CN108178466A - 一种集装箱复合式mbr膜型污水处理设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种集装箱复合式MBR膜型污水处理设备及方法，该设备包括集装箱和埋设于地下的预处理装置；所述集装箱包括箱体和设置在箱体内且依次设置的兼氧反硝化池、短程硝化反硝化池、MBR膜生物反应池、清水贮存池和设备间；将兼氧反硝化、短程硝化反硝化池、MBR膜生物反应池、清水贮存池和设备间都合建在一起，可以节省大量的占地及管道，并且将上述的不同功能单元有机结合在一起；采用低浓度溶解氧DO和各功能性填料，进行三级去碳和脱氮，处理效果好，能耗只有传统工艺的一半。
Description
技术领域
本申请涉及污水处理领域，尤其涉及一种集装箱复合式MBR膜型污水处理设备和方法。
背景技术
分散式污水处理技术是一种新型经济环保的污水处理系统。对于居住比较分散的中小城市(镇)的城乡结合部、广大农村及偏远地区，由于受到地理条件和经济因素制约，不宜于进行生活污水的集中处理，此时，应因地制宜选择和发展生活污水分散式和就地处理技术。污水的分散处理技术(Decentra Lized Sanitation and Reuse，DESAR)已经成为国内外生活污水处理的一种新理念。
分散污水处理系统主要包括：(1)在线系统(Onsite system)：从私人住宅排出的污水，由于设有铺设大面积社区用的污水管道或缺乏一套集中处理设施，可以通过自然系统或机械装置来收集、处理、排放或中水回用。常用的在线系统包括化粪池(Septictenk)和沥滤场(Leach fields)。(2)群集系统(Cluster system)：一种服务二个或二个以上住户的污水收集和处理系统，但其范围不超过整个社区。从几家住户排出的污水可经过个体用户的化粪池或组合装置现场预处理后，再经过特殊的污水管运送到比较集中式系统相对小的处理单体。分散污水处理系统就是这样一种在线系统或群集系统。
污水分散式处理的常规技术有：
(1)自然净化技术
在地理、气候条件合适以及土地可得的情况下，利用人工湿地、土地渗滤、氧化塘等自然净化系统对污水进行就地处理，具有处理效果稳定投资少、管理简单等优点。但处理不彻底，不能达到国家日趋严格的水质排放标准。
(2)厌氧、好氧生物处理技术
厌氧、好氧生物处理技术的相结合采用“多级发酵，多种好氧过滤，多层次净化”，可以达到既去除有机物功能，可降低能耗、减少污泥量。但占地面积大；若要回用，还要采取混凝、过滤、活性炭等物理及物理化学技术，投资大，管理复杂。
(3)MBR膜生物反应器技术
MBR膜生物反应器技术是把生物处理与膜分离相结合的一种工艺，由于膜所具备的高效分离的特点，所以出水水质好。但若单独采用MBR膜工艺，其膜容易堵塞，且除磷效果不好。
由此可以看出，现有的污水分散式处理的常规技术都存在不同的缺陷和不足，因此，实有必要提供一种新的集装箱复合式MBR膜型污水处理设备和方法。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提供了一种集装箱复合式MBR膜型污水处理设备及方法。
第一方面，本申请提供一种集装箱复合式MBR膜型污水处理设备，包括集装箱和埋设于地下的预处理装置；
所述预处理装置包括初沉调节池和污泥减量池；所述污泥减量池内设有穿孔管间隙曝气单元；所述初沉调节池的进口端设有进水管；所述初沉调节池的上部设有机械格栅，所述初沉调节池的底部设有穿孔管预曝气单元；所述穿孔管预曝气单元的上方设有生物环立体填料；所述初沉调节池的底部设有原污水提升泵；
所述集装箱包括箱体和设置在箱体内且依次设置的兼氧反硝化池、短程硝化反硝化池、MBR膜生物反应池、清水贮存池和设备间；
所述兼氧反硝化池与所述初沉淀调节连通；所述兼氧反硝化池中设有潜水搅拌机，所述兼氧反硝化池内填充有软性纤维填料；所述兼氧反硝化池的上方设有细格栅，所述细格栅通过原污水提升泵出水管与所述原污水提升泵连接；所述兼氧反硝化池靠近所述短程硝化反硝化池的池壁上设有第一出水孔；
所述短程硝化反硝化池内底部设有低溶解氧微缝曝气单元；所述低溶解氧微缝曝气单元的上方设有螺旋纤维脱氮填料；所述短程硝化反硝化池靠近所述MBR膜生物反应池的池壁上设有第二出水孔；
所述MBR膜生物反应池内底部设有微孔曝气单元；所述微孔曝气单元的上方设有穿孔管反冲洗单元；所述穿孔管反冲洗单元的上方设有内置式MBR膜组件；所述MBR膜生物反应池的前端底部设有污泥回流泵；所述污泥回流泵通过进泥管分别与所述污泥减量池和兼氧反硝化池连通；
