CN103896453B - 反硝化除磷-膜曝气生物膜耦合反应器处理生活污水的装置与方法 - Google Patents

Abstract

DPR-MABR耦合反应器处理生活污水的装置与方法属于污水处理领域。该装置包括原水水池，反应池Ⅰ，第一中间水池，反应池Ⅱ，第二中间水池，PLC控制箱，通过PLC控制箱切换成两个不同的串联系统，其中一个为Ⅰ→Ⅱ串联系统，原水水池与反应池Ⅰ底部通过进水管连接，反应池Ⅰ与第一中间水池通过Ⅰ→Ⅱ出水管连接，第一中间水池与反应池Ⅱ顶部通过Ⅰ→Ⅱ第二进水管连接，处理水从Ⅰ→Ⅱ最终出水管排放；另一个为Ⅱ→Ⅰ串联系统，原水水池与反应池Ⅱ顶部通过进水管连接，反应池Ⅱ与第二中间水池通过Ⅱ→Ⅰ出水管连接，第二中间水池与反应池Ⅰ顶部连接，处理水从出水管排放。本发明具有高效、节能、稳定的脱氮除磷效果和污泥减量的优点。

Description

反硝化除磷-膜曝气生物膜耦合反应器处理生活污水的装置与方法

技术领域

本发明涉及一种污水生化处理装置与方法，属于污水生物处理技术领域，具体涉及反硝化除磷-膜曝气生物膜耦合反应器生物处理工艺的装置与方法，对生活污水的除碳和脱氮除磷有良好的处理效果。

背景技术

目前我国污水处理厂大多以传统工艺A²O为主，受到碳源、反混、回流的硝化液破坏厌氧环境、长短污泥泥龄矛盾等众多因素影响，高效的脱氮和除磷很难在同一系统中同时获得,且我国生活污水C/N值较低，氮、磷等营养元素的有效去除受到很严重的制约，这为达标处理增添了很大难度。另外，有些污水处理厂以投加大量的外加碳源来提高脱氮除磷效率，这无疑大大增加了污水处理厂的运行费用，还包括剩余污泥的处置费用，造成了比较显著的环境问题。

反硝化除磷理论的提出，为有效解决传统脱氮除磷工艺中存在的矛盾问题提供了新思路。在厌氧/缺氧交替运行的条件下，反硝化聚磷菌(DPB)以NO₃ ^-作为电子受体，利用内碳源(PHA)，通过“一碳两用”方式同时实现反硝化脱氮和除磷作用，既解决了传统工艺中NO₃ ^-对除磷工艺的抑制性，也可节省50％的COD耗量、30％的氧气耗量，污泥产量也可减少50％，因此，反硝化除磷脱氮工艺可被视为一种可持续工艺。

膜曝气生物膜反应器，是气体分离膜技术与生物膜法污水处理技术相结合产生的新型污水处理工艺。膜曝气生物膜工艺利用中空纤维曝气膜作为微生物附着载体并为生物膜无泡曝气，污水在附着生物膜的曝气膜周围流动时，水体中的污染物在浓度差驱动和微生物吸附等作用下进入生物膜内，并经过生物代谢和增殖被微生物利用，使水体中的污染物同化为微生物菌体固定在生物膜上或分解成无机代谢产物，从而达到对水体的净化过程。相比传统水处理工艺，膜曝气生物膜反应器具有微生物附着生长、膜曝气方式以及由此形成的氧气与污染物逆向传递等特点。

将反硝化除磷与膜曝气生物膜耦合成双污泥系统处理生活污水，将两者优势集于一体，硝化菌附着生长在生物膜内层，受到生物膜的保护，不会随水流流失，较长的SRT能保证其充分繁殖和富集，活性污泥以DPB为优势菌种，从而实现了硝化菌和DPB分离，能够稳定实现反硝化除磷技术。整体工艺节约碳源，提高氧气利用效率，污泥产量少，运行稳定且费用较低，效果良好，是处理低C/N生活污水的较佳脱氮除磷工艺。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提出一种反硝化除磷-膜曝气生物膜耦合反应器生物处理工艺装置与方法，成功的将DPB和硝化菌分离，反硝化脱氮除磷反应在以DPB为优势菌种的活性污泥中实现，生物膜中主要由硝化菌进行硝化反应，在保证组合系统经济、稳定、高效的氮磷去除率的基础上实现污泥减量，节能降耗，绿色环保。

