CN116947213A - 基于mbr工艺的污水处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水处理的技术领域，提供一种基于MBR工艺的污水处理装置及方法，包括AAO生化处理组件、预沉淀池和MBR膜池，AAO生化处理组件包括厌氧池、缺氧池及好氧池，所述厌氧池、所述缺氧池及所述好氧池依次连通；预沉淀池与所述好氧池连通，所述预沉淀池用以调节污水的污泥浓度；MBR膜池与所述预沉淀池连通。本发明所述的一种基于MBR工艺的污水处理装置及方法，经过AAO生化处理组件处理过的污水通过预沉淀池进行初步沉淀，以调节污水的污泥浓度，通过控制污水的污泥浓度，以减少污泥浓度对MBR膜的影响，避免膜通量下降，提高MBR膜的处理效率，提高产水率，同时保证AAO生化处理组件中具有足够的污泥浓度。

Description

基于MBR工艺的污水处理装置及方法

技术领域

本发明涉及水处理的技术领域，尤其涉及一种基于MBR工艺的污水处理装置及方法。

背景技术

AAO法又称A²O法，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic的简称，是一种常用的污水处理工艺，可用于二级污水处理或三级污水处理，以及中水回用，具有良好的脱氮除磷效果。AAO活性污泥处理工艺后续需设置单独的泥水分离设施二沉池，由于受污泥沉淀效果影响，生化反应池污泥浓度一般保持在3000-4000mg/L。MBR，是英文Membrane Bio-Reactor的简称，又称膜生物反应器，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。AAO-MBR是将传统的AAO活性污泥处理工艺和膜分离技术有机结合而发展起来的污水处理工艺，该工艺同时具有传统AAO和MBR工艺的优点，因膜组件的高效截留作用，实现了HRT和SRT的有效分离(HRT为英文Hydraulic Retention Time的简称，又称水力停留时间，是指待处理污水在反应器内的平均停留时间，也就是污水与生物反应器内微生物作用的平均反应时间；SRT，为英文Sludge Retention Time的简称，又称污泥龄或称平均细胞停留时间，是活性污泥在整个系统中的平均停留时间)，使得该工艺可以在较长的SRT和较短的HRT条件下运行，生化反应池污泥浓度也可以保持在较高的水平(污泥浓度可超过10000mg/L以上)，使繁殖速度慢的微生物获得足够的生长繁殖时间，保障了该工艺内慢生菌的数量，从而使该工艺具有较好的污染物去除效果。

目前MBR反应器存在膜污染等技术问题，限制了MBR工艺的进一步推广应用。膜污染是指生物反应器内混合液中的微生物及其代谢产物、固体颗粒、悬浮颗粒、胶体粒子或溶解性大分子有机物等在膜表面或膜孔内吸附沉积，造成膜孔径变小或堵塞。污泥浓度是生物反应器中最基本的生物相性质之一，研究表明在较低的污泥浓度时(MLSS<6000mg/L)，膜污染速率随着污泥浓度的增长而减少；在较高的污泥浓度时(MLSS>15000mg/L，MLSS是英文mixed liquid suspended solids的简称，又名混合液悬浮固体浓度，又称为混合液污泥浓度，单位是毫克每升)，膜污染速率随着污泥浓度的增长而增加；而污泥浓度在8000-12000mg/L时，污泥浓度对膜污染影响不大，当然不同厂家不同材质的膜生物反应器最适宜的污泥浓度也有一定差异，因此为保证膜生物反应器能高效运行，污泥浓度需保持在合理水平。

现有的AAO-MBR工艺经常会存在由于生物反应器内污泥浓度不合适，导致MBR膜污染加剧，膜通量迅速下降的问题；如果反应器内污泥浓度始终保持在较低水平，又不能真正体现MBR工艺的优势；另外由于没有单独的沉淀装置，为保证前端生物反应池内保持足够的污泥浓度，需大流量的混合液分别从MBR膜池至好氧区、好氧区至缺氧区、缺氧区至厌氧区逐级回流，能耗增加较多。膜污染加剧、膜通量下降过快、能耗较高、运行费用较高成了MBR工艺受限的主要影响因素。

