CN202265481U - 一种hmbr污水处理一体化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种HMBR污水处理一体化装置，为了解决现有污水处理装置的膜池和好氧区位于同一区，导致污泥会加快老化的问题，所述装置包括生化反应区，膜池，清水池，各区域之间设有起分隔作用的隔墙及过水堰；所述生化反应区包括水解酸化池和好氧池，所述膜池内设有膜组件，所述好氧池和膜池均设有曝气系统，所述膜池与生化反应区之间设有混合液回流系统，所述膜组件的产水管道与清水池相连通；所述膜池和好氧池之间设有隔墙及过水堰。本实用新型对膜块进行检修时，只需要将膜池的泥水放干，当再次启动时，可以利用好氧池的泥培养，从而加快了系统启动速度。且结构简单、运行稳定、抗冲击力强，占地面积小。

Description

一种HMBR污水处理一体化装置

技术领域

本实用新型涉及一种污水处理装置，尤其是涉及市政污水处理以及工业废水处理中水回用技术的HMBR污水处理一体化装置。

背景技术

水资源问题已成为制约我国经济发展的重要因素之一。目前，全国600多个城市大约有2/3的城市缺水。在某些地区，水资源缺乏甚至成为对该地居民生存的一种威胁。由于我国气候及地理因素的影响，水资源在时间和空间上分布复杂，南北方面临不同的水环境问题。北方地区主要受到资源性缺水问题的困扰；而南方地区面临更多的则是水质性缺水的尴尬。

污水资源化是对污染的水体通过各种方法进行处理、净化。改善水质，使其能满足一定的使用目的，作为一种新的资源重新被开发利用。实现污水资源化有巨大的环境效益、社会效益和经济效益，对改善各类水资源紧缺有重要的现实意义。

现行的大部分市政污水处理方法是通过传统的活性污泥法进行处理的，之后进入二沉池而后出水。当场地有限以及出水要求稍高的情况下，往往简单的生物法+二沉池已经不能满足要求。

HMBR(Hydrolysis-Membrane Bio-Reactor)的全称是水解酸化-膜生物反应器。常规的MBR主要包括三类：曝气膜-生物反应器、萃取膜-生物反应器以及固液分离膜-生物反应器。通常情况下，MBR均指最后一种。固液分离膜-生物反应器是一种用膜分离过程取代传统活性污泥法中二沉池的新型水处理技术。与传统的活性污泥法相比，一体化MBR系统具有以下几个显著特点：

1.出水水质好。MBR利用膜进行泥水分离，MBR所采用的膜上分布大量的微孔，孔径约在0.1μm。且MBR的污泥含量较高，即有较高的容积负荷和低的污泥负荷，利用这些微孔和特性可以有效地分解水中的有机物，并将污泥保留在反应池内，而过滤后的出水比一般沉淀池出水水质更优质，而且膜还可以将部分细菌阻隔掉，使得出水更加安全。出水浊度一般可控制在0.1NTU左右。

2.占地面积小。相对于二沉池设计时必须按照一定的表面负荷设计，往往占地面积较大，而MBR由于采用物理分离原理，只需要较小的有效空间摆放膜组件以实现良好的运行，可大大减少构筑物的占地面积。

3.脱氮效率高。由于膜的截留作用，系统中活性污泥的停留时间(SRT)与水力停留时间(HRT)可以实现完全分离。如此一来，世代生长周期较长的硝化菌便可留在系统中，以实现氨氮的较高去除率。

4.MLSS较高，剩余污泥量少。由于独特的分离方式，MBR中可以保持较长的污泥龄和较高的MLSS浓度，一般可达到7000～8000mg/L，甚至超过10000mg/L，如此高的污泥量，使得F/M值较低从而活性污泥接近老化阶段，在此条件下运行，剩余污泥产量极低，理论上可实现污泥零排放。

然而M BR技术也具有自身的缺陷：1.MBR系统由于采用物理截留分离的方式进行泥水分离，则在反应器内污水的水力停留时间有限，某些溶解性的COD不能完全被去除，使得出水浊度较低而COD不能达标；2.反应器内很高的污泥浓度以及曝气系统的不合理设计使得膜污染的可能性增加，污泥会在膜的表面形成污泥层，最终导致微孔被堵，跨膜压差升高从而影响正常产水。3.当被处理废水中的有机物不易生化时，单独的MBR反应器对废水处理效率不高。

某些废水中的高分子有机物因相对分子量巨大，不能透过细胞膜，因此不可能为细菌直接利用。它们在水解阶段被细菌胞外酶分解为小分子。例如，纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解为麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白质酶水解为短肽与氨基酸等。这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。水解过程通常较缓慢，多种因素如温度、有机物的组成、水解产物的浓度等可能影响水解的速度与水解的程度。酸化阶段，上述小分子的化合物在酸化菌的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。

从机理上讲，水解和酸化是厌氧消化过程的两个阶段，但不同的工艺水解酸化的处理目的不同。水解酸化-好氧生物处理工艺中的水解目的主要是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，特别是工业废水，主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理。考虑到后续好氧处理的能耗问题，水解主要用于低浓度难降解废水的预处理。

