CN112408589A - 分置曝气mbr-自动循环流动床一体化处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明的分置曝气MBR‑自动循环流动床一体化处理设备，包括进水管、好氧生化池、集水槽、曝气膜池和出水管，好氧生化池、曝气膜池的底部分别设置有布水管、曝气盘，曝气膜池中设置有MBR膜组件，曝气膜池经生化池进水管与好氧生化池相连通，生化池进水管上设置有流速控制阀；集水槽的侧壁上开设有溢流堰，集水槽经回流管与曝气膜池相连通。本发明的一体化处理设备，在压力差和液位差的作用下实现了污水自循环流动，无需外界动力源，降低了污水处理过程中的能耗；污水经MBR膜组件过滤后，使得悬浮颗粒物浓度极低，确保了出水达到排放标准；在好氧生化池中经好氧和厌氧反应实现了对污水中有机物和氨氮的去除。

Description

分置曝气MBR-自动循环流动床一体化处理设备

技术领域

本发明涉及一种分置曝气MBR-自动循环流动床一体化处理设备，具体的说，本发明为一种新型污水处理设备，该设备采取分置曝气的方式结合MBR出水，实现具有良好沉淀性能污泥的培养并利用这些污泥高效处理污水中有机物及氮元素。

背景技术

目前污水处理主流技术为传统活性污泥法，该工艺通过利用微生物硝化反硝化的方式实现有机物、氮、磷的去除。随着经济的发展，污水处理的要求及污水的种类不断增大，传统活性污泥抗冲击负荷能力低及抵抗有害物质能力差等缺点开始放大。

好氧颗粒污泥是在好氧条件下微生物自凝聚形成的一种活性污泥，与传统活性污泥相比，其微生物量更高、活性更强、沉降性能好、抗冲击负荷及抗有毒有害物质能力更强。但目前好氧颗粒污泥的培养和利用好氧颗粒污泥处理污水均采取间歇进水的方式，该方法较大限度的降低了污水处理效率。本文旨在发明一种在短期内实现沉淀性能良好污泥（例如好氧颗粒污泥）的培养，同时利用这种污泥高效处理污水中有机物及氨氮的一体化污水处理设备。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种分置曝气MBR-自动循环流动床一体化处理设备。

本发明的分置曝气MBR-自动循环流动床一体化处理设备，包括进水管、好氧生化池、集水槽、曝气膜池和出水管，进水管用于通入待处理污水，好氧生化池的底部设置有多个布水管，曝气膜池的底部设置有多个曝气盘，曝气膜池中设置有MBR膜组件，MBR膜组件的出水口与出水管相连接，出水管上连接有将处理后的污水抽出的水泵；其特征在于：所述曝气膜池经生化池进水管与好氧生化池相连通，生化池进水管由竖管部分和横管部分组成，横管部分位于好氧生化池的底部，竖管部分的上端与曝气膜池的上部相通，下端与横管部分相通，进水管与竖管部分相连通，进水管下方的竖管部分上设置有流速控制阀；多个布水管均匀设置于好氧生化池的底部，布水管的一端与横管部分相通，布水管上均匀设置有多个出水口朝下的布水头；集水槽位于好氧生化池一侧的上部，集水槽的侧壁上开设有与好氧生化池相通的溢流堰，集水槽经回流管与曝气膜池相连通，回流管的上端与集水槽相通，下端与曝气膜池的底部相通；好氧生化池中培养有好氧污泥，在曝气盘的曝气作用下实现对污水的充氧，同时曝气使得曝气膜池中液位上升，在液位差作用下曝气膜池中污水经生化池进水管流入好氧生化池，曝气使得曝气膜池底部废水浓度降低而水压降低，在压差作用下进水槽中的污水经回流管流入曝气膜池，曝气盘的曝气实现了废水的自循环流动；废水在好氧生化池中均匀上升的过程中，经好氧、硝化和反硝化反应实现有机物和氨氮的去除。

本发明的分置曝气MBR-自动循环流动床一体化处理设备，所述布水管上的所有布水头的出水口朝下且位于同一水平高度，以实现好氧生化池中各区域水流量均衡，防止部分区域因上升流速不够而导致污泥堆积。

