CN101851043A - 一体化气升环流动态膜生物反应装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种一体化气升环流动态膜生物反应装置。装置外形呈圆柱台体，装置结构内划分成厌氧调节池、缺氧池、气升环流动态膜生物反应器等单元，厌氧调节池具有调节水质水量、厌氧水解酸化进水和污泥减容的作用；主体采用A/O工艺脱氮、除碳运行方式；气升环流动态膜生物反应器为两侧空气提升中心回流的气升环流好氧生物反应器，其中心区内置过滤组件，通过投加硅藻土等颗粒物质形成颗粒污泥，从而形成气升环流动态膜生物反应器；采用空气提升器进行污水和污泥的提升，具有隔油、隔浮渣、排气和避免底部污泥被大量提升等不同功能。本发明方便现场安装和运行管理，出水水质良好，运行稳定，成本低，可充分满足农村分散生活污水处理的实际需求。

Description

一体化气升环流动态膜生物反应装置

技术领域

本发明涉及一种用于农村分散生活污水处理的一体化气升环流动态膜生物反应装置。

背景技术

近年来，农村排水工程却一直被忽视，农村生活污水绝大部分不经任何处理，随意排放周围环境，造成小城镇及农村地表和地下水源的严重污染，不仅加快河流、湖泊、水库等水体的富营养化进程，而且已严重威胁农村饮用水的安全性。因此，提高村镇分散污水处理率十分重要。

然而，我国对农村分散型污水排放特征及适用技术缺乏深入、系统地认识和研究，相关研究落后于发达国家。同时，我国农村分散污水排放具有以下特点：①不同地区间农村排放污水水质、水量差异显著，排放水质、水量波动性很大，难以准确预测和评估生活污水的污染负荷及其昼夜、季节性变化规律；②人口分布分散，污水集中收集困难；③污水处理系统维护管理技术人员及运行管理经验严重缺乏。因此，农村污水的处理不能完全延用和照搬大、中型规模城市污水处理模式。如何结合我国当前村镇的实际情况，研发建设投资省、运行管理方便、运行费用低、满足水质处理要求的污水处理装置，成为当前急需解决的紧迫课题。

膜生物反应器(MBR)是将膜技术与生物反应器技术组合使用的新型水处理装置，具有出水水水质好、占地面积小、剩余污泥量低、易于实现自动化等优点。近年来，MBR除了用于城市污水和工业废水的处理外，还广泛用于中水回用处理。然而，MBR工艺同时具有一些不足：①膜组件造价高，投资费用较高；②运行动力费用高，运行过程复杂，维护管理需要较高技术；③膜组件容易出现浓差极化、污染、堵塞、老化等现象。因此，MBR工艺难于满足农村分散污水处理投资运行费用低、维护管理简便的要求。

动态膜生物反应器(DMBR)利用粗网材料作为过滤基材，利用反应器内微生物及其产生的代谢产物在膜基质表面沉积形成膜分离层，形成的动态膜截留和净化污染物。该工艺保留了MBR的优点，同时大幅降低了膜组件的造价和运行费用，不需要复杂的管理维护，符合分散式农村污水的处理原则。

然而，DMBR技术目前仍处于研发阶段，尚不成熟：①现有动态膜基本沿用传统膜组件MBR工艺的错流过滤来控制动态膜厚度和降低膜污染，或者直接在过滤组件下部曝气，影响动态膜的形成和稳定性，出水浊度波动大；②出水方式基本靠水头压差，不能最大限度地利用形成的动态膜和延长稳定运行时间，同时延用停机间断反冲洗方式来保证膜通量，极大地限制了装置的产水量，需要对系统组成及运行方式进行新的研究；③颗粒污泥的形成有利于污水处理、动态膜形成和延缓膜污染，已有的DMBR一种是通过预涂方式挂膜，成膜时间短，但是运行管理复杂，不适合于分散式农村污水的处理。另一种是自生动态膜法，通过投加PAC改善成膜污泥的性状，可以缩短成膜时间并大大的延缓了膜污染。然而PAC价格昂贵，如何选取一种价格低廉易得的新型投加剂，通过优化颗粒污泥的形成来优化动态膜很重要；④与MBR相似，生物反应器部分仍然是活性污泥法。如何针对农村分散污水处理水质要求，结合已有污水生物处理研究成果及工艺过程，研发适用于农村分散污水处理要求的、低成本动态膜分离技术，提高膜通量及出水率，优化简化动力和控制系统减少能耗，降低成本具有现实工程意义；⑤农村生活污水的油脂含量较高，油脂对好氧生化过程影响较大，并严重影响滤布的运行。以往的相关动态膜专利对此基本没有关注。如何在没有隔油池的情况下，通过系统设计减轻其对后续反应、构筑物的不良影响极为重要；⑥一体化程度不高。上述问题限制了动态膜生物反应器在农村分散污水处理中的应用。