普通活性污泥法中，池内悬浮流动着的微生物先将有机物吸附后再进行氧化作用，在低氧环境中易发生污泥膨胀的不良现象，且活性污泥法剩余污泥产生量比生物膜法大。而生物膜法由于将微生物固着于固体填料表面，即使增值速度慢的微生物也能生息，从而构成了稳定的生态系。高营养级的微生物越多，污泥量自然就减少。

中国专利申请CN200910189561.X公开了一种AO-MBR污水处理工艺和装置，属于普通活性污泥法，其在曝气系统中使用的曝气头是微孔曝气器，成本较高，另外，其采用的是兼氧-好氧模式，而且模块跟好氧池位于同一区，导致膜池曝气量较一般的活性污泥法大，在长期大气量的曝气情况下，污泥会加快老化，这对处理效果是不利的，而且对膜块进行检修时，必须将整个好氧区的水全放干，当再次启动时，需要重新培养污泥，

实用新型内容

为了克服现有的MBR装置的膜池和好氧区位于同一区，导致膜池曝气量较一般的活性污泥法大，在长期大气量的曝气情况下，污泥会加快老化，这对处理效果是不利的，而且对膜块进行检修时，必须将整个好氧区的水全放干，当再次启动时，需要重新培养污泥的缺陷，本实用新型旨在提供一种HMBR污水处理一体化装置，该装置可将MBR与水解酸化-好氧工艺结合起来，在对膜块进行检修时，只需要将膜池的泥水放干，当再次启动时，可以利用好氧池的泥培养，从而加快了系统启动速度，且整个装置运行稳定、污水处理效果良好、抗冲击负荷强、运行成本较低。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：所述HMBR污水处理一体化装置包括生化反应区、膜池和清水池，各区域之间设有起分隔作用的隔墙及过水堰；所述生化反应区包括水解酸化池和好氧池，所述膜池内设有膜组件，所述好氧池和膜池均设有曝气系统，所述膜池与生化反应区之间设有混合液回流系统，所述膜组件的产水管道与清水池相连通；其结构特点是，所述膜池和好氧池之间设有隔墙及过水堰。

所述好氧池及膜池内均采用自动控制曝气系统；所述好氧池中采用曝气头；所述膜池中采用穿孔曝气管。

藉由上述结构，本实用新型分为三大部分，即，生化反应区，膜反应区，清水区。三大部分相互独立又相互联系。将膜池和好氧区通过隔墙分开，当对膜块进行检修时，只需要将膜池的泥水放干，当再次启动时，可以利用好氧池的泥培养，从而加快了系统启动速度。且在水解酸化池内加填料，属于生物膜法，出水效果更好。

本实用新型所述水解酸化池中设置填料。所述膜反应区内配有反冲洗装置，包括配套反冲洗水泵、反冲洗管道、自动加药装置(用于膜系统的在线清洗)。所述可控曝气系统包括风机(视具体情况可采用水下风机以减少噪声污染，无需另设鼓风机房)、曝气自控装置和曝气端，由溶解氧在线监测仪监测池内氧浓度，合理地控制好氧池及膜池内的曝气量。所述混合液回流系统包括混合液回流泵、混合液回流管。各池之内安装独立的管道及阀门，由污泥浓度仪控制自动排泥系统，以保持其内部合适的污泥浓度。所述自动排泥系统包括置于膜池内的污泥浓度仪，剩余污泥泵及剩余污泥排放管道。出水系统安装在线浊度仪及水质在线监测系统，无特定说明也可不安装。所述在线控制系统包括风机、置于膜池内的污泥浓度仪、反冲洗自动加药装置、混合液回流泵及PLC设备。

污水经过预处理后进入水解酸化池，而后进入好氧池，经过好氧处理后流入膜池，产水汇集到清水池。清水池的水又可以作为膜反冲洗水源，不需另设反冲洗水池。清水池中直接投加杀菌剂杀菌消毒后直接排放。市政污水通过水解酸化后可去除大部分大分子有机物及难降解有机物，这大大降低了后续好氧池的负荷；结合混合回流液，回流至前部水解酸化反应池，可以实现脱氮除磷的目的。污水通过好氧池后继而进入膜反应区，进一步去除剩余的COD。对于生活污水，当系统进水COD浓度在300mg/L时，出水COD在50mg/L以下，通过膜的物理截留作用及前部反应区的共同作用，出水浊度可控制在1NT U以下，最低时长时间维持在0.1NTU；氨氮的去除率达到85％至90％。自动控制系统可控制曝气系统、反冲洗系统(包括在线药剂清洗)，以确保整套系统稳定高效的运行。

