CN115417503A - 一种污水处理装置及污水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水处理领域，具体而言，涉及一种污水处理装置及污水处理方法。所述的污水处理装置，包括气体输送部件、箱体以及设置在所述箱体内的兼氧池、MABR膜单元和MBR膜单元；所述MABR膜单元和所述MBR膜单元设置在所述兼氧池内；所述气体输送部件与所述MABR膜单元的进气口相连；所述气体输送部件与所述MBR膜单元的进气口相连。所述的污水处理装置，结构简单，反应效率高，运行能耗低。
Description
技术领域
本发明涉及水处理领域，具体而言，涉及一种污水处理装置及污水处理方法。
背景技术
MABR是气体分离膜技术与生物膜法污水处理技术相结合的新型污水处理工艺，此工艺利用MABR为微生物载体并为微生物无泡曝气，由靠近膜层到远离膜层形成好氧、缺氧、厌氧的生物环境，实现同步脱氮、除碳的效果；由于采用无泡曝气，与传统曝气工艺相比，具有能耗低、生物膜不易脱落、氧利用率高等优势。
MBR工艺又称膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor)，是一种由活性污泥法与膜分离技术相结合的新型水处理技术，具有产水水质稳定、剩余污泥量少、处理效率高等优点，可替代二沉池，在污水处理领域得以广泛应用。
同步硝化反硝化过程(SND)整个系统溶解氧控制在0.5-2mg/L，污泥菌胶团外部为好氧区，此区域进行硝化过程，内部为缺氧区进行反硝化过程，实现同步硝化反硝化。但同步硝化反硝化工艺在运行时溶解氧的控制较为困难，系统抗冲击性较低，利用同步硝化反硝化工艺运行的设备抗冲击能力小，受环境变化影响较大，运行条件较为苛刻，污泥混合液流化性要求较高，一旦进水水质波动或运行条件有变化，则处理效果会大大降低，产水水质波动大，系统抗冲击性低，系统内流化性要求高。
现有的利用A/O、A/O/A、A/A/O等工艺的设备分区多，结构复杂，需要设置回流泵及供氧装置，生产成本及运行成本高。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种污水处理装置，所述的污水处理装置具有结构简单、运行成本低、污水处理效果好等优点。
本发明的第二目的在于提供一种污水处理方法，适用于所述的污水处理装置，该方法具有简单、易操作、成本低、效果佳等优点。
一种污水处理装置，包括气体输送部件、箱体以及设置在所述箱体内的兼氧池、MABR膜单元和MBR膜单元；
所述MABR膜单元和所述MBR膜单元设置在所述兼氧池内；
所述气体输送部件与所述MABR膜单元的进气口相连；所述气体输送部件与所述MBR膜单元的进气口相连。
所述的污水处理装置，结构简单，运行成本低，抗冲击性高，反应效率高。
优选地，所述MABR膜单元位于所述兼氧池的进水端；所述MBR膜单元位于所述兼氧池的出水端。
优选地，所述MABR膜单元和所述MBR膜单元之间的距离≥300mm。
优选地，所述气体输送部件为所述MABR膜单元供气时的供气压力为0.004～0.01MPa。
优选地，所述污水处理装置还包括设置在所述MABR膜单元底部的曝气部件。
优选地，所述气体输送部件与所述曝气部件的进气口相连。
优选地，曝气时所述曝气部件的气水比≤1。
优选地，所述污水处理装置还包括设置在所述MABR膜单元的排气口的MABR膜排气阀门。
优选地，所述污水处理装置还包括设置在所述气体输送部件与所述MABR膜单元之间的MABR膜供气阀门和MABR膜供气压力检测部件。
优选地，所述污水处理装置还包括设置在所述气体输送部件和所述曝气部件之间的MABR膜气搅阀门。
优选地，所述污水处理装置还包括设置在所述气体输送部件和所述MBR膜单元之间的MBR膜曝气阀门。
一种污水处理方法，适用于所述的污水处理装置，包括以下步骤：
开启气体输送部件，污水进入兼氧池，依次流经MABR膜单元和MBR膜单元。
所述的污水处理方法，方法简单容易操作，处理水的反应效率高，处理成本低。
优选地，所述兼氧池的溶氧量为0.5～2mg/L。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的污水处理装置，该装置无需设置隔断分离各反应区，结构简单，无需回流泵，运行能耗低，无需单独设置曝气装置提供溶氧，将MABR、MBR和同步硝化反硝化工艺(SND)结合，增加了污水处理装置的抗冲击性，同时降低对污泥混合程度的要求，提高反应效率，MABR部分只需微量搅动即可。
(2)本发明提供的污水处理方法，适用于所述的污水处理装置，方法简单，污水处理效果好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
