CN107399819A - 一种节能一体化膜生物处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种节能一体化膜生物处理装置及方法，该装置包括预缺氧段、厌氧段、缺氧段、好氧膜过滤段，所述预缺氧段、厌氧段、缺氧段、好氧膜过滤段依次连接，各反应段之间采用上下折流方式连通。本发明还公开了一种节能一体化膜生物处理方法。本发明针对农村生活污水、度假酒店污水等小规模污水的处理，具备占地面积小、施工安装方便，对BOD、N、P等去除效果稳定、操作方便等优点。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种节能一体化膜生物处理装置IMMBR及方法。
背景技术
水质直接影响着人们的健康。随着工业生产的迅速发展，各种类型的废水排放量急剧增加，废水种类也在不断发生变化，这对废水处理技术提出了更高的要求。国内外研究表明，将膜过滤与生物降解有机结合的膜生物反应器是一种高效实用的污水处理技术，该工艺由于采用高效的膜分离替代传统污泥工艺中的二沉池，具有原理简单，出水水质优质稳定，占地省，剩余污泥产率低，操作管理方便等传统污水处理技术无可比拟的技术优势，被广泛用于废水行业。我国的农村分布较为分散，如果将大部分农村生活污水集中收集后作统一处理，这样收集管网的建设投资相当大，而且还要考虑管网堵塞问题，如果将个农村生活污水收集后单独处理，这样就可以大大节省收集管网建设费用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种节能一体化膜生物处理装置(Integrated ModifiedMembrane Biofilm Reactor，简称IMMBR)及方法。以克服现有污水处理工程或设备存在的庞大复杂、占地面积大、投资和运行费用昂贵、处理效果较差，出水水质不稳定等缺点，针对农村生活污水、度假酒店污水等小规模污水的处理，具备占地面积小、施工安装方便，对BOD、N、P等去除效果稳定、操作方便等优点。
其具体技术方案为：
一种节能一体化膜生物处理装置，包括预缺氧段3、厌氧段4、缺氧段5、好氧膜过滤段6，所述预缺氧段3、厌氧段4、缺氧段5、好氧膜过滤段6依次连接，各反应段之间采用上下折流方式连通。
进一步，所述预缺氧段3前端设有格栅池1、调节池2，所述格栅池1设置在污水管网进水口及调节池2的前端，所述格栅池1后设置调节池2。
进一步，在所述调节池2末端设置提升泵11。
再进一步，在所述提升泵11的出水管连接缺氧池进水管16。
进一步，所述厌氧段4的上方安装有搅拌机10。
进一步，在好氧膜过滤段6有溢流管12。
进一步，所述缺氧段5和好氧膜过滤段6的空气由曝气系统提供，曝气系统包括鼓风机9、曝气主管13、曝气支管14、穿孔曝气管15。
进一步，在好氧膜过滤段6安装膜分离装置。
再进一步，所述膜分离装置采用PE膜组件18。
再进一步，采用六个PE膜组件18，每个PE膜组件18上端连接有膜组件出水支管19，相邻两个膜组件出水支管19汇合为一根膜组件出水主管20，一根膜组件出水主管20分两路，一路与自吸泵7的自吸泵吸水支管21连接，另一路与反冲洗系统的反冲洗水支管22连接；自吸泵吸水支管21与自吸泵吸水主管22连接，自吸泵吸水主管22连接自吸泵7，自吸泵7出水管设置两路，一路直接出水，通过反应池出水管主管23排出，另一路作为反冲洗系统反冲洗水主管24；反冲洗水主管24连接三根反冲洗水支管25，分别与三根膜组件出水主管20连接，再分到每个膜组件出水支管19，反冲洗水进入膜组件内进行反冲，反冲洗水进入好氧膜过滤段6，完成反冲。反冲洗加药设施8安装在自吸泵7的旁边，加药管26一端连接加药设施8，另一端连接自吸泵的吸水主管22。