发明内容

本发明的目的在于设计一种适用于农村分散式生活污水的一体化气升环流动态膜生物反应装置。

本发明针对农村分散式生活污水的水质水量特点，提出的一体化气升环流动态膜生物反应装置，其外形呈圆柱台体，包括厌氧调节池24、缺氧池39和气升环流动态膜生物反应器2，厌氧调节池24、缺氧池39和气升环流动态膜生物反应器2均呈扇形分布，其中：

厌氧调节池24包括进水布水管1、厌氧污泥区25、污水空气提升器13、排泥空气提升器15，厌氧调节池24底部为厌氧污泥区25，进水布水管1从厌氧调节池24外墙沿池壁进入厌氧污泥区25，呈对称枝状分布；污水空气提升器13靠近厌氧调节池24与缺氧池39的隔墙，污水通过污水空气提升器13提升并经空气释放后布入缺氧池39池底；排泥空气提升器15位于厌氧调节池24外墙上，位于厌氧污泥区25的剩余污泥通过排泥空气提升器10排入调节池厌氧污泥区25；

缺氧池39包括缺氧池进水箱32、缺氧池进水管26、搅拌器12和缺氧池出水管2，缺氧池进水箱32位于缺氧池39上部，缺氧池进水管26位于缺氧池进水箱32下方，且插入缺氧池39底部，厌氧调节池24中污水空气提升器13的出水与气升环流动态膜生物反应器27硝化液回流空气提升器14的出水分别位于缺氧池进水箱32两侧，搅拌器12置于缺氧池39上部，搅拌器12上的搅拌浆插入缺氧池39内，污水空气提升器13出水与硝化液回流空气提升器14出水通过缺氧池进水管26进入缺氧池39底部，穿过缺氧池39与气升环流动态膜生物反应器27的隔墙，直接插入气升环流动态膜生物反应器27底部，出水进入曝气升液区35的底部；

气升环流动态膜生物反应器27包括管式微孔曝气器3、曝气主管4、进气管5、出水管6、滤布过滤组件7、导流挡板8、好氧池排泥空气提升器10、硝化液回流空气提升器14、反冲空气管20、曝气支管21、曝气升液区35及出水降液区36，进气管5位于气升环流动态膜生物反应器27中心位置底部，曝气主管4与进气管5垂直方向放置于气升环流动态膜生物反应器27底部，微孔曝气器3与曝气主管4呈枝状分布；两块竖直平行导流挡板8将气升环流动态膜生物反应器27分为三个区：中间为出水降液区36，左右两侧为曝气升液区35，四组滤布过滤组件7均匀分布在出水降液区36中部，起到过滤出水作用；管式微孔曝气器3对称分布于两侧曝气升液区35的底部，起到供氧、搅拌及提升混合液并形成环流的作用；曝气升液区35内的混合液通过管式微孔曝气器3的曝气提升作用进入降液区36，并流过滤布过滤组件7表面，净化出水由滤布及颗粒污泥形成的动态膜过滤作用实现泥水分离，过滤出水经与滤布过滤组件7连接的出水管6排放；硝化液回流空气提升器14位于曝气升液区35的上部区间，将混合液提升至缺氧池39的缺氧池进水管26处；运行一段时间后，污泥活性下降且浓度偏高时，通过好氧池排泥空气提升器10排泥至厌氧调节池24。好氧池排泥空气提升器10置于靠近厌氧调节池24与气升环流动态膜生物反应器27的隔墙；硝化液回流空气提升器14置于靠近气升环流动态膜生物反应器27与缺氧池39的隔墙；滤布过滤组件7顶部连接有顶管37，顶管37一端连接有出水管6、用于出水，滤布过滤组件7底部连接有底管38，底管38一端连接反冲空气管20，用于空气反冲洗。

本发明中，所述滤布过滤组件7由工业滤布9、不锈钢滤网11、方形钢管支撑结构23和钢管55组成，钢管55为四根，四根钢管55通过方形钢管支撑结构23连接，不锈钢滤网11覆盖于钢管55外，不锈钢滤网11表面覆盖有工业滤布9；钢管55内侧开孔，孔径为3mm，孔距为15-20mm，钢管55顶部连接顶管37，底部连接底管38。

本发明中，所述污水空气提升器13由浮渣浮油挡管28、U型进口管29、污水提升管30、污水出液管31、污水空气管33及污水喷嘴34组成，污水空气提升器13呈双U型结构，浮渣浮油挡管28与污水空气管33位于污水提升管30两侧，污水空气管33底部与污水提升管30底部通过三通、闷板21连接组成一体，污水提升管30底部通过三通连接U型进口管29，U型进口管29顶部为污水喷嘴34，污水喷嘴34插入浮渣浮油挡管28底部，污水出液管31垂直置于污水提升管30顶部.，污水出液管31位于缺氧池进水箱32一侧。

