CN102775024A - 一种污水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污水处理装置，包括生物反应池和膜滤池，膜滤池内设有膜分离设备和膜滤池曝气设备，生物反应池和膜滤池之间设置有料液供给通路和料液回流通路，料液供给通路的入口设于生物反应池中，料液供给通路的出口设于膜滤池中，料液回流通路的入口设于膜滤池中，料液回流通路的出口设于生物反应池中，料液供给通路和料液回流通路均直接连通于生物反应池和膜滤池，料液回流通路在生物反应池中的出口的水平高度低于或等于其在膜滤池中的入口的水平高度，或者料液回流通路在生物反应池中的出口的水平高度高于其在膜滤池中的入口的水平高度，且高度差不超过2m。本装置由于省去了推流设备，能够降低总体能耗。

Description

一种污水处理装置

本申请要求于2012年3月1日提交中国专利局、申请号为201210052324.0、发明名称为“一种污水处理装置”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及一种污水处理装置，属于水处理技术领域。

背景技术

膜生物反应器（Membrane Bioreactor，MBR）工艺是一种将膜分离技术与传统生物处理技术有机结合的高效污水处理与回用技术。在膜生物反应器系统中，污水中的各类污染物主要通过微生物的生物化学作用加以去除，但与传统生物处理工艺不同的是，膜分离设备替代了二沉池以其高效分离作用使泥水彻底分离，这使得SRT（污泥停留时间或者称之为生物固体停留时间）和HRT（水力停留时间）可以相互独立控制，生化反应池中活性污泥浓度的增大和活性污泥中特效菌的积累，提高了生化反应速率。微生物与水的分离不再通过重力沉淀，而是在压力的驱动下，水分子和部分其他小分子物质能够透过膜，微生物和大分子物质则被膜截留在反应池内，从而使系统获得了优良的出水水质。膜生物反应器工艺基本解决了传统污水处理工艺普遍存在的出水水质不稳定、占地面积大、工艺控制复杂等突出问题，是极具发展潜力的水处理工艺，尤其在污水再生利用方面，膜生物反应器工艺可以将生活污水、城市污水或与之相近的工业废水一步到位地处理成可以作为城市杂用水、工业循环冷却水等用途的优质再生水，目前在全世界范围内正日益受到广泛的学术关注，大规模的工程应用也逐渐增多。

根据膜分离设备的设置位置，膜生物反应器可分为外置式（或称分体式、分置式）膜生物反应器和内置式（或称浸入式、一体式、浸没式）膜生物反应器两大类。

外置式膜生物反应器是膜生物反应器工艺自二十世纪六七十年代诞生后的早期发展形式，是把膜分离设备和生物反应器分开设置，生物反应器中的混合液经循环泵增压后送至膜分离设备的过滤端，在压力作用下混合液中的液体透过膜，成为系统处理出水，固形物、大分子物质等则被膜截留，随浓缩液回流到生物反应器内。外置式膜生物反应器的特点是运行稳定可靠，易于膜的清洗、更换及增设，而且膜通量普遍较大，但一般条件下，为减少污染物在膜表面的沉积，延长膜的清洗周期，需要用循环泵提供较高的膜面错流流速，致使循环泵的水流循环量和所需扬程增大，动力费用增高，吨水能耗高达2-10kWh/m³（千瓦时每立方米），并且泵的高速旋转产生的剪切力会使某些微生物菌体产生失活现象。

内置式膜生物反应器自二十世纪八十年代末发展起来并逐渐成为目前膜生物反应器工艺的主流形式，是把膜分离设备浸没于生物反应器的液位以下，原水进入膜生物反应器后，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥分解或转化，再在抽吸泵提供的负压作用下或者在水位差的作用下由膜过滤出水，曝气系统设置在膜组件下方，一方面给微生物分解有机物提供了所必需的氧气，另一方面利用气提原理，使气水二相流对膜外表面进行水力冲刷，以此来抑制膜面污泥层的沉积。内置式膜生物反应器较之外置式膜生物反应器省去了混合液循环系统，结构更为紧凑，占地面积小，并且靠负压抽吸或者水位差出水，吨水能耗相对较低，降至1-2.4kWh/m³。本发明中生物反应池也可以称为生物反应器。

尽管目前世界上已经投入使用的膜生物反应器实际工程当中，大多数都选用内置式膜生物反应器工艺。但内置式膜生物反应器仍然存在两个突出问题，一是膜分离设备的安装、检修、清洗很不方便，清洗劳动强度大，二是曝气量偏高，气水比为30～40：1，是目前较为成熟的其他污水生物处理工艺如传统活性污泥法、序批式活性污泥法等工艺的3～4倍，这使得其吨水能耗仍然显著高于其他工艺。同时由于目前膜分离设备的造价又较高，这使得膜生物反应器工艺的基建投资也显著高于其他工艺。以上三个突出问题使得膜生物反应器工艺目前仍然难于替代现有技术而成为水处理领域的主流技术之一。

为了进一步降低内置式膜生物反应器的曝气能耗，并提高膜分离设备安装、检修和清洗的方便程度，近年出现了另外一种外置式膜生物反应器，例如中国专利及专利申请01123900.X、200410039006.6、200510069410.2、200710064736.5。该种类型的膜生物反应器在构型上类似于常规外置式膜生物反应器，所选用的由帘式或束式中空纤维膜组件所组成的膜分离设备浸没于与生物反应器相独立的另外一个较小的专用于安装膜组件的膜滤池（箱）之内，或者仍然选用常规外置式膜生物反应器中常用的由柱式中空纤维膜组件或管式膜组件所组成并带有封闭外壳的膜分离设备，但与常规外置式膜生物反应器不同的是，系统处理出水不再由循环泵增压获得，而是由增设的抽吸泵提供的负压获得，这样循环泵的流量和扬程大幅降低。同时膜滤池（箱）或者带有封闭外壳的膜分离设备之内也设有曝气部件，由于膜组件排布的面积已较之常规内置式膜生物反应器大幅减小，所以气提断面也随之大幅缩小，因此以较小的曝气量就可以在膜组件所安装的区域中得到较高的曝气强度，使气水二相流对膜外表面具有更好的水力冲刷效果，可以较好地抑制膜污染的发展，在一定程度上节约了曝气能耗，这使得系统总体能耗低于常规内置式膜生物反应器，但采用了常规外置式膜生物反应器的外部形式，膜分离设备在生物反应器之外安装，避免了浸没于生物反应器液面以下安装时不易清洗和检修的问题，而且方便了对膜分离设备进行在线化学药剂浸泡清洗，相对于常规内置式膜生物反应器必须通过起吊设备将膜分离设备从生物反应器中吊出后放入外部的药液池进行离线化学药剂浸泡，不但劳动强度大幅降低，而且也能够将清洗药剂的用量降到较低的程度，避免了化学药剂的浪费和处置问题，因此在很大程度上提高了膜分离设备安装、检修和清洗的方便程度。可见，该种型式的膜生物反应器很好地将外置式和内置式两种型式的膜生物反应器有机地结合起来，取各自所长，补各自所短。相对于常规外置式膜生物反应器靠正压获得系统出水，这种新型的外置式膜生物反应器则靠负压获得系统出水，因此二者可以分别称为“正压外置式膜生物反应器”和“负压4外置式膜生物反应器”加以区别。

尽管负压外置式膜生物反应器的气水比可以较之常规内置式膜生物反应器下降一半左右，即为15-20：1，但仍然高于传统活性污泥法等其他污水生物处理工艺的7-10：1，这主要是由于即便仅在已大幅缩小了气提断面的膜滤池（箱）或者带有封闭外壳的膜分离设备内部通过曝气为膜组件提供表面错流，相应的气水比通常也已高达7-15：1。由于作为去除有机污染物主要功能单元的生物反应器仍然需要与5-10：1的气水比相对应的曝气量来完成碳氧化和硝化过程，并且生物反应器也需要曝气作为搅拌手段来实现污水、活性微生物以及氧的充分混合和接触，因此负压外置式膜生物反应器总的曝气量仍然居高不下，这使得其在吨水能耗方面仍然具有一定的劣势，尤其限制了其在大型污水处理工程中的推广应用。

为了进一步降低负压外置式膜生物反应器污水处理系统的运行能耗，本发明人于2009年7月27日提出了中国专利ZL200910089871.4，该专利将生物反应池和膜滤池共壁设置，并在共同的侧壁上开设第一通孔和第二通孔，在第一通孔处设置推流设备，推流设备的推流即可以使得生物反应池和膜滤池之间进行液体的交换和循环，可以实现以较低的循环能耗提供较高的循环流量，进一步降低负压外置式膜生物反应器的总体能耗水平，使膜生物反应器工艺可以在大型污水处理工程中推广应用。但该专利申请还存在以下不足：首先是推流设备的能量消耗仍然较为可观，使得负压外置式膜生物反应器的总体能耗水平仍然略高于常规生物处理工艺，其次，当所述膜滤池内无所述第一隔墙或者所述第一隔墙和所述第二隔墙时，所述推流设备安装于膜分离设备的正上方，影响了膜分离设备的检修，当所述膜滤池内设有所述第一隔墙或者所述第一隔墙和所述第二隔墙时，虽然不再存在推流设备影响膜分离设备检修的问题，但却增加了所述膜滤池的结构复杂程度。

发明内容

本发明的目的是提供一种污水处理装置，采用该装置处理污水可以降低膜生物反应器污水处理系统的运行能耗。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种污水处理装置，包括生物反应池和膜滤池，所述膜滤池内设有膜分离设备和膜滤池曝气设备，所述生物反应池和所述膜滤池之间设置有料液供给通路和料液回流通路，所述料液供给通路的入口设于所述生物反应池中，所述料液供给通路的出口设于所述膜滤池中，所述料液回流通路的入口设于所述膜滤池中，所述料液回流通路的出口设于所述生物反应池中，所述料液供给通路和所述料液回流通路均直接连通于所述生物反应池和所述膜滤池，所述料液回流通路在所述生物反应池中的出口的水平高度低于或等于其在所述膜滤池中的入口的水平高度，或者所述料液回流通路在所述生物反应池中的出口的水平高度高于其在所述膜滤池中的入口的水平高度，且高度差不超过2m。