相对于传统生化处理技术，HMBR一体化技术可以更好地保证出水水质，且占地面积小，易于自动化控制，运行管理简单，甚至可实现无人管理模式。本设备中的气水联合反冲洗系统可大大降低膜表面的污染，并且设置的混合液回流也可以缓解膜池内过高的污泥浓度，进一步保证膜系统维持正常的跨膜压差范围内，正常产水。本装置还设置了消毒装置，可自动往清水池中投加消毒剂，抑制藻类繁殖，保证清水池中的水质。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型膜区曝气采用穿孔曝气管，与采用微孔曝气器曝气相比，降低了制造成本，对膜丝反冲洗效果更好；

2.水解酸化区内增加了填料。填料对于维持有效微生物数量很有益，提高了分解效率以及减少剩余污泥量。

3.本实用新型将好氧区和膜区分开，根据实际情况分别调整两个区域内的曝气量，且膜池曝气量较一般的活性污泥法大，避免了在长期大气量的曝气情况下，污泥会加快老化。因为污泥老化达到一定程度，将严重影响处理效果。

4.好氧区及膜区分开的另一有益之处在于，当需要对膜块进行检修时，不需要把整个好氧区的水全放干，只需要把膜池的泥水放干，再次启动时，可以利用好氧池的泥培养，加快了系统启动速度。

本实用新型可用于市政污水、工业废水的中水回用处理。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步阐述。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的结构原理图。

在图中

2-水解酸化池； 3-填料；    4-好氧池； 5-曝气设备；  6-膜池；

7-膜组件；     8-清水池；  9-风机；   10-加药箱。

具体实施方式

一种HMBR污水处理一体化装置，如图1所示，包括水解酸化池2、好氧池4、膜池6、清水池8，各池之间设有起分隔作用的隔墙及过水堰，所述膜池6内设有膜组件7，所述好氧池4和膜池6均设有曝气系统，所述膜池6与水解酸化池2、好氧池4之间设有混合液回流系统，所述膜组件7的产水管道与清水池8相连通；所述膜池6和好氧池4之间设有隔墙及过水堰。所述好氧池2中采用曝气头；所述膜池6中采用穿孔曝气管。所述混合液回流系统包括混合液回流泵、与混合液回流泵相连的混合液回流管，所述膜池6与生化反应区内均独立安装有回流管道及阀门。所述膜池6内配有反冲洗装置，该反冲洗装置包括反冲洗水泵，与反冲洗水泵相连的反冲洗管道，加药箱10。所述清水池8设有为好氧池4与膜池6提供所需氧气量的水下风机9。所述水解酸化池2内设置有填料3。

污水经过预处理后进入水解酸化池2，与回流的混合液混合，经过水解酸化后进入好氧池4，进行进一步反应处理。通过过水堰进入膜池6进行泥水分离，最后通过膜组件7的产水管道进入清水池8。

整套系统通过自动化控制装置进行反冲洗、曝气、自动加药。以确保水处理过程运行稳定，出水达标排放。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (8)

1.一种HMBR污水处理一体化装置，包括生化反应区、膜池(6)和清水池(8)，各区域之间设有起分隔作用的隔墙及过水堰；所述生化反应区包括水解酸化池(2)和好氧池(4)，所述膜池(6)内设有膜组件(7)，所述好氧池(4)和膜池(6)均设有曝气系统，所述膜池(6)与生化反应区之间设有混合液回流系统，所述膜组件(7)的产水管道与清水池(8)相连通；其特征是，所述膜池(6)和好氧池(4)之间设有隔墙及过水堰。

2.根据权利要求1所述的HMBR污水处理一体化装置，其特征在于，所述好氧池(2)及膜池(6)内均采用自动控制曝气系统；所述好氧池(2)中采用曝气头；所述膜池(6)中采用穿孔曝气管。

3.根据权利要求1所述的HMBR污水处理一体化装置，其特征在于，所述混合液回流系统包括混合液回流泵、与混合液回流泵相连的混合液回流管，所述膜池(6)与生化反应区内均独立安装有回流管道及阀门。

4.根据权利要求1所述的HMBR污水处理一体化装置，其特征在于，所述膜池(6)内配有反冲洗装置，该反冲洗装置包括反冲洗水泵，与反冲洗水泵相连的反冲洗管道、加药箱(10)。

5.根据权利要求1所述的HMBR污水处理一体化装置，其特征在于，所述清水池(8)内设有为好氧池(4)与膜池(6)提供所需氧气量的水下风机(9)。

6.根据权利要求1所述的HMBR污水处理一体化装置，其特征在于，所述水解酸化池(2)内设置有填料(3)。 

7.根据权利要求1所述的HMBR污水处理一体化装置，其特征在于，所述HMBR污水处理一体化装置还包括排泥系统，该排泥系统主要由置于膜池内的污泥浓度仪，剩余污泥泵，与剩余污泥泵相连的剩余污泥排放管道组成。

8.根据权利要求1所述的HMBR污水处理一体化装置，其特征在于，所述HMBR污水处理一体化装置还包括在线控制系统，该在线控制系统主要由风机、置于膜池内的污泥浓度仪、反冲洗自动加药装置、混合液回流泵及PLC设备组成。 

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