CN206486344U - 一种固定床mbr设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固定床MBR设备，可应用于污水处理和污水回用等领域。该MBR设备由曝气池、过渡池、膜分离池和设备运行所需的其他组件及设施组成；在曝气池、过渡池及膜分离池这三个生化反应池中，至少在一个反应池中安装固定的多孔材料作为微生物的负载体，形成生物固定床。本实用新型公开的MBR设备具有结构紧凑、工艺灵活、生化反应效率高、运行能耗低等特点，能显著加速难降解有机污染物的可生化性，既适合制造小型一体化污水处理设备，也适合大规模污水处理应用。

Description

一种固定床MBR设备

技术领域

本实用新型涉及污水处理及污水回用领域，特别是涉及一种MBR设备。

背景技术

膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor，MBR）是一种将膜分离技术与生物处理技术相结合的污水处理系统。以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池，不仅减少了工程占地面积，而且生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高了系统处理有机负荷的能力。同时由于分离膜的截留，世代周期较长的微生物，如硝化菌，能在系统内充分繁殖，因此MBR系统的硝化效果显著。

MBR系统广泛适用于生活小区、宾馆饭店、度假区、学校、写字楼、等分散用户的日常生活污水处理，以及啤酒、制革、食品、化工等行业的高浓度有机污水处理。MBR系统的产水可用于灌溉、洗涤、环卫、造景等非饮用功能。如果加入反渗透和消毒等工艺，则产水可用于工业和饮用等用途。

在传统的MBR系统中，往往将曝气装置和膜设备安装在一起。目的是通过曝气减少膜污染。这种配置方式存在两个问题：一是曝气量大、运行能耗高；二是前后进入的污水混合在一起，不利于系统连续式运行。这两个问题严重地制约了MBR技术的应用推广。

发明内容

本实用新型通过对传统MBR系统的改进，将曝气装置和膜组件分离，并用过渡池连接，能显著减少曝气量、增加污水有效处理时间、灵活地控制系统的生化反应环境。尤其是在曝气池、过渡池和/或膜分离池中安装固定的多孔材料作为微生物的负载体，促进微生物的多样性和增殖，并通过多孔材料对污染物质的吸附提高生化反应效率，从而可在水力停留时间较短的情况下得到良好的污水处理结果。

本实用新型公开的一种固定床MBR设备，包括曝气池、过渡池、膜分离池和设备运行所需的其他组件及设施。该固定床MBR设备的特征之一在于：曝气池、过渡池和膜分离池均设计为狭窄的垂直空间，其中过渡池用隔断形成狭长的通道使污水以推流方式前进，从而使污水流形成污染物浓度由高到低的梯度。所述改进的MBR设备尽量避免了传统MBR设备的混流状态，使污水流形成溶解氧浓度由高到低的梯度，使过渡池中形成由好氧至缺氧的生化反应环境。

该固定床MBR设备的另一个特征在于：在曝气池、过渡池和膜分离池这三个生化反应池中，至少在一个反应池中安装固定的多孔材料作为微生物的负载体。

本实用新型所述MBR设备的运行方法和各部分功能具体描述如下：

污水先进入曝气池，再进入过渡池，然后进入膜分离池，经过分离膜过滤后达标排放；曝气池为污水提供好氧生化反应环境，过渡池提供好氧至缺氧状态下的生化反应环境，膜分离池提供好氧生化反应环境及微滤过程。

进入曝气池的污水，可经过或不经过包括澄清、厌氧、缺氧、超级氧化等在内的预处理。

在所述曝气池中，靠近底部设置有污水入口和曝气装置。污水入口可设置于曝气管上方或下方。污水入口可采用分布式的多孔管。曝气装置可采用分布式的多孔管或多孔板。由于曝气池为狭窄的垂直空间，因此曝气气泡在升至水面的过程中有较长时间与污水接触，从而提高氧气在污水中的溶解浓度。优选地，曝气装置可采用孔径细小、孔密度大的多孔材料制造，使曝气气泡细腻，既降低了气泡的上升速度，又增加了气泡与污水的接触面积，从而提高了氧气的溶解效率，可降低曝气强度，降低运行能耗。

所述曝气池与所述过渡池相邻，曝气池中的污水可溢流至过渡池中。过渡池沿其长度和宽度方向被隔断，使污水只能从隔断的上部或下部通过，从而形成一组垂直的折叠通道。污水流经过渡池时，溶解氧逐渐被微生物消耗，因而其浓度逐渐降低。如果增加隔断的数量，则过渡池的通道长度和污水的流经时间相应增加，此时，在过渡池的末端可形成缺氧微生物环境。因此，在过渡池中，可发生好氧至缺氧的一系列生化反应，使难降解有机物充分停留降解，使硝化和反硝化反应得到强化，并保证了除磷效果。