本发明中，所述硝化液回流空气提升器14由回流提升管50、回流出液管51、回流空气管52及回流喷嘴53组成，回流提升管50与回流空气管52组成U型结构，回流喷嘴53位于回流空气管52末端，回流喷嘴53插入回流提升管50底部，回流出液管51垂直置于回流提升管50顶部，回流出液管51位于缺氧池进水箱32另一侧。

本发明中，好氧池排泥空气提升器10由好氧污泥提升管42、好氧污泥出泥管43、好氧污泥空气管44及好氧污泥喷嘴45组成，好氧污泥提升管42与好氧污泥空气管44组成U型结构，好氧污泥喷嘴45位于好氧污泥空气管44末端，好氧污泥喷嘴45插入好氧污泥提升管42底部，好氧污泥出泥管43垂直置于好氧污泥提升管42顶部。

本发明中，厌氧调节池排泥空气提升器15由排泥提升管46、排泥出泥管47、排泥空气管48及排泥喷嘴49组成，排泥提升管46与排泥空气管47组成U型结构，排泥喷嘴49位于排泥空气管47末端，排泥喷嘴49插入排泥提升管46底部，排泥出泥管47垂直置于排泥提升管46顶部。

本发明中，污水空气管33、好氧污泥空气管44、回流空气管52、好氧污泥空气管44、排泥空气管48分别连接鼓风机40。

污水空气提升器13、好氧池排泥空气提升器10、硝化液回流空气提升器14的结构相同，运行过程也相同，以污水空气提升器13为例，当运行时，高压P空气通过污水空气管33进入污水喷嘴34喷射入污水提升管30等温膨胀至大气压P₀，对污水提升管30内污水做功时，并与污水形成密度低于水的气水混合物，由于污水提升管30内外污水密度差和空气膨胀做功，污水经污水提升管30被提升。空气提升器的空气管均与鼓风机40相连，通过电磁阀控制开关，球阀控制空气流量大小，电磁阀由微电脑控制。

本发明中，四片滤布过滤组件7顶管37汇集的干管的两条支管上分别设有泵出水电磁阀16与自流出水电磁阀18，四片滤布过滤组件7底管38汇集的干管上设有反冲空气阀17，污水空气管33上设有污水空提进气电磁阀19。装置靠近顶部位置设置直径80mm的套管54，用来实现装置内外空气管和电线的连接。

与传统的MBR相比，本装置的突出特点：

(1)本系统采用动态膜代替传统的MBR膜，工业滤布相对中空纤维膜等材料价廉易得，10-15元/m²的价格与中空纤维膜500元/m²的价格相去甚远，从而可大幅度降低投资成本；同时，膜出水采用自流与泵抽交替运行的方式还节省了运行动力消耗，减低污水处理费用，符合农村分散污水处理低投资费用的需求。

(2)采用空气提升器提升污水和污泥，相比用水泵和污泥泵：①节省动力消耗和成本，而且噪音小。②空气提升器原理简单，制作简单，不易堵塞，无需液位控制，不会出现像水泵一样空转烧坏的现象，易于管理维护。③此空气提升器同时起到隔油和防止污泥被同时抽吸的作用，避免进水中的动植物油对后续处理单元(特别是滤布)运行的不利影响。

(3)好氧反应池整体采取两侧曝气提升、中心无曝气下降的环流反应器型式，这可使泥水混合液在膜管四周形成错流，颗粒污泥自上而下流动过程中易于在滤布表面形成一层稳定的动态膜，中心无曝气则可避免过强气流对已形成的动态膜破坏作用。

(4)本发明的效果和益处是：动态膜对污染物质有过滤截留和吸附作用；而通过投加硅藻土形成的颗粒污泥具有颗粒粒径大、可压缩性小、孔隙率高，具有较强的液相渗透性能，从而延缓操作压力的提高；颗粒污泥形成的动态膜易于从滤布表面分离，清洗时颗粒污泥连同吸附和过滤截留的污染物质、微生物及其代谢产物一同洗脱，可使通量得到更有效的恢复。

(5)采取抽真空泵来强化出水产量，既能使污染物质在滤布表面形成致密的滤饼层利于出水，又可最大限度地利用形成的动态膜和延长稳定运行时间，从而使出水量达到最大，又可节省动力。

(6)动态膜组件污染后只需刷洗，通量即可恢复，无须消耗化学洗剂，也简化了系统组成(配药、投药系统)和运行管理(配药、投药、化学药剂清洗过程)。而且滤布更新成本低。

