CN207511918U - 低能耗耦合膜生物反应器 - Google Patents

Abstract

低能耗耦合膜生物反应器和污水处理方法(LE‑AOCMBR)涉及污水处理技术领域，包括至少一个膜池A，至少一个膜池B，至少一个好氧区和至少一个缺氧区；膜池A和膜池B底部分别与好氧区两端联通，好氧池与缺氧池通过缺氧通道联通，产水通过位于膜池A和膜池B中的MBR产出。通过对膜池A或膜池B切换曝气，以气提循环流实现水在膜池、好氧区和厌氧区的反复循环流动，为好氧区的好氧反应提供溶解氧，为缺氧区提供较大流量的反硝化液。通过对膜池A或膜池B切换曝气，实现膜的双向冲洗。本实用新型将缺氧、好氧和膜分离通过膜曝气气提作用有机结合，耗能是传统MBR能耗的三分之一，节能效果显著，反硝化效果明显。

Description

低能耗耦合膜生物反应器

技术领域

本实用新型涉及膜过滤和污水处理技术领域，特别涉及一种将缺氧好氧及膜过滤耦合的低能耗膜生物反应器。

技术背景

将膜过滤与活性污泥污水处理法相结合产生了膜生物反应器(MBR)技术。MBR污水处理技术比传统的活性污泥法池容效率更高、产水质量更有保证。然而MBR目前存在众多技术问题，其中耗能问题较为突出。已知技术中具有硝化-反硝化功能的MBR系统依次包括缺氧池、好氧池和膜池，主要能耗来自：1、膜气冲洗曝气；2、生化曝气；3、用于膜池向好氧池回流和向缺氧池回流的液体回流泵；4、产水泵等其他能耗。据报道MBR工艺中膜气冲洗曝气、生化曝气、液体循环泵及其他耗能分别占总耗能的约45％、30％、10％和 15％。

中国专利低能耗膜生物反应器(专利号：201520845702.X)揭示了一种将MBR能耗节约约70％的技术方案：包括至少一反应渠、至少一膜池A、至少一膜池B；反应渠联通膜池A和膜池B的底部，膜池A和膜池B中部分别设有至少一膜组件、底部分别设有曝气装置；运行时首先向膜池A曝气，膜池B不曝气，气提水流依次流经膜池A、膜池B、反应渠、膜池A，实现多次气提循环；通过膜池曝气为反应渠提供溶解氧，并在反应渠内依次存在好氧、缺氧甚至厌氧环境；定时在膜池A和膜池B之间切换曝气实现膜的双向冲洗和反应区流向转换。该技术方案节能效果显著。但是该技术方案在实际应用中由于气提循环流流量较高，膜池和反应渠中溶解氧浓度过高，难以形成缺氧环境，反硝化效果较差。

本实用新型的目的是要解决低能耗膜生物反应器反硝化效果较差的技术问题。

发明内容

为了达到以上目的，本实用新型低能耗耦合膜生物反应器(LE-AOCMBR)(LowEnergy consumption anaerobic-oxic Coupled Membrane Bioreactor)低能耗耦合膜生物反应器，其特征在于包括一个反应池、位于所述反应池中有至少一纵向膜池隔断、所述膜池隔断将所述反应池分隔成反应区和膜池，在所述膜池内设至少一横向气提隔断，该气提隔断将膜池分隔成相等的至少一个膜池A和至少一个膜池B，所述气提隔断顶端将膜池A和膜池B联通，膜池A和膜池B的中部分别设有至少一膜组件；在所述膜池隔断底部设有至少一膜池通道 A，联通所述反应区与膜池A；在所述膜池隔断底部设有至少一膜池通道B联通所述反应区与膜池B；

在所述反应区内设有至少一缺氧隔断将反应区隔断为缺氧区和好氧区；

好氧区内设有至少一个好氧隔断，所述好氧隔断将所述好氧区分隔成至少一反应渠；所述好氧隔断上设有至少一个好氧流道以便水的上下和水平折流流动；所述反应渠一端与所述膜池A通过膜池通道A联通，所述反应渠另一端与所述膜池B通过膜池通道B联通；