所述过渡池中的污水最终溢流至相邻的膜分离池中。所述膜分离池的下部设置有分离膜组件。分离膜组件兼具曝气和过滤功能。曝气使膜分离池形成好氧生物环境，强化降COD和除磷效果。过滤则截留池中的微小颗粒，包括微生物、寄生虫（卵）等，使出水浊度和细菌数量达到出水要求。

在所述膜分离池中，几组分离膜组件可交替出水和空气反冲。出水时，出水压力可来自于膜分离池的液位静压，也可来自自吸泵的真空。空气反冲时，既可对分离膜进行清洁，又可起到曝气的作用。与所述曝气池相似，膜分离池也是狭窄的垂直空间，因此液位静压比较大、曝气效率比较高，从而大大降低了膜分离池的运行能耗。

所述膜分离池中的污水可全部或大部分经分离膜排出。小部分污水可回流至所述MBR设备前端的缺氧池中或所述MBR设备的曝气池中。

本实用新型所述固定床MBR设备，将多孔材料以包括但不限于贴附、悬挂和堆叠在内的方式设置在设备的曝气池、过渡池和/或膜分离池中，形成生物固定床。多孔材料不溶于水、且耐微生物侵蚀，可选用包括但不限于无机材料、有机高分子材料和金属材料。多孔材料为通孔结构，优选地，材料由尺寸大于2 mm的大孔和尺寸小于10 μm的微孔组成，大孔有利于污水的流通传质，微孔有利于微生物的附着和有机污染物的吸附；更优地，宏观上，材料为包括但不限于海绵状、蜂窝状、网状等大孔结构，而微观上，其骨架由包含但不限于微孔、凹凸等结构形成高比表面。常见的这类材料包括聚氨酯泡沫、蜂窝陶瓷、泡沫陶瓷、水泥网格、不锈钢网、蜂窝炭等等。

尤其在过渡池中，通过隔断形成狭长的水道，类似于氧化沟工艺设施。不同的是，氧化沟工艺需要大面积的工程用地，而本实用新型则充分利用垂直空间大大降低设备占地面积。为提高狭小空间的水处理能力，生物固定床发挥了重要作用：

1）为微生物提供负载，促进了微生物的增殖和多样性；

2）吸附污染性物质，使其与微生物有足够的作用时间，尤其有利于难降解有机物的分解；

3）由于多孔材料的吸附作用，反应池水流中的污染物浓度大大降低，因此可减少水力停留时间。

总之，该流化床MBR设备可以很方便地设置各反应池，尤其是过渡池的生化反应环境，以适应MBR进水的性质。可根据进水中污染物种类、可生化性及浓度等状况，将各反应池的溶解氧调整至合适浓度，使设备中的水处理效率达到最佳状态。

本实用新型的有益效果是：固定床MBR设备具有结构紧凑、工艺灵活、生化反应效率高、运行能耗低等特点；固定生物床促进了微生物的增殖和多样性，并通过多孔材料对污染物质的吸附，提高了生化反应效率，尤其有助于难降解有机物的分解；该设备技术既适合制造小型一体化污水处理设备，也适合大规模污水处理应用；既可应用于普通生活污水的处理，也可应用于垃圾渗滤液、工业废水等高浓度污水的处理，并可获得更显著的处理效果。

附图说明

图1是本实用新型一种固定床MBR设备实例1的主体结构示意图；

附图中各部件的标记如下：1、曝气池；11、污水入口；12、曝气装置；2、过渡池；21、隔断；22、溢流液位；23、系统排气口/系统溢流口；24、隔断下部的污水流通口（黑色标记）；25、隔断上部的污水溢流口（白色标记）；3、膜分离池；31、分离膜组件（带出水及气反冲管路）；4、污泥排出口；5、多孔材料载体。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为明确的界定。

实施例1

图1是本实用新型实施例1的主体结构示意图。这种固定床MBR设备用不锈钢材料制造，包括曝气池1、过渡池2、膜分离池3，还包括图中没有显示的、能保证该设备运行所需的其他组件及设施。设备主体尺寸为长1.3 m、宽0.3 m、高1 m，其中曝气池1长0.25 m，过渡池2长0.75 m，膜分离池3长0.3 m。设备小巧紧凑，适合于家庭用户的污水处理和回用。