本发明的分置曝气MBR-自动循环流动床一体化处理设备，所述集水槽一端与回流管相连通，另一端开设有溢流口，集水槽的底部为由溢流口至回流管端高度逐渐降低的斜坡。

本发明的分置曝气MBR-自动循环流动床一体化处理设备，所述生化池进水管和回流管的管径均大于200mm，回流管的上下端和竖管部分的上下端均为弧形过渡形状，以减少水头损失。

本发明的分置曝气MBR-自动循环流动床一体化处理设备，所述溢流堰为锯齿状。

本发明的分置曝气MBR-自动循环流动床一体化处理设备的污水处理方法，通过以下步骤来实现：

a).曝气和自循环，在曝气膜池底部曝气盘的曝气作用下，不仅实现对曝气膜池底部污水的曝气充氧，而且污水曝气后密度减小而水压降低，使得进水槽中污水经回流管流入曝气膜池的底部，同时曝气使液面上升，在液位差的作用下曝气膜池中污水经生化池进水管进入好氧生化池，曝气实现了污水的自循环流动；

b).进水和布水，经进水管通入的待处理污水在生化池进水管中与曝气充氧后的回流水混合，然后经布水管上的布水头均匀朝下流出，实现在好氧生化反应池中的均匀布水；

c).好氧和厌氧反应，进入好氧生化池底部的污水与好氧颗粒污泥充分接触，在好氧微生物的作用下发生好氧反应，将氨氮氧化为硝氮同时氧化部分有机物，随着污水的上升和溶解氧的消耗，好氧生化池的上层成为缺氧区域，在厌氧微生物的作用下经反硝化将硝氮转化为氮气去除；同时，随着颗粒污泥粒径的不断增大，颗粒内部出现缺氧、厌氧区域，使得颗粒污泥表面的好氧微生物将氨氮氧化为硝氮同时氧化部分有机物，而部分氧化后硝氮及部分有机物进入内部缺氧区域，被厌氧微生物反硝化为氮气去除；

d).集水和回流，经好氧和厌氧反应处理后的污水经溢流堰流入集水槽中，同时沉淀性能差的絮状污泥也随水流一起进入集水槽，集水槽中的污水在压力差的作用下经回流管回流至曝气膜池，并重新进行曝气充氧；

e).膜过滤和出水，在水泵的抽吸作用下，曝气膜池中的污水在压力差的作用下经MBR膜组件过滤后，经出水管排出，经回流管的回流量远大于经出水管的出水量，使得污水经多次循环处理后排出，保证了出水达到排放标注。

本发明的分置曝气MBR-自动循环流动床一体化处理设备的污水处理方法，运行初期好氧生化池中污泥沉淀性能较差，大量污泥回流，池中以好氧微生物为主，主要发生氧化反应，将氨氮氧化为硝态氮，有机物氧化为二氧化碳；由于MBR膜组件的污泥截留作用，污泥不会流失；同时曝气作用将絮状污泥破碎，重新进入好氧生化池底部，被颗粒污泥吸附，使颗粒污泥粒径不断增大，池中污泥保留的污泥均为沉淀性能良好的污泥；

经过一段时间的运行，好氧生化池中沉淀性能良好的污泥已经足够多，且可被吸附利用的污泥基本已全部被利用，大量的溶解氧在好氧生化池底部就被消耗，此时可适当降低设备中污水循环量及曝气量，使不被吸附的污泥停留在好氧生化池上层，同时上层成为缺氧区域，即可实现有机物与氮元素的去除。

本发明的有益效果是：本发明的分置曝气MBR-自动循环流动床一体化处理设备，通过设置曝气膜池、好氧反应池、集水槽，且集水槽经回流管与曝气膜池相连通，曝气膜池经生化池进水管与好氧反应池底部的布水管相连通，这样，在曝气盘的曝气作用下不仅实现了对污水的曝气充氧，而且还使得曝气膜池的液位升高、底部的污水密度和水压降低，在液位差的作用下污水经生化池进水管进入好氧生化池，在压力差的作用下集水槽中的污水流入曝气膜池，实现了污水在曝气膜池-好氧生化池-集水槽之间的自循环流动，无需外界动力源，降低了污水处理过程中的能耗。同时，通过在曝气膜池中设置MBR膜组件，处理后的污水经MBR膜组件过滤后，不仅实现了对污泥的截留，而且还使得出水中的悬浮颗粒物浓度极低，确保了出水达到排放标准。