所述缺氧隔断上设有至少两组缺氧流道，该至少两组缺氧流道分别与好氧隔断两侧的反应渠联通；其中所述缺氧流道面积远小于所述好氧流道面积；

膜池A和膜池B底部分别设有曝气装置A和曝气装置B，所述曝气装置A和曝气装置B分别与至少一进气管路联接，通过切换供气阀门(图中省略)分别实现对曝气装置A 或曝气装置B曝气；

所述低能耗耦合膜生物反应器还包括分别与位于膜池A和膜池B内的膜组件产水管路联接的至少一个产水管路；所述反应池上设置的至少一进水管路、至少一溢流管路、至少一排泥管路；所述溢流管路位于所述反应池上部并限定了反应区水位；低能耗耦合膜生物反应器还包括必要的水泵、风机、阀门、仪表、膜清洗系统和自动控制系统。

所述缺氧区内设有至少一个搅拌器。

所述缺氧区内设有至少一个缺氧内部隔断，该缺氧内部隔断上设有至少一个缺氧内部流道。该缺氧内部隔断将缺氧区进一步分隔成多个缺氧区，所述多个缺氧区中有较高溶解氧浓度的缺氧区和较低溶解氧浓度的缺氧区甚至厌氧区。

所述反应区内还包括至少一个膜池隔离板，膜池隔离板高度略低于所述反应区水位，所述膜池隔离板尽量接近所述膜池隔断。

所述反应渠内设至少一个折流导流板，用以实现反应渠内水流的上下折流。

所述反应渠内设有生物填料。该处填料是固定床或浮动床中的一种。

所述缺氧区内设有流动生物填料。

所述反应渠内设有曝气装置，用于在必要时补充生化曝气，冲洗填料，搅拌底泥。

低能耗耦合膜生物反应器还包括多个膜池，多个反应渠和多个缺氧区。

使用低能耗缺氧好氧耦合膜生物反应器的污水处理方法，包括开启曝气装置A向所述膜池A下部均匀曝气，曝气强度满足膜池A膜冲洗曝气强度要求，关闭曝气装置B；气提水流在膜池A向上流，膜池A水位在气提作用下被提升，膜池A内膜表面被上向水流冲洗；在气提作用下膜池B水位低于膜池A水位，气提水流自膜池A(6A)越过气提隔断顶端进入膜池B，然后向下流，膜池B内膜表面被下向水流冲洗；气提水流经所述膜池通道B进入反应渠并延反应渠流动至膜池通道A进入膜池A底部，并在膜池A中被气提提升，实现气提循环；

反应渠中的水经位于反应渠上游缺氧通道流入缺氧区，缺氧区内水再经过位于反应渠下游的缺氧通道流入反应渠下游；

产水经膜过滤由至少一产水管路产出；适时开启曝气装置B，关闭曝气装置A，膜组件的冲洗方向和反应渠中水流方向同时被改变，定时切换曝气，实现对所述膜组件的双向冲洗和反应区沟渠内水流方向转换。

对膜组件就地化学清洗时降低反应池水位至所述膜池隔离板高度以下，此时膜池与反应池被所述膜池隔离板隔离，因此可以实现膜组件就地化学清洗，并避免反应区微生物接触到化学药品。

必要时使用设于反应渠中的微孔曝气装置用于反应渠补充曝气，冲洗生物填料或搅拌沉积在池底的污泥。

低能耗膜生物反应器及污水处理方法的有益效果包括，将膜冲洗曝气量节约50％，将生物曝气量节约100％，将液体自膜池到和到缺氧区循环泵耗能节约100％，总体能耗约为传统缺氧好氧耦合MBR系统的37.5％，节能效果显著；将缺氧区、好氧区甚至厌氧区和膜池通过气提作用有机耦合，反硝化效果良好；由于好氧、缺氧甚至厌氧生化环境的同时作用，剩余生物污泥得到有效降解。