所述清水贮存池的末端底部设有清水输送泵；
所述设备间内安装有鼓风机、过流式紫外线消毒池、除磷剂投药单元、抽吸泵和反洗泵单元；所述除磷剂投药单元分别与MBR膜生物反应池和兼氧反硝化池连接；所述抽吸泵和反洗泵单元均与所述清水贮存池连通；所述抽吸泵通过抽吸泵进水管与内置式MBR膜组件连接；所述反洗泵单元通过反洗泵单元出水管与内置式MBR膜组件3-3连接；所述鼓风机通过出气管分别与所述短程硝化反硝化池、MBR膜生物反应池和初沉调节池连通；所述过流式紫外线消毒池通过清水输送泵出水管与所述清水输送泵连接。
第二方面，本申请提供一种集装箱复合式MBR膜型污水处理方法，应用于上述的集装箱复合式MBR膜型污水处理设备，所述方法包括，
菌液的配制：初沉调节池内放入2/3池容积的污泥及营养物质，污泥浓度为4000～5000mg/L，并将菌种转接于所述初沉调节池内，利用穿孔管预曝气单元对所述初沉调节池内的水体搅动和充氧，所述穿孔管预曝气单元的曝气量为0.6m3/m3·h，水体的温度为20～26℃，PH值6.5～7.5，溶解氧DO≤1mg/L，每天曝气3～5小时，曝气7～8天，得到菌液；
对兼氧反硝化池进行调试；
利用所述兼氧反硝化池的污泥回流泵从MBR膜生物反应池回流至所述兼氧反硝化池的硝化液及剩余污泥，以使所述兼氧反硝化池内进行同步硝化-反硝化一级脱氮，并通过除磷剂投药单元向兼氧反硝化池内投加硫酸亚铁；
在短程硝化反硝化池内进行生物膜的驯化；
在短程硝化反硝化池内进行短程硝化-反硝化处理，得到驯化后的污水污泥混合液；
利用所述驯化后的污水污泥混合液，对MBR膜生物反应池进行调试；
所述MBR膜生物反应池内的水通过抽气泵经由抽吸泵进水管进入清水贮存池；
根据MBR膜生物反应池内的污水的特征，确定运行时间；
按照所述运行时间运行后，利用穿孔管气反冲洗单元对所述内置式MBR膜组件进行气冲洗；并利用反洗泵单元对所述内置式MBR膜组件进行水冲洗；
所述MBR膜生物反应池内的剩余污泥由污泥回流泵分别回流至所述兼氧反硝化池和污泥减量池内，并利用所述除磷投药单元对MBR膜生物反应池内投加聚合硫酸铁后，进行去碳和同步硝化-反硝化三级深度脱氮处理；
所述MBR膜生物反应池所排出的剩余污泥，50％的剩余污泥由污泥回流泵泵入所述兼氧反硝化池内；50％的剩余污泥由进泥管进入所述污泥减量池，利用所述穿孔管间隙曝气单元对剩余污泥进行间隙曝气，间隙曝气1次/4小时，每次20分钟，曝气强度为0.6m3/m3·h，对剩余污泥进行缺氧酸化处理。
由以上技术方案可知，本申请提供一种集装箱复合式MBR膜型污水处理设备及方法，将兼氧反硝化、短程硝化反硝化池、MBR膜生物反应池、清水贮存池和设备间都合建在一起，可以节省大量的占地及管道，并且将上述的不同功能单元有机结合在一起；采用低浓度溶解氧DO和各功能性填料，进行三级去碳和脱氮，处理效果好，能耗只有传统工艺的一半。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供一种集装箱复合式MBR模型污水处理设备的结构示意图；
图2为图1的A-A剖面图；
图3为本申请一种集装箱复合式MBR模型污水处理方法的工艺流程图。
其中，1-兼氧反硝化池，1-1-潜水搅拌机，1-2-软性纤维填料，1-3-细格栅，1-4-第一出水孔，2-短程硝化反硝化池，2-1-低溶解氧微缝曝气单元，2-2-螺旋纤维脱氮填料，2-3-第二出水孔，3-MBR膜生物反应池，3-1-微孔曝气单元，3-2-穿孔管气反冲洗单元，3-3-内置式MBR膜组件；3-4-污泥回流泵，4-清水贮存池，4-1-清水输送泵，4-1a-清水输送泵出水管，5-设备间，5-1-抽吸泵，5-1a-抽吸泵进水管；5-2-反洗泵单元；5-2a-反洗泵单元出水管，5-3-鼓风机，5-3a-出气管；5-4-过流式紫外线消毒池，5-4a-出水管，5-5-除磷剂投药单元，5-6-电控柜，6-初沉调节池，6-1-进水管，6-2-机械格栅，6-3-穿孔管预曝气单元，6-4-生物环立体填料，6-5-原污水提升泵，6-5a-原污水提升泵出水管，7-污泥减量池，7-1-穿孔管间隙曝气单元，7-2-进泥管。
具体实施方式
参见图1至图3，第一方面，本申请提供一种集装箱复合式MBR膜型污水处理设备，包括集装箱和埋设于地下的预处理装置；
所述预处理装置包括初沉调节池6和污泥减量池7；所述污泥减量池7内设有穿孔管间隙曝气单元7-1；所述初沉调节池6的进口端设有进水管6-1；所述初沉调节池6的上部设有机械格栅6-2，所述初沉调节池6的底部设有穿孔管预曝气单元6-3；所述穿孔管预曝气单元6-3的上方设有生物环立体填料6-4；所述初沉调节池6的底部设有原污水提升泵6-5；
