CN114212876A - 一种膜传氧生物膜反应器一体化设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种膜传氧生物膜反应器一体化设备，包括：进水格栅组件、膜传氧生物膜反应器组件、曝气活性污泥组件、沉淀分离组件和设备控制组件均设在集成箱体内；进水格栅组件前端设污水进水管，后端设出水口，该污水进水管依次与膜传氧生物膜反应器组件、曝气活性污泥组件、沉淀分离组件连接；沉淀分离组件后端设置好水出水口；设备控制组件，分别与膜传氧生物膜反应器组件、曝气活性污泥组件、沉淀分离组件连接，能控制将空气分别供给至各组件。该设备能耗小、药耗小、设备少、管理运行维护简单、实用寿命长，可有效解决村镇污水系统设施分散、维护管理水平低、运行费用预算低、总氮氨氮出水不达标的现状。

Description

一种膜传氧生物膜反应器一体化设备

技术领域

本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种用于村镇污水处理的膜传氧生物膜反应器一体化设备。

背景技术

当农村污水氮(NH3-N)含量较高时，对鱼类等水生生物呈现毒害作用，对人体健康也有不同程度的伤害，控制指标TN、TP含量可反映水体富营养化程度，TN、TP的去除虽可采用人工湿地等生态处理方法，但其处理效果不稳定，要实现稳定去除，需采取脱氮除磷深度处理工艺，农村生活污水处理设施处理规模一般较小，其污泥回流比难以控制，去除效果难以实现稳定，且需增加投药量及运行费用导致农村生活污水处理设施NH3-N处理费用较高。这使得目前的农村污水处理设施并不能很好的去除污水中的氨氮。

现有村镇污水一体化设备，多为采用MBR工艺或MBBR工艺的设备，但这种工艺设备若要有效去除污水中的氨氮，会导致能耗高和药耗高，并无法实现低成本高效的去除污水中的氨氮。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供了一种膜传氧生物膜一体化设备，能低成本高效去除村镇污水中的高氨氮，提升出水水质，进而解决现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式通过一种膜传氧生物膜反应器一体化设备，包括：

集成箱体、进水格栅组件、膜传氧生物膜反应器组件、曝气活性污泥组件、沉淀分离组件和设备控制组件；其中，

所述进水格栅组件、膜传氧生物膜反应器组件、曝气活性污泥组件、沉淀分离组件和设备控制组件均设置在所述集成箱体内，集成为一体化结构；

所述进水格栅组件前端设置污水进水管，后端设置出水口，该出水口依次与膜传氧生物膜反应器组件、曝气活性污泥组件、沉淀分离组件连接；

所述沉淀分离组件后端设置好水出水口；

所述设备控制组件，分别与所述膜传氧生物膜反应器组件、曝气活性污泥组件和沉淀分离组件连接，能控制将空气供给至所述膜传氧生物膜反应器组件、所述曝气活性污泥组件与沉淀分离组件。

与现有技术相比，本发明所提供的膜传氧生物膜反应器一体化设备，其有益效果包括：

通过在集成箱体内集成设置有机连接的进水格栅组件、膜传氧生物膜反应器组件、曝气活性污泥组件、沉淀分离组件和设备控制组件，形成一种以膜传氧生物膜反应器为核心的一体化污水处理设备。该膜传氧生物膜反应器改变了传统曝气方式，氧气或空气通入传氧膜的膜腔，通过膜孔扩散入水中，改变了传统曝气必须克服水压的需求，从而大大降低能耗；在此过程中，在膜表面依次形成好氧区、兼氧区和厌氧区，可同步实现有机物降解和营养物去除。该一体化设备具有能耗小、药耗小、设备少、管理运行维护简单、实用寿命长的特点，可有效解决村镇污水系统设施分散、维护管理水平低、运行费用预算低、总氮氨氮出水不达标的现状。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本发明实施例提供的膜传氧生物膜反应器一体化设备的结构示意图；