发明内容

本发明提供一种基于MBR工艺的污水处理装置及方法，用以解决现有技术中的MBR反应器存在膜污染的缺陷，避免膜通量下降过快，提高MBR膜的处理效率，提高产水率。

本发明提供一种基于MBR工艺的污水处理装置及方法，包括：

AAO生化处理组件，包括厌氧池、缺氧池及好氧池，所述厌氧池、所述缺氧池及所述好氧池依次连通；

预沉淀池，与所述好氧池连通，所述预沉淀池用以调节污水的污泥浓度；

MBR膜池，与所述预沉淀池连通。

根据本发明提供的一种基于MBR工艺的污水处理装置，所述预沉淀池与所述好氧池之间设置配水花墙。

根据本发明提供的一种基于MBR工艺的污水处理装置，所述预沉淀池与所述缺氧池之间设置第一回流管，所述预沉淀池的污泥通过所述第一回流管流入所述缺氧池。

根据本发明提供的一种基于MBR工艺的污水处理装置，所述预沉淀池的底部设置集泥槽，所述第一回流管连通所述集泥槽。

根据本发明提供的一种基于MBR工艺的污水处理装置，所述预沉淀池为缺氧区。

根据本发明提供的一种基于MBR工艺的污水处理装置，所述预沉淀池还包括池体、沉淀组件和刮泥组件，所述池体包括沉降区和刮泥区，所述沉降区位于所述刮泥区的上方；所述沉淀组件设置于所述沉降区，所述刮泥组件设置于所述刮泥区；所述刮泥组件包括轴体、与轴体相连接的旋转架、设置于旋转架上的刮泥板；所述预沉淀池上设置出水口，所述出水口设置于高于所述旋转架的位置。

根据本发明提供的一种基于MBR工艺的污水处理装置，所述沉降区的横截面形状为矩形，所述刮泥区的横截面形状为圆形。

本发明还提供了一种基于MBR工艺的污水处理方法，应用于基于MBR工艺的污水处理装置，污水在AAO生化处理组件进行AAO生化处理后，进入预沉淀池进行初步沉淀，当所述预沉淀池的污泥浓度达到设定污泥浓度后，所述预沉淀池的出水进入MBR膜池。

根据本发明提供的一种基于MBR工艺的污水处理方法，所述预沉淀池为缺氧区，所述AAO生化处理组件包括厌氧池、缺氧池及好氧池，所述厌氧池、所述缺氧池及所述好氧池依次连通；所述预沉淀池沉淀后的污泥回流到所述缺氧池。

根据本发明提供的一种基于MBR工艺的污水处理方法，污水经AAO生化处理后，通过配水花墙进入进入预沉淀池。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

该基于MBR工艺的污水处理装置包括AAO生化处理组件、预沉淀池和MBR膜池，AAO生化处理组件包括厌氧池、缺氧池及好氧池，所述厌氧池、所述缺氧池及所述好氧池依次连通；预沉淀池与所述好氧池连通，所述预沉淀池用以调节污水的污泥浓度；MBR膜池与所述预沉淀池连通。

该基于MBR工艺的污水处理装置及方法，在AAO生化处理组件和MBR膜池之间设置预沉淀池，经过AAO生化处理组件处理过的污水通过预沉淀池进行初步沉淀，以调节污水的污泥浓度，当所述预沉淀池的污泥浓度达到设定污泥浓度后，所述预沉淀池的出水进入MBR膜池；通过控制污水的污泥浓度，以减少污泥浓度对MBR膜的影响，避免膜通量下降，提高MBR膜的处理效率，提高产水率，同时保证AAO生化处理组件中具有足够的污泥浓度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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是本发明实施例提供的基于MBR工艺的污水处理装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的基于MBR工艺的污水处理装置的预沉淀池的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的基于MBR工艺的污水处理装置的预沉淀池的另一结构示意图。

附图标记：

100、AAO生化处理组件；110、厌氧池；120、缺氧池；130、好氧池；

200、预沉淀池；210、沉淀组件；220、刮泥组件；221、轴体；222、旋转架；223、刮泥板；230、集泥槽；240、第一回流管；

300、MBR膜池。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

本发明第一方面实施例提供了一种基于MBR工艺的污水处理装置，如图1所示，包括AAO生化处理组件100、预沉淀池200和MBR膜池300，AAO生化处理组件100包括厌氧池110、缺氧池120及好氧池130，厌氧池110、缺氧池120及好氧池130依次连通；预沉淀池200与好氧池130连通，预沉淀池200用以调节污水的污泥浓度；MBR膜池300内部设置有MBR膜，MBR膜池300与预沉淀池200连通。