(7)本系统采用圆形池结构，方便安装管理，方便规模生产，方便用于农村分散式生活污水；此工艺组合方式具有调节水量、去除有机物及脱氮功能；将整个污水处理过程在一个反应器中完成，既节约材料费用，又可确保处理效率，还可简化管理，一体化程度高。

(8)本发明装置将系统产生剩余污泥排到调节池中，节省了污泥池。半年一次集中排泥使得管理更加方便。

(9)应用动态膜过滤活性污泥混合液的动态膜生物反应器工艺出水水质可满足中水回用要求，可用来灌溉、绿化和冲厕，而且投资成本低廉、运行费用低、操作管理简单，可用于农村分散污水处理及无排水管网系统的场合(如度假区、旅游风景区、高速公路雨水处理)

附图说明

图1为一体化气升环流动态膜生物反应装置之平面图。

图2为一体化气升环流动态膜生物反应装置之A-A剖面图。

图3为一体化气升环流动态膜生物反应装置之B-B剖面图。

图4为一体化气升环流动态膜生物反应装置之膜管结构图示。其中：a为侧视图，b为主视图。

图5为一体化气升环流动态膜生物反应装置之污水空气提升器结构图示。其中：a为主视图，b为俯视图。

图6为一体化气升环流动态膜生物反应装置之硝化液回流空气提升器结构图示。其中：a为主视图，b为俯视图。

图7为一体化气升环流动态膜生物反应装置之好氧池排泥空气提升器结构图示。其中：a为主视图，b为俯视图。

图8为一体化气升环流动态膜生物反应装置之排泥空气提升器结构图示。其中：a为主视图，b为俯视图。

图9为一体化气升环流动态膜生物反应装置之滤布过滤组件立面图。

图10为一体化气升环流动态膜生物反应装置之滤布过滤组件C-C剖面图。

图11为一体化气升环流动态膜生物反应装置之滤布过滤组件平面图。

图中标号：1为进水布水管，2为缺氧池出水管，3为曝气支管，4为曝气主管，5为进气管，6为出水管，7为滤布过滤组件，8为导流挡板，9为滤布，10为好氧池排泥空气提升器，11为不锈钢滤网，12为搅拌器，13为污水空气提升器，14为硝化液回流空气提升器，15为排泥空气提升器，16为泵出水电磁阀，17为反冲空气阀，18为自流出水电磁阀，19为污水空提进气电磁阀，20为反冲空气管，21为闷板，22为膜检修阀，23为方形钢管支撑结构，24为厌氧调节池，25为厌氧污泥区，26为缺氧池进水管，27为气升环流动态膜生物反应器，28为浮渣浮油挡管，29为U型进口管，30为污水提升管，31为污水出液管，32为缺氧池进水箱，33为污水空气管，34为污水喷嘴，35为曝气升液区，36为中心降液区，37为顶管，38为底管，39为缺氧池，40为鼓风机，41为膜管架，42为好氧污泥提升管，43为好氧污泥出泥管，44为好氧污泥空气管，45为好氧污泥喷嘴，46为排泥提升管，47为排泥出泥管，48为排泥空气管，49为排泥喷嘴，50为回流提升管，51为回流出液管，52为回流空气管，53为回流喷嘴，54为套管，55为钢管。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。

实施例1：一体化气升环流动态膜生物反应装置，外形呈圆柱台体，包括厌氧调节池24、缺氧池39、气升环流动态膜生物反应器27单元，呈扇形分布，其中：

厌氧调节池24包括进水布水管1、厌氧污泥区25、污水空气提升器13、排泥空气提升器15。其中，厌氧调节池2底部为厌氧污泥区25，进水布水管1从厌氧调节池24外墙沿池壁进入厌氧污泥区25，呈对称枝状分布。污水空气提升器13靠近厌氧调节池24与缺氧池39的隔墙，污水由此提升并经空气释放后布入缺氧池39池底。排泥空气提升器15靠近外墙任意位置。

缺氧池39包括缺氧池进水箱32、缺氧池进水管26、搅拌器12和缺氧池出水管2。缺氧池进水管26垂直安装于缺氧池进水箱32底部，厌氧调节池24中污水空气提升器13的污水出液管31与好氧池中硝化液回流空气提升器14的回流出液管51分别位于缺氧池进水箱32两侧，搅拌器12置于缺氧池39上部。运行时污水空气提升器13出水与硝化液回流空气提升器14出水通过缺氧池进水管26进入缺氧池39底部，通过搅拌器12的搅拌进行缺氧反硝化脱氮反应，反应后出水由池面经出水管2进入气升环流动态膜生物反应器27的曝气升液区35池底。