优选的，所述料液供给通路的任何部位均在所述生物反应池中的静止液面以下。

优选的，所述料液回流通路的任何部位均在所述生物反应池中的静止液面以下。

优选的，所述料液供给通路在所述膜滤池中的出口位于所述膜滤池的下部。

优选的，所述料液供给通路在所述膜滤池中的出口低于所述膜分离设备的底部。

优选的，所述料液回流通路在所述膜滤池中的入口位于所述膜滤池的上部。

优选的，所述料液回流通路在所述膜滤池中的入口高于所述膜分离设备的顶部。

优选的，所述料液供给通路在所述生物反应池中的入口位于所述生物反应池的上部。

优选的，所述料液供给通路在所述生物反应池中的入口位于所述生物反应池内水流方向的下游。

优选的，所述料液回流通路在所述生物反应池中的出口位于所述生物反应池的下部。

优选的，所述料液回流通路在所述生物反应池中的出口位于所述生物反应池内水流方向的上游。

优选的，所述料液回流通路的总横截面面积大于或等于所述料液供给通路的总横截面面积。

优选的，所述膜分离设备的底部距离所述膜滤池的底部的距离小于或等于1m。

优选的，所述膜分离设备的顶部距离所述膜滤池中静止液面的距离小于或等于1m。

优选的，所述膜滤池的深度小于或等于所述生物反应池的深度。

优选的，所述膜滤池的平面面积小于或等于所述生物反应池的平面面积。

优选的，所述生物反应池和所述膜滤池具有共同的侧壁，所述料液供给通路包括开设在所述共同的侧壁下部的第一通孔和设置在所述生物反应池中并连通于所述第一通孔的第一导流管，所述料液回流通路包括开设在所述共同的侧壁上部的第二通孔和设置在所述生物反应池中并连通于所述第二通孔的第二导流管。

优选的，所述第一导流管的管口的水平高度等于或高于所述膜分离设备的顶部在所述膜滤池中的水平高度。

优选的，所述第一导流管的管口与所述共同的侧壁的距离小于所述第二导流管的管口与所述共同的侧壁的距离。

优选的，所述第一导流管的管口和所述第二导流管的管口分别位于所述生物反应池的两侧。

优选的，所述膜滤池的侧壁上设有第一通孔和第二通孔，所述生物反应池的侧壁上设有第三通孔和第四通孔，所述料液供给通路包括第一通孔、第三通孔和设置在所述生物反应池与所述膜滤池之间并连通于所述第一通孔和所述第三通孔的料液供给管，所述料液回流通路包括第二通孔、第四通孔和设置在所述生物反应池与所述膜滤池之间并连通于所述第二通孔和所述第四通孔的料液回流管。

优选的，所述料液供给管上设有料液供给阀。

优选的，所述料液回流管上设有料液回流阀。

优选的，所述生物反应池内设有第一隔墙，所述第一隔墙上开设有第一导流洞，所述第一隔墙将生物反应池分隔为缺氧区和好氧区，所述料液供给通路在所述生物反应池中的入口设置于所述好氧区内，所述料液回流通路在所述生物反应池中的出口设置于所述缺氧区内，所述缺氧区内设置有混合设备，所述好氧区内设置有生物反应池曝气设备。

优选的，所述生物反应池内设有第一隔墙和第二隔墙，所述第一隔墙和所述第二隔墙上分别开设有第一导流洞和第二导流洞，所述第一隔墙和第二隔墙将所述生物反应池分隔为缺氧区、厌氧区和好氧区，所述料液供给通路在所述生物反应池中的入口设置于所述好氧区内，所述料液回流通路在所述生物反应池中的出口设置于所述缺氧区内，所述缺氧区和所述厌氧区内均设置有混合设备，所述好氧区内设置有生物反应池曝气设备。

优选的，所述第一导流洞设置于所述第一隔墙的上部，所述第二导流洞设置于所述第二隔墙的下部。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的污水处理装置，料液供给通路和料液回流通路均直接连通于生物反应池和膜滤池，两个通路上均不再设置循环泵等增压设备或潜水搅拌机等推流设备，利用膜滤池曝气设备扩散出来的气流使得膜滤池在气提原理的作用下存在气水二相流的上升流态，膜滤池中的液面高度将高于生物反应池中的液面高度，由于料液回流通路在生物反应池中的出口的水平高度低于或等于其在膜滤池中的入口的水平高度，因此，在膜滤池和生物反应池液位之间的高度差的作用下，膜滤池中的浓缩液经由料液回流通路自动向生物反应池回流，而生物反应池中的混合液则经由料液供给通路自动向膜滤池补充，如此即完成了混合液在生物反应池和膜滤池之间的循环流动。在实现这种循环的过程中只利用了曝气设备，省去了增压设备和推流设备，除了曝气能耗外无需依赖其它的能量输入，因此本发明的膜生物反应器的总体能耗较低。同时，本发明的膜滤池内部不再设置起导流作用的隔墙，简化了膜生物反应器的内部结构，降低了其加工或施工难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为本发明的实施例1所述的污水处理装置的平面布置示意图；

图1b为图1a中的A-A处的剖面图；

图1c为图1a中的B-B处的剖面图；

图2为本发明的实施例2所述的污水处理装置的平面布置示意图；

图3为本发明的实施例3所述的污水处理装置的B-B处的剖面图；

图4a为本发明的实施例4所述的污水处理装置的平面布置示意图；

图4b为图4a中的A-A处的剖面图；

图5a为本发明的实施例5所述的污水处理装置的平面布置示意图；

图5b为图5a中的A-A处的剖面图；

图6a为本发明的实施例6所述的污水处理装置的平面布置示意图；

图6b为图6a中的A-A处的剖面图；

图6c为图6a中的B-B处的剖面图；

图7a为本发明污水处理装置通路设置的第一种情况的示意图；

图7b为本发明污水处理装置通路设置的第二种情况的示意图；

图7c为本发明污水处理装置通路设置的第三种情况的示意图；

图7d为本发明污水处理装置通路设置的第四种情况的示意图。

附图中各个标记的说明：

1——生物反应池；2—膜滤池；3—膜分离设备；4——膜滤池曝气设备；5——共同的侧壁；6—料液供给通路；7—料液回流通路；8——第一通孔；9——第二通孔；10——第一导流管；11——第二导流管；12———第一隔墙；13——缺氧区；14——好氧区；15——搅拌设备；16——第二隔墙；17——厌氧区；18——生物反应池曝气设备；19——第一导流洞；20——第二导流洞；21——第三通孔；22——第四通孔；23——料液供给管；24——料液回流管；25——料液供给阀；26——料液回流阀。

具体实施方式

本发明公开了一种污水处理装置，采用该装置处理污水可以降低膜生物反应器污水处理系统的运行能耗。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种污水处理装置，包括生物反应池1和膜滤池2，膜滤池2内设有膜分离设备3和膜滤池曝气设备4，生物反应池1和膜滤池2之间设置有料液供给通路6和料液回流通路7；其核心发明点在于：料液供给通路6的入口设于生物反应池1中，料液供给通路6的出口设于膜滤池2中，料液回流通路7的入口设于膜滤池2中，料液回流通路7的出口设于生物反应池1中，料液供给通路6和料液回流通路7均直接连通于生物反应池1和膜滤池2，料液回流通路7在生物反应池1中的出口的水平高度低于或等于其在膜滤池2中的入口的水平高度，或者料液回流通路7在生物反应池1中的出口的水平高度高于其在膜滤池2中的入口的水平高度，且高度差不超过2m（米）。

生物反应池1和膜滤池2之间由管路、渠道或洞口相连通，以实现混合液在两者之间的循环流动，其中一个管路、渠道或洞口用于将生物反应池1内的混合液导入到膜滤池2内，其入口位于所述生物反应池1中，其出口位于膜滤池2中，本文称之为料液供给通路6；另一个管路、渠道或洞口则用于将膜滤池2内的浓缩液回流至生物反应池1内，其入口位于膜滤池2中，其出口位于生物反应池1中，本文称之为料液回流通路7。

膜分离设备3放置于膜滤池2当中，这样可以使得膜分离设备3不再像常规内置式膜生物反应器那样被放置在容积远大于其自身体积的生物反应池1内，如此可以很方便地直接在膜滤池2内对膜分离设备3进行在线化学药剂浸泡清洗，以较为彻底地恢复膜分离设备3的过滤单元的过滤性能。

需要说明的是，根据污水处理装置实际结构的不同，其料液供给通路6和料液回流通路7及其入口和出口的设置形式也是各式各样的。具体的，请参照7a、图7b和图7c，当生物反应池1和膜滤池2采取分体式设置时，料液供给通路6和料液回流通路7均具体为管路，其入口和出口为相应管路的管口；而如图7d所示的情况，在膜滤池2内设置了竖直隔板，引导液体从隔板顶部越过，这时可以认为隔板与膜滤池2侧壁围成的渠道也是属于料液回流通路7的，则隔板顶部被视为料液回流通路7的入口；还有一种情况下，如图1a、图1b和图1c所示，当生物反应池1和膜滤池2采取一体式设置时，二者具有共同的侧壁5，则料液回流通路7的入口和料液供给通路6的出口可以认为是开设在共同的侧壁5上的洞口。当然，在实际设计及加工生产的过程当中，还可能会有其他变化出现，本领域技术人员能够针对各种具体情况分辨出上述料液供给通路6和料液回流通路7及其入口和出口的设置形式，并对入口和出口的高度差的进行判定。

本发明提供的污水处理装置，料液回流通路7和料液供给通路6均直接连通于膜滤池2，两个通路上均不再设置循环泵等增压设备或潜水搅拌机等推流设备，利用膜滤池曝气设备4扩散出来的气流使得膜滤池2在气提原理的作用下存在气水二相流的上升流态，膜滤池2中的液面高度将高于生物反应池1中的液面高度，由于料液回流通路7在生物反应池1中的出口的水平高度低于或等于其在膜滤池2中的入口的水平高度，因此，在膜滤池2和生物反应池1液位之间的高度差的作用下，膜滤池2中的浓缩液经由料液回流通路7自动向生物反应池1回流，而生物反应池1中的混合液则经由料液供给通路6自动向膜滤池2补充，如此即完成了混合液在生物反应池1和膜滤池2之间的循环流动。在实现这种循环的过程中只利用了曝气设备，省去了增压设备和推流设备，除了曝气能耗外无需依赖其它的能量输入，因此本发明的污水处理装置的总体能耗较低。同时，本发明的膜滤池2内部不再设置起导流作用的隔墙，简化了装置的内部结构，降低了其加工或施工难度。

鉴于在本发明提供的污水处理装置的运行过程中，膜滤池2中的液面高度将高于生物反应池1中的液面高度，因此当料液回流通路7的出口设计得比入口高一些（高度差不超过2m），而且该出口的水平高度仍然低于或等于生物反应池1中的静止液面高度时，上述浓缩液的回流乃至混合液的整个循环流动也是能够实现的，其结构示意图请参见图7b。在本实施例中，基于生物反应池1和膜滤池2的具体结构，膜滤池曝气设备4的曝气情况，以及料液回流通路7管径尺寸等因素，本发明还包括下面这种情况：料液回流通路7在生物反应池1中的出口的水平高度高于其在膜滤池2中的入口的水平高度，且高度差不超过2m，当然具体值可以由本领域技术人员根据实际情况进行相应的调整。