进一步，所述厌氧段4、缺氧段5和好氧膜过滤段6各设置一个排空支管27，连接到排空主管28，排空主管28沿一体化设备底部安置。
进一步，节能一体化膜生物处理装置出水区设置一根溢流管12，连接到排空主管28，污水汇集后自流进入调节池2。
进一步，节能一体化膜生物处理装置上端设置检查孔。
进一步，设有自吸泵吸水支管电磁阀三只Z1-Z3、反冲洗水支管电磁阀三只F1-F3及反应池出水管电磁阀一只CS，七只电磁阀为联动自动控制。
通过控电柜17供电和控制设备运行，有电线和控制线与水泵(提升泵11、自吸泵7)、鼓风机9、搅拌机10、电磁阀(Z1-Z3、F1-F3、CS)等设备相连。
一种节能一体化膜生物处理方法，包括以下步骤：
步骤1、自吸泵吸水支管电磁阀Z1-Z3全开，反冲洗水支管电磁阀F1-F3全关，反应池出水管电磁阀CS开启，此时膜处理后出水在自吸泵的作用下排出改良节能一体化膜生物反应器；
步骤2、自吸泵吸水支管电磁阀Z2、Z3开启，Z1关闭，反冲洗水支管电磁阀F1开启、F2、F3关闭，反应池出水管电磁阀CS关闭，此时后两组膜组件的出水作为第一组膜组件的反冲洗水，对膜组件进行反冲洗；
步骤3、自吸泵吸水支管电磁阀Z1、Z3开启，Z2关闭，反冲洗水支管电磁阀F2开启、F1、F3关闭，反应池出水管电磁阀CS关闭，此时第一第三组膜组件的出水作为第二组膜组件的反冲洗水，对膜组件进行反冲洗；
步骤4、自吸泵吸水支管电磁阀Z1、Z2开启，Z3关闭，反冲洗水支管电磁阀F3开启、F1、F2关闭，反应池出水管电磁阀CS关闭，此时第一第二组膜组件的出水作为第三组膜组件的反冲洗水，对膜组件进行反冲洗。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1在同一个反应器内实现缺氧和好氧环境的交替，在同一个处理单元中完成有机物、氮和磷的同时去除，处理效率高，出水水质好。
2系统运行稳定，流程简单，设备少，省去二沉池和污泥回流，占地面积较小，适合小规模农村生活污水的处理。
3污泥龄长，剩余污泥少。
4能有效的减缓膜污染、稳定膜通量。
5整个装置结构简单、投资费用低、自动化程度高、运行维护方便、运行费用低。
附图说明
图1是本发明节能一体化膜生物处理装置的结构示意图。
图2是本发明节能一体化膜生物处理装置剖面图。
图3是本发明节能一体化膜生物处理装置的曝气系统剖面图。
图4是本发明节能一体化膜生物处理装置的曝气系统图。
图5是本发明节能一体化膜生物处理装置的膜组件出水与反冲洗系统剖面图。
图6是本发明节能一体化膜生物处理装置的膜组件出水与反冲洗系统图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
参照图1-图6，一种节能一体化膜生物处理装置IMMBR，包括依次连接的预缺氧段3、厌氧段4、缺氧段5、好氧膜过滤段6，各反应段之间采用上下折流方式连通，兼具改良AAO同步脱氮除磷功能及膜生物反应器处理出水水质悬浮物浓度低、水质好等优点。
上述IMMBR前另设置格栅池1、调节池2。格栅池1设置在污水管网进水口及调节池2的前端，主要功能去除污水中的粗大漂浮物；格栅池1后设置调节池2，调节池2的停留时间根据实际工程情况取8-12h，主用于调节污水水质水量，同时还具备化粪池及沉砂的作用，将污水进行简单的降解和沉降处理；
上述IMMBR中在调节池2末端设置提升泵11，提升泵11设计流量为处理水量和回流混合液含高浓度活性污泥的流量回流混合液来自好氧膜生物反应池溢流口，是本设备改良节能的措施之一。