其中，初沉调节池6和污泥减量池7为钢筋混凝土结构；机械格栅6-2的栅条空隙宽度为10mm，安装倾角为60°；穿孔管预曝气单元6-3的管材为UPVC管，采用穿孔管配气，孔口直径3mm，孔距为100mm，孔口向下与水平成45°交错排列；生物环立体填料6-4塑料环片的直径为75mm，单片填料的直径为150mm，单片填料之间的距离为60mm，比表面积为2600㎡/m3池；原污水提升泵6-5为潜水泵；穿孔管间隙曝气单元7-1的管材为UPVC管，管径为DN32mm，采用穿孔管配气，孔口直径4mm，孔距离为80mm，孔口向下与水平成45°交错排列，管与管之间距离为200mm；
所述集装箱包括箱体和设置在箱体内且依次设置的兼氧反硝化池1、短程硝化反硝化池2、MBR膜生物反应池3、清水贮存池4和设备间5；其中，箱体采用钢制材料；
所述兼氧反硝化池1与所述初沉调节池6连通；所述兼氧反硝化池1中设有潜水搅拌机1-1，所述兼氧反硝化池1内填充有软性纤维调料1-2；所述兼氧反硝化池1的上方设有细格栅1-3，所述细格栅1-3通过原污水提升泵出水管6-5a与所述原污水提升泵6-5连接；所述兼氧反硝化池1靠近所述短程硝化反硝化池2的池壁上设有第一出水孔1-4；
其中，潜水搅拌机1-1采用现有的潜水搅拌机即可，即包括电机、齿轮变速机构、轴承、油室及叶轮，叶轮为三叶式；软性纤维调料1-2纤维束长度120mm，纤维束距离120mm，比表面积为1235㎡/m3池；细格栅1-3的栅条空隙宽度为2.5mm，安装倾角60°；
所述短程硝化反硝化池2内底部设有低溶解氧微缝曝气单元2-1；所述低溶解氧微缝曝气单元2-1的上方设有螺旋纤维脱氮填料2-2；所述短程硝化反硝化池2靠近所述MBR膜生物反应池3的池壁上设有第二出水孔2-3；
其中，低溶解氧微缝曝气单元2-1由低溶解氧微缝曝气软管构成，低溶解氧微缝曝气软管采用TPU材料，曝气后管径为DN70mm，曝气量为5～10m3/m·h，氧利用率为30～40％；
所述MBR膜生物反应池3内底部设有微孔曝气单元3-1；所述微孔曝气单元3-1的上方设有穿孔管反冲洗单元3-2；所述穿孔管反冲洗单元3-2的上方设有内置式MBR膜组件3-3；所述MBR膜生物反应池3的前端底部设有污泥回流泵3-4；所述污泥回流泵3-4通过进泥管7-2分别与所述污泥减量池7和兼氧反硝化池1连通；
其中，微孔曝气单元3-1采用微孔曝气器，微孔曝气器顶部为一张开满微小孔缝圆形橡胶膜片，橡胶膜片的盘面直径为215mm，曝气量为1.5～3.0m3/h·个，氧利用率为25～30％；穿孔管反冲洗单元3-2由穿孔管气反冲洗管，穿孔管气反冲洗管管材为UPVC，直径DN32mm，采用穿孔管配气，孔口直径6mm，孔距为100mm，孔口向下与水平成45°交错排列，管与管之间距离为150mm；内置式MBR膜组件3-3的膜材料为亲水性聚四氟乙烯PTFE，膜孔径为0.2um，外壳材料为ABS，密封剂组分聚亚胺酯/环氧树脂，过滤方式为负压抽吸，最大跨膜压差＜50kPa，通量0.3～0.8m3/㎡·d，MBR膜方式为帘式膜；污泥回流泵3-4为潜污泵；
所述清水贮存池4的末端底部设有清水输送泵4-1；其中，清水输送泵4-1为潜水泵；
所述设备间5内安装有鼓风机5-3、过流式紫外线消毒池5-4、除磷剂投药单元5-5、抽吸泵5-1和反洗泵单元5-2；所述除磷剂投药单元5-5分别与MBR膜生物反应池3和兼氧反硝化池1连接；所述抽吸泵5-1和反洗泵单元5-2均与所述清水贮存池4连通；所述抽吸泵5-1通过抽吸泵进水管5-1a与内置式MBR膜组件3-3连接；所述反洗泵单元5-2通过反洗泵单元出水管5-2a与内置式MBR膜组件3-3连接；所述鼓风机5-3通过出气管5-3a分别与所述短程硝化反硝化池2、MBR膜生物反应池3和初沉调节池6连通；所述过流式紫外线消毒池5-4通过清水输送泵出水管4-1a与所述清水输送泵4-1连接；
其中，反洗泵单元5-2包括反洗加药箱和计量泵，除磷剂投药单元5-5包括加药桶和计量泵；鼓风机5-3为低噪鼓风机。
本申请实施例的工作原理为：首先，选取和分离优势菌种，再对菌株进行驯化，再将驯化的菌株在初沉调节池6内进行配置菌液，可起到自然絮凝式生物絮凝作用，使污水中的微小颗粒絮凝成大颗粒，以便沉淀分离，以及氧化污水中的还原物质，吹脱污水中溶解的挥发物；并且增加污水中的溶解氧，或减轻污水的腐化，以提高污水的稳定度。生物环填料单元可增加微生物的数量，主要起到污水的酸化作用，把大分子打不碎成小分子，提高可生化性，为后续的生物处理改善了条件。