而当料液回流通路7的出口设计得比入口高较多（高度差超过2m）时，为了使膜滤池2中的浓缩液能够经由料液回流通路7回流至生物反应池1，必须依赖以下三种方法：（1）第一种方法是使生物反应池1和膜滤池2中的静止液面高度也随之提高，确保料液回流通路7的出口的水平高度仍然低于或等于生物反应池1中的静止液面高度，料液回流通路7在膜滤池2中的入口的水平高度则接近于膜分离设备3的顶部在膜滤池2中的水平高度，这样膜滤池2中的有效水深也随之加大，膜滤池曝气设备4所需气源的压力因此大幅增加，这将显著增加整个污水处理装置的运行能耗；（2）第二种方法是使料液回流通路7的出口比生物反应池1中的静止液面高度略高一些，料液回流通路7在膜滤池2中的入口的水平高度仍接近于膜分离设备3的顶部在膜滤池2中的水平高度，但需要膜滤池曝气设备4在污水处理装置运行过程中提供非常高的曝气强度，使膜滤池2中的液面高度比生物反应池1中的液面高度高出的水位差也较大，并且该水位差需要大于或等于料液回流通路7的出口与生物反应池1的静止液面之间的高度差，才能推动浓缩液经由料液回流通路7回流至生物反应池1，这样膜滤池曝气设备4所需气源的风量因此大幅增加，这也同样显著增加了整个污水处理装置的运行能耗；（3）第三种方法是不需要提高生物反应池1和膜滤池2中的静止液面高度，但需要降低料液回流通路7在膜滤池2中的入口的水平高度，使其低于膜分离设备3的顶部在膜滤池2中的水平高度，并且确保料液回流通路7的出口的水平高度仍然低于或等于生物反应池1中的静止液面高度，其结构示意图如图7c所示，这样尽管不需要整个污水处理装置的运行能耗增加较多也可以实现混合液在生物反应池1和膜滤池2之间的循环流动，但由于料液回流通路7在膜滤池2中的入口的水平高度低于膜分离设备3的顶部在膜滤池2中的水平高度，导致浓缩液在流出膜滤池2之前将受到膜分离设备3的阻挡，这使得固形物非常容易沉积在膜分离设备3的上部，加重了膜分离设备3的污染程度，使得膜分离设备3需要频繁的清洗，从而缩短了膜分离设备3的实际使用寿命。

在常规的正压外置式膜生物反应器或负压外置式膜生物反应器中，膜分离设备3或者膜滤池2与生物反应池1均通过两个管路相连通（其中料液供给系统可以称为料液供给管，料液回流系统可以称为料液回流管），并且均在料液供给管上设置循环泵以完成混合液在生物反应池1和膜分离设备3或膜滤池2之间的循环流动。为了保证外置式膜生物反应器（不管是正压外置式还是负压外置式）的正常运行，生物反应池1与膜分离设备3或者膜滤池2之间混合液的循环流量一般需高达系统产水流量的10～20倍。在常规正压外置式膜生物反应器中，循环泵不但需要提供上述循环流量，而且还必须提供高达0.1～2MPa的跨膜压差以作为获得膜过滤出水的驱动力，因此循环泵的能耗高达2-10kWh/m³。在常规负压外置式膜生物反应器中，循环泵仅需要提供上述循环流量，膜过滤出水靠增设的小功率的抽吸泵提供的负压获得，因此系统整体的能耗下降至1～2kWh/m³甚至更低的水平。但由于二者在生物反应池内均未设置混合设备，从膜分离设备3或者膜滤池2回流至生物反应池1的浓缩液只与生物反应池1表层的混合液相混合，未能充分将浓缩液所携带的溶解氧予以利用，因此二者的曝气能耗仍然显著高于传统活性污泥法等传统生物处理工艺。

本发明人在2008年5月20日提出的中国专利申请200810111976.0中提出了一种改进的做法，即在生物反应池1内部设置混合设备，从膜分离设备3或者膜滤池2回流入生物反应池1的浓缩液在混合设备的作用下，与生物反应池1内的混合液充分相混合，这使得从膜分离设备3或者膜滤池2回流的溶解氧浓度较高（一般高达3～5mg/L）的浓缩液在一定程度上补充了生物反应池1内的混合液中微生物生化反应所需要的氧气，从而避免了现有其他负压外置式膜生物反应器普遍存在的膜滤池2内高强度曝气能耗的浪费现象，这样可以从总体上使得膜生物反应器的气水比下降至12：1甚至10：1以下，基本上接近传统活性污泥法等其他污水生物处理工艺。但由于循环泵仍然需要提供高达系统产水流量10～20倍的循环流量，这使得由于曝气量下降所节省的鼓风机能耗有相当一部分为循环泵所浪费，因此这种新型的负压外置式膜生物反应器污水处理系统总体的运行能耗仍然高于传统活性污泥法等传统生物处理工艺。

本发明人在2009年7月27日提出的中国专利ZL200910089871.4中提出了另一种改进的做法，即在第一通孔8处设有推流设备，采用潜水搅拌机（尤其是液下推流式潜水搅拌机）等大流量、低扬程、低功率的推流设备使生物反应池1与膜滤池2之间形成混合液的循环流动，实现了以较低的循环能耗提供较高的循环流量，可以在本发明人于2008年5月20日提出的旨在降低曝气能耗的中国专利申请200810111976.0的基础上，进一步降低负压外置式膜生物反应器的总体能耗水平。

本发明则进一步取消了中国专利ZL200910089871.4中设在第一通孔8处的推流设备，利用曝气设备扩散出来的气流使得膜分离设备3所在的区域在气提原理的作用下存在气水二相流的上升流态，进而使得膜滤池内2的水位高于生物反应池1，生物反应池内1的水位则由于连通器的原理将与膜滤池2内的水位保持一致，这样在曝气产生的上升气流的作用下，膜滤池2内的浓缩液将经由料液回流通路7向生物反应池中回流，此时膜滤池2下部暂时出现的真空则由生物反应池1内的混合液经由料液供给通路6予以补充，流入的混合液经膜分离设备过滤后，浓缩液再在曝气作用下回流至生物反应池1，如此便完成了混合液在生物反应池1和膜滤池2之间的循环流动。在这种循环过程中，循环的动力只是依靠曝气设备曝气带来的气提作用，不再需要使用循环泵或推流设备等动力设备完成循环，除了曝气能耗外无需依赖其它的能量输入，而且由于膜过滤为负压式，只需使用小功率的抽吸泵提供负压即可抽出膜过滤的产水，因此本发明的膜生物反应器的总体能耗可以降至更低的水平，基本上接近常规生物处理工艺，使膜生物反应器工艺可以在大型污水处理工程中推广应用。

当本发明的膜生物反应器工作时，膜滤池2内由于曝气气流产生的气提作用出现气水二相流的上升运动，不但在膜分离设备3内部的过滤单元的表面产生错流流动，以此有效抑制污染物在过滤单元表面的沉积，使过滤单元的过滤阻力和产水流量稳定在合适的水平，而且使得膜滤池2内的液位高于生物反应池1内的液位，从而使得膜滤池2上部的浓缩液能够依靠连通器的原理经由料液回流通路7自动流回生物反应池1，生物反应池1内的混合液则经由料液供给通路6自动补入膜滤池2，由此实现了混合液在生物反应池1和膜滤池2之间的大流量循环流动。

当本发明的膜生物反应器连续工作一段时间后需要对膜分离设备3进行化学药剂浸泡清洗时，不需要将膜分离设备3从膜滤池2中拆卸下来，只需要将生物反应池1内的液位适当降低，以使料液供给通路6位于生物反应池1中的入口露出液面，或者将料液供给通路6上的阀门或闸门关闭，这样就可以使得生物反应池1和膜滤池2彼此不再相连通，然后将膜滤池2内残留的混合液导入到生物反应池1或其他容器后，就可以对膜滤池2内的膜分离设备3进行在线化学药剂浸泡清洗，彻底恢复其过滤单元的过滤能力，待清洗完毕后，将生物反应池1内的液位恢复到正常状态或者将料液供给通路6上的阀门或闸门打开，生物反应池1和膜滤池2恢复彼此连通的状态，整个系统就可以很快重新恢复工作。

为了确保仅仅依靠气提原理来实现混合液在生物反应池1和膜滤池2之间的循环流动，料液供给通路6的整体或局部可以略高于生物反应池1中的静止液面但低于生物反应池1正常工作时的液面，也可以任何部位均在生物反应池1中的静止液面以下，料液回流通路7的整体或局部可以略高于生物反应池1中的静止液面但低于膜滤池2正常工作时的液面，也可以任何部位均在生物反应池1中的静止液面以下。作为优选，料液供给通路6和料液回流通路7的任何部位均在生物反应池1中的静止液面以下。这样生物反应池1中的混合液可以较为顺畅地经由料液供给通路6自动补充进入膜滤池2，膜滤池2中的浓缩液则可以较为顺畅地经由料液回流通路7自动回流到生物反应池1。

料液供给通路6和料液回流通路7的入口和出口之间的部分可以仅在生物反应池1内部，可以仅在膜滤池2内部，可以在生物反应池1内部和膜滤池2内部均有一部分，也可以全部在生物反应池1和膜滤池2之外，也可以一部分在生物反应池1和膜滤池2之外、另一部分在生物反应池1或者膜滤池2内部。总之，只要能够确保生物反应池1内的混合液能够顺利进入料液供给通路6的入口、经由料液供给通路6并从其出口进入膜滤池2内部，膜滤池2内的浓缩液能够顺利进入料液回流通路7的入口、经由料液回流通路7并从其出口回流至生物反应池1内部，料液供给通路6和料液回流通路7的具体位置和走向可以根据工程实际情况加以灵活设置。

料液供给通路6在生物反应池1中的入口的水平高度可以低于膜分离设备3的顶部在膜滤池2中的水平高度，也可以等于或高于膜分离设备3的顶部在膜滤池2中的水平高度。当料液供给通路6在生物反应池1中的入口的水平高度低于膜分离设备3的顶部在膜滤池2中的水平高度时，料液供给通路6上应设有阀门或闸门。当料液供给通路6在生物反应池1中的入口的水平高度等于或高于膜分离设备3的顶部在膜滤池2中的水平高度时，料液供给通路6上还可以根据具体情况选择是否设置阀门或闸门。

料液回流通路7在膜滤池2中的入口的水平高度可以低于膜分离设备3的顶部在膜滤池2中的水平高度，也可以等于或高于膜分离设备3的顶部在膜滤池2中的水平高度。当料液回流通路7在膜滤池2中的入口的水平高度低于膜分离设备3的顶部在膜滤池2中的水平高度时，料液回流通路7上应设有阀门或闸门。当料液回流通路7在膜滤池2中的入口的水平高度等于或高于膜分离设备3的顶部在膜滤池2中的水平高度时，料液回流通路7上还可以根据具体情况选择是否设置阀门或闸门。

