CN211419919U - 一种一体化mbr污水处理设备 - Google Patents

Abstract

一种一体化MBR污水处理设备，包括反硝化区，反硝化区内设置有搅拌/混合装置，还包括设备控制区和通过隔板隔开的硝化区、膜分离清洗区；设备控制区内设置有控制柜以及与控制柜通过电连接的产水泵和风机，硝化区内设置有与控制柜通过电连接的曝气设备；膜分离清洗区内设置有MBR膜、鼓风曝气装置和与反硝化区连通并与控制柜通过电连接的回流装置；鼓风曝气装置一端与风机通过管道连通；产水泵与MBR膜内部通过连接管连通。本实用新型具有如下的优点：其不仅具有小型化、一体化的优点，还实现了对MBR膜的快速清洗，减少MBR膜的清洗时长，进而减少了洗膜过程对整个污水处理系统的影响，确保系统污水都能够得到有效处理。

Description

一种一体化MBR污水处理设备

技术领域

本实用新型涉及污水处理设备领域，具体涉及一种一体化MBR污水处理设备。

背景技术

在污水处理、水资源再利用领域，MBR又称膜生物反应器（MembraneBio-Reactor），是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。

我国的经济在近些年得到了快速的发展，但是与此同时也对环境造成了一定的污染。为了保护生态环境，我国积极的倡导节能减排，并且在污染物的处理上给予了足够的重视。目前，我国淡水资源极度短缺，人均淡水资源量仅为世界平均值的1/3。在全国660多个城市中，有400多个城市缺水，其中108个为严重缺水城市。在全球的水资源日益紧缺的形势下，对于污水的处理就显得尤为重要。

传统污水处理多应用于大水量、工程性污水处理厂，其工艺有A/O、SBR、MSBR、氧化沟、A2/O、CASS、MBR等。随着环境保护意识的增强，污水处理已开始向村镇延伸，而如何进行污水收集是该过程的难点。为解决该问题，由过去的集中改为分散治理，成为农村污水的处理趋势。因此，如何将之前大水量、工程性的污水处理厂，转化成小型化或者一体化设备并能快速实现装配化的工艺设备，同时在能适应农村污水处理运行管理特点的基础上，如何化繁为简成为目前环保企业工作重点。

在现有技术中，江西金达莱环保股份有限公司存在一种一体化MBR污水处理设备，该一体化MBR污水处理设备包括均通过隔板隔开的设备控制区、反硝化区和膜硝化区；设备控制区设备控制区内设置有控制柜反硝化区内设置有搅拌/混合装置；膜硝化区设置有膜组器和与控制柜均通过电连接曝气设备、回流装置；膜组器包括膜架和设置在膜架上可拆卸的MBR膜；膜硝化区与反硝化区之间通过回流装置连通。

经过调节池预处理后的污水先进入反硝化区，其中，反硝化区是在搅拌/混合装置的作用下将硝化回流液与进水充分混合，通过微生物完成反硝化脱氮处理；膜硝化区是通过曝气设备向水内提供充足的氧气，然后在微生物的作用下，完成有机碳去除及氨氮的去除，并向膜硝化区内加入药剂除磷，最后通过MBR膜对水进行过滤，完成泥水分离，泥水分离后的浓缩污泥通过回流装置回流至反硝化区，为反硝化区的脱氮处理提供微生物和硝酸盐；泥水分离后的MBR膜内的清液则外排。

上述一体化MBR污水处理设备虽然解决了一体化、小型化的问题，但依然存在以下问题：

1、需要专门的膜清洗装置，MBR膜在工作中常常会堵塞，当无法通过在线膜清洗完成MBR膜的通量恢复时，只能通过人工将膜组器起吊出一体化MBR污水处理设备，放置在专门的膜清洗装置内，进行离线浸没清洗。该过程存在膜组器（膜架+膜）的拆装及膜组器多次起吊的问题，需要专门的起吊及专门的膜清洗装置。