然后，在兼氧反硝化池1内投入厌氧污泥和生活污水，再按照预设比例，将初沉调节池6配置好的菌液通过原污水提升泵6-5提升至兼氧反硝化池1内，开启潜水搅拌泵，按照预设的条件，使软性纤维调料1-2上产生生物膜，其中，软性纤维调料1-2上部填料外部生物呈其褐色，中部生物膜呈黑褐色，下部填料内部呈黑色。此时，由于氧扩散的受限，生物膜内部将产生溶解氧梯度，生物膜的外表面溶解氧DO浓度较高时，附着于其上的微生物以好氧菌-硝化菌为主，当生物膜内部氧扩散受阻，同时外部溶解氧DO大量消耗，产生缺氧条件，反硝化菌在池内占优势，因此形成了好氧、兼氧微环境，可出现同步硝化和反硝化现象，再通过污泥回流泵3-4从MBR膜生物反应池3回流至兼氧反硝化池1的硝化液及剩余污泥，用来起到补充碳源的作用，并且使兼氧反硝化池1内的溶解氧DO维持在较低水平，其横向和纵向上也均形成了兼氧、厌氧微环境，促进了反硝化作用，实现同步硝化-反硝化一级脱氮；同时，通过除磷剂投药单元5-5向兼氧反硝化池1内投加硫酸亚铁进行生化处理前端除磷，将磷转化为磷化氢排放。
然后，在短程硝化反硝化池2内按池容1/3投加含水率为80％的城市污水处理厂的好氧硝化污泥；再将兼氧反硝化池1内的混合污泥(按好氧硝化污泥的1/6)通过第一出水孔1-4自流进短程硝化反硝化池2内并加入自来水，按照预设的条件，使螺旋纤维脱氮填料2-2表面生长薄薄一层黄褐色生物膜，生物膜上有一些变形虫、漫游虫(用生物显微镜观察)，手摸填料有粘性、滑腻感；连续进水15天后生物膜上出现鞭毛虫、钟虫、草履虫游离菌等原生动物；连续进水20天后生物膜上培养出现轮虫、线虫等后生动物，标志填料上挂膜成功，生物膜的驯化完成。由于短程硝化反硝化池2内溶解氧DO浓度较低和螺旋纤维脱氮填料2-2的泥龄较长，微生物生长的速度较慢，微生物的个体较小，微生物体的比表面积较大，其吸附有机物的能力增强，同时也增强了其代谢有机物的能力，对COD去除效果好。又由于溶解氧DO浓度较低和螺旋纤维脱氮填料2-2上的泥龄较长，有利于世代周期较长的硝化菌的生长促使氨氮的转化，在螺旋纤维脱氮填料2-2生物膜深处，往往处于厌氧状态，脱氮过程并不是以全程硝化、反硝化为主，而是大部分进行短程硝化-反硝化，进一步去碳和实现短程硝化-反硝化二级脱氮。
程硝化反硝化池内经驯化后的污水污泥混合液第二出水孔2-3自流进入MBR膜生物反应池3内，由MBR膜生物反应池3底部设置的微孔曝气单元3-1连续曝气，对其上方设置的内置式膜组件提供1～1.5mg/L之间的溶解氧DO，并补加200g/m3玉米淀粉溶液作为碳源，20g/m3氯化铵作为氮源，连续曝气6小时后，MBR膜生物反应池33调试成功，即可转入正常运行。由于内置式MBR膜组件3-3的物理截留作用，MBR膜能够实现对微生物的全部截留，从而使得反应池中能够维持高浓度的活性污泥，可以做到深度去碳。同样由于MBR膜的截留作用，因而不会担心会由于污泥膨胀造成絮体外流而对出水水质造成影响，同时还能够将名义停留时间和水力停留时间完全分离。再加上较低的溶解氧DO，限制了氧气向污泥絮体内部的扩散，因而在污泥絮体内部能够形成缺氧环境，在这种条件下，硝化反应可以在有氧的污泥絮体内进行，而反硝化则可以在缺氧的絮体内部进行。这样，由于好氧和厌氧环境同时存在，在MBR膜中能够实现同步硝化-反硝化深度脱氮。MBR膜生物反应池3出水由内置式MBR膜组件3-3上部出水管进入抽吸泵进水管5-1a，经抽吸泵5-1进入清水贮存池4。经过一段时间的运行后，需对受污染的内置式MBR膜组件3-3进行反冲洗，即气冲洗和水反冲洗。气冲洗通过设置在微孔曝气单元3-1上面的的穿孔管气反冲洗单元3-2实施；水反冲洗由反洗泵单元5-2实施。MBR膜生物反应池3内的剩余污泥由污泥回流泵3-4分别回流至兼氧反硝化池1补充碳源和污泥减量池7酸化处理污泥。另外，通过除磷投药单元对MBR膜生物反应池3内投加聚合硫酸铁进行深度除磷，并进行深度去碳和同步硝化-反硝化三级深度脱氮。
MBR膜生物反应池3所排出的剩余污泥，除部分由污泥回流泵3-4泵入兼氧反硝化池1以补充反硝化脱氮时所需要的碳源外，部分剩余污泥经污泥减量池7进泥管7-2进入污泥减量化，设置在污泥减量池7的穿孔管间隙曝气单元7-1对污泥进行间隙曝气，间隙曝气1次/4小时，每次20分钟，曝气强度为0.6m3/m3·h，对污泥进行缺氧酸化处理，做到对污泥的减量化。清水贮存池4出水由清水输送泵4-1经清水输送泵出水管4-1a进入过流式紫外线消毒池5-4消毒后达标排放或回用。