当料液供给通路6/料液回流通路7的入口和出口之间的部分有一部分或者全部在生物反应池1和膜滤池2之外时，作为优选，料液供给通路6/料液回流通路7上设有阀门。当料液供给通路6/料液回流通路7的入口和出口之间的部分仅在生物反应池1内部或者仅在膜滤池2内部或者在生物反应池1内部和膜滤池2内部均有一部分时，作为优选，料液供给通路6/料液回流通路7上或者设有闸门，或者既不设有闸门也不设有阀门。

料液供给通路6在膜滤池2中的出口以及料液回流通路7在膜滤池2中的入口可以均位于膜滤池2的上部或下部，也可以分别位于膜滤池2的上部、下部或者下部、上部。作为优选，料液供给通路6在膜滤池2中的出口以及料液回流通路7在膜滤池2中的入口分别位于膜滤池2的上部、下部或者下部、上部。作为更优选，料液供给通路6在膜滤池2中的出口位于膜滤池2的下部，料液回流通路7在膜滤池2中的入口位于膜滤池2的上部。这样当膜生物反应器运行时，生物反应池1中的混合液流入膜滤池2后，由于膜滤池曝气设备4扩散出来的气流为上向流，膜滤池2内的混合液与膜滤池曝气设备4所扩散出来的气流均为上向流，混合液可在曝气气流的气提作用下由下部向上流动，可以避免膜滤池2内部出现水流的死区，有效避免固形物在膜滤池内的沉积。

料液供给通路6在膜滤池2中的出口可以略高于或接近膜分离设备3的底部，也可以在膜分离设备3的下部。料液回流通路7在膜滤池2中的入口可以略低于或接近膜分离设备3的顶部，也可以在膜分离设备3的上部。作为优选，料液供给通路6在膜滤池2中的出口低于膜分离设备3的底部，料液回流通路7在膜滤池2中的入口高于膜分离设备3的顶部。这样可以避免在膜分离设备3安装的区域内出现水流的死区，有效避免固形物沉积在膜分离设备3内部。

料液供给通路6和料液回流通路7在膜滤池2内可以设有延伸的管路或廊道，也可以不再设有延伸的管路或廊道。作为优选，料液供给通路6和料液回流通路7在膜滤池2内均不再设有延伸的管路或廊道，这样膜滤池2内部的空间仅用于盛装膜分离设备3，由此可将膜滤池2的体积压缩到最小的程度，不但可以最大程度地节省对膜分离设备3进行在线浸泡清洗时所需的化学药剂的用量，而且简化了膜滤池2的内部结构，降低了膜滤池2的加工或施工难度。

从竖向上来看，料液供给通路6在生物反应池1中的入口可以位于生物反应池1的上部，也可以位于中部或下部。作为优选，料液供给通路6的入口位于生物反应池1的上部。类似的，作为优选，料液回流通路7在生物反应池1中的出口位于生物反应池1的下部。这样当污水处理装置运行时，在液供给通路6和料液回流通路7的共同作用下，生物反应池1上部的混合液经由液供给通路6进入膜滤池2，膜滤池2内的混合液与膜滤池曝气设备4所扩散出来的气流均为上向流，浓缩液在膜滤池2的上部经由料液回流通路7回流至生物反应池1的下部，与生物反应池1下部的混合液充分相混合后，生物反应池1下部的混合液则会自动涌向上部，如此形成混合液在生物反应池1和膜滤池2之间的循环流动，不但使得水流在生物反应池1内的分布较为均匀，而且使得浓缩液所携带的溶解氧更多地补充到生物反应池，可以在一定程度上降低生物反应池的曝气量，节省系统的曝气能耗。

从平面上来看，料液供给通路6在生物反应池1中的入口可以位于生物反应池1内水流方向的上游，也可以位于中游或下游。作为优选，料液供给通路6在生物反应池1中的入口位于生物反应池1内水流方向的下游。类似的，作为优选，料液回流通路7在生物反应池1中的出口位于生物反应池1内水流方向的上游。这样当污水处理装置运行时，在液供给通路6和料液回流通路7的共同作用下，生物反应池1内水流方向下游的混合液经由液供给通路6进入膜滤池2，浓缩液在膜滤池2的上部经由料液回流通路7回流至生物反应池1内水流方向的上游，与生物反应池1内水流方向上游的混合液充分相混合后，生物反应池1内水流方向上游的混合液则会自动流向下游，如此形成混合液在生物反应池1和膜滤池2之间的循环流动，可以使得混合液在生物反应池1内整个平面上的分布也较为均匀。

料液回流通路7的总横截面面积通常应大于或等于料液供给通路6的总横截面面积。这是因为，料液回流通路7中容纳的是从膜滤池2回流至生物反应池1的浓缩液，料液供给通路6中容纳的是从生物反应池1补充到膜滤池2中的混合液，前者的气含率要大于后者，当本发明的污水处理装置正常运行时，料液供给通路6和料液回流通路7内的真实液速应是相等的，但由于各自所容纳液体的气含率的不同，料液回流通路7内的表观液速应大于料液供给通路6内的表观液速。为了尽可能降低混合液在循环过程中的阻力损失，充分节省整个污水处理装置的运行能耗，作为优选，料液回流通路7的总横截面面积应大于液供给通路6的总横截面面积。

为了进一步优化上述的技术方案，膜分离设备3的底部距离膜滤池2的底部的距离小于或等于1m，更优选小于或等于0.5m。类似的，膜分离设备3的顶部距离膜滤池2中静止液面的距离小于或等于1m，更优选小于或等于0.5m。这样可以进一步压缩膜滤池2内的净体积，由此可以进一步节省对膜分离设备3进行在线化学药剂浸泡清洗时的药剂用量。

膜滤池2的深度可以小于生物反应池1的深度，也可以等于生物反应池1的深度。作为优选，膜滤池2的深度小于生物反应池1的深度。膜滤池2的平面面积通常也小于或等于生物反应池1的平面面积。膜滤池2的深度一般根据膜分离设备3的高度来设计，在实际工程中，膜分离设备3的高度一般不超过3m，通常为1.5m~2.5m，因此，膜滤池2的深度一般为3~5m（包括约0.5m的保护高）。生物反应池1的深度在实际的大型污水处理工程中通常为4~6.5m（包括约0.5m的保护高）。膜滤池2的深度和平面面积在保证能够容纳膜分离设备3的前提下越小越好，这样可以充分节省对膜分离设备3进行在线化学药剂浸泡清洗时的药剂用量。生物反应池1的深度在不增大工程总体投资的情况下以适当加大为更好，这样不但可以节省整个污水处理系统的占地面积，而且可以使得对生物反应池1进行曝气充氧时的氧利用率更高，因而可以适当降低生物反应池1的曝气能耗。当膜滤池2与生物反应池1的深度不一致时，尽管二者的底部不在同一个水平面上，但二者内部的静止水面则应在同一个水平面上，这样可以确保混合液在二者之间的循环流动。在常规的内置式膜生物反应器中，由于将膜分离设备3直接设置于生物反应池1中，在如何平衡生物反应池1的深度设计以及方便膜分离设备3检修的问题上，设计师常常面临两难的境地。在本发明提供的污水处理装置中，生物反应池1和膜滤池2可以相对独立的进行各自的优化设计，很好地解决了这一问题。

生物反应池1和膜滤池2之间可以有共同的侧壁，也可以没有共同的侧壁，也就是说，生物反应池1和膜滤池2可以共壁设置，也可以彼此完全独立设置，相互之间存在一定的距离。当生物反应池1的容积与膜滤池2的容积相差不是十分悬殊时，作为优选，生物反应池1和膜滤池2共壁设置，这样可以使得整个污水处理装置的结构更为紧凑，适当节省占地面积。当生物反应池1的容积远大于膜滤池2的容积时，作为优选，生物反应池1和膜滤池2彼此完全独立设置，这样更便于根据工程实际情况对膜滤池2的安装位置进行优化调整。

当生物反应池1和膜滤池2具有共同的侧壁5时，料液供给通路6包括开设在共同的侧壁5下部的第一通孔8和设置在生物反应池1中并连通于第一通孔8的第一导流管10，料液回流通路7包括开设在共同的侧壁5上部的第二通孔9和设置在生物反应池1中并连通于第二通孔9的第二导流管11。这样不但可以实现混合液在生物反应池1和膜滤池2之间的循环流动，而且使得整个污水处理装置结构更为紧凑，可以节省占地面积。此时，料液供给通路6位于膜滤池2中的出口就是第一通孔8，料液回流通路7位于膜滤池2中的入口就是第二通孔9。

第一导流管10的管口的水平高度可以低于膜分离设备3的顶部在膜滤池2中的水平高度，也可以等于或高于膜分离设备3的顶部在膜滤池2中的水平高度。作为优选，第一导流管10的管口的水平高度等于或高于膜分离设备3的顶部在膜滤池2中的水平高度。这样当本发明的膜生物反应器连续工作一段时间后需要对膜分离设备3进行在线化学药剂浸泡清洗时，不需要将膜分离设备3从膜滤池2中拆卸下来，只需要将生物反应池1内的液位适当降低，以使第一导流管10的管口露出液面，就可以使得生物反应池1和膜滤池2彼此不再相连通，然后将膜滤池2内残留的混合液导入到生物反应池1或其他容器后，就可以对膜滤池2内的膜分离设备3进行在线化学药剂浸泡清洗，彻底恢复过滤单元的过滤能力，待清洗完毕后，将生物反应池1内的液位恢复到正常状态，生物反应池1和膜滤池2恢复彼此连通的状态，整个系统就可以很快重新恢复工作，而且第一导流管10上不再需要设置阀门或闸门，使得第一导流管10的工程设计变得较为简单。

从平面上看，第二导流管11的管口与第一导流管10的管口可以位于生物反应池内1的临近位置，也可以分别位于生物反应池1内的不同位置，作为优选，第二导流管11的管口与第一导流管10的管口分别位于生物反应池1内的不同位置。这样可以避免生物反应池1内出现水流的死区，使得生物反应池1内的水流流态无论在平面上还是在竖向上都较为均匀，最大限度地提高生物反应池1的空间利用率。

第二导流管11的管口距共同的侧壁5的距离与第一导流管10的管口距共同的侧壁5的距离，可以相等，也可以不相等。当生物反应池1的垂直于共同的侧壁5的池壁较长时，作为优选，第一导流管10的管口距共同的侧壁的距离小于第二导流管11的管口距共同的侧壁5的距离，使得生物反应池1内液体的混合效果更好。作为更优选，第一导流管10的管口与第二导流管11的管口分别位于生物反应池1的两侧。如图1b所示，第一导流管10的管口临近共同的侧壁5，第二导流管11的管口临近生物反应池1的与共同的侧壁5相对的侧壁。