气升环流动态膜生物反应器27是进行好氧生物处理污水的场所，包括管式微孔曝气器3、曝气主管4、进气管5、出水管6、滤布过滤组件7、导流挡板8、工业滤布9、好氧池排泥空气提升器10、不锈钢滤网11、硝化液回流空气提升器14、泵出水电磁阀16、反冲空气阀17、自流出水电磁阀18、污水空提进气电磁阀19、反冲空气管20、曝气支管21、曝气升液区35及出水降液区36。。进气管5位于气升环流动态膜生物反应器27中心位置底部，曝气主管4与进气管5垂直方向放置于气升环流动态膜生物反应器27底部，微孔曝气器3与曝气主管4呈枝状分布；滤布过滤组件7位于反应器中心位置，导流挡板8对称置于滤布过滤组件7两侧，不锈钢滤网11置于滤布过滤组件表面，不锈钢滤网11表面覆盖工业滤布9；好氧池排泥空气提升器10置于靠近厌氧调节池24与气升环流动态膜生物反应器27的隔墙；硝化液回流空气提升器14置于靠近气升环流动态膜生物反应器27与缺氧池39的隔墙；泵出水电磁阀16、反冲空气阀17、自流出水电磁阀18、污水空提进气电磁阀19、出水管6以及反冲空气管20均布置在装置外。

空气提升器根据服务功能需求设计为污水空气提升器13、排泥空气提升器15及好氧池排泥空气提升器10。其中，污水空气提升器13由闷板21、浮渣浮油挡管28、U型进口管29、污水提升管30、污水出液管31、污水空气管33及污水喷嘴34组成，整个提升器呈双U型结构，浮渣浮油挡管28与污水空气管33位于污水提升管30两侧，且污水空气管33与污水提升管30呈一体，污水提升管30靠近底部侧装U型进口管29，其顶部为污水喷嘴34，此喷嘴从浮渣浮油挡管28底部深入约200mm，闷板21位于提升器下部，污水出液管31垂直置于污水提升管30顶部；好氧池硝化液回流空气提升器14由回流提升管50、回流出液管51、回流空气管52及回流喷嘴53组成，回流提升管50与回流空气管52组成U型结构，喷嘴位于回流空气管52末端，并且从回流提升管50底部深入约200mm，回流出液管51垂直置于回流提升管50顶部；好氧池排泥空气提升器10由好氧污泥提升管42、好氧污泥出泥管43、好氧污泥空气管44及好氧污泥喷嘴45组成，其结构与好氧池硝化液回流空气提升器14相同；排泥空气提升器15均由排泥提升管46、排泥出泥管47、排泥空气管48及排泥喷嘴49组成，其结构与好氧池硝化液回流空气提升器14相同。所有空气提升器的空气管均与鼓风机40相连，并通过微电脑控制的电磁阀来控制开关，球阀控制空气流量大小。

气升环流动态膜生物反应器27结构特征在于中部的两块竖直平行导流挡板8将其分为三个区：中间为出水降液区36，左右两侧为曝气升液区35。四组滤布过滤组件7均匀分布在出水降液区36中部；管式微孔曝气器3对称分布于两侧曝气区35的底部。运行时，曝气升液区35内的混合液通过管式微孔曝气器3的曝气提升作用进入降液区36并流过滤布过滤组件7表面，净化出水由滤布及颗粒污泥形成的“动态膜”过滤作用实现泥水分离，过滤出水经与滤布过滤组件7连接的出水管6排放。动态膜”过滤出水采用两种运行方式依次进行：先通过反应器27内液面与顶管37出水口处的水位差经“动态膜”由出水管6自流出水；运行一定时间后，切换为通过水位差和出水泵的抽吸作用经“动态膜”由出水管6出水。当滤布过滤组件7堵塞时，通过反冲空气管20进行反冲洗曝气和破坏“动态膜”，反冲洗后即可出水，循环运行；硝化液回流空气提升器14位于曝气升液区35的上部区间，将混合液提升至缺氧池39的缺氧池进水管26处；运行一段时间后，污泥活性下降且浓度偏高时，通过好氧池排泥空气提升器10排泥至厌氧调节池24。

滤布过滤组件7为由工业滤布9、不锈钢滤网11和方形钢管支撑结构23形成的过滤组件。其中，钢管支撑结构23为四根φ20的钢管焊接而成的方形，钢管内侧开孔，孔径为3mm，孔距为15-20mm，顶管37与出水管6连接用于出水，底管38与反冲空气管20连接用于空气反冲洗；不锈钢滤网11及工业滤布9依次裹覆在方形钢管支撑结构23上形成滤布过滤组件7。