为实现上述发明目的，将已经驯化好的以DPB为优势菌种的颗粒污泥和活性污泥与内部以硝化菌为优势菌种的膜曝气组件置入第一反应器Ⅰ、第二反应器Ⅱ内，将第一反应器Ⅰ→第二反应器Ⅱ或者第二反应器Ⅱ→第一反应器Ⅰ串联构成反硝化除磷-膜曝气生物膜耦合反应器生物处理工艺。

反硝化除磷-膜曝气生物膜耦合反应器生物处理工艺装置是活性污泥法和生物膜法相结合的双污泥系统，装置结构见附图1，其特征在于：

装置包括原水水池A，第一反应池Ⅰ，第一中间水池G，第二反应池Ⅱ，第二中间水池H，PLC控制箱K。所述原水水池A通过进水管2、进水泵3、Ⅰ→Ⅱ第一进水管4与第一反应池Ⅰ底部相连，通过进水管2、进水泵3、Ⅱ→Ⅰ第一进水管5与第二反应池Ⅱ顶部相连；所述第一反应池Ⅰ由颗粒污泥反应区B、膜曝气生物膜反应区C、第一沉淀区D.1、第一斜管沉淀区E.1和第一清水区F.1组成，其中颗粒污泥反应区B与膜曝气生物膜反应区C有效体积比为1/3-2，连接膜曝气生物膜反应区C的氧气管13上设有压力表12，颗粒污泥反应区B和第一沉淀区D.1通过第一污泥回流缝7.1相连，所述第一污泥回流缝7.1上方设有第一排泥管8.1，第一清水区F.1顶部设有第一溢流堰10.1，继而连接第一出水管9.1，在膜曝气生物膜反应区C上方设有溢流喇叭口11；所述第一反应池Ⅰ与第一中间水池G通过Ⅰ→Ⅱ出水管14连接，第一中间水池G与第二反应池Ⅱ通过Ⅰ→Ⅱ第二进水管15连接；所述第二反应池Ⅱ由活性污泥反应区J、第二沉淀区D.2、第二斜管沉淀区E.2、第二清水区F.2、第二污泥回流缝7.2、第二排泥管8.2、第二出水管9.2和第二溢流堰10.2组成，内置有搅拌桨16；所述第二反应池Ⅱ与第二中间水池H通过Ⅱ→Ⅰ出水管18连接，第二中间水池H与第一反应池Ⅰ通过Ⅱ→Ⅰ第二进水管19连接；Ⅰ→Ⅱ第一进水管(4)上设置Ⅰ→Ⅱ进水阀门(Ⅰ-1)、Ⅰ→Ⅱ出水管(14)上设置Ⅰ→Ⅱ出水阀门(Ⅰ-2)、Ⅰ→Ⅱ第二进水管(15)上设置Ⅰ→Ⅱ第二进水泵(Ⅰ-M)、Ⅰ→Ⅱ最终出水管(17)上设置Ⅰ→Ⅱ最终出水阀门(Ⅰ-3)、Ⅱ→Ⅰ第一进水管(5)上设置Ⅱ→Ⅰ进水阀门(Ⅱ-1)、Ⅱ→Ⅰ出水管(18)上设置Ⅱ→Ⅰ出水阀门(Ⅱ-2)、Ⅱ→Ⅰ第二进水管(19)上设置Ⅱ→Ⅰ第二进水泵(Ⅱ-M)、Ⅱ→Ⅰ最终出水管(20)上设置Ⅱ→Ⅰ最终出水阀门(Ⅱ-3)、氧气管(13)上设置压力表(12)，所述Ⅰ→Ⅱ进水阀门Ⅰ-1、Ⅰ→Ⅱ出水阀门Ⅰ-2、Ⅰ→Ⅱ第二进水泵Ⅰ-M、Ⅰ→Ⅱ最终出水阀门Ⅰ-3、Ⅱ→Ⅰ进水阀门Ⅱ-1、Ⅱ→Ⅰ出水阀门Ⅱ-2、Ⅱ→Ⅰ第二进水泵Ⅱ-M、Ⅱ→Ⅰ最终出水阀门Ⅱ-3和压力表12均与PLC控制箱K对应相连。

本发明其工艺流程为：Ⅰ→Ⅱ串联系统，原水—第一反应池Ⅰ—中间水池—第二反应池Ⅱ—出水，根据具体运行情况确定运行时间，运行一定时间后切换成Ⅱ→Ⅰ串联系统，原水—第二反应池Ⅱ—中间水池—第一反应池Ⅰ—出水；运行与上述相同时间后再切换成Ⅰ→Ⅱ串联系统，如此循环，交替运行。