由以上技术方案可知，本申请提供一种集装箱复合式MBR膜型污水处理设备，将兼氧反硝化、短程硝化反硝化池2、MBR膜生物反应池3、清水贮存池4和设备间5都合建在一起，可以节省大量的占地及管道，并且将上述的不同功能单元有机结合在一起；采用低浓度溶解氧DO和各功能性填料，进行三级去碳和脱氮，处理效果好，能耗只有传统工艺的一半。
进一步地，所述内置式MBR膜组件3-3与所述穿孔管反冲洗单元3-2之间的距离为200mm。
进一步地，所述穿孔预曝气单元位于所述初沉调节池6的后半部，后半部只初沉调节池6的中部到靠近兼氧反硝化池1的一侧壁之间的部分。
进一步地，所述兼氧反硝化池1与所述短程硝化反硝化池2的容积比为1:3-1:5。
进一步地，所述设备间5设有电控柜5-6；所述电控柜5-6分别与所述原污水处理泵、潜水搅拌机1-1、污泥回流泵3-4、抽吸泵5-1、鼓风机5-3和清水输送泵4-1连接。利用电控柜5-6可自动对原污水处理泵、潜水搅拌机1-1、污泥回流泵3-4、抽吸泵5-1、鼓风机5-3和清水输送泵4-1进行控制。
第二方面，本申请提供一种集装箱复合式MBR膜型污水处理方法，应用于上述的集装箱复合式MBR膜型污水处理设备，所述方法包括，
步骤S1：菌液的配制：初沉调节池6内放入2/3池容积的污泥及营养物质，污泥浓度为4000～5000mg/L，并将菌种转接于所述初沉调节池6内，利用穿孔管预曝气单元6-3对所述初沉调节池6内的水体搅动和充氧，所述穿孔管预曝气单元6-3的曝气量为0.6m3/m3·h，水体的温度为20～26℃，PH值6.5～7.5，溶解氧DO≤1mg/L，每天曝气3～5小时，曝气7～8天，得到菌液。
池内水体和穿孔管预曝气单元6-3上方的生物环立体填料6-4成红色，菌液配制成功。初沉调节池6在启动调试时代替培菌箱的作用。剩余污泥可取自某生活污水厂所排的剩余污泥，营养物质可包括淘米水、猪血、面粉等。
初沉调节池6可产生自然絮凝式生物絮凝作用，使污水中的微小颗粒絮凝成大颗粒，以便沉淀分离；氧化污水中的还原物质；吹脱污水中溶解的挥发物；增加污水中的溶解氧，或减轻污水的腐化，以提高污水的稳定度。穿孔管预曝气单元6-3上方的生物环立体填料6-4，以增加微生物的数量，主要起到污水的酸化作用，把大分子打不碎成小分子，提高可生化性，为后续的生物处理改善了条件。
步骤S2：对兼氧反硝化池1进行调试。其中，调试包括如下步骤：
步骤S21：在所述兼氧反硝化池1内按池容积的1/3投加含水率为80％的厌氧污泥，再投加生活污水至池容积的2/3处。
步骤S22：待所述厌氧污泥浓度为5000～6000mg/L时，按所述兼氧反硝化池1内的污水污泥混合液体积的1/10，将菌液通过原污水提升泵6-5提升至兼氧反硝化池1内。
步骤S23：经过9～10天，利用潜水搅拌机1-1，每天搅拌4～5小时，控制温度为20～28℃，PH值为6～9，溶解氧DO≤0.5mg/L。
满池设置的软性纤维调料1-2已形成兼氧生物膜，软性纤维调料1-2上部填料外部生物呈其褐色，中部生物膜呈黑褐色，下部填料内部呈黑色，表明填料上挂膜成功。此时，由于氧扩散的受限，生物膜内部将产生溶解氧梯度，生物膜的外表面溶解氧DO浓度较高时，附着于其上的微生物从好氧菌-硝化菌为主，当生物膜内部氧扩散受阻，同时外部溶解氧DO大量消耗，产生缺氧条件，反硝化菌在池内占优势，因此形成了好氧、兼氧微环境，可出现同步硝化和反硝化现象，兼氧反硝化池1启动调试成功。
步骤S3：利用所述兼氧反硝化池1的污泥回流泵3-4从MBR膜生物反应池3回流至所述兼氧反硝化池1的硝化液及剩余污泥，以使所述兼氧反硝化池1内进行同步硝化-反硝化一级脱氮，并通过除磷剂投药单元5-5向兼氧反硝化池1内投加硫酸亚铁。
通过污泥回流泵3-4从MBR膜生物反应池3回流至兼氧反硝化池1的硝化液及剩余污泥，一方面起到补充碳源的作用，另一方面使兼氧反硝化池1内的溶解氧DO维持在较低水平，其横向和纵向上也均形成了兼氧、厌氧微环境，促进了反硝化作用，实现同步硝化-反硝化一级脱氮；通过除磷剂投药单元5-5向兼氧反硝化池1内投加硫酸亚铁进行生化处理前端除磷，将磷转化为磷化氢排放。
步骤S4：在短程硝化反硝化池2内进行生物膜的驯化。其中，驯化包括如下步骤：
步骤S41：所述短程硝化反硝化池2内按池容积的1/3投加含水率为80％的好氧硝化污泥。
步骤S42：将所述兼氧反硝化池1内的混合污泥通过第一出水孔1-4流进短程硝化反硝化池2内，并加入自来水升至池容积的2/3处，待所述混合污泥浓度为4000～5000mg/L时，取样分析化学需氧量COD、生化需氧量BOD、氨、氮和磷的含量。