装置靠近顶部位置设置直径80mm的套管54，用来实现装置内外空气管和电线的连接。

将上述装置用于单户家庭，设计水量1m³/d。

生活污水首先通过进水布水管1自行流入调节池24，然后由污水空气提升器13提升至缺氧池39，缺氧池39中搅拌器12进行缺氧搅拌，缺氧池39出水经过缺氧池出水管2流入气升环流动态膜生物反应器27中，气升环流动态膜生物反应器27中硝化液经过硝化液回流空气提升器14提升至缺氧池39，气升环流动态膜生物反应器27底部由进气管5进气至曝气主管4，然后分别到达各管式微孔曝气器3，达到均匀曝气和提升环流混合液的目的。好氧池27气升环流动态膜生物反应器27出水通过滤布过滤组件7的各管流出汇总至出水管6出水。气升环流动态膜生物反应器27排泥空气提升器10排放至调节池24。调节池24中污泥每半年一次经过排泥空气提升器15排出。

如图1所示，为一体化气升环流动态膜生物反应装置之平面图。该装置直径为1200mm。调节池24对应中心角为230°，缺氧池39对应中心角为36°，气升环流动态膜生物反应器27对应中心角为94°。

如图2所示，为一体化气升环流动态膜生物反应装置之A-A剖面图。该装置有效高度为1400mm，超高为150mm，总高为1700mm。滤布过滤组件高为900mm，宽为300mm。

如图3所示，为一体化气升环流动态膜生物反应装置之B-B剖面图。调节池24与气升环流动态膜生物反应器27流入缺氧池39中的水均直到池底。

如图4所示，为一体化气升环流动态膜生物反应装置之膜管结构图示。膜管采用DN20的钢管，管上开孔，孔径为3mm，孔距为15-20mm。膜管出水位置为上部出水。

如图5所示，一体化气升环流动态膜生物反应装置之污水空气提升器结构图示。总高为1400mm，亦即与提升器底部与池底接触。其中进水端距离池底400mm，进气口距离池底200mm，套管重叠进气管部分为200mm。距离顶部300mm的位置用管箍和PVC板将整个提升器固定。

如图6所示，为一体化气升环流动态膜生物反应装置之好氧池硝化液回流空气提升器结构图示。总高为1000mm，放置时，底部进料口距离池底400mm，进气口距离进料口100mm。距离顶部300mm处用管箍和PVC板将整个设备固定。图7之一体化气升环流动态膜生物反应装置之好氧池排泥空气提升器与图8之一体化气升环流动态膜生物反应装置之排泥空气提升器尺寸同上。

本系统的具体运行过程如下：

(1)生活污水(经过化粪池的污水、生活灰水及雨水)通过排水管道自行流入调节池24，调节池24主要起到调节水质、水量的作用。同时，生活污水通过布水管1达到均匀布入调节池24底部厌氧污泥区25(大约30cm厚)，进水中的有机污染物经过厌氧污泥的吸附、水解、酸化等作用被初步去除和降解，这可改善污水可生化降解性能，利于后续生化处理。调节池24进水到达一定水位后，启动污水空气提升器13将污水提升至缺氧池39底部。

调节池24的污水提升装置不采用传统的污水提升泵，而采用一种新型设备-空气提升器，它的特殊结构使其兼具提升污水、隔油、防止SS被提升等多重作用，这可以防止浮油对后续单元(特别是滤布)的影响。

调节池除了调节水质水量还起到储泥池的作用。由于整个装置处于几乎密闭状态，而且池深较大，缺氧池与好氧池的污泥排入调节池后会发生厌氧水解酸化，去除部分COD并将大分子物质水解成为小分子物质，有利于后续反应的顺利进行。

(2)缺氧池39中，来自调节池24的污水与气升环流动态膜生物反应器27回流硝化液均进入缺氧池39底部，自下而上流动，在搅拌器12的缺氧搅拌下，反硝化菌利用进入缺氧池的充足碳源进行反硝化，达到良好的除氮效果。出水经过缺氧池出水管2进入气升环流动态膜生物反应器27底部。

(3)气升环流动态膜生物反应器27中，需投加无机颗粒物质(硅藻土、沸石、膨润土等)和混凝剂(如铁盐)，其中无机颗粒粒径与滤布孔径接近，为200目左右，投加量控制2000～10000mg/L之间。好氧微生物附着于无机颗粒表面生长，形成颗粒污泥。运行初始，由于滤布孔径在100um左右，孔径较大，出水SS量较高，不断曝气运行过程中，硅藻土与活性污泥混合液在曝气作用下形成错流，在平板滤布膜外侧自上而下流过，约三十分钟后，在滤布上形成一层动态膜，可使出水SS含量减小。气升环流动态膜生物反应器中主要进行的是COD降解、氨化作用、氨氮硝化等反应，动态膜在此起到过滤作用，也能去除部分的COD。

气升环流动态膜生物反应器为两侧曝气提升、中心无曝气下降的环流反应器型式，这可使泥水混合液在膜管四周形成错流，颗粒污泥自上而下流动过程中易于在滤布表面形成一层稳定的动态膜，中心无曝气则可避免过强气流对已形成的动态膜破坏作用。