当生物反应池1和膜滤池2彼此完全独立设置时，二者之间存在一定的距离，膜滤池2的侧壁上设有第一通孔8和第二通孔9，生物反应池1的侧壁上设有第三通孔21和第四通孔22，料液供给通路6包括第一通孔8、第三通孔21和设置在生物反应池1与膜滤池2之间并连通于第一通孔8和第三通孔21的料液供给管23，料液回流通路7包括第二通孔9、第四通孔22和设置在生物反应池1与膜滤池2之间并连通于第二通孔9和第四通孔22的料液回流管24。

料液供给管23和料液回流管24在膜滤池2内可以设有延伸的管路，也可以不再设有延伸的管路。作为优选，料液供给管23和料液回流管24在膜滤池2内均不再设有延伸的管路。这样可以使得膜滤池2的结构更为简单，体积更小。此时，料液供给通路6位于膜滤池2中的出口就是第一通孔8，料液回流通路7位于膜滤池2中的入口就是第二通孔9。第一通孔8可以略高于或接近膜分离设备3的底部，也可以在膜分离设备3的下部。第二通孔9可以略低于或接近膜分离设备3的顶部，也可以在膜分离设备3的上部。作为优选，第一通孔8低于膜分离设备3的底部，第二通孔9高于膜分离设备3的顶部。这样可以避免在膜分离设备3安装的区域内出现水流的死区，有效避免固形物沉积在膜分离设备3内部。

第三通孔21和第四通孔22可以均位于生物反应池1的侧壁的上部或下部，也可以分别位于生物反应池1的侧壁的上部、下部或者下部、上部。料液供给管23或者料液回流管24在生物反应池1中可以设有延伸的管路或廊道，也可以不再设有延伸的管路或廊道。作为优选，所述料液供给通路和料液回流通路在生物反应池中均设有延伸的管路或廊道。这样更有利于混合液在生物反应池1内的均匀分布。

当料液供给管23位于生物反应池1中的入口的水平高度等于或高于膜分离设备3的顶部在膜滤池2中的水平高度时，料液供给管23上可以不设有阀门。当料液供给管23位于生物反应池1中的入口的水平高度低于膜分离设备3的顶部在膜滤池2中的水平高度时，料液供给管23上应设有阀门，本文将其称为料液供给阀25。当料液回流管24位于膜滤池2中的入口的水平高度等于或高于膜分离设备3的顶部在膜滤池2中的水平高度时，料液回流管24上可以不设有阀门。当料液回流管24位于膜滤池2中的入口的水平高度低于膜分离设备3的顶部在膜滤池2中的水平高度时，料液回流管24上应设有阀门，本文将其称为料液回流阀26。作为优选，料液供给管23上设有料液供给阀25，料液回流管24上设有料液回流阀26。

当本发明的膜生物反应器连续工作一段时间后需要对膜分离设备3进行化学药剂浸泡清洗时，不需要将膜分离设备3从膜滤池2中拆卸下来，也不需要调整生物反应池1内的液位，直接将料液供给管23上的料液供给阀25和料液回流管24上的料液回流阀26同时关闭，这样就可以使得生物反应池1和膜滤池2彼此不再相连通，然后将膜滤池2内残留的混合液导入到生物反应池1或其他容器后，就可以对膜滤池2内的膜分离设备3进行在线化学药剂浸泡清洗，彻底恢复其过滤单元的过滤能力，待清洗完毕后，直接将料液供给阀25和料液回流阀26同时打开，就可以将生物反应池1和膜滤池2恢复彼此连通的状态，整个系统就可以很快重新恢复工作，使得控制膜滤池2和生物反应池1的连通状态变得更为方便，不需要对生物反应池1内的液位进行调整，而且由于膜滤池2与生物反应池1之间存在一定距离，阀门可以安装在相应管路在生物反应池1和膜滤池2之外的部分的适当位置上，如此也更方便对阀门的操作。

料液供给通路6和料液回流通路7的导流管可以根据工程实际情况进行选择不同套数。当生物反应池1和膜滤池2的平面尺寸较大时，作为优选，选择两套或者两套以上的导流管。此时，应根据工程实际情况对导流管和其相应的通孔进行合理的数量选择以及平面布置，以使生物反应池1内的水流流态更为均匀。

导流管和通孔的横断面可以为矩形，也可以为圆形、正多边形或其他任一形状。作为优选，第一通孔8、第二通孔9、第三通孔21、第四通孔22、第一导流管10、第二导流管11、料液供给管23以及料液回流管24的横断面为矩形或圆形，这样更便于加工或施工，并且制作或施工成本较低。

膜分离设备3内部具有一个或者一个以上的过滤单元。过滤单元是指具有过滤作用的组件，可以是中空纤维束式膜组件、中空纤维帘式膜组件、板框式平板膜组件、毛细管式膜组件、管式膜组件以及微孔过滤管等水处理领域可以用到的各类过滤单元。

膜分离设备3内部通常集成了若干个过滤单元，这些过滤单元以一定的间距均匀地进行排列，通常在其下部应设有支架以对其进行承托，在其上部则可能设有用以收集各个过滤单元的产水的产水收集装置，因此，本文所述膜分离设备3的顶部或底部分别是指膜分离设备3内部的过滤单元的顶部或底部。当膜分离设备3内部的过滤单元不只在同一个水平面时，也就是说，膜分离设备3内部设有两层或者两层以上的过滤单元时，所述膜分离设备3的顶部或底部则分别是指膜分离设备3内部的最上一层过滤单元的顶部或者最下一层过滤单元的底部。

膜分离设备3可以利用膜滤池2内部的液面与其透过液出口之间的液位差实现自流出水，也可以在与其透过液出口相连通的出水泵提供的负压的作用下抽吸出水。作为优选，膜分离设备3在与其透过液出口相连通的出水泵提供的负压的作用下抽吸出水。这样当贮存系统最终处理出水的产水贮存池内的液面高于膜滤池内的液面或者低于后者的高度差不足以使透过液自流排出时，出水泵可以使得膜分离设备的产水流量更为稳定。作为更优选，连接膜分离设备3的透过液出口与产水贮存池的管路分为两个支路，其中一个支路与出水泵的进水口相连，出水泵的出水口通过管路与产水贮存池相连，另一个支路直接与产水贮存池相连。这样两个支路为并联关系，二者之间通过阀门的控制可以相互替换使用。

本发明对膜滤池曝气设备4没有特殊限制，可以为由池外的鼓风机和池内的气体扩散装置组成的鼓风曝气系统，其中气体扩散装置可以为穿孔管、盘式微孔曝气器、管式微孔曝气器、散流式曝气器和射流曝气器等已知的各种类型，也可以为射流式潜水曝气机等机械曝气设备。作为优选，膜滤池曝气设备4选用由池外的鼓风机和池内的气体扩散装置组成的鼓风曝气系统，并且气体扩散装置选用穿孔管。这样动力设备在池外更便于检修，检修时也不需要拆卸膜分离设备，而且采用穿孔管作为气体扩散装置，其扩散出的气泡较大，有利于增强对膜分离设备3过滤单元表面的冲刷作用。气体扩散装置位于膜滤池2的下部，可以略高于膜分离设备3的底部，也可以大体与膜分离设备3的底部平齐，也可以位于膜分离设备3底部以下。

为了尽最大可能将膜滤池2内浓缩液所携带的溶解氧充分地补充到生物反应池1内，使生物反应池1内的水流流态在平面上达到较为均匀的状态，提高生物反应池1的空间利用率，可以在生物反应池1内设有混合设备15，在混合设备15的作用下，浓缩液和混合液可以达到最好的混合效果，尽最大可能降低生物反应池1的曝气量。混合设备15可以采用水处理领域常用的三类设备，即布水设备、搅拌设备和机械曝气设备。布水设备可以为由穿孔管组成的支状或环状布水管网，也可以为其他各种专用的布水器。搅拌设备可以为安装于液下的潜水搅拌机，也可以为轴垂直安装的立式搅拌器，也可以为其他各类的搅拌设备。机械曝气设备可以为转刷曝气机或转盘曝气机等轴水平安装型的表面曝气机，也可以为轴垂直安装型的立式表面曝气机，也可以为潜水曝气机等各类水下曝气设备。

按照生物反应池1内微生物的生长类型，生物反应池1可以为悬浮生长型的活性污泥反应器，也可以为附着生长型的生物膜反应器，也可以为既有悬浮生长型的活性污泥又有附着生长型的生物膜的复合反应器。作为优选，生物反应池1为悬浮生长型的活性污泥反应器。按照反应器内的物料流态，生物反应池1可以为推流反应器，也可以为完全混合反应器，也可以采用类似于氧化沟（Oxidation Ditch）那样既有推流流态又有完全混合流态的反应器设计。按照反应器的进料方式，生物反应池可以为间歇式、半间歇式，也可以为连续式。

生物反应池1或膜滤池2平行于水平面的横断面可以为矩形，也可以为圆形、椭圆形或其他任一形状。作为优选，生物反应池1或膜滤池2平行于水平面的横断面为矩形，这样更便于加工或施工，并且空间利用率更高。

异养微生物对含碳有机物好氧生物氧化要求生物反应池中溶解氧浓度以3mg/L为宜，不应低于2mg/L，硝化菌完成硝化作用也要求生物反应池中溶解氧浓度不低于2mg/L。为了弥补碳氧化以及硝化作用对较高溶解氧的需求，优选在生物反应池1中增设生物反应池曝气设备18。

本发明对生物反应池曝气设备18没有特殊限制，可以为由池外的鼓风机和池内的气体扩散装置组成的鼓风曝气系统，其中气体扩散装置可以为盘式微孔曝气器、管式微孔曝气器、散流式曝气器和射流曝气器等已知的各种类型，也可以为水处理领域已知的各类机械曝气设备，如转刷曝气机或转盘曝气机等轴水平安装型的表面曝气机、轴垂直安装型的立式表面曝气机和潜水曝气机等各类水下曝气设备。

生物反应池曝气设备18可以连续工作，也可以间歇工作。当生物反应池曝气设备18连续工作时，可以通过实时监测生物反应池内的DO浓度或氧化还原电位（ORP）来动态调整生物反应池曝气设备18的频率或其输出的气量，这样可以进一步节省能耗。

由于从容积较小的膜滤池2内回流的浓缩液就足以使生物反应池1内保持反硝化过程所需的缺氧环境，因此，可以对生物反应池1内的溶解氧分布进行阶段设计或者分区设计，阶段设计是在时间的序列上使溶解氧有所变化，分区设计则是在空间上使溶解氧有所变化，两者都可以创造出缺氧-好氧甚至缺氧-厌氧-好氧交替循环的溶解氧环境，而缺氧-好氧交替循环的溶解氧环境可以为生物脱氮创造适宜的条件，缺氧-厌氧-好氧交替循环的溶解氧环境则可以为生物同步脱氮除磷创造适宜的条件。