附图说明

图1 第一种低能耗膜生物反应器俯视原理示意图

图2 第二种低能耗膜生物反应器俯视原理示意图

图3 第三种低能耗膜生物反应器俯视原理示意图

图4 第一种、第二种和第三种低能耗膜生物反应器AA剖面原理示意图

图5 第一种、第二种和第三种低能耗膜生物反应器BB剖面原理示意图

图6 第四种低能耗膜生物反应器俯视原理示意图

图7 第四种低能耗膜生物反应器CC剖面原理示意图

图中：1.反应池，2.膜池隔断，4.反应区，5.气提隔断，6.膜池，6A.膜池A，6B.膜池B， 7A.膜池通道A，7B.膜池通道B，8.缺氧隔断，9.好氧隔断，10.进水管路，11.缺氧区，12.好氧区，13.反应渠，14.好氧流道，15.缺氧流道，16.缺氧内部隔断，17.缺氧内部流道，18.膜池内隔断，19.好氧区内隔断，20.产水管路，23.膜池隔离板，24.折流导流板，30.排泥管路，40.进气管路，41A.曝气装置A，41B.曝气装置B，50.搅拌器，60.溢流管路，81.反应区水位，82.膜池B水位，83.膜池A水位，100.膜组件。

为简明起见图中忽略了必要的水泵、风机、阀门、流量计，膜清洗系统和自动控制系统。

具体实施方式

参见图1至图7，第一至第四种低能耗耦合膜生物反应器，其特征在于包括一个反应池(1)、位于所述反应池(1)中有至少一纵向膜池隔断(2)、所述膜池隔断(2)将所述反应池(1)分隔成反应区(4)和膜池(6)，在所述膜池(6)内设至少一横向气提隔断(5)，该气提隔断(5)将膜池(6)分隔成相等的至少一个膜池A(6A)和至少一个膜池B(6B)，所述气提隔断(5)顶端将膜池A(6A)和膜池B(6B)联通，膜池A(6A)和膜池B(6B) 的中部分别设有至少一膜组件(100)；在所述膜池隔断(2)底部设有至少一膜池通道A(7A)，联通所述反应区(4)与膜池A(6A)；在所述膜池隔断(2)底部设有至少一膜池通道B(7B) 联通所述反应区(4)与膜池B(6B)；

在所述反应区(4)内设有至少一缺氧隔断(8)将反应区(4)隔断为缺氧区(11)和好氧区(12)；

好氧区(12)内设有至少一个好氧隔断(9)，所述好氧隔断(9)将所述好氧区(12)分隔成至少一反应渠(13)；所述好氧隔断(9)上设有至少一个好氧流道(14)以便水的上下和水平折流流动；所述反应渠(13)一端与所述膜池A(6A)通过膜池通道A(7A) 联通，所述反应渠(13)另一端与所述膜池B(6B)通过膜池通道B(7B)联通；

所述缺氧隔断(8)上设有至少两组缺氧流道(15)，该至少两组缺氧流道(15)分别与好氧隔断(9)两侧的反应渠(13)联通；其中所述缺氧流道(15)面积远小于所述好氧流道(14)面积；气提水流流经缺氧流道(15)时流量明显减少，因此减少带入缺氧区(11) 溶解氧总量，以便保证缺氧区(11)缺氧菌的生化效率；

膜池A(6A)和膜池B(6B)底部分别设有曝气装置A(41A)和曝气装置B(41B)，所述曝气装置A(41A)和曝气装置B(41B)分别与至少一进气管路(40)联接，通过切换供气阀门(图中省略)分别实现对曝气装置A(41A)或曝气装置B(41B)曝气；

还包括分别与位于膜池A(6A)和膜池B(6B)内的膜组件(100)产水管路联接的至少一个产水管路(20)；所述反应池(1)上设置的至少一进水管路(10)、至少一溢流管路(60)、至少一排泥管路(30)；所述溢流管路(60)位于所述反应池(1)上部并限定了反应区水位(81)；低能耗耦合膜生物反应器还包括必要的水泵、风机、阀门、仪表、膜清洗系统和自动控制系统。

所述缺氧区(11)内设有至少一个搅拌器(50)。

所述缺氧区(11)内设有至少一个缺氧内部隔断(16)，该缺氧内部隔断(16)上设有至少一个缺氧内部流道(17)。该缺氧内部隔断(16)将缺氧区进一步分隔成多个缺氧格。由于流经缺氧内部流道(17)水流量相对较低，水流在流经各个缺氧格时溶解氧逐步降低，甚至低至厌氧范围。