图1为本发明提供的污水处理装置的外形图；
图2为本发明提供的污水处理装置的结构示意图；
图3为MABR膜单元的形式图。
附图标记：
1-气体输送部件、2-箱体、3-兼氧池、4-MABR膜单元、5-MBR膜单元、6-曝气部件、7-MABR膜排气阀门、8-MABR膜供气阀门、9-MABR膜供气压力检测部件、10-MABR膜气搅阀门、11-MBR膜曝气阀门、12-产水抽吸阀门、13-产水输送部件、14-产水阀、15-箱体排空管、16-产水外排管口、17-进水管、18-设备间。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。实施例，中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。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。
一种污水处理装置，包括气体输送部件1、箱体2以及设置在所述箱体2内的兼氧池3、MABR膜单元4和MBR膜单元5；
所述MABR膜单元4和所述MBR膜单元5设置在所述兼氧池3内；
所述气体输送部件1与所述MABR膜单元4的进气口相连；所述气体输送部件1与所述MBR膜单元5的进气口相连。
所述的污水处理装置，该装置无需设置隔断分离各反应区，结构简单，无需回流泵，运行能耗低，无需单独设置曝气装置提供溶氧，将MABR、MBR和同步硝化反硝化工艺(SND)结合，增加了污水处理装置的抗冲击性，同时降低对污泥混合程度的要求，提高反应效率，MABR部分只需微量搅动即可。
MABR膜单元4的形式如图3所示，包括帘式膜、柱式膜(如图3a)、波纹式膜(如图3b)或海草式膜(如图3c)中的至少一种。
MABR膜单元4的数量可为一个或多个。
MBR膜单元5的形式包括帘式膜、波纹膜或平板膜中的至少一种。
MBR膜单元5的数量可为一个或多个。
系统内主要的溶氧来源于MBR膜单元5的曝气及MABR膜单元4的内部供气，无需设置单独的曝气装置提供溶氧。
兼氧池3内无隔板，为整体连通的池子，故无需设置回流泵，配置简单，运行成本低。
箱体2的外部还包含溢流口、排空口、进线口、爬梯等。箱体2的材质可为碳钢防腐、玻璃钢、不锈钢等材质。
优选地，所述MABR膜单元4位于所述兼氧池3的进水端；所述MBR膜单元5位于所述兼氧池3的出水端。
优选地，所述MABR膜单元4和所述MBR膜单元5之间的距离在300-3000mm，所述MABR膜单元4和所述MBR膜单元5之间的距离在高于3000mm时二者中间需增加搅拌装置，如机械搅拌器、穿孔曝气管或旋流曝气器。
在一些具体的实施方式中，所述MABR膜单元4和所述MBR膜单元5之间的距离例如可以为，但不限于300mm、500mm、800mm、1000mm、1500mm、2000mm、2500mm或3000mm。
兼氧池3内无隔板，MABR膜单元4位于进水侧，MBR膜单元5位于远离进水管17的箱体2末端，与远离进水管17的侧板距离300～1000mm，MABR膜单元4与MBR膜单元5的间距在300-3000mm之间，避免因MBR膜单元5曝气导致对MABR膜单元4产生搅动导致生物膜脱落；若MABR膜单元4与MBR膜单元5的间距在3000mm以上，则在MABR膜单元4与MBR膜单元5中间适当增加搅拌装置，如机械搅拌器、穿孔曝气管或旋流曝气器。
优选地，所述气体输送部件1为所述MABR膜单元4供气时的供气压力为0.004～0.01MPa。
在一些具体的实施方式中，所述气体输送部件1为所述MABR膜单元4供气时的供气压力例如可以为，但不限于0.004MPa、0.005MPa、0.006MPa、0.007MPa、0.008MPa、0.009MPa或0.01MPa。
优选地，所述污水处理装置还包括设置在所述MABR膜单元4底部的曝气部件6。
优选地，所述气体输送部件1与所述曝气部件6的进气口相连；
优选地，曝气时所述曝气部件6的气水比≤1。
在一些具体的实施方式中，曝气时所述曝气部件6的气水比例如可以为，但不限于1、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、0.01、0.05或0.001。
MABR膜单元4的下部含曝气部件6，用于搅动周围污泥及冲刷MABR膜单元4膜丝表面老化的生物膜、促进生物膜更新换代；此处所需曝气量不宜过高，过高不利于MABR膜单元4膜丝表面生物膜的形成；曝气部件6可固定在MABR膜单元4框架下部，也可固定在兼氧池3的底板上。
优选地，所述污水处理装置还包括设置在所述MABR膜单元4的排气口的MABR膜排气阀门7。