图中：1-进水格栅组件；2-膜传氧生物膜反应器组件；3-曝气活性污泥组件；4-沉淀分离组件；5-设备和控制组件；6-粗格栅；7-细格栅；8-传氧膜；9-膜框；10-搅拌混合器；11-微孔曝气装置；12-斜管填料；13-集水槽；14-气提吸泥管；15-鼓风机；16-电控装置；17-集成箱体；18-污泥外回流管。

具体实施方式

下面结合本发明的具体内容，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，这并不构成对本发明的限制。基于本发明的实施例，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，都属于本发明的保护范围。

首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：

术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，X和/或Y表示既包括“X”或“Y”的情况也包括“X和Y”的三种情况。

术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。

术语“由……组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。

除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。

当浓度、温度、压力、尺寸或者其它参数以数值范围形式表示时，该数值范围应被理解为具体公开了该数值范围内任何上限值、下限值、优选值的配对所形成的所有范围，而不论该范围是否被明确记载；例如，如果记载了数值范围“2～8”时，那么该数值范围应被解释为包括“2～7”、“2～6”、“5～7”、“3～4和6～7”、“3～5和7”、“2和5～7”等范围。除另有说明外，本文中记载的数值范围既包括其端值也包括在该数值范围内的所有整数和分数。

术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。

下面对本发明所提供的用于村镇污水处理的膜传氧生物膜反应器一体化设备进行详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本发明实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

如图1所示，本发明实施例提供一种膜传氧生物膜反应器一体化设备，包括：

集成箱体17、进水格栅组件1、膜传氧生物膜反应器组件2、曝气活性污泥组件3、沉淀分离组件4和设备控制组件5；其中，

所述进水格栅组件1、膜传氧生物膜反应器组件2、曝气活性污泥组件3、沉淀分离组件4和设备控制组件5均设置在所述集成箱体17内集成为一体化结构；

所述进水格栅组件1前端设置污水进水管，后端设置出水口，该污水进水管依次与膜传氧生物膜反应器组件2、曝气活性污泥组件3、沉淀分离组件4连接；

所述沉淀分离组件4后端设置好水出水口；

所述设备控制组件5，分别与所述膜传氧生物膜反应器组件2、曝气活性污泥组件3和沉淀分离组件4连接，能控制将空气供给至所述膜传氧生物膜反应器组件2、所述曝气活性污泥组件3与沉淀分离组件4。

上述一体化设备中，所述集成箱体17内通过隔板分隔为多个反应箱和一个设备箱，各反应箱之间通过过水孔或过水管连通；各反应箱作为各组件的池体，用于安装组件，容置污水进行反应处理；

所述进水格栅组件1、膜传氧生物膜反应器组件2、曝气活性污泥组件3、沉淀分离组件4分别设置在各反应箱内；

所述设备控制组件5设置在设备箱内。

上述一体化设备中，所述进水格栅组件1由依次间隔设置的粗格栅6与细格栅7组成；所述粗格栅6的栅条间距为15～20mm；所述细格栅6的栅条间距为2mm。粗格栅5将进水中大尺寸杂质进行拦截，细格栅6对后续膜传氧生物膜反应器组件起到保护作用。

上述一体化设备中，所述膜传氧生物膜反应器组件2包括：

传氧膜8、膜框9和搅拌混合器10；其中，

所述膜框9上设有气体分配口，该气体分配口与气体分配管连接；这种结构的膜框9能向传氧膜传导鼓风机提供的空气或氧气，使得空气中的氧气通过传氧膜直接到达在传氧膜表面生长的生物膜，生物膜中的硝化菌利用氧气实现污水中氨氮变为硝酸盐氮，剩余的空气通过膜框9中的管路形成大气泡释放到水中，用来控制生物膜的厚度。

所述传氧膜8的一端固定在所述膜框9的气体分配口上，另一端为自由端；

所述搅拌混合器10设置在所述传氧膜8安装的池体内。该搅拌混合器10能使污水和生物膜充分接触。

上述一体化设备中，所述传氧膜8采用能透过氧气的气体分离致密膜或微孔膜。优选的，所述传氧膜8的结构形式为中空纤维膜。具体的，传氧膜8采用高效的气体分离膜，可高效透过氧气，其类型为致密膜或微孔膜，其形式为中空纤维膜，在其表面产生生物膜，利用发送在生物膜和生物膜周围污水介质中的硝化反硝化作用高效的脱出污水中的氨氮和总氮。