所述反应区(4)内还包括至少一个膜池隔离板(23)，膜池隔离板(23)高度略低于所述反应区水位(81)。所述膜池隔离板(23)尽量接近所述膜池隔断(2)。该膜池隔离板(23)用于实现膜组件的就地化学清洗时避免化学药品对反应区(4)内生物的破坏。

所述反应渠(13)内设至少一个折流导流板(24)，用以实现反应渠(13)内水流的上下折流。

所述反应渠(13)内设有生物填料。该处填料是固定床或浮动床中的一种。

所述缺氧区(11)内设有流动生物填料。流动生物填料有利于将缺氧菌固定在缺氧区而与气提水流相分离。

所述反应渠(13)内设有曝气装置(图中未示)，用于在必要时补充生化曝气，冲洗填料，搅拌底泥。

第一种低能耗耦合膜生物反应器较为简单，适合用于一体化小型污水处理。

第二种低能耗耦合膜生物反应器通过多个好氧隔断(9)将好氧区(12)分隔成更长更窄的反应渠(13)，用以提高反应渠(13)内水的流速；

第三种低能耗耦合膜生物反应器还包括至少一个膜池内隔断(18)，所述至少一个膜池内隔断(18)把所述膜池(6)分隔成至少两个独立的膜池。

第三种低能耗耦合膜生物反应器还包括至少一个好氧区内隔断(19)，所述至少一个好氧区内隔断(18)把所述好氧区(12)分隔成至少两个独立的好氧区。

第四种低能耗耦合膜生物反应器包括多个膜池(6)、至少一个膜池内隔断(18)、多个反应渠(13)和多个缺氧区(11)。

其中第三、第四种低能耗耦合膜生物反应器适和大型化。

根据同一原理，本说明书列举了第一至第四种低能耗耦合膜生物反应器，本实用新型保护范围不应受这四种形式所限。

使用低能耗缺氧好氧耦合膜生物反应器的污水处理方法，包括开启曝气装置A(41A) 向所述膜池A(6A)下部均匀曝气，曝气强度满足膜池A(6A)膜冲洗曝气强度要求，关闭曝气装置B(41B)；气提水流在膜池A(6A)向上流，膜池A水位(83)在气提作用下被提升，膜池A(6A)内膜表面被上向水流冲洗；在气提作用下膜池B水位(82)低于膜池A水位(83)，气提水流自膜池A(6A)越过气提隔断(5)顶端进入膜池B(6B)，然后向下流，膜池B(6B)内膜表面被下向水流冲洗；气提水流经所述膜池通道B(7B)进入反应渠(13)并延反应渠(13)流动至膜池通道A(7A)进入膜池A(6A)底部，并在膜池A(6A)中被气提提升，实现气提循环；

反应渠(13)中的水经位于反应渠(13)上游缺氧通道(15)流入缺氧区(11)，缺氧区(11)水再经过位于反应渠(13)下游的缺氧通道(15)流入反应渠(13)下游；

产水经膜过滤由至少一产水管路(20)产出；适时开启曝气装置B(41B)，关闭曝气装置A(41A)，膜组件(100)的冲洗方向和反应渠(13)中水流方向同时被改变，定时切换曝气，实现对所述膜组件(100)的双向冲洗和反应渠(13)内水流方向转换。

对膜组件(100)就地化学清洗时降低反应池(1)水位至所述膜池隔离板(23)高度以下，此时膜池(5)与反应池(4)被所述膜池隔离板(23)隔离，因此可以实现膜组件就地化学清洗，并避免反应区(4)微生物接触到化学药品。

必要时使用设于反应渠(13)中的微孔曝气装置用于反应渠(13)补充曝气，冲洗生物填料或搅拌沉积在池底的污泥。

Claims (10)