当生物反应池1被生物反应池曝气设备18连续提供额外的氧气时，生物反应池1内的混合液一般处于连续好氧状态，这样生物反应池1内部主要发生有机物好氧生物氧化以及硝化作用，可以较好地对原污水中的有机物和氨氮进行去除。当生物反应池1被生物反应池曝气设备18间歇提供额外的氧气时，生物反应池1内的混合液一般处于好氧、缺氧交替循环的状态，这样生物反应池1内部主要发生有机物好氧生物氧化、硝化作用以及反硝化作用，这样不但可以较好地对原污水中的有机物和氨氮进行去除，也可以较好地去除原污水中的总氮。

当生物反应池1具有较大的有效水深时，可以对生物反应池1内的溶解氧分布进行竖向分区设计，料液回流通路7的末端可以采用由穿孔管组成的支状或环状布水管网，并且将布水管网设置于生物反应池1的底部，生物反应池曝气设备18只为生物反应池1上部连续提供氧气，被提供氧气的区域的水深不小于生物反应池1有效水深的1/2，这样，在生物反应池1内部从池底到液面的竖向方向上出现了缺氧区和好氧区的两段竖向分区，而且好氧区和缺氧区的容积比值不小于1，这样在生物反应池1内可以同时发生硝化作用和反硝化作用，可以较好地对原污水中的有机物、氨氮和总氮进行去除。当生物反应池1具有更大的有效水深时，在生物反应池1内部从池底到液面的竖向方向上可以出现缺氧区、厌氧区和好氧区的三段竖向分区，这样在生物反应池1内除了可以同时发生硝化作用和反硝化作用之外，还可以同时发生聚磷菌（Phosphate Accumulating Organisms，PAOs）的厌氧释磷和好氧吸磷过程，这样不但可以较好地对原污水中的有机物、氨氮和总氮进行去除，而且可以通过排除好氧区或者膜滤池2内的富磷污泥以对原污水中的总磷进行去除。

通常情况下，可以对生物反应池1内的溶解氧分布进行平面分区设计。因此，作为对上述主要的技术方案的一种改进，如图4a和4b所示，生物反应池1内设有第一隔墙12，第一隔墙12上开设有第一导流洞19，第一隔墙12将生物反应池1从水流的上游到下游顺次分隔为缺氧区13和好氧区14这两个部分，料液回流通路7的出口设置于缺氧区13内，缺氧区13内还设置有混合设备15，混合设备15采用搅拌设备或者布水设备，生物反应池曝气设备18设置于好氧区14内，料液供给通路6的入口设置于好氧区14内。生物反应池1的生物反应池曝气设备18只为好氧区14提供氧气，缺氧区13中的混合液可以从第一隔墙12上设置的第一导流孔洞19进入好氧区14，还可以通过第一隔墙12顶部跌落入好氧区14，并与好氧区14内的混合液相混合，好氧区14内含有硝酸盐的混合液则通过膜滤池2回流至缺氧区13。这样，整个生物反应池1成为A/O系统，缺氧区13作为前置反硝化段主要通过反硝化作用完成对总氮的去除，好氧区14主要通过有机物好氧生物氧化和硝化作用完成对有机物和氨氮的去除，整个装置可以较好地对原污水中的有机物、氨氮和总氮进行去除。而且，与常规A/O活性污泥法系统相比，本发明不但省去了从二次沉淀池到好氧池（或好氧区）的污泥回流泵及管路，也省去了从好氧池（或好氧区）到缺氧池（或缺氧区）的硝化液回流泵，减少了系统的动力设备。

也可以如图5a和图5b所示，在生物反应池1内设有两道隔墙，第一隔墙12和第二隔墙16上分别开设有第一导流洞19和第二导流洞20，第一隔墙12和第二隔墙16将生物反应池1内部从水流的上游到下游顺次分隔为缺氧区13、厌氧区17和好氧区14这三个部分，料液回流通路7的出口设置于缺氧区13内，缺氧区13和厌氧区17内均设置有混合设备15，混合设备15采用搅拌设备或者布水设备，生物反应池曝气设备18设置于好氧区14内，料液供给通路6的入口设置于好氧区14内。第一导流洞19设置于第一隔墙12的上部，第二导流洞20设置于第二隔墙16的下部。生物反应池曝气设备18只为好氧区14提供氧气，缺氧区13中的混合液可以通过第一道隔墙12顶部跌落入厌氧区17，也可以从第一道隔墙12上设置的第一导流孔洞19进入厌氧区17，并与厌氧区17内的混合液相混合，同样，厌氧区17中的混合液可以通过第二道隔墙16顶部跌落入好氧区，也可以从第二道隔墙16上设置的第二导流洞20进入好氧区14，并与好氧区14内的混合液相混合，好氧区14内含有硝酸盐的混合液则通过膜滤池2回流至缺氧区13。

这样，整个生物反应池1成为倒置A²/O系统，缺氧区13主要通过反硝化作用完成对总氮的去除，厌氧区17主要完成聚磷菌释磷过程，好氧区14主要通过有机物好氧生物氧化和硝化作用完成对有机物和氨氮的去除，同时完成聚磷菌好氧吸磷过程，通过排除好氧区14或者膜滤池2内的富磷污泥可以对原污水中的总磷进行去除，整个装置可以较好地对原污水中的有机物、氨氮、总氮及总磷进行去除。而且，与常规A²/O活性污泥法系统相比，本发明不但省去了从二次沉淀池到好氧池（或好氧区）的污泥回流泵及管路，也省去了从好氧池（或好氧区）到缺氧池（或缺氧区）的硝化液回流泵，减少了系统的动力设备。

在本发明实施例提供的污水处理装置的前段可以设有预处理装置，预处理装置可由格栅、筛网、毛发聚集器、沉砂池、初沉池、调节池、隔油池、pH调整设备、离子交换设备、吸附设备、混凝沉淀设备、气浮设备、厌氧生物反应设备（包括但不限于水解酸化、升流式厌氧污泥床、颗粒状厌氧污泥膨胀床、内循环反应器等）、高级氧化设备（包括但不限于常温催化氧化、高温催化氧化、光催化氧化、高温湿式氧化等）、电解设备和微波设备中的任何一个或两个以上构成，以除去污水中的大块漂浮物、悬浮物、长纤维物质、泥砂、油脂、对微生物有害的重金属及微生物难以降解的有机污染物，可使预处理后的水温保持为10℃~40℃，pH值保持为6~9，BOD₅（五日生化需氧量）与COD（化学需氧量）的比值保持在0.3以上。预处理后的污水进入生物反应池。

在污水处理装置的后段可以设有后处理装置，后处理装置可以由氯化消毒设备（消毒剂包括但不限于氯气、次氯酸钠、二氧化氯等）、紫外线消毒设备、臭氧设备、曝气生物滤池、人工湿地、土壤渗滤系统、稳定塘、水生植物净化塘、吸附设备、混凝沉淀设备、砂滤池、常规过滤设备（如石英砂或多介质过滤器、袋式过滤器、叠片过滤器、网式过滤器等）、气浮设备、活性炭设备（活性炭为颗粒状或粉末状，曝气或不曝气）、离子交换设备、微滤/超滤设备、纳滤设备、反渗透设备、电渗析设备和电除盐设备中的任何一个或两个以上构成，用以对膜分离所获得的产水进行进一步的消毒、脱色，或者进一步去除产水中仍然残留的小分子有机物和无机盐。后处理后的产水进入产水贮存池。

优选地，在污水处理装置的前段和后段可以同时设有的预处理装置和后处理装置。

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1

请参考图1a、图1b、图1c，图1a为本发明的实施例1所提供的污水处理装置的平面布置示意图，图1b为图1a中的A-A处的剖面图，图1c为图1a中的B-B处的剖面图。本发明提供的污水处理装置包括生物反应池1和膜滤池2，生物反应池1与膜滤池2之间设有共同的侧壁5。膜滤池2内安装有膜分离设备3和膜滤池曝气设备4，生物反应池1内部设有生物反应池曝气设备18。料液供给通路6由设于共同的侧壁5上的第一通孔8和设于生物反应池1内的第一导流管10所组成，第一导流管10与第一通孔8相连通，料液供给通路6的入口，也就是第一导流管10的管口，在平面上位于生物反应池1中靠近共同的侧壁5的位置，在竖向上位于生物反应池1中液面以下0.5m（米）处，料液供给通路6的出口就是第一通孔8。料液回流通路7由设于共同的侧壁5上的第二通孔9和设于生物反应池1内的第二导流管11所组成，第二导流管11与第二通孔9相连通，料液回流通路7的入口就是第二通孔9，料液回流通路7的出口，也就是第二导流管11的管口，在平面上位于生物反应池1中远离共同的侧壁5的位置，在竖向上位于生物反应池1的底面以上0.5m处。

生物反应池1的内部净尺寸为3m（宽）×5.5m（长）×4m（深），有效水深为3.5m，有效容积为57.75m³。膜滤池2的内部净尺寸为3m（宽）×1.5m（长）×4m（深），有效水深为3.5m，有效容积为15.75m³。生物反应池1和膜滤池2的总有效容积为73.5m³。第一通孔8、第一导流管10、第二通孔9、第二导流管11的横断面均为圆形，内径均为200mm（毫米）。第一通孔8的中心距生物反应池1和膜滤池2的底面的距离为350mm，第二通孔9的中心距生物反应池1和膜滤池2的底面的距离为2700mm。膜分离设备3的高度为2m，其底端距膜滤池2的底面的距离为0.5m，其顶端距膜滤池2的底面的距离为2.5m，膜滤池曝气设备4为穿孔曝气管，其中心线距膜滤池2的底面的距离为35mm，生物反应池曝气设备18为盘式微孔曝气器，其下端面距生物反应池1的底面的距离为200mm。

膜分离设备3是由30片中空纤维帘式膜组件组成的，每片中空纤维帘式膜组件的外形尺寸均为1250mm（长）×30mm（厚）×2000mm（高），单片膜组件的膜面积为30m²（平方米），膜分离设备3的总膜面积为900m²，中空纤维膜丝的外径为1.8mm，内径为1.2mm，平均膜孔径为0.1μm（微米），材质为聚偏氟乙烯，上下两端均用环氧树脂浇铸汇集于横断为矩形的集水管端头之中，并且用聚氨酯对其进行二次浇铸，以对膜丝根部进行保护。膜分离设备3的平面外形尺寸约为1300mm（长）×2500mm（宽）。