上述一体化设备中，所述设备控制组件5包括：电控装置16和鼓风机15，所述鼓风机15的出风口分别与所述膜传氧生物膜反应器组件2的气体分配管、曝气活性污泥组件3的微孔曝气装置11、沉淀分离组件4的气提吸泥管14连接；

所述鼓风机15，与所述电控装置16电气连接，能在所述电控装置16的控制下分别向所述膜传氧生物膜反应器组件2、曝气活性污泥组件3与沉淀分离组件4供气。

上述一体化设备中，所述沉淀分离组件4包括：池体，该池体内设置斜管填料12；

所述池体内上端设置集水槽13，该池体内设置气提吸泥管14，该气提吸泥管14吸泥口处于池体内底部，该气提吸泥管14与所述设备控制组件5的鼓风机15连接；

所述气提吸泥管14的出泥口通过污泥外回流管18回流至所述膜传氧生物膜反应器组件2。

该沉淀分离组件4的池体内的底泥通过气提吸泥管经污泥外回流管回流至传氧膜生物膜反应器组件2，若传氧膜生物膜反应器组件2前端设有前置的厌氧组件，池体内的底泥通过气提吸泥管14经污泥外回流管18回流至该厌氧组件。气提吸泥管14利用气提原理由设备控制组件5中的鼓风机15供气将底泥抽吸到前面组件实现污泥外回流。

上述一体化设备中，所述曝气活性污泥组件3的池体内设有微孔曝气装置11，该微孔曝气装置11经管路与所述设备控制组件5的鼓风机15连接。该曝气活性污泥组件利用活性污泥实现污水中BOD的去除和部分硝化反应。

上述一体化设备还包括：厌氧组件、过滤组件、消毒组件中的至少一种，这些组件可按特定的水质处理目标全部添加，也可以仅设置一个或两个；

各组件分别设置在所述集成箱体内；

所述厌氧组件，用于设置在所述进水格栅组件1前端，与所述进水格栅组件1连接；

所述过滤组件，用于设置在所述沉淀分离组件4的后端，与所述沉淀分离组件4的好水出水口连接；

所述消毒组件，用于设置在所述沉淀分离组件4的后端，与所述沉淀分离组件4的好水出水口连接。若同时设置过滤组件，消毒组件可设置在过滤组件的出水端，对过滤出水消毒后再外排。消毒组件可采用UVLED消毒组件。

上述一体化设备，所述设备控制组件5由鼓风机15和电控装置16组成，鼓风机15作为整个系统的动力来源向三处供气，一处是膜传氧生物膜反应器组件2、一处是曝气活性污泥组件中的微孔曝气装置11、一处是沉淀分离组件4中的气提吸泥管14；电控装置16对鼓风机15和气路上电动阀门进行控制；如有水质监测需求也可在该组件添加相应的监测组件。

综上可见，本发明是一种以膜传氧生物膜反应器为核心的一体化污水处理设备，与目前常用的MBBR(流动床生物膜反应器)和MBR(膜生物反应器)生物膜工艺相比，具有能耗药耗低，氨氮脱出效率高，同时维护运行简单，使用寿命长的特点，膜传氧生物膜反应器除了节省氧气消耗之外，还能充分利用原进水的有机物，协同短程硝化反硝化从而节省额外的碳源投加，这对于我国普遍的低C/N比的污水而言，将可节省巨额运行费用。

进一步的，本发明一体化设备可根据污水水量进行配置，设置各组件容积，适应20～500方/天的农村污水项目；也可以通过设备并联适应污水量500方/天以上的村镇污水处理项目。也可根据污水进出水水质情况，总氮或氨氮负荷，灵活配置膜传氧生物反应器组件中传氧膜的数量，实现出水达标前提下的投资最小化。