1.一种低能耗耦合膜生物反应器，其特征在于包括一个反应池(1)、位于所述反应池(1)中有至少一纵向膜池隔断(2)、所述膜池隔断(2)将所述反应池(1)分隔成反应区(4)和膜池(6)，在所述膜池(6)内设至少一横向气提隔断(5)，该气提隔断(5)将膜池(6)分隔成相等的至少一个膜池A(6A)和至少一个膜池B(6B)，所述气提隔断(5)顶端将膜池A(6A)和膜池B(6B)联通，膜池A(6A)和膜池B(6B)的中部分别设有至少一膜组件(100)；在所述膜池隔断(2)底部设有至少一膜池通道A(7A)，联通所述反应区(4)与膜池A(6A)；在所述膜池隔断(2)底部设有至少一膜池通道B(7B)联通所述反应区(4)与膜池B(6B)；在所述反应区(4)内设有至少一缺氧隔断(8)将反应区(4)隔断为缺氧区(11)和好氧区(12)；好氧区(12)内设有至少一个好氧隔断(9)，所述好氧隔断(9)将所述好氧区(12)分隔成至少一反应渠(13)；所述好氧隔断(9)上设有至少一个好氧流道(14)以便水的上下和水平折流流动；所述反应渠(13)一端与所述膜池A(6A)通过膜池通道A(7A)联通，所述反应渠(13)另一端与所述膜池B(6B)通过膜池通道B(7B)联通；所述缺氧隔断(8)上设有至少两组缺氧流道(15)，该至少两组缺氧流道(15)分别与好氧隔断(9)两侧的反应渠(13)联通；其中所述缺氧流道(15)面积远小于所述好氧流道(14)面积；膜池A(6A)和膜池B(6B)底部分别设有曝气装置A(41A)和曝气装置B(41B)，所述曝气装置A(41A)和曝气装置B(41B)分别与至少一进气管路(40)联接，通过切换供气阀门分别实现对曝气装置A(41A)或曝气装置B(41B)曝气；所述低能耗耦合膜生物反应器还包括分别与位于膜池A(6A)和膜池B(6B)内的膜组件(100)产水管路联接的至少一个产水管路(20)；所述反应池(1)上设置的至少一进水管路(10)、至少一溢流管路(60)、至少一排泥管路(30)；所述溢流管路(60)位于所述反应池(1)上部并限定了反应区水位(81)；低能耗耦合膜生物反应器还包括必要的水泵、风机、阀门、仪表、膜清洗系统和自动控制系统。

2.根据权利要求1所述的低能耗耦合膜生物反应器，其特征在于所述缺氧区(11)内设有至少一个搅拌器(50)。

3.根据权利要求1所述的低能耗耦合膜生物反应器，其特征在于所述缺氧区(11)内设有至少一个缺氧内部隔断(16)，该缺氧内部隔断(16)上设有至少一个缺氧内部流道(17)。

4.根据权利要求1所述的低能耗耦合膜生物反应器，其特征在于所述反应区(4)内还包括至少一个膜池隔离板(23)，所述膜池隔离板(23)高度略低于所述反应区水位(81)，所述膜池隔离板(23)尽量接近所述膜池隔断(2)。

5.根据权利要求1所述的低能耗耦合膜生物反应器，其特征在于所述反应渠(13)内设至少一个折流导流板(24)，用以实现反应渠(13)内水流的上下折流。

6.根据权利要求1所述的低能耗耦合膜生物反应器，其特征在于所述反应渠(13)内设有生物填料，该处填料是固定床或浮动床中的一种。

7.根据权利要求1所述的低能耗耦合膜生物反应器，其特征在于所述缺氧区(11)内设有流动生物填料。

8.根据权利要求1所述的低能耗耦合膜生物反应器，其特征在于所述反应渠(13)内设有曝气装置。

9.根据权利要求1所述的低能耗耦合膜生物反应器，其特征在于包括至少一个膜池内隔断(18)，所述至少一个膜池内隔断(18)把所述膜池(6)分隔成至少两个独立的膜池。

10.根据权利要求1所述的低能耗耦合膜生物反应器，其特征在于包括至少一个好氧区内隔断(19)，所述至少一个好氧区内隔断(18)把所述好氧区(12)分隔成至少两个独立的好氧区。