运行过程中，如果单片膜出现问题可关闭相应的膜检修阀22，然后进行检修。

(4)气升环流动态膜生物反应器的膜出水首先是自流出水，在滤布的表面自动形成一层“膜”，起到过滤截留颗粒污泥和保障出水水质的作用，当运行一段时间后膜开始堵塞，自流出水困难，这时再启用真空泵，等到发现泵出水量明显减少时，开始反冲洗。

(5)系统运行过程中，溶液中的胶体和悬浮颗粒在过滤压力的作用下被截留或吸附在膜表面，一段时间后，膜表面形成厚厚的一层滤饼层，膜堵塞严重，导致出水困难，此时需要进行反冲洗，方式：关闭泵出水电磁阀16与自流出水电磁阀18，打开反冲空气阀17，同时需停止进水，即关闭污水空提进气电磁阀19，确保系统水不至溢出。反冲结束后，打开泵出水电磁阀16与自流出水电磁阀18，关闭反冲空气阀17，打开污水空提进气电磁阀19。此时动态膜未形成，出水不达标，先排入调节池，一段时间后正常运行出水，以上过程均通过微电脑控制电磁阀自动运行。反冲洗采用的是气冲，即利用空气冲洗振动破坏已堵塞的动态膜。整个运行过程中，膜底部的曝气不停止，出水也不停止。

(6)反冲洗下来的动态膜滤饼层沉到池底，系统在运行一定时间后，污泥量逐渐增多，此时需要排泥到调节池中，这既节省了污泥池，同时污泥在调节池中也能去除部分COD，调节池中的污泥大约半年一次集中排出，可用于农田。

Claims (8)

1.一体化气升环流动态膜生物反应装置，其特征在于装置外形呈圆柱台体，包括厌氧调节池(24)、缺氧池(39)和气升环流动态膜生物反应器(2)，厌氧调节池(24)、缺氧池(39)和气升环流动态膜生物反应器(2)均呈扇形分布，其中：

厌氧调节池(24)包括进水布水管(1)、厌氧污泥区(25)、污水空气提升器(13)、排泥空气提升器(15)，厌氧调节池(24)底部为厌氧污泥区(25)，进水布水管(1)从厌氧调节池(24)外墙沿池壁进入厌氧污泥区(25)，呈对称枝状分布；污水空气提升器(13)靠近厌氧调节池(24)与缺氧池(39)的隔墙，污水通过污水空气提升器(13)提升并经空气释放后布入缺氧池(39)池底；排泥空气提升器(15)位于厌氧调节池(24)外墙上，位于厌氧污泥区(25)的剩余污泥通过排泥空气提升器(10)排入调节池厌氧污泥区(25)；

缺氧池(39)包括缺氧池进水箱(32)、缺氧池进水管(26)、搅拌器(12)和缺氧池出水管(2)，缺氧池进水箱(32)位于缺氧池(39)上部，缺氧池进水管(26)位于缺氧池进水箱(32)下方，且插入缺氧池(39)底部，厌氧调节池(24)中污水空气提升器(13)的出水与气升环流动态膜生物反应器(27)硝化液回流空气提升器(14)的出水分别位于缺氧池进水箱(32)两侧，搅拌器(12)置于缺氧池(39)上部，搅拌器(12)上的搅拌浆插入缺氧池(39)内，污水空气提升器(13)出水与硝化液回流空气提升器(14)出水通过缺氧池进水管(26)进入缺氧池(39)底部，缺氧池出水管2穿过缺氧池(39)与气升环流动态膜生物反应器(27)的隔墙，直接插入气升环流动态膜生物反应器(27)底部，出水进入曝气升液区(35)的底部；

气升环流动态膜生物反应器(27)包括管式微孔曝气器(3)、曝气主管(4)、进气管(5)、出水管(6)、滤布过滤组件(7)、导流挡板(8)、好氧池排泥空气提升器(10)、硝化液回流空气提升器(14)、反冲空气管(20)、曝气支管(21)、曝气升液区(35)及出水降液区(36)，进气管(5)位于气升环流动态膜生物反应器(27)中心位置底部，曝气主管(4)与进气管(5)垂直方向放置于气升环流动态膜生物反应器(27)底部，微孔曝气器(3)与曝气主管(4)呈枝状分布；两块竖直平行导流挡板(8)将气升环流动态膜生物反应器(27)分为三个区：中间为出水降液区(36)，左右两侧为曝气升液区(35)，四组滤布过滤组件(7)均匀分布在出水降液区(36)中部，起到过滤出水作用；管式微孔曝气器(3)对称分布于两侧曝气升液区(35)的底部，起到供氧、搅拌及提升混合液并形成环流的作用；曝气升液区(35)内的混合液通过管式微孔曝气器(3)的曝气提升作用进入降液区(36)，并流过滤布过滤组件(7)表面，净化出水由滤布及颗粒污泥形成的动态膜过滤作用实现泥水分离，过滤出水经与滤布过滤组件(7)连接的出水管(6)排放；硝化液回流空气提升器(14)位于曝气升液区(35)的上部区间，将混合液提升至缺氧池(39)的缺氧池进水管(26)处；运行一段时间后，污泥活性下降且浓度偏高时，通过好氧池排泥空气提升器(10)排泥至厌氧调节池(24)；好氧池排泥空气提升器(10)置于靠近厌氧调节池(24)与气升环流动态膜生物反应器(27)的隔墙；硝化液回流空气提升器(14)置于靠近气升环流动态膜生物反应器(27)与缺氧池(39)的隔墙；滤布过滤组件(7)顶部连接有顶管(37)，顶管(37)一端连接有出水管(6)、用于出水，滤布过滤组件(7)底部连接有底管(38)，底管(38)一端连接反冲空气管(20)，用于空气反冲洗。