在现有技术中，为了保证AAO生化处理组件100中具有足够的污泥浓度进行AAO生化处理，经过AAO生化处理的污水中含有大量的污泥，为了避免污泥浓度过大影响MBR膜的膜通量，本发明实施例在AAO生化处理组件100和MBR膜池300之间设置预沉淀池200，经过AAO生化处理组件100处理过的污水通过预沉淀池200进行初步沉淀，以调节污水的污泥浓度，当预沉淀池200的污泥浓度达到设定污泥浓度后，预沉淀池200的出水进入MBR膜池300；通过控制污水的污泥浓度，以减少污泥浓度对MBR膜的影响，由于污泥浓度的适当降低使得MBR膜的膜通量下降速度变慢、膜污染得以缓解，提高MBR膜的处理效率，提高产水率，延长MBR膜的使用寿命，并进而降低运行费用，同时保证AAO生化处理组件100中具有足够的污泥浓度。

在一个实施例中，预沉淀池200与好氧池130之间设置配水花墙，使得预沉淀池200的进水是由配水花墙以侧流的方向进入，使得预沉淀池200的进水方向与预沉淀池200的沉淀方向垂直，以减少进水水流对沉淀效果的影响；配水花墙为多孔墙，配水花墙使流量均匀地分布在进水截面上，从而减小对预沉淀池200的扰动。

在一个实施例中，预沉淀池200与缺氧池120之间设置第一回流管240，预沉淀池200的污泥通过第一回流管240流入缺氧池120，以提高缺氧池120的污泥浓度，反硝化脱氮，提高水处理效果；由于第一回流管240将沉淀后的污泥回流，初步沉淀后的污泥浓度增加，减少回流量，从而节省能耗。

具体的，如图2至3所示，预沉淀池200包括池体、沉淀组件210、刮泥组件220以及驱动组件。刮泥组件220包括轴体221、与轴体221相连接的旋转架222、设置于旋转架222上的刮泥板223。

其中，池体包括沉降区和刮泥区，沉降区位于刮泥区的上方；沉淀组件210设置于沉降区，刮泥组件220设置于刮泥区；沉淀组件210包括有较多密集的斜板、斜管或水力波形板，水中的悬浮物在斜板、斜管或水力波形板中进行沉淀，分离出来的悬浮物在重力作用下沿着斜板、斜管或水力波形板向下位移。其中，斜板、斜管或水力波形板为现有技术中的斜板、斜管或水力波形板，此处不再赘述。

本发明实施例中，刮泥组件220设置于刮泥区，刮泥组件220的轴体221可以通过轴承装置悬挂于池体的顶部，驱动组件设置于池体的顶部。驱动组件可以具体包括电机和减速器，电机通过减速器与刮泥组件220的轴体221传动连接，通过电机可带动轴体221转动，进而带动旋转架222转动，实现刮泥组件220的刮泥功能。驱动组件用于驱动旋转架222转动。池体的池底设置有集泥槽230，刮泥板223用于将池底的污泥刮至集泥槽230内。本发明实施例提供的刮泥组件220，采用旋转刮泥的方式，能够实现连续排泥，实现高效排泥的同时，方便污泥回流到缺氧池120。

其中，沉降区的横截面形状为矩形，刮泥区的横截面形状为圆形。即，本实施例中的池体设计成了上方下圆的结构，上部设置为矩形结构，方便布置沉淀组件210，而下部设置为圆形结构，能够与刮泥组件220的转动区域相适配，进而刮泥组件220能够将预沉淀池200的池底各个位置的污泥全部刮至集泥槽230中。为了使刮泥组件220能够更容易地将污泥刮至集泥槽230中，在进一步的实施例中，集泥槽230沿池底的四周至池底的中心方向，池底的高度逐渐降低，即，池底形成了漏斗状结构，并且集泥槽230设置于池底的中心位置，污泥能够在重力作用下，产生沿池底的滑动，更便于污泥的收集。刮泥组件220以集泥槽230为转动中心，将四周的污泥由外周至中心的方向逐渐刮至集泥槽230中。具体的，刮泥板223设置为多个，并且沿旋转架222的长度方向分布，各个刮泥板223倾斜设置在旋转架222上。当刮泥组件220旋转时，由于刮泥板223倾斜设置在旋转架222上，具体倾斜角度可以根据实际情况具体设定，通过设置刮泥板223的倾斜角度，能够使旋转架222转动时，刮泥板223在刮动污泥时，使污泥产生向中心运动的趋势，进而使污泥向中心汇集。

