
包括格栅1、第一水位浮球开关21、第二水位浮球开关22、格网3、提升泵4、双膜内循环
生物反应器5、气泵6、第一进气电动阀71、第二进气电动阀72、紫外线消毒器8、玻璃转
子流量计9、自吸泵10、生物膜填料11、第一曝气装置121、第二曝气装置122、导流板13、
浸入式微滤膜组件14、集水装置15和布水装置16。
所述的格栅1、第一水位浮球开关21和格网3组成集水池，用于除去2mm以上的颗粒
物和杂物。集水池通过提升泵4与双膜内循环生物反应器5连接。
所述的双膜内循环生物反应器5设有导流板13，导流板13将双膜内循环生物反应器5
分隔为填料生物膜反应区和微滤膜过滤区，所述的填料生物膜反应区设有生物膜填料11和布
水装置16，微滤膜过滤区安装有浸入式微滤膜组件14和集水装置15；填料生物膜反应区和
微滤膜过滤区底部分别设有第一曝气装置121和第二曝气装置122，第一曝气装置121和第
二曝气装置122分别通过第二进气电动阀72和第一进气电动阀71与气泵6连接并能够形成
曝气气流；低浓度有机废水通过曝气气流的作用能够在填料生物膜反应区和微滤膜过滤区之
间形成内循环；双膜内循环生物反应器中设有第二水位浮球开关22。
所述的浸入式微滤膜组件14连接自吸泵10，自吸泵10连接紫外消毒器8，紫外消毒器
8连接玻璃转子流量计9。
图3所示的双膜内循环生物反应器是在图2的基础上将两个双膜内循环生物反应器连接
起来。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
实施案例1：生活废水处理实例
处理水量：100m3/d
某县城污水处理厂集水池污水经过10mm格栅1和2mm格网3除渣后，经提升泵4提升
到双膜内循环生物反应器5。然后经布水装置16均匀分布在填料生物膜反应区，在气流的作
用下，在微滤膜过滤区与填料生物膜反应区形成内循环。控制系统自动交替开启填料生物膜
反应区和微滤膜过滤区的第二进气电动阀72和第一进气电动阀71，交替形成厌氧-缺氧-好
氧的环境，达到微生物好氧硝化、缺氧脱氮、厌氧除磷等目的，反应后的混合液经浸入式微
滤膜组件14过滤，脱落生物膜及颗粒物被截留，清水经集水装置15由自吸泵10抽吸到紫外
线消毒器8，消毒后达标排放。脱落的生物膜返回填料生物膜反应区，部分被生物膜系统栖
生的后生动物硝化，部分被厌氧微生物分解，经过半年运行，没有剩余污泥排出。
处理后的出水经检测，达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A
标准。具体数据见表2。
由于采用交替间歇，曝气需气量仅按微滤膜空气冲洗和生物反应需气量两者中的最大值
设计即可，总气水比不超过10：1；采用单纯的膜-生物反应器处理类似生活污水，总气水比
超过15：1。
由于双膜内循环生物反应器5悬浮污泥浓度较低，跨膜压差不超过1.5m，膜通量稳定在
15-20L/m2.h，同类型的微滤膜用于常规的膜-生物反应器系统，跨膜压差超过2m，膜通量稳
定后一般在12-15L/m2.h。
表1：实例1的主要设备(总装机功率5KW)
表2：实例1的处理效果
实施案例2：医院污水处理实例
处理水量：30m3/d
某乡镇医院污水排入集水池，经过10mm格栅1和2mm格网3除渣后，经提升泵4提升
到双膜内循环生物反应器5。医院污水首先经布水装置16均匀分布在填料生物膜反应区，在
气流的作用下，在微滤膜过滤区与填料生物膜反应区形成内循环。控制系统自动交替开启填
料生物膜和微滤膜过滤区的第二进气电动阀72和第一进气电动阀71，交替形成厌氧-缺氧-
好氧的环境，达到微生物好氧硝化、缺氧脱氮、厌氧除磷等目的，反应后的混合液经经浸入
式微滤膜组件14过滤，脱落生物膜及颗粒物被截留，清水经集水装置15由自吸泵10抽吸到
紫外线消毒器8，消毒后达标排放。脱落的生物膜返回填料生物膜反应区，部分被生物膜系
统栖生的后生动物硝化，部分被厌氧微生物分解，经过半年运行，没有剩余污泥排出。
处理后的出水经检测，达到《医疗机构水污染物排放标准》(GB18466-2005)排放标准。
具体数据见表4。
采用本技术方案，由于采用交替间歇，曝气需气量仅按微滤膜空气冲洗和生物反应需气
量两者中的最大值设计即可，总气水比不超过15：1；采用单纯的膜-生物反应器处理类似生
活污水，总气水比超过20：1.
由于双膜内循环生物反应器5悬浮污泥浓度较低，跨膜压差不超过1.5m，膜通量稳定在
15-20L/m2.h，同类型的微滤膜用于常规的膜-生物反应器系统，跨膜压差超过2m，膜通量稳
定后一般在12-15L/m2.h。
表3：实例2的主要设备(总装机功率3.2KW)
表4：实例2的处理效果