步骤S43：按BOD:N:P＝100:5:1的比例向所述短程硝化反硝化池2内加入含有尿素和磷酸三钠的营养剂，利用低溶解氧微缝曝气单元2-1，控制PH值6～9，溶解氧DO0.8～1.0mg/L，闷曝2天。
步骤S44：连续进水至预设水位10天后，以使待螺旋纤维脱氮填料2-2表面生长一层黄褐色生物膜；继续连续进水15天后，以使黄褐色生物膜上出现原生动物；再继续连续进水20天后，以使黄褐色生物膜上培养出后生动物。
闷曝2天后改为连续进水至设计水位10天后，当螺旋纤维脱氮填料2-2表面生长薄薄一层黄褐色生物膜，生物膜上有一些变形虫、漫游虫(用生物显微镜观察)，手摸填料有粘性、滑腻感；连续进水15天后生物膜上出现鞭毛虫、钟虫、草履虫游离菌等原生动物；连续进水20天后生物膜上培养出现轮虫、线虫等后生动物，标志填料上挂膜成功，生物膜的驯化完成。由于短程硝化反硝化池2内溶解氧DO浓度较低和螺旋纤维脱氮填料2-2的泥龄较长，微生物生长的速度较慢，微生物的个体较小，微生物体的比表面积较大，其吸附有机物的能力增强，同时也增强了其代谢有机物的能力，对COD去除效果好。又由于溶解氧DO浓度较低和螺旋纤维脱氮填料2-2上的泥龄较长，有利于世代周期较长的硝化菌的生长促使氨氮的转化，在螺旋纤维脱氮填料2-2生物膜深处，往往处于厌氧状态，脱氮过程并不是以全程硝化、反硝化为主，而是大部分进行短程硝化-反硝化。
步骤S5：在短程硝化反硝化池2内进行短程硝化-反硝化处理，得到驯化后的污水污泥混合液。
步骤S6：利用所述驯化后的污水污泥混合液，对MBR膜生物反应池3进行调试。其中，调试包括如下步骤：
步骤S61：所述短程硝化反硝化池2内经驯化后的污水污泥混合液经第二出水孔2-3进入MBR膜生物反应池3。
步骤S62：利用微孔曝气单元3-1连续曝气，以对内置式膜单元提供1～1.5mg/L之间的溶解氧。
步骤S63：加入200g/m3的玉米淀粉溶液和20g/m3氯化铵，连续曝气6小时后，完成调试。
由于内置式MBR膜组件3-3的物理截留作用，MBR膜能够实现对微生物的全部截留，从而使得反应池中能够维持高浓度的活性污泥，可以做到深度去碳。同样由于MBR膜的截留作用，因而不会担心会由于污泥膨胀造成絮体外流而对出水水质造成影响，同时还能够将名义停留时间和水力停留时间完全分离。再加上较低的溶解氧DO，限制了氧气向污泥絮体内部的扩散，因而在污泥絮体内部能够形成缺氧环境，在这种条件下，硝化反应可以在有氧的污泥絮体内进行，而反硝化则可以在缺氧的絮体内部进行。这样，由于好氧和厌氧环境同时存在，在MBR膜中能够实现同步硝化-反硝化深度脱氮。
步骤S7：所述MBR膜生物反应池3内的水通过抽气泵经由抽吸泵进水管5-1a进入清水贮存池4。
步骤S8：根据所述MBR膜生物反应池3的污水的特征，确定运行时间。工作人员可根据MBR膜生物反应池3内的污水特征，确定运行时间，一般运行时间为6个月。
步骤S9：按照所述运行时间运行后，利用穿孔管气反冲洗单元3-2对所述内置式MBR膜组件3-3进行气冲洗；并利用反洗泵单元5-2对所述内置式MBR膜组件3-3进行水冲洗。
步骤S10：所述MBR膜生物反应池3内的剩余污泥由污泥回流泵3-4分别回流至所述兼氧反硝化池1和污泥减量池7内，并利用所述除磷投药单元对MBR膜生物反应池3内投加聚合硫酸铁后，进行去碳和同步硝化-反硝化三级深度脱氮处理。
步骤S11：所述MBR膜生物反应池3所排出的剩余污泥，50％的剩余污泥由污泥回流泵3-4泵入所述兼氧反硝化池1内；50％的剩余污泥由进泥管7-2进入所述污泥减量池7，利用所述穿孔管间隙曝气单元7-1对剩余污泥进行间隙曝气，间隙曝气1次/4小时，每次20分钟，曝气强度为0.6m3/m3·h，对剩余污泥进行缺氧酸化处理，做到污泥减量化。
清水贮存池4出水由清水输送泵4-1经清水输送泵出水管4-1a进入过流式紫外线消毒池5-4消毒后达标排放或回用。
在本申请另一实施例中，所述菌液的配制步骤之前包括：
步骤01：采集污泥样品，并筛选得到假单胞菌属、芽孢杆菌属和红螺菌的菌株。
选取某城市污水处理厂的剩余污泥进行样品采集，经实验室分离筛选得到对污水降解能力强的高效菌株为假单胞菌属(Pseudomonas Migula)、芽孢杆菌属(BacillusAmylol iguefaciens)、红螺菌(Rhodospirillaceae)。
步骤02：对菌株进行活化处理。
步骤03：按照污水:细菌培养液为1:9的体积比，配制细菌的驯化液。
即取污水10mL放入锥形瓶，然后放入90mL细菌培养液，混合成100mL细菌培养驯化液，并可配制相同的不加菌液的混合液作为参照。
步骤04：在所述细菌的驯化液中加入2g琼脂，混合均匀，得到配制好的驯化培养液。