本实例中，曝气池1中设置了污水入口11和曝气装置12。曝气装置12由中空结构的平板式陶瓷分离膜组成，陶瓷分离膜的孔径为1~5 μm。污水入口11位于曝气装置12的上方，是由不锈钢管组成的分布式排水装置；不锈钢管的下部有一排直径2 mm的圆孔，以利于污水流向曝气装置12，使污水与气泡充分混合，并防止不锈钢管中沉积固态杂物，造成污水入口11堵塞。

过渡池2用3块隔断21分隔成4个狭长的空间。如图所示，这4个狭长的空间通过隔断21上部的溢流口或下部的出口连通，形成一个约4 m长的水流通道，使污水以推流方式前进，防止不同生化阶段的污水混合。

在过渡池2的内壁上粘贴5 cm厚的聚氨酯泡沫塑料作为微生物的多孔载体5。聚氨酯泡沫的宏观孔径大约为5 mm，保证了污水的传质。泡沫骨架表面粗糙，为微生物的附着提供了巨大的表面。

膜分离池3中设置有两组分离膜组件31，分离膜元件采用具有中空结构的平板式陶瓷分离膜，分离膜孔径为0.1~0.5 μm。这两组分离膜组件交替进行出水和空气反冲洗过程。其中空气反冲洗过程起到两个方面的作用：一是清洁分离膜使之保持通量，二是起曝气作用。清洁和曝气的双重作用，有利于降低膜分离池的运行能耗。

在膜分离池的上部，设有系统排气口/系统溢流口23，用于系统气压和水位的平衡。溢流的污水可回流到曝气池1，也可回流到本设备的前端污水池（如缓冲池，或缺氧池等）。

设备运行时，污水先进入曝气池，再进入过渡池，然后进入膜分离池，经过分离膜过滤后达标排放。污水在设备中的流动，来自于液位的静压。

曝气池为污水提供好氧生化反应环境，过渡池提供好氧至缺氧状态下的生化反应环境，膜分离池提供好氧生化反应环境及微滤过程。

本实例具有结构紧凑、工艺灵活、生化反应效率高、运行能耗低等特点，适合于家庭等小量污水产量的处理。

实施例2

本实施例的主体与实例1的相同，只是过渡池中的多孔材料采用蜂窝陶瓷。蜂窝陶瓷为边长200 mm的正方体，孔道为边长3 mm的正方形，孔壁上分布1 μm左右的微孔。所述蜂窝陶瓷以错位排列的方式堆积在过渡池中，污水流过其孔道。由于蜂窝陶瓷质地坚硬、不变形， 因此微生物可在其孔壁上稳定地附着、增殖。

以上所述仅为本实用新型的实施例，设备的尺寸、部件及材质等只是该应用实例所拥有的特种，并非因此限制本实用新型的专利范围，根据应用环境和规模，设备可选用合适的尺寸、部件及材质等。凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种固定床MBR设备，包括曝气池、过渡池、膜分离池和设备运行所需的其他组件及设施，其特征在于：在曝气池、过渡池和膜分离池这三个生化反应池中，至少在一个反应池中安装固定的多孔材料作为微生物的负载体，形成生物固定床。

2.根据权利要求1所述的固定床MBR设备，其特征在于：所述多孔材料不溶于水、且耐微生物侵蚀，包括但不限于无机材料、有机高分子材料和金属材料，且孔隙率不低于30％。

3.根据权利要求1和权利要求2中任意一项所述的固定床MBR设备，其特征在于：所述多孔材料为通孔结构；所述多孔材料由尺寸大于2mm的大孔和尺寸小于10μm的微孔组成，大孔有利于污水的流通传质，微孔有利于微生物的附着和有机污染物的吸附；宏观上，所述多孔材料为海绵状、蜂窝状和网状大孔结构；微观上，所述多孔材料的骨架为由微孔和凹凸结构形成高比表面。

4.根据权利要求1和权利要求2中任意一项所述的固定床MBR设备，其特征在于：所述多孔材料以包括但不限于贴附、悬挂和堆叠在内的方式设置在所述MBR反应器中。

5.根据权利要求1所述的固定床MBR设备，其特征在于：所述过渡池至少用1块隔断使所述过渡池形成垂直的狭长通道，污水只能从隔断的上部或下部通过，以近似推流方式前进。

6.根据权利要求5所述的固定床MBR设备，其特征在于：所述过渡池通过增加隔断的数量，使污水推流式前进，不同生化阶段的污水不发生混合，从而使过渡池中形成从好氧至缺氧生物环境的过渡。

7.根据权利要求1所述的固定床MBR设备，其特征在于：所述曝气池为污水提供好氧生化反应环境，过渡池提供好氧至缺氧状态下的生化反应环境，膜 分离池提供好氧生化反应环境及微滤过程。