上述IMMBR中待处理污水和回流混合液经提升泵11提升至IMMBR的上端预缺氧段3，预缺氧段3设计停留时间为0.5h，回流混合液中含一定浓度溶解氧与待处理污水中不含溶解氧混合形成缺氧条件，反硝化细菌利用进水中的有机碳BOD去除回流混合液含高浓度活性污泥中的硝态氮、亚硝态氮及溶解氧，消除了反硝化细菌对聚磷菌的影响，保证了厌氧段4能够更加稳定运行；
上述IMMBR中经预缺氧段3处理后，污水经IMMBR下部连通孔进入厌氧段4，厌氧段4停留时间为1h，厌氧段4的上方安装有搅拌机10，保证活性污泥处于悬浮状态及反应池内泥水混合均匀，污水和污泥在厌氧段10处于厌氧状态，聚磷菌充分释磷，为好氧膜过滤段6聚磷菌过度吸磷创造条件；
上述IMMBR经厌氧段4处理后，污水从IMMBR上部溢流至缺氧段5，缺氧段5停留时间为2h，在缺氧段5设置穿孔曝气管的鼓风曝气系统，控制曝气量，使污水、污泥处于缺氧状态，同时起到混合污泥污水的作用，在缺氧段5装填半软性填料，形成生物膜，可增加缺氧区生物量，提高反应效果，缺氧段5主要利用反硝化菌脱氮缺氧段5增加填料具生物膜的优点，是本设备改良节能的措施之一，缺氧状态下反硝化菌以废水中含碳有机物为碳源使硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气溢出，实现彻底的脱氮，硝酸盐浓度逐渐降低，缺氧段分两部分，第一部分和第二部分之间通过IMMBR底部连通孔连接；
上述IMMBR中经缺氧段处理后，污水从IMMBR上端溢流至好氧膜过滤段6，好氧膜过滤段6水力停留时间采用4h因有预缺氧阶段3和膜分离技术，可采用较短的停留时间，这也是本设备改良节能的措施之一，采用穿孔曝气管的鼓风曝气系统曝气，使污水污泥处于好氧状态，在好氧条件下同时实现异养菌降解污水中的有机污染物BOD、好氧聚磷菌对磷过量吸收、硝化细菌和亚硝化细菌将氨氮硝化成硝酸盐和亚硝酸盐等功能；
上述IMMBR中在好氧膜过滤段6设置溢流管12，一方面可保证设备安全进水流量高于出水流量时溢流避免封闭设备压力升高造成设备损坏，主要还有一功能是回流混合液至调节池2末端提升泵11吸水口处，为预缺氧状态创造条件，此方式可少用一台混合液回流泵，将两台泵提升泵11和回流泵并为一台泵提升泵11，可简化管理，同时有利于选泵，节约能耗这也是本设备改良节能的措施之一；
上述IMMBR中缺氧段5和好氧膜过滤段6的空气由曝气系统提供，曝气系统含鼓风机9、曝气主管13、曝气支管14、穿孔曝气管15组成。
上述IMMBR中在好氧膜过滤段6安装膜分离装置，实现泥水分离，保证出水水质，膜分离装置设置在好氧膜过滤段6，可利用曝气系统的产生的气泡冲刷膜表面，减缓膜污染堵塞的时间，同时膜处理不需要内回流，可以使活性污泥完全截留在好氧生物反应器中，使得好氧生物反应器中的水力停留时间和污泥停留时间是完全分开的，污泥的产生量很少，定期排放污泥即可实现除磷，本设备采用PE膜组件18，成本低，安装方便这是本设备改良节能的措施之一；
上述IMMBR中膜组件管路设置及出水与反冲洗过程详述如下：
本设备设有六个膜组件18，每个膜组件18上端连接有膜组件出水支管19，相邻两个膜组件出水支管19汇合为一根膜组件出水主管20共三对膜组件18，有三根膜组件出水主管20，一根膜组件出水主管20分两路，一路与自吸泵7在好氧膜过滤段6上方的自吸泵吸水支管21连接，另一路与反冲洗系统的反冲洗水支管22连接；自吸泵吸水支管21与自吸泵吸水主管22连接，自吸泵吸水主管22连接自吸泵7，自吸泵7出水管设置两路，一路直接出水，通过反应池出水管主管23排出，另一路作为反冲洗系统反冲洗水主管24；本设备利用三对膜组件中的两对膜组件出水对另一对膜组件进行反冲，同时利用自吸泵7作为反冲洗水泵7，可省去反冲洗水池或水箱及专门的反冲洗水泵这是本设备改良节能措施之一；反冲洗水主管24连接三根反冲洗水支管25，分别与三根膜组件出水主管20反冲洗时称为膜组件反冲洗进水主管连接，再分到每个膜组件出水支管19反冲洗时称为膜组件反冲洗进水支管，反冲洗水进入膜组件内进行反冲，反冲洗水进入好氧膜过滤段6，完成反冲。