利用上述装置进行处理生活污水的方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

1.Ⅰ→Ⅱ串联系统，即水流由第一反应池Ⅰ流向第二反应池Ⅱ，PLC控制箱K开启Ⅰ→Ⅱ键21，开启Ⅰ→Ⅱ进水阀门Ⅰ-1、Ⅰ→Ⅱ出水阀门Ⅰ-2、Ⅰ→Ⅱ第二进水泵Ⅰ-M、Ⅰ→Ⅱ最终出水阀门Ⅰ-3，关闭Ⅱ→Ⅰ进水阀门Ⅱ-1、Ⅱ→Ⅰ出水阀门Ⅱ-2、Ⅱ→Ⅰ第二进水泵Ⅱ-M、Ⅱ→Ⅰ最终出水阀门Ⅱ-3。

1)原水水池A中的原水经Ⅰ→Ⅱ第一进水管4进入第一反应池Ⅰ的底部，与颗粒污泥充分混合，DPB利用原水中的有机物合成细胞内碳源物质PHA，同时将磷释放到体外，此过程可去除原水中80％的有机物。第一反应池Ⅰ中液体在连续进水的推动力作用下向上推流，进入膜曝气生物膜反应区C，水中底物与氧气在生物膜上微生物的作用下进行硝化反应，之后经溢流喇叭口11流经Ⅰ→Ⅱ出水管14进入第一中间水池G。

2)第一中间水池G中富含硝态氮和磷酸盐的液体，在Ⅰ→Ⅱ第二进水泵Ⅰ-M作用下通过Ⅰ→Ⅱ第二进水管15进入第二反应池Ⅱ顶部。在第二反应池Ⅱ中，通过搅拌桨16完全混合，活性污泥以硝态氮为电子受体，磷酸盐为电子供体，进行反硝化除磷反应，通过第二排泥管8.2排泥，处理水经过第二沉淀区D.2、第二斜管沉淀区E.2进入第二清水区F.2，经过第二溢流堰10.2从第二出水管9.2流入Ⅰ→Ⅱ最终出水管17排放。

3)Ⅰ→Ⅱ串联系统运行3-5h后，切换至Ⅱ→Ⅰ串联系统。经过上述Ⅰ→Ⅱ串联系统，第一反应池Ⅰ中颗粒污泥为充分释磷状态，储存了大量内碳源PHA，具有充足的吸磷动力，而第二反应池Ⅱ中活性污泥为充分吸磷状态，当给予有机物时会大量释磷，继而合成PHA，为再次变成Ⅰ→Ⅱ串联系统储存吸磷动力，这两个系统要交替运行一定的水力停留时间才会达到良好的脱氮除磷效果。

2.Ⅱ→Ⅰ串联系统，即水流由第二反应池Ⅱ流向第一反应池Ⅰ，PLC控制箱K开启Ⅱ→Ⅰ键22，开启Ⅱ→Ⅰ进水阀门Ⅱ-1、Ⅱ→Ⅰ出水阀门Ⅱ-2、Ⅱ→Ⅰ第二进水泵Ⅱ-M、Ⅱ→Ⅰ最终出水阀门Ⅱ-3，关闭Ⅰ→Ⅱ进水阀门Ⅰ-1、Ⅰ→Ⅱ出水阀门Ⅰ-2、Ⅰ→Ⅱ第二进水泵Ⅰ-M、Ⅰ→Ⅱ最终出水阀门Ⅰ-3。

1)原水水池A中的原水经Ⅱ→Ⅰ第一进水管5进入第二反应池Ⅱ的顶部，在搅拌桨16作用下与活性污泥充分混合，DPB利用原水中的有机物合成细胞内碳源物质PHA，同时将磷释放到体外，此过程可去除原水中80％的有机物。第二反应池Ⅱ中液体在连续进水的推动力作用下推流过第二沉淀区D.2、第二斜管沉淀区E.2、第二清水区F.2经过第二溢流堰10.2从第二出水管9.2流入Ⅱ→Ⅰ出水管18进入第二中间水池H。

2)第二中间水池H中富含磷酸盐的液体，在Ⅱ→Ⅰ第二进水泵Ⅱ-M作用下通过Ⅱ→Ⅰ第二进水管19进入第一反应池Ⅰ顶部，液体先流经膜曝气生物膜反应区C，进行硝化反应，再进入颗粒污泥反应区B，进行反硝化除磷反应，通过第一排泥管8.1排泥，处理水经过第一沉淀区D.1、第一斜管沉淀区E.1进入第一清水区F.1，经过第一溢流堰10.1从第一出水管9.1流出。