本实施例的污水处理装置运行时，污水首先进入生物反应池1中，进水点在平面上位于生物反应池1中远离共同的侧壁5的位置，在生物反应池1内，活性污泥混合液处于好氧状态，在生物反应池曝气设备18曝气所形成的紊流的作用下，污水与活性污泥微生物充分接触，好氧异养菌将对污水中的有机物进行生物降解，硝化菌则将污水中的氨氮转化成硝酸盐氮，生物反应池1中的混合液自第一导流管10的入口进入第一导流管10中，穿过第一通孔8进入膜滤池2下部，在出水泵提供的负压作用下，混合液由于膜分离设备3的高效分离作用而实现固液分离，净化后的水由膜分离设备3的出水口被出水泵抽出，由鼓风机提供的压缩空气经膜滤池曝气设备4扩散出来，扩散出的气流使得膜滤池2中产生气水二相流的上升流动，冲刷中空纤维膜丝的表面，以此来抑制膜污染的发展，经过膜分离设备3的过滤后，产生的浓缩液继续向上升，涌向膜滤池2上部的浓缩液穿过位于共同的侧壁5上部的第二通孔9进入第二导流管11中，最后回流至生物反应池1的下部，生物反应池1上部的混合液再通过第一导流管10补充入膜滤池2中，从而实现了混合液在生物反应池1和膜滤池2之间的循环流动，并使膜滤池2中的浓缩液所携带的溶解氧更多地补充到生物反应池1中，在一定程度上降低生物反应池1的曝气量，节省了系统的曝气能耗，同时，混合液在生物反应池1和膜滤池2之间的循环流动不再需要额外的动力消耗，仅仅依靠膜滤池曝气设备4曝气所形成的气提作用，系统整体的能量消耗可以维持在较低的水平。

当本实施例的污水处理装置运行到一定时间后，膜分离设备3的过滤阻力或者跨膜压差增大到一定数值，需要对其进行化学药剂浸泡清洗时，暂时停止向生物反应池1内进入污水并停止对生物反应池1和膜滤池2进行曝气，静置一段时间后，将生物反应池1内的上清液排出，使生物反应池1内的液面下降，此时由于膜滤池2和生物反应池1仍由料液供给通路6和料液回流通路7所连通，膜滤池2中的液面也将随之下降，当生物反应池1内的液面下降至第二通孔9的下缘时，此时液面距膜分离设备3的顶端的距离为100mm，第一导流管10在生物反应池1中的管口则已位于液面以上，第二导流管11与第二通孔9连接处的端口也刚好全部露出液面，因此，此时膜滤池2与生物反应池1已不再相互连通，随后可将生物反应池1中的液位再少量降低一些。接下来，将膜滤池2中的混合液导入生物反应池1内，以避免活性污泥的流失，为了清除膜分离设备3内部残留的固形物，可向膜滤池2内加入清洁水，然后由膜滤池曝气设备4进行曝气，通过曝气形成的紊流促使固形物充分溶于水中，如果冲洗一次后仍有较多的固形物残留在膜分离设备内部，上述冲洗操作可适当重复若干次，一直到膜滤池内残留的污泥仅有极少量时为止，冲洗后的废液可导入生物反应池1内，但应确保生物反应池1内的液面应始终低于第二通孔9的下缘。

待膜滤池2内以及膜分离设备3内残留的污泥被冲洗干净后，向膜滤池2内注入含有一定化学药剂的清洗溶液，并使清洗溶液的液面保持在刚好将膜分离设备3全部浸没的状态，此时清洗溶液的液面将位于膜分离设备3的顶端与第二通孔9的下缘之间，待浸泡持续到一定时间后，可将废弃的清洗溶液排出。视膜污染的程度、待处理的污水的水质状况、膜组件的材质等因素，可采取一种或两种及两种以上的清洗溶液依次对膜分离设备3进行浸泡清洗，当后续的浸泡清洗采用不同的清洗溶液时，应在注入新的清洗溶液之前先采用清洁水对膜分离设备3进行冲洗，以避免不同的化学药剂之间可能发生的不良化学反应而损伤膜组件。在对膜分离设备3进行化学药剂浸泡的过程中，可连续或间歇地通过膜滤池曝气设备4对膜滤池2内的清洗溶液进行曝气搅拌，以促使化学药剂与膜表面充分接触，并通过扰动使污染物脱离膜表面，强化对膜分离设备3的清洗效果。待最后一遍浸泡清洗完成后，再重复一次对膜滤池2的清洁水冲洗过程。

至此，对膜分离设备3的化学药剂浸泡清洗全部完成，全部清洗操作均在线完成，在整个清洗过程中，不需要将膜分离设备3从膜滤池2中拆卸下来，与膜分离设备3相连接的产水和曝气管路也不需要拆卸，与离线清洗相比，劳动强度大大降低，而且也避免了离线清洗时膜分离设备在拆卸过程中可能受到的物理性损伤。浸泡清洗完毕后，可恢复向生物反应池1内注入污水，并恢复对生物反应池1和膜滤池2进行曝气，待生物反应池1内的液位超过第一导流管10的管口时，料液供给通路6和料液回流通路7均处于完全贯通的状态，生物反应池1和膜滤池2之间可实现混合液的循环流动，此时，可启动出水泵，使膜分离设备3恢复产水，至此，本发明的污水处理装置恢复正常工作状态。

实施例2

本实施例的污水处理装置与实施例1基本类似，其A-A处以及B-B处的剖面情况分别与实施例1中的图1b和图1c相同，所不同的是，生物反应池1的与共同的侧壁5相平行的池壁宽度比膜滤池2更大，图2为本实施例的平面布置示意图。其余部分的结构和工作原理与实施例1相同。

实施例3

本实施例的污水处理装置与实施例1基本类似，其平面布置以及B-B处的剖面情况分别与实施例1中的图1a和图1c相同，所不同的是，生物反应池1的有效水深比膜滤池2更大，二者的顶面在同一水平面上，但底面并不在同一水平面上，生物反应池1的底面比膜滤池2的底面更低，图3为本实施例的A-A处的剖面图。其余部分的结构和工作原理与实施例1相同。

实施例4

请参考图4a、图4b，图4a本发明的实施例4所提供的污水处理装置的平面布置示意图，图4b为图4a中的A-A处的剖面图。本实施例的污水处理装置与实施例1基本类似，所不同的是，生物反应池1内增设第一隔墙12，第一隔墙12将生物反应池1分为缺氧区13和好氧区14两个部分，其中缺氧区13内设有搅拌设备15，好氧区14内设有生物反应池曝气设备18，共同的侧壁5位于好氧区14和膜滤池2之间，第一导流管10设于好氧区14内靠近共同的侧壁5的位置，缺氧区13的内部净尺寸为3m（宽）×2m（长）×4m（深），有效水深为3.5m，有效容积为21m³。好氧区14的内部净尺寸为3m（宽）×3.5m（长）×4m（深），有效水深为3.5m，有效容积为36.75m³，第一隔墙12的上部设有导流洞19。其余部分的结构与实施例1相同。

本实施例的污水处理装置运行时，污水首先进入缺氧区13中，在缺氧区13内，活性污泥混合液处于缺氧状态，在搅拌设备15的作用下，污水与从膜滤池2回流的浓缩液充分接触，反硝化菌利用一部分有机物将从膜滤池2回流的浓缩液中所带来的硝酸盐氮进一步转化为氮气并从水中逸出，从而实现系统对总氮的去除，一部分难降解有机物也在缺氧区13内得到了一定程度的水解，缺氧区13内的混合液穿过第一隔墙12上部的导流洞19进入好氧区14之内，在好氧区14内，活性污泥混合液处于好氧状态，在生物反应池曝气设备18曝气所形成的紊流的作用下，污水与活性污泥微生物充分接触，好氧异养菌将对污水中的有机物进行进一步的生物降解，硝化菌则将污水中的氨氮转化成硝酸盐氮，随后好氧区14内的活性污泥混合液自第一导流管10的入口进入第一导流管10中，穿过第一通孔8进入膜滤池2下部，在出水泵提供的负压作用下，混合液由于膜分离设备3的高效分离作用而实现固液分离，净化后的水由膜分离设备3的出水口被出水泵抽出，由鼓风机提供的压缩空气经膜滤池曝气设备4扩散出来，扩散出的气流使得膜滤池2中产生气水二相流的上升流动，冲刷中空纤维膜丝的表面，以此来抑制膜污染的发展，经过膜分离设备3的过滤后，产生的浓缩液继续向上升，涌向膜滤池2上部的浓缩液穿过位于共同的侧壁5上部的第二通孔9进入第二导流管11中，最后回流至缺氧区13的下部，好氧区14上部的混合液再通过第一导流管10补充入膜滤池2中，从而实现了混合液在生物反应池1和膜滤池2之间的循环流动，并使膜滤池2中的浓缩液所携带的溶解氧更多地补充到生物反应池1中，在一定程度上降低生物反应池1的曝气量，节省了系统的曝气能耗，同时，混合液在生物反应池1和膜滤池2之间的循环流动不再需要额外的动力消耗，仅仅依靠膜滤池曝气设备4曝气所形成的气提作用，系统整体的能量消耗可以维持在较低的水平。

本实施例的污水处理装置对膜分离设备3的化学药剂浸泡清洗过程与实施例1基本相同。

实施例5

请参考图5a、图5b，图5a本发明的实施例5所提供的污水处理装置的平面布置示意图，图5b为图5a中的A-A处的剖面图。本实施例的污水处理装置与实施例1基本类似，所不同的是，生物反应池1内增设第一隔墙12和第二隔墙16，第一隔墙12和第二隔墙16将生物反应池1分为缺氧区13、厌氧区17和好氧区14三个部分，其中缺氧区13和厌氧区17内均设有搅拌设备15，好氧区内设有生物反应池曝气设备18，共同的侧壁5位于好氧区14和膜滤池2之间，第一导流管10设于好氧区14内靠近共同的侧壁5的位置，缺氧区13的内部净尺寸为3m（宽）×2m（长）×4m（深），有效水深为3.5m，有效容积为21m³。厌氧区17的内部净尺寸为3m（宽）×1m（长）×4m（深），有效水深为3.5m，有效容积为10.5m³。好氧区14的内部净尺寸为3m（宽）×2.5m（长）×4m（深），有效水深为3.5m，有效容积为26.25m³，第一隔墙12的上部和第二隔墙16的下部均设有第一导流洞19。其余部分的结构与实施例1相同。