反冲洗加药设施8安装在自吸泵7的旁边，加药管26一端连接加药设施8，另一端连接自吸泵反冲洗时称为反冲洗泵吸水主管22反冲洗时称反冲洗泵进水管。同时容易实现自动控制，提高了污水处理的自动化水平。
上述IMMBR中膜处理阶段阀门设置情况：自吸泵吸水支管电磁阀三只Z1-Z3、反冲洗水支管电磁阀三只F1-F3及反应池出水管电磁阀一只CS，七只电磁阀为联动自动控制。
上述IMMBR中膜处理阶段具体的工艺运行特点如下：
1自吸泵吸水支管电磁阀Z1-Z3全开，反冲洗水支管电磁阀F1-F3全关，反应池出水管电磁阀CS开启，此时膜处理后出水在自吸泵的作用下排出改良节能一体化膜生物反应器。
(2)自吸泵吸水支管电磁阀Z2、Z3开启，Z1关闭，反冲洗水支管电磁阀F1开启、F2、F3关闭，反应池出水管电磁阀CS关闭，此时后两组膜组件的出水作为第一组膜组件的反冲洗水，对膜组件进行反冲洗。
3自吸泵吸水支管电磁阀Z1、Z3开启，Z2关闭，反冲洗水支管电磁阀F2开启、F1、F3关闭，反应池出水管电磁阀CS关闭，此时第一第三组膜组件的出水作为第二组膜组件的反冲洗水，对膜组件进行反冲洗。
4自吸泵吸水支管电磁阀Z1、Z2开启，Z3关闭，反冲洗水支管电磁阀F3开启、F1、F2关闭，反应池出水管电磁阀CS关闭，此时第一第二组膜组件的出水作为第三组膜组件的反冲洗水，对膜组件进行反冲洗。
上述IMMBR中加药泵电磁阀一只JY，设置加药按钮，加药按钮启动时在反冲洗模式正常运行阶段，自动搜索自吸泵吸水支管电磁阀的启闭状态，Z1-Z3任一电磁阀启动时，JY启动，所有关闭时，JY关闭；加药按钮停止时，JY阀处于关闭状态。
上述IMMBR中厌氧段4、缺氧段5和好氧膜过滤段6各设置一个排空支管27，连接到排空主管28，排空主管28沿一体化设备底部安置。
上述IMMBR中为防止污水量超过一体化设备的处理能力，在改良节能一体化膜生物反应器出水区设置一根溢流管12，连接到排空主管28，污水汇集后自流进入调节池2。
上述IMMBR中一体化膜反应器上端设置检查孔，方便清理和检查装置的运行。
上述IMMBR中调节池2水位控制系统采用双水位控制：低于最低设置水位，系统自动停止；高于最高设置水位，系统启动：系统启动状态包括：进水提升泵11自动启动；厌氧池搅拌机10自动启动；鼓风机9自动启动；自吸泵7自动启动自动进入膜反冲洗模式。
上述IMMBR中进水提升泵11、厌氧池搅拌机10、鼓风机9、自吸泵7均需手动启停按钮。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种节能一体化膜生物处理装置，其特征在于，包括预缺氧段(3)、厌氧段(4)、缺氧段(5)、好氧膜过滤段(6)，所述预缺氧段(3)、厌氧段(4)、缺氧段(5)、好氧膜过滤段(6)依次连接，各反应段之间采用上下折流方式连通；
所述预缺氧段(3)前端设有格栅池(1)、调节池(2)，所述格栅池(1)设置在污水管网进水口及调节池(2)的前端，所述格栅池(1)后设置调节池(2)；
在所述调节池(2)末端设置提升泵(11)；
在所述提升泵(11)的出水管连接缺氧池进水管(16)；
所述厌氧段(4)的上方安装有搅拌机(10)；
在好氧膜过滤段(6)有溢流管(12)。