3)Ⅱ→Ⅰ串联系统运行3-5h后，切换至Ⅰ→Ⅱ串联系统。如此交替运行。

3.上述第一反应池Ⅰ中颗粒污泥反应区B与膜曝气生物膜反应区C有效体积比为1/3-2，颗粒污泥反应区B、膜曝气生物膜反应区C有效体积之和与第一沉淀区D.1、第一斜管沉淀区E.1和第一清水区F.1有效体积之和比例为3-6，颗粒污泥的污泥浓度为3000-5000mg/L，压力表12的数值要保证能够实现无泡传质。水力停留时间为6-10h，污泥停留时间为6-12d。上述第二反应池Ⅱ中活性污泥反应区J与第二沉淀区D.2、第二斜管沉淀区E.2和第二清水区F.2有效体积之和比例为3-6，活性污泥的污泥浓度为3000-5000mg/L，水力停留时间为6-10h，污泥停留时间为6-12d。

基于所述的反硝化除磷-膜曝气生物膜耦合反应器生物处理工艺装置，通过试验，处理生活污水的目的主要是通过以下3步技术路线实现的：

1)调节原污水的氮负荷，合理控制进水流量、压力表压力、污泥浓度、水力停留时间等参数，确定最佳运行方式，测试脱氮效果。

2)调节原污水的磷负荷，改变控制参数，调整污泥优势菌种、污泥浓度、改变水力停留时间等参数，确定最佳运行方式，测试除磷效果。

3)模拟生活污水的实际排放情况，改变污染物负荷，测试系统抗冲击负荷的能力，增强其应用可行性。

本发明的反硝化除磷-膜曝气生物膜耦合反应器处理生活污水的装置与方法跟现有技术相比，具有下列优点:

1)反硝化除磷-膜曝气生物膜耦合反应器控制简单，运行方便；

2)实现了聚磷菌和硝化菌分离，解决了传统工艺中碳源与泥龄间的矛盾，并将除磷和反硝化两个独立过程耦合，节约碳源，实现了污泥减量，尤其适用于处理低C/N生活污水；

3)反硝化聚磷菌为反应池中颗粒污泥和活性污泥的优势菌种，硝化菌为膜曝气生物膜中的优势菌种；

4)第一反应池Ⅰ中的颗粒污泥沉速快、活性高、结构密实、微生物浓度及容积负荷高，能够在一定程度上弥补传统活性污泥的不足；

5)膜曝气组件采用中空纤维式，成本低，能耗低；

6)膜曝气生物膜组件采用无泡曝气的曝气形式，无泡曝气的传质阻力小，氧转移速率高，节约曝气能耗；

7)水中底物与氧在生物膜两侧进入到生物膜内，二者扩散方向相反，底物从生物膜的表面向生物膜内部扩散，而底物浓度从生物膜表面到内部逐渐递减；氧则从生物膜的内部向生物膜表面扩散，氧浓度梯度从生物膜的内部到表面逐渐递减，更有利于硝化菌生长，提高抗冲击负荷能力；

8)通过合理控制压力表压力，可调节生物膜最外层微生物的生长环境为好氧、缺氧、厌氧，从而改变微生物菌落，在生物膜外层同时发生反硝化作用；

9)该双污泥系统有一定的污泥减量作用，减少池容、构筑物基建费用和污泥处置费用。

附图说明

图1为本发明所述的反硝化除磷-膜曝气生物膜耦合反应器处理生活污水装置的结构示意图；

图中：Ⅰ-第一反应池Ⅰ；Ⅱ-第二反应池Ⅱ；A-原水水池；B-颗粒污泥反应区；C-膜曝气生物膜反应区；D.1-第一沉淀区；D.2-第二沉淀区；E.1-第一斜管沉淀区；E.2-第二斜管沉淀区；F.1-第一清水区；F.2-第二清水区；J-活性污泥反应区；G-第一中间水池；H-第二中间水池；K-PLC控制箱；1-放空管；2-进水管；3-进水泵；4-Ⅰ→Ⅱ第一进水管；5-Ⅱ→Ⅰ第一进水管；6-取样口；7.1-第一污泥回流缝；7.2-第二污泥回流缝；8.1-第一排泥管；8.2-第二排泥管；9.1-第一出水管；9.2-第二出水管；10.1-第一溢流堰；10.2-第二溢流堰；11-溢流喇叭口；12-压力表；13-氧气管；14-Ⅰ→Ⅱ出水管；15-Ⅰ→Ⅱ第二进水管；16-搅拌桨；17-Ⅰ→Ⅱ最终出水管；18-Ⅱ→Ⅰ出水管；19-Ⅱ→Ⅰ第二进水管；20-Ⅱ→Ⅰ最终出水管；S-PLC控制箱开关；21,22-Ⅰ→Ⅱ/Ⅱ→Ⅰ切换键；23-调节压力键；24～29-各管路对应控制阀门开关键；30,31-第二进水控制开关；Ⅰ-1-Ⅰ→Ⅱ进水阀门；Ⅰ-2-Ⅰ→Ⅱ出水阀门；Ⅰ-M-Ⅰ→Ⅱ第二进水泵；Ⅰ-3-Ⅰ→Ⅱ最终出水阀门；Ⅱ-1-Ⅱ→Ⅰ进水阀门；Ⅱ-2-Ⅱ→Ⅰ出水阀门；Ⅱ-M-Ⅱ→Ⅰ第二进水泵；Ⅱ-3-Ⅱ→Ⅰ最终出水阀门。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请专利作进一步的说明。