在进一步的实施例中，预沉淀池200的池体侧壁上设置出水口，出水口设置于高于旋转架222的位置，有利于池体内部的上清液流入MBR膜池300中，减少MBR膜池300的污泥浓度。池体的侧壁设置有进水口，且进水口设置于高于旋转架222的位置。避免了进水水流将污泥带动上升，进而避免了絮凝颗粒翻涌的现象。

为了方便污泥通过第一回流管240流到缺氧池120，第一回流管240设置在集泥槽230的底部，第一回流管240上设置有水泵，通过水泵将集泥槽230内的污泥排到缺氧池120，第一回流管240上的水泵设置有两个，起到备用的效果，避免因水泵故障影响排泥工作。

进一步的实施例中，还包括排泥管，排泥管一端与第一回流管240相连通，即排泥管构成第一回流管240的一个分支管路，排泥管的另一端与外部的储泥池相连通，以便将过剩的污泥排到外部。

为了避免第一回流管240回流的污泥破坏缺氧池120的缺氧环境，预沉淀池200为缺氧区，进一步降低回流污泥中的溶解氧量，不会破坏缺氧池120的缺氧环境，更利于在缺氧池120内进行反硝化脱氮。

MBR膜池300起到过滤的作用，经MBR膜池300的清水流至外部的清水池；MBR膜池300和好氧池130之间连接有第二回流管，以便将MBR膜池300的污泥回流到好氧池130，以提高好氧池130的污泥浓度；缺氧池120和厌氧池110之间连接有第三回流管，以便将缺氧池120的污泥回流到厌氧池110，以提高厌氧池110的污泥浓度；在第二回流管和第三回流管上分别设置水泵，以提供回流动力。

本发明实施例还包括第一进水管和第二进水管，第一进水管连通厌氧池110，第一进水管用以厌氧池110的进水工作；第二进水管与缺氧池120相连通，以便在第二进水管中增加碳源，以满足缺氧池120的脱氮需要。

本发明第二方面实施例提供了一种基于MBR工艺的污水处理方法，应用于基于MBR工艺的污水处理装置，污水在AAO生化处理组件100进行AAO生化处理后，进入预沉淀池200进行初步沉淀，当预沉淀池200的污泥浓度达到设定污泥浓度后，预沉淀池200的出水进入MBR膜池300。

在现有技术中，为了保证AAO生化处理过程中具有足够的污泥浓度，经过AAO生化处理的污水中含有大量的污泥，为了避免污泥浓度过大影响MBR膜的膜通量，本发明实施例的污水在AAO生化处理组件100进行AAO生化处理后，进入预沉淀池200进行初步沉淀，以调节污水的污泥浓度，当预沉淀池200的污泥浓度达到设定污泥浓度后，预沉淀池200的出水进入MBR膜池300；通过控制污水的污泥浓度，以减少污泥浓度对MBR膜的影响，由于污泥浓度的适当降低使得MBR膜的膜通量下降速度变慢、膜污染得以缓解，延长MBR膜的使用寿命，并进而降低运行费用，同时保证AAO生化处理组件100中具有足够的污泥浓度。

一般的，设定污泥浓度在8000-12000mg/L，以保证MBR膜工作效率最大化，使得MBR膜池300能够高效运行，提高产水率。当然，不同厂家不同材质的膜生物反应器最适宜的污泥浓度也有一定差异，设定污泥浓度可以根据具体情况设置。

首先，污水由第一进水管直接进入厌氧池110，进水与厌氧池110中的污泥形成混合液，污水经厌氧池110后进入缺氧池120，污水也可由第二进水管进入缺氧池120，在第一进水管中碳源充足的情况下，第一进水管和第二进水管的进水比例可根据实际需要进行调整，以分别满足生物除磷和脱氮的需要；在碳源不充足的情况下，在第二进水管中加入碳源，以满足缺氧池120的脱氮需要，必要时候也可以在缺氧池120中补充投加碳源。污水在微生物的作用下在厌氧池110、缺氧池120和好氧池130内分别进行不同的反应，完成对有机物、氮、磷等物质的去除。

污水经AAO生化处理后，通过配水花墙进入进入预沉淀池200，使得预沉淀池200的进水是由配水花墙以侧流的方向进入，使得预沉淀池200的进水方向与预沉淀池200的沉淀方向垂直，以减少进水水流对沉淀效果的影响；配水花墙为多孔墙，配水花墙使流量均匀地分布在进水截面上，从而减小对预沉淀池200的扰动。