MABR膜排气阀门7用于排除MABR膜单元4内多余空气。
优选地，所述污水处理装置还包括设置在所述气体输送部件1与所述MABR膜单元4之间的MABR膜供气阀门8和MABR膜供气压力检测部件9。
MABR膜供气阀门8后设有MABR膜供气压力检测部件9，用于读取供气压力，在运行时供气压力稳定在0.004～0.01MPa，所需的气量与能耗极低。
优选地，所述污水处理装置还包括设置在所述气体输送部件1和所述曝气部件6之间的MABR膜气搅阀门10。
优选地，所述污水处理装置还包括设置在所述气体输送部件1和所述MBR膜单元5之间的MBR膜曝气阀门11。
优选地，所述污水处理装置的污水进口设置有进水管17。
优选地，所述污水处理装置还包括依次设置在所述MBR膜单元5出水口的产水抽吸阀门12、产水输送部件13和产水阀14。
优选地，所述箱体2上设置有箱体排空管15和产水外排管口16。
优选地，所述MBR膜曝气阀门11、所述MABR膜气搅阀门10、所述MABR膜供气阀门8、所述MABR膜供气压力检测部件9、所述MABR膜排气阀门7、所述产水抽吸阀门12、所述产水阀14、所述产水输送部件13、所述气体输送部件1设置于设备间18中。
设备间18内也可含其它设备如反洗泵、计量泵、电暖气、压力变送器、流量计、电控柜等，可根据实际需要进行配置。
设备间18可设置在兼氧池3侧面或顶部，可与兼氧池3联立，通过隔板分隔，也可单独设置，与兼氧池3分开，通过管路连通。
所述污水处理装置中的阀门可为手动阀门、电动阀门或电磁阀。
所述污水处理装置的运行过程包括：
兼氧池3内的溶氧维持在0.5～2mg/L，污水通过进水管17进入兼氧池3内，与活性污泥接触进行同步硝化反硝化反应，去除污水中的氮、碳；同时在经过MABR膜单元4时，在膜丝表面也进行了硝化、反硝化反应，去除污水中碳、氮，降低了对污泥混合液流化的要求，又提高了反应速率、增加了去除率、增强了污水处理装置的抗冲击性；污水在经过脱氮、除碳的过程后，通过MBR膜单元5的过滤完成污水处理，并达标排放。
一种污水处理方法，适用于所述的污水处理装置，包括以下步骤：
(1)挂膜：兼氧池3内投加活性污泥，污泥浓度500-8000mg/L，污水进入兼氧池3，开启气体输送部件1，打开MABR膜供气阀门8、MABR膜排气阀门7、MBR膜曝气阀门11，待MABR膜排气阀门7有气体排出后关闭MABR膜排气阀门7，调整风量至MABR膜供气压力检测部件9压力稳定在0.004～0.01MPa，使部分污水进入兼氧池3内，此时只曝气不产水，使MABR膜单元4表面形成生物膜，每天引入适量污水，此周期约3-10天；
(2)运行：MABR膜单元4表面形成生物膜后可进行连续进出水运行，污水由进水管17进入兼氧池3内，经过MABR膜单元4进行生化过程去除水质碳、氮等物质，经过MBR膜单元5的过滤完成污水处理。
在运行一段时间后需对MABR膜单元4表面生物膜进行曝气冲刷，使老化的生物膜脱落，便于新的生物膜生长，冲刷频率根据水质情况确定，如开1分钟停3分钟、或开2分钟停5分钟，冲刷气水比1-3:1，冲刷下来的生物膜每7-30天打开箱体排空管15排出箱体2外。
所述的污水处理方法，适用于所述的污水处理装置，方法简单，污水处理效果好。
优选地，所述兼氧池3的溶氧量为0.5～2mg/L。
在一些具体的实施方式中，所述兼氧池3的溶氧量例如可以为，但不限于0.5mg/L、1mg/L、1.5mg/L或2mg/L。
下面将结合实施例和对比例对本发明的实施方案进行详细描述。
实施例1
本实施例提供的污水处理装置如图1和图2所示，包括气体输送部件1、箱体2以及设置在所述箱体2内的兼氧池3、MABR膜单元4和MBR膜单元5；
所述MABR膜单元4和所述MBR膜单元5设置在所述兼氧池3内；
所述气体输送部件1与所述MABR膜单元4的进气口相连；所述气体输送部件1与所述MBR膜单元5的进气口相连；所述MABR膜单元4位于所述兼氧池3的进水端；所述MBR膜单元5位于所述兼氧池3的出水端；
所述污水处理装置还包括设置在所述MABR膜单元4底部的曝气部件6；所述气体输送部件1与所述曝气部件6的进气口相连；所述污水处理装置还包括设置在所述MABR膜单元4的排气口的MABR膜排气阀门7；所述污水处理装置还包括设置在所述气体输送部件1与所述MABR膜单元4之间的MABR膜供气阀门8和MABR膜供气压力检测部件9；所述污水处理装置还包括设置在所述气体输送部件1和所述曝气部件6之间的MABR膜气搅阀门10；所述污水处理装置还包括设置在所述气体输送部件1和所述MBR膜单元5之间的MBR膜曝气阀门11；