进水与曝气充氧后的回水充分混合后，在布水管的作用下实现在好氧生化池中的均匀布水，污水在好氧生化池中均匀上升的过程中，污水首先与底部的颗粒污泥充分接触发生好氧反应，将污水中的氨氮氧化为硝氮、有机物转化为二氧化碳去除，随着水流的上升和溶解氧的不断消耗，较大粒径的颗粒污泥的内部以及好氧生化池的上部均处于缺氧环境，在厌氧微生物的作用下进一步去除有机物并将硝氮反硝化为氮气去除，实现了对含有机物含氨氮有机污水的净化处理。

附图说明

图1为本发明的MBR-自动循环流动床一体化处理设备的主视图；

图2为本发明的MBR-自动循环流动床一体化处理设备的后视图；

图3为本发明的MBR-自动循环流动床一体化处理设备的俯视图；

图4为本发明的MBR-自动循环流动床一体化处理设备的立体图；

图5、图6和图7均为本发明的MBR-自动循环流动床一体化处理设备的剖视图。

图中：1进水管，2好氧生化池，3集水槽，4曝气膜池，5 MBR膜组件，6出水管，7生化池进水管，8流速控制阀，9布水管，10布水头，11溢流堰，12回流管，13溢流口，14进水阀门，15曝气盘，16竖管部分，17横管部分。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图4所示，分别给出了本发明的分置曝气MBR-自动循环流动床一体化处理设备的主视图、后视图、俯视图和立体图，图5、图6和图7均给出了其剖视图，所示的一体化处理设备由进水管1、好氧生化池2、集水槽3、曝气膜池4、MBR膜组件5、出水管6、生化池进水管7、布水管9、回流管12、曝气盘15组成，所示的集水槽3设置于好氧生化池2一侧的上部，集水槽3经回流管12与曝气膜池4的底部相通。曝气盘15的数量为多个，设置于曝气膜池4的底部，MBR膜组件5设置于曝气膜池4中，MBR膜组件5的出水口与出水管6相连接，出水管6上设置有水泵，在水泵的抽吸作用下，曝气膜池4中的污水在压力差的作用下，经MBR膜组件5的过滤后排出，确保了出水中悬浮颗粒物浓度极低。

曝气膜池4经生化池进水管7与好氧生化池2相连通，所示的生化池进水管7由竖管部分16和横管部分17组成，横管部分17以水平方向设置于好氧生化池2的底部，竖管部分的上端与曝气膜池4的上部相连通，下端与横管部分17相通。这样，在曝气膜池4底部的曝气盘15的曝气作用下，实现对污水的曝气充氧，曝气后的污水随气泡上升且密度减小，在水压差的作用下集水槽3中的污水经回流管12回流至曝气膜池4的底部，在液位差的作用下曝气膜池4上部的污水经生化池进水管7流入到布水管9中，实现了无外界动力源下的污水自循环。

所示布水管9的数量为多个，多个布水管9均匀布设于好氧生化池2的底部，每个布水管9上又均匀设置有多个布水头10，布水头10上的出水口朝下，且所有布水头10上的出水口均位于同一高度位置上，这样均匀朝下的水流可将好氧生化池2底部的污泥冲散开来，避免污泥淤积。

所示的集水槽3设置于横管部分17对侧的上方，集水槽3的侧壁上开设有与好氧生化池2相通的溢流堰11，溢流堰11为锯齿形状，以便好氧生化池2上部的污水均匀流入集水槽3中。进水槽3靠近曝气膜池4的一端经回流管12与曝气膜池4的底部相连通，另一端设置有溢流口13，集水槽3的底部为由溢流13口至回流管12端高度逐渐降低的斜坡，以集水槽3中污水和底部沉降的污泥经回流管12回流至曝气膜池4中。

为了实现对流速的调节，所示生化池进水管7的竖管部分16上设置有流速控制阀8，通过调节流速控制阀8的开度可对流速大小进行调节。同时，曝气量也对流速有影响，曝气量越大流速越大、曝气量越小流速越小，因此，在实际的使用过程中，通过控制曝气量和流速控制阀8的开度，将流速调节至所需范围。为了避免水流能量损失，生化池进水管7和回流管12的管径均较大，如均大于200mm，而且在生化池进水管7和回流管12的上端和下端均采用弧形过度形状。