2.根据权利要求1所述的一体化气升环流动态膜生物反应装置，其特征在于所述滤布过滤组件(7)由工业滤布(9)、不锈钢滤网(11)、方形钢管支撑结构(23)和钢管(55)组成，钢管(55)为四根，四根钢管(55)通过方形钢管支撑结构(23)连接，不锈钢滤网(11)覆盖于钢管(55)外，不锈钢滤网(11)表面覆盖有工业滤布(9)；钢管(55)内侧开孔，钢管(55)顶部连接顶管(37)，底部连接底管(38)。

3.根据权利要求1所述的一体化气升环流动态膜生物反应装置，其特征在于所述污水空气提升器(13)由浮渣浮油挡管(28)、U型进口管(29)、污水提升管(30)、污水出液管(31)、污水空气管(33)及污水喷嘴(34)组成，污水空气提升器(13)呈双U型结构，浮渣浮油挡管(28)与污水空气管(33)位于污水提升管(30)两侧，污水空气管(33)底部与污水提升管(30)底部通过三通、闷板(21)连接组成一体，污水提升管(30)底部通过三通连接U型进口管(29)，U型进口管(29)顶部为污水喷嘴(34)，污水喷嘴(34)插入浮渣浮油挡管(28)底部，污水出液管(31)垂直置于污水提升管(30)顶部.，污水出液管(31)位于缺氧池进水箱(32)一侧。

4.根据权利要求1所述的一体化气升环流动态膜生物反应装置，其特征在于所述硝化液回流空气提升器(14)由回流提升管(50)、回流出液管(51)、回流空气管(52)及回流喷嘴(53)组成，回流提升管(50)与回流空气管(52)组成U型结构，回流喷嘴(53)位于回流空气管(52)末端，回流喷嘴(53)插入回流提升管(50)底部，回流出液管(51)垂直置于回流提升管(50)顶部，回流出液管(51)位于缺氧池进水箱(32)另一侧。

5.根据权利要求1所述的一体化气升环流动态膜生物反应装置，其特征在于好氧池排泥空气提升器(10)由好氧污泥提升管(42)、好氧污泥出泥管(43)、好氧污泥空气管(44)及好氧污泥喷嘴(45)组成，好氧污泥提升管(42)与好氧污泥空气管(44)组成U型结构，好氧污泥喷嘴(45)位于好氧污泥空气管(44)末端，好氧污泥喷嘴(45)插入好氧污泥提升管(42)底部，好氧污泥出泥管(43)垂直置于好氧污泥提升管(42)顶部。

6.根据权利要求1所述的一体化气升环流动态膜生物反应装置，其特征在于厌氧调节池排泥空气提升器(15)由排泥提升管(46)、排泥出泥管(47)、排泥空气管(48)及排泥喷嘴(49)组成，排泥提升管(46)与排泥空气管(47)组成U型结构，排泥喷嘴(49)位于排泥空气管(47)末端，排泥喷嘴(49)插入排泥提升管(46)底部，排泥出泥管(47)垂直置于排泥提升管(46)顶部。

7.根据权利要求1所述的一体化气升环流动态膜生物反应装置，其特征在于污水空气管(33)、好氧污泥空气管(44)、回流空气管(52)、好氧污泥空气管(44)、排泥空气管(48)分别连接鼓风机(40)。

8.根据权利要求1所述的一体化气升环流动态膜生物反应装置，其特征在于四片滤布过滤组件(7)顶管(37)汇集的干管的两条支管上分别设有泵出水电磁阀(16)与自流出水电磁阀(18)，四片滤布过滤组件(7)底管(38)汇集的干管上设有反冲空气阀(17)，污水空气管(33)上设有污水空提进气电磁阀(19)。

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