图1为本发明提供的反硝化除磷-膜曝气生物膜耦合反应器处理生活污水的装置实施例的结构原理示意图，所述装置包括原水水池A，第一反应池Ⅰ，第一中间水池G，第二反应池Ⅱ，第二中间水池H，PLC控制箱K。所述原水水池A通过进水管2、进水泵3、Ⅰ→Ⅱ第一进水管4与第一反应池Ⅰ底部相连，通过进水管2、进水泵3、Ⅱ→Ⅰ第一进水管5与第二反应池Ⅱ顶部相连；所述第一反应池Ⅰ由颗粒污泥反应区B、膜曝气生物膜反应区C、第一沉淀区D.1、第一斜管沉淀区E.1和第一清水区F.1组成，其中颗粒污泥反应区B与膜曝气生物膜反应区C有效体积比为1/3-2，连接膜曝气生物膜反应区C的氧气管13上设有压力表12，颗粒污泥反应区B和第一沉淀区D.1通过第一污泥回流缝7.1相连，所述第一污泥回流缝7.1上方设有第一排泥管8.1，第一清水区F.1顶部设有第一溢流堰10.1，继而连接第一出水管9.1，在膜曝气生物膜反应区C上方设有溢流喇叭口11；所述第一反应池Ⅰ与第一中间水池G通过Ⅰ→Ⅱ出水管14连接，第一中间水池G与第二反应池Ⅱ通过Ⅰ→Ⅱ第二进水管15连接；所述第二反应池Ⅱ由活性污泥反应区J、第二沉淀区D.2、第二斜管沉淀区E.2、第二清水区F.2、第二污泥回流缝7.2、第二排泥管8.2、第二出水管9.2和第二溢流堰10.2组成，内置有搅拌桨16；所述第二反应池Ⅱ与第二中间水池H通过Ⅱ→Ⅰ出水管18连接，第二中间水池H与第一反应池Ⅰ通过Ⅱ→Ⅰ第二进水管19连接；Ⅰ→Ⅱ第一进水管(4)上设置Ⅰ→Ⅱ进水阀门(Ⅰ-1)、Ⅰ→Ⅱ出水管(14)上设置Ⅰ→Ⅱ出水阀门(Ⅰ-2)、Ⅰ→Ⅱ第二进水管(15)上设置Ⅰ→Ⅱ第二进水泵(Ⅰ-M)、Ⅰ→Ⅱ最终出水管(17)上设置Ⅰ→Ⅱ最终出水阀门(Ⅰ-3)、Ⅱ→Ⅰ第一进水管(5)上设置Ⅱ→Ⅰ进水阀门(Ⅱ-1)、Ⅱ→Ⅰ出水管(18)上设置Ⅱ→Ⅰ出水阀门(Ⅱ-2)、Ⅱ→Ⅰ第二进水管(19)上设置Ⅱ→Ⅰ第二进水泵(Ⅱ-M)、Ⅱ→Ⅰ最终出水管(20)上设置Ⅱ→Ⅰ最终出水阀门(Ⅱ-3)、氧气管(13)上设置压力表(12)，所述Ⅰ→Ⅱ进水阀门Ⅰ-1、Ⅰ→Ⅱ出水阀门Ⅰ-2、Ⅰ→Ⅱ第二进水泵Ⅰ-M、Ⅰ→Ⅱ最终出水阀门Ⅰ-3、Ⅱ→Ⅰ进水阀门Ⅱ-1、Ⅱ→Ⅰ出水阀门Ⅱ-2、Ⅱ→Ⅰ第二进水泵Ⅱ-M、Ⅱ→Ⅰ最终出水阀门Ⅱ-3和压力表12均与PLC控制箱K对应相连。