混合液侧向流进入预沉淀池200，并在预沉淀池200内进行30分钟的短时间的预沉淀，溶氧量可在沉淀过程中被微生物进一步消耗，泥水在此进行初步的分离；沉淀时间也可根据实际情况选择相应合适时间。预沉淀池200为缺氧区，无需对预沉淀池200进行充氧，避免充氧过程影响沉淀效果，再者，溶氧量可在沉淀过程中被微生物进一步消耗，使得回流到缺氧池120中的溶氧量低，避免破坏缺氧池120的缺氧环境。同时，缺氧池120中的污泥通过第三回流管回流到厌氧池110，以保证厌氧池110的污泥浓度。

预沉淀池200的污水经过斜板、斜管或水力波形板沉淀后的污泥快速降落至刮泥区，在刮泥板223的作用下沉淀下来的污泥被刮至集泥槽230，集泥槽230的污泥通过第一回流管240回流到缺氧区，根据实际需要部分污泥可通过排泥管直接排至外部的储泥池。在预沉淀池200内，上层为经过初步泥水分离的混合液，经过预沉淀上层混合液污泥浓度降低，从而有效降低进入MBR膜池300的污泥浓度，由于污泥浓度的适当降低使得MBR膜通量下降速度变慢、膜污染得以缓解，延长MBR膜的使用寿命，并进而降低运行费用；污泥在此进行初步沉淀，沉淀污泥浓度增加，可以适当减少回流至缺氧池120的回流量，从而节省能耗；由于污泥在此进行初步沉淀，回流污泥中的溶氧量进一步降低，不会破坏缺氧池120的缺氧环境，更利于在缺氧池120内进行反硝化脱氮。MBR膜池300对预沉淀池200处理后的污水进行过滤，MBR膜池300中的污泥，经第二回流管回流到好氧池130。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然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精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于MBR工艺的污水处理装置，其特征在于，包括：

AAO生化处理组件，包括厌氧池、缺氧池及好氧池，所述厌氧池、所述缺氧池及所述好氧池依次连通；

预沉淀池，与所述好氧池连通，所述预沉淀池用以调节污水的污泥浓度；

MBR膜池，与所述预沉淀池连通。

2.根据权利要求1所述的基于MBR工艺的污水处理装置，其特征在于，所述预沉淀池与所述好氧池之间设置配水花墙。

3.根据权利要求1所述的基于MBR工艺的污水处理装置，其特征在于，所述预沉淀池与所述缺氧池之间设置第一回流管，所述预沉淀池的污泥通过所述第一回流管流入所述缺氧池。

4.根据权利要求3所述的基于MBR工艺的污水处理装置，其特征在于，所述预沉淀池的底部设置集泥槽，所述第一回流管连通所述集泥槽。

5.根据权利要求1至4任一项所述的基于MBR工艺的污水处理装置，其特征在于，所述预沉淀池为缺氧区。

6.根据权利要求1至4任一项所述的基于MBR工艺的污水处理装置，其特征在于，所述预沉淀池还包括池体、沉淀组件和刮泥组件，所述池体包括沉降区和刮泥区，所述沉降区位于所述刮泥区的上方；所述沉淀组件设置于所述沉降区，所述刮泥组件设置于所述刮泥区；所述刮泥组件包括轴体、与轴体相连接的旋转架、设置于旋转架上的刮泥板；所述预沉淀池上设置出水口，所述出水口设置于高于所述旋转架的位置。

7.根据权利要求6所述的基于MBR工艺的污水处理装置，其特征在于，所述沉降区的横截面形状为矩形，所述刮泥区的横截面形状为圆形。

8.一种基于MBR工艺的污水处理方法，应用于权利要求1至7任一项所述的基于MBR工艺的污水处理装置，其特征在于，污水在AAO生化处理组件进行AAO生化处理后，进入预沉淀池进行初步沉淀，当所述预沉淀池的污泥浓度达到设定污泥浓度后，所述预沉淀池的出水进入MBR膜池。

9.根据权利要求8所述的基于MBR工艺的污水处理方法，其特征在于，所述预沉淀池为缺氧区，所述AAO生化处理组件包括厌氧池、缺氧池及好氧池，所述厌氧池、所述缺氧池及所述好氧池依次连通；所述预沉淀池沉淀后的污泥回流到所述缺氧池。

10.根据权利要求8所述的基于MBR工艺的污水处理方法，其特征在于，污水经AAO生化处理后，通过配水花墙进入进入预沉淀池。