为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的膜传氧生物膜反应器一体化设备进行详细描述。

实施例

如图1所示，本发明实施例提供一种膜传氧生物膜反应器一体化设备，并以在某农村污水处理设施点应用该一体化设备进行说明，包括：

1)安装：

首先将农村污水处理设施点进行场地平整，为一体化设备做混凝土基础尺寸为12.5m×2.5m，高出地坪200mm。

将膜传氧生物膜反应器一体化设备吊装并固定在基础上。

将该农村污水设施点管网末端的污水提升泵出水管连接至进水格栅组件1的污水进水管上。

将沉淀分离组件4中的出水管连接到该处理设施点排放口。

将设施点电源连接至设备控制组件5中电控装置16。

现场安装防雷接地措施。

安装完毕。

2)处理运行：

污水进入进水格栅组件1后，通过粗格栅6将大颗粒的杂质进行拦截，粗格栅的栅条间距为15～20mm；后通过细格栅7，细格栅的栅条间距为2mm，能防止杂物导致传氧膜8缠绕破裂。

污水通过细格栅7后，通过过水孔进入膜传氧生物膜反应器组件2，通过混合搅拌器10污水与传氧膜8上形成的生物膜充分接触。

鼓风机15将空气通过空气管路输送到膜框9，膜框9中内置了空气分配管路将空气输送到传氧膜8，空气中的氧气通过传氧膜8释放到在传氧膜8上形成的生物膜。

传氧膜8上的生物膜利用传质过来的氧气和污水中的有机物进行硝化反应，将污水中的氨氮转化为硝酸盐氮；硝酸盐氮进入污水中，通过水中的反硝化菌的反硝化作用，变为氮气释放，从而实现了污水的脱氮。

进入传氧膜8中剩余的空气，通过膜框9中的气体分配管，以大气泡的形式释放到污水中，这些大气泡对传氧膜8上的生物膜进行擦洗，从而控制生物膜的厚度，维持生物膜中硝化菌的优势地位。

污水通过膜传氧生物膜反应器组件2上部的过水孔进入曝气活性污泥组件3中；鼓风机15向底部微孔曝气装置11供气；曝气活性污泥组件3中的活性污泥靠底部微孔曝气维持完全混合状态和提供氧气，从而实现对污水中有机物的去除。

污水通过曝气活性污泥组件3下部的过水孔进入沉淀分离组件4，向上经过斜管填料12实现泥水分离，上清液通过出水槽13收集后排出到污水处理设施排放点达标排放。

在电控装置16内实现手动或自动污泥回流和剩余污泥排泥；根据设定好的程序定时定量的进行污泥回流，由电控装置16控制打开鼓风机15上的气提空气管路上的电动阀门，向气提污泥外循环管路输送空气，在14气提吸泥管中由于混合液密度变小，混合液沿着管路上升，抽动底部污泥跟随混合液返回至膜传氧生物膜反应器组件2中；剩余污泥的排放，由电控装置16控制定时打开4沉淀分离组件底部的积泥槽中的污泥排放管进行排泥。

3)日常维护：

该膜传氧生物膜反应器一体化设备在日常运行中，核心的膜传氧生物膜反应器组件2无需反洗养护，进水格栅组件1可定时进行清理。根据进水水质水量的变化就是调整污泥回流和剩余污泥排放的开启时间即可。

综上可见，本发明实施例的一体化设备，其能耗小、药耗小、设备少、管理运行维护简单、实用寿命长，可有效解决村镇污水系统设施分散、维护管理水平低、运行费用预算低、总氮氨氮出水不达标的现状。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种膜传氧生物膜一体化设备，其特征在于，包括：

集成箱体(17)、进水格栅组件(1)、膜传氧生物膜反应器组件(2)、曝气活性污泥组件(3)、沉淀分离组件(4)和设备控制组件(5)；其中，

所述进水格栅组件(1)、膜传氧生物膜反应器组件(2)、曝气活性污泥组件(3)、沉淀分离组件(4)和设备控制组件(5)均设置在所述集成箱体内集成为一体化结构；

所述进水格栅组件(1)前端设置污水进水管，后端设置出水口，该污水进水管依次与膜传氧生物膜反应器组件(2)、曝气活性污泥组件(3)、沉淀分离组件(4)连接；

所述沉淀分离组件(4)后端设置好水出水口；

所述设备控制组件(5)，分别与所述膜传氧生物膜反应器组件(2)、曝气活性污泥组件(3)、沉淀分离组件(4)连接，能控制将空气分别供给至所述膜传氧生物膜反应器组件(2)、曝气活性污泥组件(3)与沉淀分离组件(4)。