本发明其工艺流程为：Ⅰ→Ⅱ串联系统，原水—第一反应池Ⅰ—中间水池—第二反应池Ⅱ—出水，根据具体运行情况确定运行时间，运行一定时间后切换成Ⅱ→Ⅰ串联系统，原水—第二反应池Ⅱ—中间水池—第一反应池Ⅰ—出水；运行与上述相同时间后再切换成Ⅰ→Ⅱ串联系统，如此循环，交替运行。

该工艺运行的基本原理如下：

1.Ⅰ→Ⅱ串联系统

首先原水第一反应池Ⅰ的底部进入，与颗粒污泥充分混合，DPB利用原水中的有机物合成细胞内碳源物质PHA，同时将磷释放到体外，液体在进水的推动力作用下向上推流，由于没有搅拌作用，颗粒污泥在第一反应池Ⅰ底部，膜曝气生物膜组件在上部，水中底物与氧异向传质，进行硝化反应，之后流入第一中间水池，第一中间水池的液体富含硝态氮和磷酸盐，然后泵入第二反应池Ⅱ顶部，在第二反应池Ⅱ搅拌的作用下，活性污泥以硝态氮为电子受体，磷酸盐为电子供体，进行反硝化除磷反应，处理水排放，并通过排泥管排泥，实现同步脱氮除磷。一定的水力停留时间后切换至Ⅱ→Ⅰ串联系统。

2.Ⅱ→Ⅰ串联系统

首先原水进入第二反应池Ⅱ的顶部，与活性污泥完全混合，DPB利用原水中的有机物合成细胞内碳源物质PHA，同时将磷释放到体外，之后水流入第二中间水池，然后泵入第一反应池Ⅰ顶部，在重力的作用下，先与膜曝气生物膜组件进行硝化反应，再与颗粒污泥接触，进行反硝化脱氮除磷反应，处理水排放，并通过排泥管排泥，实现同步脱氮除磷。

经过Ⅰ→Ⅱ串联系统，第一反应池Ⅰ中颗粒污泥为充分释磷状态，储存了大量内碳源PHA，具有充足的吸磷动力，而第二反应池Ⅱ中活性污泥为充分吸磷状态。当转换为Ⅱ→Ⅰ串联系统，DPB会利用有机物大量释磷，继而合成PHA，为再次变成Ⅰ→Ⅱ串联系统储存吸磷动力，这两个系统要交替运行一定的水力停留时间才会达到良好的脱氮除磷效果。

实施例

第一反应池Ⅰ与第二反应池Ⅱ材质均为有机玻璃，有效体积为10L，第一反应池Ⅰ中V_B：V_C＝2；第一反应池Ⅰ中V_(B+C)：V_(D+E+F)＝4：1，第二反应池Ⅱ中V_J：V_(D+E+F)＝4：1，膜组件的中空纤维孔径为0.1μm，有效面积为1m²，为保证无泡传质压力表12的数值为0.9～1.1bar。压力表12的数值如何保证无泡传质为现有技术。利用该装置对水质特征为：COD＝100-300mg/L，TN＝50-80mg/L，TP＝3-7mg/L的实际生活污水进行处理，处理量Q＝1L/h，第一反应池Ⅰ中颗粒污泥浓度维持在4000-5000mg/L，第二反应池Ⅱ中活性污泥浓度维持在3000-4000mg/L，第一反应池Ⅰ和第二反应池Ⅱ中的水力停留时间为8h，污泥龄为10d。Ⅰ→Ⅱ串联系统运行4h后通过PLC控制箱切换至Ⅱ→Ⅰ串联系统运行4h，之后再切换至Ⅰ→Ⅱ串联系统，如此循环。出水COD在50mg/L以内，出水NH₄ ⁺-N在5mg/L以内，出水TN在15mg/L以内，出水TP在0.5mg/L以内，具有很好的除碳和脱氮除磷的效果。

以上是本发明的具体实施例，便于该技术领域的技术人员能理解和应用，本发明的实施不限于此。

Claims (2)