步骤05：将所述配制好的驯化培养液放在高压锅内灭菌，灭菌后冷却。
步骤06：在无菌台均匀罐装在2个培养皿中，待冷却形成固体培养基后，加入0.8mL菌体；将转接好的培养皿放入恒温箱在25℃的温度下，培养18天；所述菌体包括假单胞菌属菌株的菌体、芽孢杆菌属菌株的菌体和红螺菌菌体菌株的菌体。
上述工艺流程和主要设计运行参数为：
(1)调试成功后转入正常运行的工艺流程见图3。
(2)主要设计运行参数如下：
①兼氧反硝化池1与短程硝化反硝化的容积比为1:3～1:5。
②污泥负荷：0.20～0.25kgBOD5/kgMLSS·d
兼氧反硝化的脱硝负荷：0.12～0.14kgNOT--N/kgMLSS·d；溶解氧DO0.2～0.5mg/L；污泥浓度5000～6000mg/L；PH值7～8。
短程硝化反硝化的脱硝负荷：0.08～0.10kgNH3-N/kgMLSS·d；溶解氧DO0.8～1.0mg/L；污泥浓度2500～3000mg/L；PH值6.5～7.5。
MBR膜生物反应池3的有机负荷0.13～0.15kg BOD5/kgMLSS·d；溶解氧DO1.0～1.5mg/L；污泥浓度6000～8000mg/L，PH值6.8～7.8；水反冲洗强度6～8L/s·㎡；气反冲洗强度28～32L/s·㎡。
硝化液回流比R’＝3；污泥回流泵3-4r＝1。
污泥龄：SRT＝25～30d。
由以上技术方案可知，本申请提供一种集装箱复合式MBR膜型污水处理方法，将兼氧反硝化、短程硝化反硝化池2、MBR膜生物反应池3、清水贮存池4和设备间5都合建在一起，可以节省大量的占地及管道，并且将上述的不同功能单元有机结合在一起；采用低浓度溶解氧DO和各功能性填料，进行三级去碳和脱氮，处理效果好，能耗只有传统工艺的一半。
Claims (10)
1.一种集装箱复合式MBR膜型污水处理设备，其特征在于，包括集装箱和埋设于地下的预处理装置；
所述预处理装置包括初沉调节池和污泥减量池；所述污泥减量池内设有穿孔管间隙曝气单元；所述初沉调节池的进口端设有进水管；所述初沉调节池的上部设有机械格栅，所述初沉调节池的底部设有穿孔管预曝气单元；所述穿孔管预曝气单元的上方设有生物环立体填料；所述初沉调节池的底部设有原污水提升泵；
所述集装箱包括箱体和设置在箱体内且依次设置的兼氧反硝化池、短程硝化反硝化池、MBR膜生物反应池、清水贮存池和设备间；
所述兼氧反硝化池与所述初沉淀调节连通；所述兼氧反硝化池中设有潜水搅拌机，所述兼氧反硝化池内填充有软性纤维填料；所述兼氧反硝化池的上方设有细格栅，所述细格栅通过原污水提升泵出水管与所述原污水提升泵连接；所述兼氧反硝化池靠近所述短程硝化反硝化池的池壁上设有第一出水孔；
所述短程硝化反硝化池内底部设有低溶解氧微缝曝气单元；所述低溶解氧微缝曝气单元的上方设有螺旋纤维脱氮填料；所述短程硝化反硝化池靠近所述MBR膜生物反应池的池壁上设有第二出水孔；
所述MBR膜生物反应池内底部设有微孔曝气单元；所述微孔曝气单元的上方设有穿孔管反冲洗单元；所述穿孔管反冲洗单元的上方设有内置式MBR膜组件；所述MBR膜生物反应池的前端底部设有污泥回流泵；所述污泥回流泵通过进泥管分别与所述污泥减量池和兼氧反硝化池连通；
所述清水贮存池的末端底部设有清水输送泵；
所述设备间内安装有鼓风机、过流式紫外线消毒池、除磷剂投药单元、抽吸泵和反洗泵单元；所述除磷剂投药单元分别与MBR膜生物反应池和兼氧反硝化池连接；所述抽吸泵和反洗泵单元均与所述清水贮存池连通；所述抽吸泵通过抽吸泵进水管与内置式MBR膜组件连接；所述反洗泵单元通过反洗泵单元出水管与内置式MBR膜组件连接；所述鼓风机通过出气管分别与所述短程硝化反硝化池、MBR膜生物反应池和初沉调节池连通；所述过流式紫外线消毒池通过清水输送泵出水管与所述清水输送泵连接。
2.如权利要求1所述的集装箱复合式MBR膜型污水处理设备，其特征在于，所述内置式MBR膜组件与所述穿孔管反冲洗单元之间的距离为200mm。
3.如权利要求1所述的集装箱复合式MBR膜型污水处理设备，其特征在于，所述穿孔预曝气单元位于所述初沉调节池的后半部。
4.如权利要求1所述的集装箱复合式MBR膜型污水处理设备，其特征在于，所述兼氧反硝化池与所述短程硝化反硝化池的容积比为1:3-1:5。
5.如权利要求1所述的集装箱复合式MBR膜型污水处理设备，其特征在于，所述设备间设有电控柜；所述电控柜分别与所述原污水处理泵、潜水搅拌机、污泥回流泵、抽吸泵、鼓风机和清水输送泵连接。
6.一种集装箱复合式MBR膜型污水处理方法，应用于权利要求1-5所述的集装箱复合式MBR膜型污水处理设备，其特征在于，所述方法包括，