2.根据权利要求1所述的膜传氧生物膜反应器一体化设备，其特征在于，所述集成箱体(17)内通过隔板分隔为多个反应箱和一个设备箱，各反应箱之间通过过水孔或过水管连通；

所述进水格栅组件(1)、膜传氧生物膜反应器组件(2)、曝气活性污泥组件(3)、沉淀分离组件(4)分别设置在各反应箱内；

所述设备控制组件(5)设置在设备箱内。

3.根据权利要求1或2所述的膜传氧生物膜反应器一体化设备，其特征在于，所述进水格栅组件(1)由依次间隔设置的粗格栅(6)与细格栅(7)组成；

所述粗格栅(6)的栅条间距为15～20mm；所述细格栅(7)的栅条间距为2mm。

4.根据权利要求1或2所述的膜传氧生物膜反应器一体化设备，其特征在于，所述膜传氧生物膜反应器组件(2)包括：

传氧膜(8)、膜框(9)和搅拌混合器(10)；其中，

所述膜框(9)上设有气体分配口，该气体分配口与气体分配管连接；

所述传氧膜(8)的一端固定在所述膜框的气体分配口上，另一端为自由端；

所述搅拌混合器(10)设置在所述传氧膜安装的池体内。

5.根据权利要求1或2所述的膜传氧生物膜反应器一体化设备，其特征在于，所述传氧膜(8)采用能透过氧气的气体分离致密膜或微孔膜。

6.根据权利要求5所述的膜传氧生物膜反应器一体化设备，其特征在于，所述传氧膜(8)的结构形式为中空纤维膜。

7.根据权利要求1或2所述的膜传氧生物膜反应器一体化设备，其特征在于，所述设备控制组件(5)包括：电控装置(16)和鼓风机(15)，所述鼓风机(15)的出风口分别与所述膜传氧生物膜反应器组件(2)的气体分配管、曝气活性污泥组件(3)的微孔曝气装置(11)、沉淀分离组件(4)的气提吸泥管(14)连接；

所述鼓风机(15)，与所述电控装置(16)电气连接，能在所述电控装置的控制下分别向所述膜传氧生物膜反应器组件(2)、曝气活性污泥组件(3)与沉淀分离组件(4)供气。

8.根据权利要求1或2所述的膜传氧生物膜反应器一体化设备，其特征在于，所述沉淀分离组件(4)包括：池体，该池体内设置斜管填料(12)；

所述池体内上端设置集水槽(13)，该池体内设置气提吸泥管(14)，该气提吸泥管(14)与所述设备控制组件(5)的鼓风机(15)连接；

所述气提吸泥管(14)的出泥口通过污泥外回流管回连至所述膜传氧生物膜反应器组件(2)。

9.根据权利要求1或2所述的膜传氧生物膜反应器一体化设备，其特征在于，所述曝气活性污泥组件(3)的池体内设有微孔曝气装置(11)，该微孔曝气装置(11)经管路与所述设备控制组件(5)的鼓风机(15)连接。

10.根据权利要求1或2所述的膜传氧生物膜反应器一体化设备，其特征在于，还包括：厌氧组件、过滤组件、消毒组件中的至少一种；

各组件分别设置在所述集成箱体(17)内；

所述厌氧组件，用于设置在所述进水格栅组件(1)前端，与所述进水格栅组件(1)连接；

所述过滤组件，用于设置在所述沉淀分离组件(4)的后端，与所述沉淀分离组件(4)的好水出水口连接；

所述消毒组件，用于设置在所述沉淀分离组件(4)的后端，与所述沉淀分离组件(4)的好水出水口连接。

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