所述MABR膜单元4和所述MBR膜单元5之间的距离为300mm；所述气体输送部件1为所述MABR膜单元4供气时的供气压力为0.008MPa；曝气时所述曝气部件6的气水比≤1。
实施例2
本实施例提供的污水处理装置，与实施例1的区别仅在于：
所述MABR膜单元4和所述MBR膜单元5之间的距离为3000mm；所述气体输送部件1为所述MABR膜单元4供气时的供气压力为0.004MPa。
实施例3
本实施例提供的污水处理装置，与实施例1的区别仅在于：
所述MABR膜单元4和所述MBR膜单元5之间的距离为2200mm；所述气体输送部件1为所述MABR膜单元4供气时的供气压力为0.01MPa。
实施例4
本实施例提供的污水处理方法，采用实施例1提供的污水处理装置进行污水处理，包括以下步骤：
兼氧池3的溶氧量控制在0.5～2mg/L，开启气体输送部件1，污水进入兼氧池3，依次流经MABR膜单元4和MBR膜单元5后排出。
实施例5
本实施例提供的污水处理方法，与实施例4的区别仅在于：采用实施例2提供的污水处理装置进行污水处理。
实施例6
本实施例提供的污水处理方法，与实施例4的区别仅在于：采用实施例3提供的污水处理装置进行污水处理。
对比例1
本对比例的污水处理装置，与实施例1相比区别在于未设置MABR膜单元4，空缺部分采用穿孔气搅拌，气水比2:1，开2停3min，其余采用实施例4提供的污水处理方法，对污水进行处理。
实验例
采用实施例4和对比例1提供的污水处理方法，进行污水的处理，得到污水处理效果见表1。待处理污水中COD的含量为250-300mg/L，BOD的含量为100-150mg/L，氨氮的含量为35-40mg/L，总氮的含量为45-50mg/L，日处理量5m3，停留时间8h，曝气部件开2min停3min；MBR为阵列膜形式，膜面积17.3m2，产水通量12.1LMH，气水比15:1；池体内平均溶解氧含量为1-2mg/L。
表1污水处理效果
本发明对TP无去除效果，除磷通过排泥或加药实现。
通过以上结果可以看出，本发明提供的污水处理装置和方法能够有效的对污水进行处理。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。
Claims (10)
1.一种污水处理装置，其特征在于，包括气体输送部件、箱体以及设置在所述箱体内的兼氧池、MABR膜单元和MBR膜单元；
所述MABR膜单元和所述MBR膜单元设置在所述兼氧池内；
所述气体输送部件与所述MABR膜单元的进气口相连；所述气体输送部件与所述MBR膜单元的进气口相连。
2.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述MABR膜单元位于所述兼氧池的进水端；所述MBR膜单元位于所述兼氧池的出水端；
优选地，所述MABR膜单元和所述MBR膜单元之间的距离≥300mm。
3.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述气体输送部件为所述MABR膜单元供气时的供气压力为0.004～0.01MPa。
4.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述污水处理装置还包括设置在所述MABR膜单元底部的曝气部件；
优选地，所述气体输送部件与所述曝气部件的进气口相连；
优选地，曝气时所述曝气部件的气水比≤1。
5.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述污水处理装置还包括设置在所述MABR膜单元的排气口的MABR膜排气阀门。
6.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述污水处理装置还包括设置在所述气体输送部件与所述MABR膜单元之间的MABR膜供气阀门和MABR膜供气压力检测部件。
7.根据权利要求4所述的污水处理装置，其特征在于，所述污水处理装置还包括设置在所述气体输送部件和所述曝气部件之间的MABR膜气搅阀门。
8.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述污水处理装置还包括设置在所述气体输送部件和所述MBR膜单元之间的MBR膜曝气阀门。
9.一种污水处理方法，适用于权利要求1～8任一项所述的污水处理装置，其特征在于，包括以下步骤：
开启气体输送部件，污水进入兼氧池，依次流经MABR膜单元和MBR膜单元。
10.根据权利要求9所述的污水处理方法，其特征在于，所述兼氧池的溶氧量为0.5～2mg/L。
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