菌液的配制：初沉调节池内放入2/3池容积的污泥及营养物质，污泥浓度为4000～5000mg/L，并将菌种转接于所述初沉调节池内，利用穿孔管预曝气单元对所述初沉调节池内的水体搅动和充氧，所述穿孔管预曝气单元的曝气量为0.6m3/m3·h，水体的温度为20～26℃，PH值6.5～7.5，溶解氧DO≤1mg/L，每天曝气3～5小时，曝气7～8天，得到菌液；
对兼氧反硝化池进行调试；
利用所述兼氧反硝化池的污泥回流泵从MBR膜生物反应池回流至所述兼氧反硝化池的硝化液及剩余污泥，以使所述兼氧反硝化池内进行同步硝化-反硝化一级脱氮，并通过除磷剂投药单元向兼氧反硝化池内投加硫酸亚铁；
在短程硝化反硝化池内进行生物膜的驯化；
在短程硝化反硝化池内进行短程硝化-反硝化处理，得到驯化后的污水污泥混合液；
利用所述驯化后的污水污泥混合液，对MBR膜生物反应池进行调试；
所述MBR膜生物反应池内的水通过抽气泵经由抽吸泵进水管进入清水贮存池；
根据所述MBR膜生物反应池内的污水的特征，确定运行时间；
按照所述运行时间运行后，利用穿孔管气反冲洗单元对所述内置式MBR膜组件进行气冲洗；并利用反洗泵单元对所述内置式MBR膜组件进行水冲洗；
所述MBR膜生物反应池内的剩余污泥由污泥回流泵分别回流至所述兼氧反硝化池和污泥减量池内，并利用所述除磷投药单元对MBR膜生物反应池内投加聚合硫酸铁后，进行去碳和同步硝化-反硝化三级深度脱氮处理；
所述MBR膜生物反应池所排出的剩余污泥，50％的剩余污泥由污泥回流泵泵入所述兼氧反硝化池内,50％的剩余污泥由进泥管进入所述污泥减量池，利用所述穿孔管间隙曝气单元对剩余污泥进行间隙曝气，间隙曝气1次/4小时，每次20分钟，曝气强度为0.6m3/m3·h，对剩余污泥进行缺氧酸化处理。
7.如权利要求1所述的集装箱复合式MBR膜型污水处理方法，其特征在于，所述菌液的配制步骤之前包括：
采集污泥样品，并筛选得到假单胞菌属、芽孢杆菌属和红螺菌的菌株；
对菌株进行活化处理；
按照污水:细菌培养液为1:9的体积比，配制细菌的驯化液；
在所述细菌的驯化液中加入2g琼脂，混合均匀，得到配制好的驯化培养液；
将所述配制好的驯化培养液放在高压锅内灭菌，灭菌后冷却；
在无菌台均匀罐装在2个培养皿中，待冷却形成固体培养基后，加入0.8mL菌体；将转接好的培养皿放入恒温箱在25℃的温度下，培养18天；所述菌体包括假单胞菌属菌株的菌体、芽孢杆菌属菌株的菌体和红螺菌菌体菌株的菌体。
8.如权利要求1所述的集装箱复合式MBR膜型污水处理方法，其特征在于，所述对兼氧反硝化池进行调试的步骤包括：
在所述兼氧反硝化池内按池容积的1/3投加含水率为80％的厌氧污泥，再投加生活污水至池容积的2/3处；
待所述厌氧污泥浓度为5000～6000mg/L时，按所述兼氧反硝化池内的污水污泥混合液体积的1/10，将菌液通过原污水提升泵提升至兼氧反硝化池内；
经过9～10天，利用潜水搅拌机，每天搅拌4～5小时，控制温度为20～28℃，PH值为6～9，溶解氧DO≤0.5mg/L。
9.如权利要求1所述的集装箱复合式MBR膜型污水处理方法，其特征在于，所述在短程硝化反硝化池内进行生物膜的驯化的步骤包括；
所述短程硝化反硝化池内按池容积的1/3投加含水率为80％的好氧硝化污泥；
将所述兼氧反硝化池内的混合污泥通过第一出水孔流进短程硝化反硝化池内，并加入自来水升至池容积的2/3处，待所述混合污泥浓度为4000～5000mg/L时，取样分析化学需氧量COD、生化需氧量BOD、氨、氮和磷的含量；
按BOD:N:P＝100:5:1的比例向所述短程硝化反硝化池内加入含有尿素和磷酸三钠的营养剂，利用低溶解氧微缝曝气单元，控制PH值6～9，溶解氧DO0.8～1.0mg/L，闷曝2天；
连续进水至预设水位10天后，以使待螺旋纤维脱氮填料表面生长一层黄褐色生物膜；继续连续进水15天后，以使黄褐色生物膜上出现原生动物；再继续连续进水20天后，以使黄褐色生物膜上培养出后生动物。
10.如权利要求1所述的集装箱复合式MBR膜型污水处理方法，其特征在于，所述利用驯化后的污水污泥混合液，对MBR膜生物反应池进行调试的步骤包括：
所述短程硝化反硝化池内经驯化后的污水污泥混合液经第二出水孔进入MBR膜生物反应池；
利用微孔曝气单元连续曝气，以对内置式膜单元提供1～1.5mg/L之间的溶解氧；
加入200g/m3的玉米淀粉溶液和20g/m3氯化铵，连续曝气6小时后，完成调试。
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