1.反硝化除磷-膜曝气生物膜耦合反应器处理生活污水的装置，其特征在于：

包括原水水池(A)，第一反应池(Ⅰ)，第一中间水池(G)，第二反应池(Ⅱ)，第二中间水池(H)，PLC控制箱(K)；所述原水水池(A)通过进水管(2)、进水泵(3)、Ⅰ→Ⅱ第一进水管(4)与第一反应池(Ⅰ)底部相连，通过进水管(2)、进水泵(3)、Ⅱ→Ⅰ第一进水管(5)与第二反应池(Ⅱ)顶部相连；所述第一反应池(Ⅰ)由颗粒污泥反应区(B)、膜曝气生物膜反应区(C)、第一沉淀区(D.1)、第一斜管沉淀区(E.1)和第一清水区(F.1)组成，其中颗粒污泥反应区(B)与膜曝气生物膜反应区(C)有效体积比为1/3-2，连接膜曝气生物膜反应区(C)的氧气管(13)上设有压力表(12)，颗粒污泥反应区(B)和第一沉淀区(D.1)通过第一污泥回流缝(7.1)相连，所述第一污泥回流缝(7.1)上方设有第一排泥管(8.1)，第一清水区(F.1)顶部设有第一溢流堰(10.1)，继而连接第一出水管(9.1)，在膜曝气生物膜反应区(C)上方设有溢流喇叭口(11)；所述第一反应池(Ⅰ)与第一中间水池(G)通过Ⅰ→Ⅱ出水管(14)连接，第一中间水池(G)与第二反应池(Ⅱ)通过Ⅰ→Ⅱ第二进水管(15)连接；所述第二反应池(Ⅱ)由活性污泥反应区(J)、第二沉淀区(D.2)、第二斜管沉淀区(E.2)、第二清水区(F.2)、第二污泥回流缝(7.2)、第二排泥管(8.2)、第二出水管(9.2)和第二溢流堰(10.2)组成，内置有搅拌桨(16)；所述第二反应池(Ⅱ)与第二中间水池(H)通过Ⅱ→Ⅰ出水管(18)连接，第二中间水池(H)与第一反应池(Ⅰ)通过Ⅱ→Ⅰ第二进水管(19)连接；Ⅰ→Ⅱ第一进水管(4)上设置Ⅰ→Ⅱ进水阀门(Ⅰ-1)、Ⅰ→Ⅱ出水管(14)上设置Ⅰ→Ⅱ出水阀门(Ⅰ-2)、Ⅰ→Ⅱ第二进水管(15)上设置Ⅰ→Ⅱ第二进水泵(Ⅰ-M)、Ⅰ→Ⅱ最终出水管(17)上设置Ⅰ→Ⅱ最终出水阀门(Ⅰ-3)、Ⅱ→Ⅰ第一进水管(5)上设置Ⅱ→Ⅰ进水阀门(Ⅱ-1)、Ⅱ→Ⅰ出水管(18)上设置Ⅱ→Ⅰ出水阀门(Ⅱ-2)、Ⅱ→Ⅰ第二进水管(19)上设置Ⅱ→Ⅰ第二进水泵(Ⅱ-M)、Ⅱ→Ⅰ最终出水管(20)上设置Ⅱ→Ⅰ最终出水阀门(Ⅱ-3)、氧气管(13)上设置压力表(12)，所述Ⅰ→Ⅱ进水阀门(Ⅰ-1)、Ⅰ→Ⅱ出水阀门(Ⅰ-2)、Ⅰ→Ⅱ第二进水泵(Ⅰ-M)、Ⅰ→Ⅱ最终出水阀门(Ⅰ-3)、Ⅱ→Ⅰ进水阀门(Ⅱ-1)、Ⅱ→Ⅰ出水阀门(Ⅱ-2)、Ⅱ→Ⅰ第二进水泵(Ⅱ-M)、Ⅱ→Ⅰ最终出水阀门(Ⅱ-3)和压力表(12)均与PLC控制箱(K)对应相连；

所述的PLC控制箱(K)将装置切换成两个不同的串联系统：开启Ⅰ→Ⅱ键(21)、Ⅰ→Ⅱ进水阀门(Ⅰ-1)、Ⅰ→Ⅱ出水阀门(Ⅰ-2)、Ⅰ→Ⅱ第二进水泵(Ⅰ-M)、Ⅰ→Ⅱ最终出水阀门(Ⅰ-3)，关闭Ⅱ→Ⅰ进水阀门(Ⅱ-1)、Ⅱ→Ⅰ出水阀门(Ⅱ-2)、Ⅱ→Ⅰ第二进水泵(Ⅱ-M)、Ⅱ→Ⅰ最终出水阀门(Ⅱ-3)，即为Ⅰ→Ⅱ串联系统，原水水池(A)与第一反应池(Ⅰ)底部通过进水管(2)和Ⅰ→Ⅱ第一进水管(4)连接，第一反应池(Ⅰ)与第一中间水池(G)通过Ⅰ→Ⅱ出水管(14)连接，第一中间水池(G)与第二反应池(Ⅱ)顶部通过Ⅰ→Ⅱ第二进水管(15)连接，处理水从第二出水管(9.2)流入Ⅰ→Ⅱ最终出水管(17)排放；开启Ⅱ→Ⅰ键(22)、Ⅱ→Ⅰ进水阀门(Ⅱ-1)、Ⅱ→Ⅰ出水阀门(Ⅱ-2)、Ⅱ→Ⅰ第二进水泵(Ⅱ-M)、Ⅱ→Ⅰ最终出水阀门(Ⅱ-3)，关闭Ⅰ→Ⅱ进水阀门(Ⅰ-1)、Ⅰ→Ⅱ出水阀门(Ⅰ-2)、Ⅰ→Ⅱ第二进水泵(Ⅰ-M)、Ⅰ→Ⅱ最终出水阀门(Ⅰ-3)，即为Ⅱ→Ⅰ串联系统，原水水池(A)与第二反应池(Ⅱ)顶部通过进水管(2)和Ⅱ→Ⅰ第一进水管(5)连接，第二反应池(Ⅱ)与第二中间水池(H)通过Ⅱ→Ⅰ出水管(18)连接，第二中间水池(H)与第一反应池(Ⅰ)顶部通过Ⅱ→Ⅰ第二进水管(19)连接，处理水从第一出水管(9.1)排放。