本实施例的污水处理装置运行时，污水首先进入缺氧区13中，在缺氧区13内，活性污泥混合液处于缺氧状态，在搅拌设备15的作用下，污水与从膜滤池2回流的浓缩液充分接触，反硝化菌利用一部分有机物将从膜滤池2回流的浓缩液中所带来的硝酸盐氮进一步转化为氮气并从水中逸出，从而实现系统对总氮的去除，一部分难降解有机物也在缺氧区13内得到了一定程度的水解，缺氧区13内的混合液穿过第一隔墙12上部的第一导流洞19进入厌氧区17之内，在厌氧区17内，活性污泥混合液处于厌氧状态，在搅拌设备15的作用下，污水与活性污泥微生物充分接触，聚磷菌利用污水中的易降解有机物完成厌氧释磷过程，随后厌氧区17内的混合液穿过第二隔墙16下部的第二导流洞20进入好氧区14之内，在好氧区14内，活性污泥混合液处于好氧状态，在生物反应池曝气设备18曝气所形成的紊流的作用下，污水与活性污泥微生物充分接触，好氧异养菌将对污水中的有机物进行进一步的生物降解，硝化菌则将污水中的氨氮转化成硝酸盐氮，聚磷菌则完成好氧吸磷过程，随后好氧区14内的活性污泥混合液自第一导流管10的入口进入第一导流管10中，穿过第一通孔8进入膜滤池2下部，在出水泵提供的负压作用下，混合液由于膜分离设备3的高效分离作用而实现固液分离，净化后的水由膜分离设备3的出水口被出水泵抽出，由鼓风机提供的压缩空气经膜滤池曝气设备4扩散出来，扩散出的气流使得膜滤池2中产生气水二相流的上升流动，冲刷中空纤维膜丝的表面，以此来抑制膜污染的发展，经过膜分离设备3的过滤后，产生的浓缩液继续向上升，涌向膜滤池2上部的浓缩液穿过位于共同的侧壁5上部的第二通孔9进入第二导流管11中，最后回流至缺氧区13的下部，好氧区14上部的混合液再通过第一导流管10补充入膜滤池2中，从而实现了混合液在生物反应池1和膜滤池2之间的循环流动，并使膜滤池2中的浓缩液所携带的溶解氧更多地补充到生物反应池1中，在一定程度上降低生物反应池1的曝气量，节省了系统的曝气能耗，同时，混合液在生物反应池1和膜滤池2之间的循环流动不再需要额外的动力消耗，仅仅依靠膜滤池曝气设备4曝气所形成的气提作用，系统整体的能量消耗可以维持在较低的水平。

本实施例的污水处理装置对膜分离设备3的化学药剂浸泡清洗过程与实施例1基本相同。

实施例6

请参考图6a、图6b、图6c，图6a为本发明的实施例1所提供的污水处理装置的平面布置示意图，图6b为图6a中的A-A处的剖面图，图6c为图6a中的B-B处的剖面图。本实施例的污水处理装置与实施例1基本类似，所不同的是，膜滤池2与生物反应池1之间存在一定的距离，是两个完全相互独立的池体，其中膜滤池2的与生物反应池1相临近的侧壁的下部和上部分别设有第一通孔8和第二通孔9，生物反应池1的与膜滤池2相临近的侧壁的下部和上部则分别设有第三通孔21和第四通孔22，在生物反应池1和膜滤池2之间设有料液供给管23和料液回流管24，其中料液供给管23与第一通孔8和第三通孔21相连通，料液回流管24则与第二通孔9和第四通孔22相连通，料液供给管23在生物反应池1和膜滤池2内均没有延伸的管路，料液回流管24在膜滤池2内没有延伸的管路，但在生物反应池1内有延伸的管路，第三通孔21、料液供给管23和第一通孔8共同组成料液供给通路6，第二通孔9、料液回流管24和第四通孔22共同组成料液回流通路7，第三通孔21就是料液供给通路6在生物反应池1中的入口，第一通孔8就是料液供给通路6在膜滤池2中的出口，第二通孔9就是料液回流通路7在膜滤池2中的入口，料液回流管24在生物反应池1中的管口则是料液回流通路7在生物反应池1中的出口，料液回流管24在第四通孔22处穿过生物反应池1的侧壁后继续向生物反应池1的与设有第三通孔21和第四通孔22的侧壁相对的侧壁方向延伸，在靠近该侧壁后则继续向下延伸至距离生物反应池1的底部以上0.5m处。第一通孔8和第三通孔21在同一水平面上，第二通孔9和第四通孔22也在同一水平面上，相应的，料液供给管23与水平面保持平行，料液回流管24的与第二通孔9和第四通孔22相连通的部分与水平面保持平行，与其在生物反应池1中的管口相接的部分则与水平面相垂直。料液供给管23上设有料液供给阀25，料液回流管24上设有料液回流阀26，料液供给阀25和料液回流阀26均位于生物反应池1与膜滤池2之间的管段上。其余部分的结构基本与实施例1相同。

本实施例的污水处理装置对膜分离设备3的化学药剂浸泡清洗过程与实施例1基本类似，所不同的是，初始阶段不必降低生物反应池1中的液位，直接关闭料液供给阀25和料液回流阀26，这样就可以使得生物反应池1和膜滤池2彼此不再连通，后续的操作方法基本与实施例1相同。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (26)

1.一种污水处理装置，包括生物反应池（1）和膜滤池（2），所述膜滤池（2）内设有膜分离设备（3）和膜滤池曝气设备（4），所述生物反应池（1）和所述膜滤池（2）之间设置有料液供给通路（6）和料液回流通路（7），其特征在于，所述料液供给通路（6）的入口设于所述生物反应池（1）中，所述料液供给通路（6）的出口设于所述膜滤池（2）中，所述料液回流通路（7）的入口设于所述膜滤池（2）中，所述料液回流通路（7）的出口设于所述生物反应池（1）中，所述料液供给通路（6）和所述料液回流通路（7）均直接连通于所述生物反应池（1）和所述膜滤池（2），所述料液回流通路（7）在所述生物反应池（1）中的出口的水平高度低于或等于其在所述膜滤池（2）中的入口的水平高度，或者所述料液回流通路（7）在所述生物反应池（1）中的出口的水平高度高于其在所述膜滤池（2）中的入口的水平高度，且高度差不超过2m。

2.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述料液供给通路（6）的任何部位均在所述生物反应池（1）中的静止液面以下。

3.根据权利要求2所述的污水处理装置，其特征在于，所述料液回流通路（7）的任何部位均在所述生物反应池（1）中的静止液面以下。

4.根据权利要求3所述的污水处理装置，其特征在于，所述料液供给通路（6）在所述膜滤池（2）中的出口位于所述膜滤池（2）的下部。

5.根据权利要求4所述的污水处理装置，其特征在于，所述料液供给通路（6）在所述膜滤池（2）中的出口低于所述膜分离设备（3）的底部。

6.根据权利要求5所述的污水处理装置，其特征在于，所述料液回流通路（7）在所述膜滤池（2）中的入口位于所述膜滤池（2）的上部。

7.根据权利要求6所述的污水处理装置，其特征在于，所述料液回流通路（7）在所述膜滤池（2）中的入口高于所述膜分离设备（3）的顶部。

8.根据权利要求7所述的污水处理装置，其特征在于，所述料液供给通路（6）在所述生物反应池（1）中的入口位于所述生物反应池（1）的上部。

9.根据权利要求8所述的污水处理装置，其特征在于，所述料液供给通路（6）在所述生物反应池（1）中的入口位于所述生物反应池（1）内水流方向的下游。

10.根据权利要求9所述的污水处理装置，其特征在于，所述料液回流通路（7）在所述生物反应池（1）中的出口位于所述生物反应池（1）的下部。

11.根据权利要求10所述的污水处理装置，其特征在于，所述料液回流通路（7）在所述生物反应池（1）中的出口位于所述生物反应池（1）内水流方向的上游。

12.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述料液回流通路（7）的总横截面面积大于或等于所述料液供给通路（6）的总横截面面积。

13.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述膜分离设备（3）的底部距离所述膜滤池（2）的底部的距离小于或等于1m。

14.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述膜分离设备（3）的顶部距离所述膜滤池（2）中静止液面的距离小于或等于1m。

15.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述膜滤池（2）的深度小于或等于所述生物反应池（1）的深度。

16.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述膜滤池（2）的平面面积小于或等于所述生物反应池（1）的平面面积。

17.根据权利要求1-16任意一项所述的污水处理装置，其特征在于，所述生物反应池（1）和所述膜滤池（2）具有共同的侧壁（5），所述料液供给通路（6）包括开设在所述共同的侧壁（5）下部的第一通孔（8）和设置在所述生物反应池（1）中并连通于所述第一通孔（8）的第一导流管（10），所述料液回流通路（7）包括开设在所述共同的侧壁（5）上部的第二通孔（9）和设置在所述生物反应池（1）中并连通于所述第二通孔（9）的第二导流管（11）。

18.根据权利要求17所述的污水处理装置，其特征在于，所述第一导流管（10）的管口的水平高度等于或高于所述膜分离设备（3）的顶部在所述膜滤池（2）中的水平高度。

19.根据权利要求17所述的污水处理装置，其特征在于，所述第一导流管（10）的管口与所述共同的侧壁（5）的距离小于所述第二导流管（11）的管口与所述共同的侧壁（5）的距离。

20.根据权利要求19所述的污水处理装置，其特征在于，所述第一导流管（10）的管口和所述第二导流管（11）的管口分别位于所述生物反应池（1）的两侧。

21.根据权利要求1-16任意一项所述的污水处理装置，其特征在于，所述膜滤池（2）的侧壁上设有第一通孔（8）和第二通孔（9），所述生物反应池（1）的侧壁上设有第三通孔（21）和第四通孔（22），所述料液供给通路（6）包括第一通孔（8）、第三通孔（21）和设置在所述生物反应池（1）与所述膜滤池（2）之间并连通于所述第一通孔（8）和所述第三通孔（21）的料液供给管（23），所述料液回流通路（7）包括第二通孔（9）、第四通孔（22）和设置在所述生物反应池（1）与所述膜滤池（2）之间并连通于所述第二通孔（9）和所述第四通孔（22）的料液回流管（24）。

22.根据权利要求21所述的污水处理装置，其特征在于，所述料液供给管（23）上设有料液供给阀（25）。

23.根据权利要求22所述的污水处理装置，其特征在于，所述料液回流管（24）上设有料液回流阀（26）。

24.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述生物反应池（1）内设有第一隔墙（12），所述第一隔墙（12）上开设有第一导流洞（19），所述第一隔墙（12）将生物反应池（1）分隔为缺氧区（13）和好氧区（14），所述料液供给通路（6）在所述生物反应池（1）中的入口设置于所述好氧区（14）内，所述料液回流通路（7）在所述生物反应池（1）中的出口设置于所述缺氧区（13）内，所述缺氧区（13）内设置有混合设备（15），所述好氧区（14）内设置有生物反应池曝气设备（18）。

25.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述生物反应池（1）内设有第一隔墙（12）和第二隔墙（16），所述第一隔墙（12）和所述第二隔墙（16）上分别开设有第一导流洞（19）和第二导流洞（20），所述第一隔墙（12）和第二隔墙（16）将所述生物反应池（1）分隔为缺氧区（13）、厌氧区（17）和好氧区（14），所述料液供给通路（6）在所述生物反应池（1）中的入口设置于所述好氧区（14）内，所述料液回流通路（7）在所述生物反应池（1）中的出口设置于所述缺氧区（13）内，所述缺氧区（13）和所述厌氧区（17）内均设置有混合设备（15），所述好氧区（14）内设置有生物反应池曝气设备（18）。

26.根据权利要求25所述的污水处理装置，其特征在于，所述第一导流洞（19）设置于所述第一隔墙（12）的上部，所述第二导流洞（20）设置于所述第二隔墙（16）的下部。

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