曝气膜池4的体积为好氧生化池2体积的1/10~1/5，好氧生化池2为主要的污染物去除区域，池中水流从下往上流动，上升水流使池中污泥床膨胀，在较高的上升流速下，大部分污泥随水流上升，通过溢流堰11进入集水槽3，而其中部分污泥中微生物会分泌粘性物质，形成颗粒性污泥，有些污泥本身密度较大，而具有较好的沉淀性，这些污泥则保留在好氧生化池2中。

进入集水槽3后的部分污泥会沉淀在槽中，因为集水槽3底部为斜坡，使这部分沉淀污泥滑入回流管12，与水流经回流管12进入曝气膜池4底部。曝气膜池4中的水由泵抽出，经MBR膜组件5将污泥截留，而池中大量曝气将回流污泥冲散，继续随水流进入好氧生化池2中。回流水中的污泥浓度较低，且曝气膜池4的大量曝气会将膜上的污泥冲散，使MBR膜组件5不容易堵塞；MBR膜组件5置于曝气池中，减小了池中体积，使池中气泡所占比例更大，池中压强更小，设备中水回流效果更好。通过曝气量及流速控制阀门8的控制，将好氧生化池2中上升流速提升至8~15 m/h。

设备运行初期池中污泥沉淀性能较差，大量污泥回流，池中以好氧微生物为主，主要发生氧化反应，将氨氮氧化为硝态氮，有机物氧化为二氧化碳。由于MBR膜组件5的污泥截留作用，污泥不会流失。同时曝气作用将絮状污泥破碎，重新进入好氧生化池2底部，被颗粒污泥吸附，使颗粒污泥粒径不断增大，池中污泥保留的污泥均为沉淀性能良好的污泥（例如好氧颗粒污泥）。

随着颗粒污泥粒径的不断增大，颗粒内部出现缺氧、厌氧区域，使得污泥表面的好氧微生物将氨氮氧化为硝氮同时氧化部分有机物，而部分氧化后硝氮及部分有机物进入内部缺氧区域，被厌氧微生物反硝化为氮气去除。

经过一段时间的运行，好氧生化池2中沉淀性能良好的污泥已经足够多，且可被吸附利用的污泥基本已全部被利用，大量的溶解氧在好氧生化池2底部就被消耗，此时可适当降低设备中污水循环量及曝气量，使不被吸附的污泥停留在好氧生化池2上层，同时上层成为缺氧区域，即可实现有机物与氮元素的去除。

Claims (7)

1.一种分置曝气MBR-自动循环流动床一体化处理设备，包括进水管（1）、好氧生化池（2）、集水槽（3）、曝气膜池（4）和出水管（6），进水管用于通入待处理污水，好氧生化池的底部设置有多个布水管（9），曝气膜池的底部设置有多个曝气盘（15），曝气膜池中设置有MBR膜组件（5），MBR膜组件的出水口与出水管（6）相连接，出水管上连接有将处理后的污水抽出的水泵；其特征在于：所述曝气膜池经生化池进水管（7）与好氧生化池相连通，生化池进水管由竖管部分（16）和横管部分（17）组成，横管部分位于好氧生化池的底部，竖管部分的上端与曝气膜池的上部相通，下端与横管部分相通，进水管与竖管部分相连通，进水管下方的竖管部分上设置有流速控制阀（8）；多个布水管均匀设置于好氧生化池的底部，布水管的一端与横管部分相通，布水管上均匀设置有多个出水口朝下的布水头（10）；集水槽（3）位于好氧生化池一侧的上部，集水槽的侧壁上开设有与好氧生化池相通的溢流堰（11），集水槽经回流管（12）与曝气膜池（4）相连通，回流管的上端与集水槽相通，下端与曝气膜池的底部相通；好氧生化池中培养有好氧污泥，在曝气盘的曝气作用下实现对污水的充氧，同时曝气使得曝气膜池中液位上升，在液位差作用下曝气膜池中污水经生化池进水管流入好氧生化池，曝气使得曝气膜池底部废水浓度降低而水压降低，在压差作用下进水槽中的污水经回流管流入曝气膜池，曝气盘的曝气实现了废水的自循环流动；废水在好氧生化池中均匀上升的过程中，经好氧、硝化和反硝化反应实现有机物和氨氮的去除。