2.应用权利要求1所述反硝化除磷-膜曝气生物膜耦合反应器处理生活污水的装置处理生活污水的方法，其特征在于：

2.1Ⅰ→Ⅱ串联系统

1)原水水池(A)中的原水经Ⅰ→Ⅱ第一进水管(4)进入第一反应池(Ⅰ)的底部，与颗粒污泥充分混合；第一反应池(Ⅰ)中液体在连续进水的推动力作用下向上推流，进入膜曝气生物膜反应区(C)，之后经溢流喇叭口(11)流经Ⅰ→Ⅱ出水管(14)进入第一中间水池(G)；

2)第一中间水池(G)中的液体，在Ⅰ→Ⅱ第二进水泵(Ⅰ-M)作用下通过Ⅰ→Ⅱ第二进水管(15)进入第二反应池(Ⅱ)顶部；在第二反应池(Ⅱ)中，通过搅拌桨(16)完全混合，通过第二排泥管(8.2)排泥，处理水经过第二沉淀区(D.2)、第二斜管沉淀区(E.2)进入第二清水区(F.2)，经过第二溢流堰(10.2)从第二出水管(9.2)流入Ⅰ→Ⅱ最终出水管(17)排放；

3)Ⅰ→Ⅱ串联系统运行3-5h后，切换至Ⅱ→Ⅰ串联系统；

2.2Ⅱ→Ⅰ串联系统

1)原水水池(A)中的原水经Ⅱ→Ⅰ第一进水管(5)进入第二反应池(Ⅱ)的顶部，在搅拌桨(16)作用下与活性污泥充分混合；第二反应池(Ⅱ)中液体在连续进水的推动力作用下推流过第二沉淀区(D.2)、第二斜管沉淀区(E.2)、第二清水区(F.2)经过第二溢流堰(10.2)从第二出水管(9.2)流入Ⅱ→Ⅰ出水管(18)进入第二中间水池(H)；

2)第二中间水池(H)中的液体，在Ⅱ→Ⅰ第二进水泵(Ⅱ-M)作用下通过Ⅱ→Ⅰ第二进水管(19)进入第一反应池(Ⅰ)顶部，液体先流经膜曝气生物膜反应区(C)，再进入颗粒污泥反应区(B)，通过第一排泥管(8.1)排泥，处理水经过第一沉淀区(D.1)、第一斜管沉淀区(E.1)进入第一清水区(F.1)，经过第一溢流堰(10.1)从第一出水管(9.1)流出；

3)Ⅱ→Ⅰ串联系统运行3-5h后，切换至Ⅰ→Ⅱ串联系统；如此交替运行；

2.3上述第一反应池(Ⅰ)中颗粒污泥反应区(B)与膜曝气生物膜反应区(C)有效体积比为1/3-2，颗粒污泥反应区(B)、膜曝气生物膜反应区(C)有效体积之和与第一沉淀区(D.1)、第一斜管沉淀区(E.1)和第一清水区(F.1)有效体积之和比例为3-6，颗粒污泥的污泥浓度为3000-5000mg/L，压力表(12)的数值要保证能够实现无泡传质；水力停留时间为6-10h，污泥停留时间为6-12d；

上述第二反应池(Ⅱ)中活性污泥反应区(J)与第二沉淀区(D.2)、第二斜管沉淀区(E.2)和第二清水区(F.2)有效体积之和比例为3-6，活性污泥的污泥浓度为3000-5000mg/L，水力停留时间为6-10h，污泥停留时间为6-12d。