2.根据权利要求1所述的节能一体化膜生物处理装置，其特征在于，所述缺氧段(5)和好氧膜过滤段(6)的空气由曝气系统提供，曝气系统包括鼓风机(9)、曝气主管(13)、曝气支管(14)、穿孔曝气管(15)。
3.根据权利要求1所述的节能一体化膜生物处理装置，其特征在于，在好氧膜过滤段(6)安装膜分离装置。
4.根据权利要求3所述的节能一体化膜生物处理装置，其特征在于，所述膜分离装置采用PE膜组件(18)。
5.根据权利要求4所述的节能一体化膜生物处理装置，其特征在于，采用六个PE膜组件(18)，每个PE膜组件(18)上端连接有膜组件出水支管(19)，相邻两个膜组件出水支管(19)汇合为一根膜组件出水主管(20)，一根膜组件出水主管(20)分两路，一路与自吸泵(7)的自吸泵吸水支管(21)连接，另一路与反冲洗系统的反冲洗水支管(22)连接；自吸泵吸水支管(21)与自吸泵吸水主管(22)连接，自吸泵吸水主管(22)连接自吸泵(7)，自吸泵(7)出水管设置两路，一路直接出水，通过反应池出水管主管(23)排出，另一路作为反冲洗系统反冲洗水主管(24)；反冲洗水主管(24)连接三根反冲洗水支管(25)，分别与三根膜组件出水主管(20)连接，再分到每个膜组件出水支管(19)，反冲洗水进入膜组件内进行反冲，反冲洗水进入好氧膜过滤段(6)，完成反冲；反冲洗加药设施(8)安装在自吸泵(7)的旁边，加药管(26)一端连接加药设施(8)，另一端连接自吸泵的吸水主管(22)。
6.根据权利要求1所述的节能一体化膜生物处理装置，其特征在于，所述厌氧段(4)、缺氧段(5)和好氧膜过滤段(6)各设置一个排空支管(27)，连接到排空主管(28)，排空主管(28)沿一体化设备底部安置。
7.根据权利要求1所述的节能一体化膜生物处理装置，其特征在于，节能一体化膜生物处理装置出水区设置一根溢流管(12)，连接到排空主管(28)，污水汇集后自流进入调节池(2)。
8.根据权利要求1所述的节能一体化膜生物处理装置，其特征在于，节能一体化膜生物处理装置上端设置检查孔。
9.根据权利要求1所述的节能一体化膜生物处理装置，其特征在于，设有自吸泵吸水支管电磁阀三只(Z1-Z3)、反冲洗水支管电磁阀三只(F1-F3)及反应池出水管电磁阀一只(CS)，七只电磁阀为联动自动控制。
10.一种节能一体化膜生物处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、自吸泵吸水支管电磁阀(Z1-Z3)全开，反冲洗水支管电磁阀(F1-F3)全关，反应池出水管电磁阀(CS)开启，此时膜处理后出水在自吸泵的作用下排出改良节能一体化膜生物反应器；
步骤2、自吸泵吸水支管电磁阀(Z2、Z3)开启，自吸泵吸水支管电磁阀(Z1)关闭，反冲洗水支管电磁阀(F1)开启、反冲洗水支管电磁阀(F2、F3)关闭，反应池出水管电磁阀(CS)关闭，此时后两组膜组件的出水作为第一组膜组件的反冲洗水，对膜组件进行反冲洗；
步骤3、自吸泵吸水支管电磁阀(Z1、Z3)开启，自吸泵吸水支管电磁阀(Z2)关闭，反冲洗水支管电磁阀(F2)开启、反冲洗水支管电磁阀(F1、F3)关闭，反应池出水管电磁阀(CS)关闭，此时第一第三组膜组件的出水作为第二组膜组件的反冲洗水，对膜组件进行反冲洗；
步骤4、自吸泵吸水支管电磁阀(Z1、Z2)开启，自吸泵吸水支管电磁阀(Z3)关闭，反冲洗水支管电磁阀(F3)开启、反冲洗水支管电磁阀(F1、F2)关闭，反应池出水管电磁阀(CS)关闭，此时第一第二组膜组件的出水作为第三组膜组件的反冲洗水，对膜组件进行反冲洗。
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