2.根据权利要求1所述的分置曝气MBR-自动循环流动床一体化处理设备，其特征在于：所述布水管（9）上的所有布水头（10）的出水口朝下且位于同一水平高度，以实现好氧生化池中各区域水流量均衡，防止部分区域因上升流速不够而导致污泥堆积。

3.根据权利要求1或2所述的分置曝气MBR-自动循环流动床一体化处理设备，其特征在于：所述集水槽（3）一端与回流管（12）相连通，另一端开设有溢流口（13），集水槽的底部为由溢流口至回流管端高度逐渐降低的斜坡。

4.根据权利要求1或2所述的分置曝气MBR-自动循环流动床一体化处理设备，其特征在于：所述生化池进水管（7）和回流管（12）的管径均大于200mm，回流管的上下端和竖管部分的上下端均为弧形过渡形状，以减少水头损失。

5.根据权利要求1或2所述的分置曝气MBR-自动循环流动床一体化处理设备，其特征在于：所述溢流堰（11）为锯齿状。

6.一种基于权利要求1所述的分置曝气MBR-自动循环流动床一体化处理设备的污水处理方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：

a).曝气和自循环，在曝气膜池底部曝气盘的曝气作用下，不仅实现对曝气膜池底部污水的曝气充氧，而且污水曝气后密度减小而水压降低，使得进水槽中污水经回流管流入曝气膜池的底部，同时曝气使液面上升，在液位差的作用下曝气膜池中污水经生化池进水管进入好氧生化池，曝气实现了污水的自循环流动；

b).进水和布水，经进水管通入的待处理污水在生化池进水管中与曝气充氧后的回流水混合，然后经布水管上的布水头均匀朝下流出，实现在好氧生化反应池中的均匀布水；

c).好氧和厌氧反应，进入好氧生化池底部的污水与好氧颗粒污泥充分接触，在好氧微生物的作用下发生好氧反应，将氨氮氧化为硝氮同时氧化部分有机物，随着污水的上升和溶解氧的消耗，好氧生化池的上层成为缺氧区域，在厌氧微生物的作用下经反硝化将硝氮转化为氮气去除；同时，随着颗粒污泥粒径的不断增大，颗粒内部出现缺氧、厌氧区域，使得颗粒污泥表面的好氧微生物将氨氮氧化为硝氮同时氧化部分有机物，而部分氧化后硝氮及部分有机物进入内部缺氧区域，被厌氧微生物反硝化为氮气去除；

d).集水和回流，经好氧和厌氧反应处理后的污水经溢流堰流入集水槽中，同时沉淀性能差的絮状污泥也随水流一起进入集水槽，集水槽中的污水在压力差的作用下经回流管回流至曝气膜池，并重新进行曝气充氧；

e).膜过滤和出水，在水泵的抽吸作用下，曝气膜池中的污水在压力差的作用下经MBR膜组件过滤后，经出水管排出，经回流管的回流量远大于经出水管的出水量，使得污水经多次循环处理后排出，保证了出水达到排放标注。

7.根据权利要求6所述的分置曝气MBR-自动循环流动床一体化处理设备的污水处理方法，其特征在于：运行初期好氧生化池中污泥沉淀性能较差，大量污泥回流，池中以好氧微生物为主，主要发生氧化反应，将氨氮氧化为硝态氮，有机物氧化为二氧化碳；由于MBR膜组件的污泥截留作用，污泥不会流失；同时曝气作用将絮状污泥破碎，重新进入好氧生化池底部，被颗粒污泥吸附，使颗粒污泥粒径不断增大，池中污泥保留的污泥均为沉淀性能良好的污泥；

经过一段时间的运行，好氧生化池中沉淀性能良好的污泥已经足够多，且可被吸附利用的污泥基本已全部被利用，大量的溶解氧在好氧生化池底部就被消耗，此时可适当降低设备中污水循环量及曝气量，使不被吸附的污泥停留在好氧生化池上层，同时上层成为缺氧区域，即可实现有机物与氮元素的去除。

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