2、没有专门的膜清洗装置，而通过在线膜清洗完成MBR膜的通量恢复时需要采用以下步骤进行膜的通量恢复：1)、清洗前需要全部排空膜硝化区的泥水混合物；2）向罐体内注入清水，并冲洗膜硝化区底部沉积的污泥，确保清水的注入量能够淹没MBR膜的膜片；3）向膜硝化区内投加清洗药剂，对膜进行浸没式清洗；4）洗膜完成后，排空膜硝化区的废液。该步骤进行过程中存在的问题有：1）膜硝化区的容积占调节池容积的二分之一以上，调节池一旦存储膜硝化区的排放的泥水混合液后，势必造成在洗膜过程中，污水无法进入污水处理站得到有效处理的问题；2）整个污水处理站，难以找到存储洗膜后废液的池容。若直接排入调节池，由于废液量太大，会对调节池内存储的系统微生物造成杀灭作用；3）膜硝化区排空及重新注入清水过程需要5~7个小时才能完成，且过程繁琐。加上后续膜浸泡清洗时间，整个膜清洗过程需要15~24个小时；由于设备体量小，实际运营过程中，多未设两班或三班值守，因此，完成整个洗膜过程至少需要两天时间；4）膜清洗过程所需要的清洗药剂量与膜硝化区容积成正比；5）系统缺少进行膜清洗时所需的清洁水。

3、膜片下的曝气吹脱装置在曝气过程中容易发生堵塞，需要人工不定时地对其进行疏通，且效果不佳。

4、该一体化MBR污水处理设备采用加入药剂的方式除磷，该方式除磷的过程中需要每隔5~7天向加药装置内人工补加药剂，且存在各种药剂的存储和运输问题。

5、MBR膜架采用可起吊/移动的方式进行加工制造，有抗浮、防变形、防腐蚀、易拆洗膜等设计要求，材料成本均较高。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种一体化MBR污水处理设备，其不仅具有小型化、一体化的优点，还实现了对MBR膜的快速清洗，减少MBR膜的清洗时长，进而减少了洗膜过程对整个污水处理系统的影响，确保系统污水都能够得到有效处理。

本实用新型的目的是这样实现的，一种一体化MBR污水处理设备，包括反硝化区，反硝化区内设置有搅拌/混合装置，还包括设备控制区和通过隔板隔开的硝化区、膜分离清洗区；设备控制区内设置有控制柜以及与控制柜通过电连接的产水泵和风机，硝化区内设置有与控制柜通过电连接的曝气设备；膜分离清洗区内设置有MBR膜、鼓风曝气装置和与反硝化区连通并与控制柜通过电连接的回流装置；鼓风曝气装置一端与风机通过管道连通；产水泵与MBR膜内部通过连接管连通。

在本实用新型中，经过调节池预处理后的污水先进入反硝化区，其中，反硝化区是在搅拌/混合装置的作用下将硝化回流液与进水充分混合，通过微生物完成反硝化脱氮处理；硝化区是通过曝气设备向水中提供充足的氧气，然后水在微生物的作用下完成有机碳和氨氮的去除；膜分离清洗区是通过MBR膜的过滤及截留作用，达到泥水完全分离的目的，鼓风曝气装置在曝气吹脱中使MBR膜的膜丝运动的效果，减少甚至防止MBR膜工作过程中有泥累积在MBR膜上，膜分离清洗区内的浓缩淤泥与反硝化区通过回流装置连通，泥水分离后的浓缩污泥通过回流装置回流至反硝化区，为反硝化区的脱氮处理提供微生物和硝酸盐；泥水分离后的MBR膜内的清液则通过产水泵外排；曝气设备、气提回流装置可通过控制柜调节气管阀门开启度，调节泥水混合液的气提流量。

MBR膜堵塞后，MBR膜的洗膜过程包括先将膜分离清洗区内的泥水混合物排空，泥水混合物排空后向膜分离清洗区内注入硝化区的上清液、不含固体或含少量固体的其它区的清液，控制柜控制曝气设备停止工作则硝化区中的污泥沉淀，硝化区上部的液体为上清液。然后直接在膜分离清洗区内直接添加清洗药剂，鼓风曝气装置的曝气孔吹出气体对MBR膜进行清洗，清洗完成后排出带有清洗药剂的废液即可实现对MBR膜的快速清洗，MBR膜清洗完成后即可恢复一体化MBR污水处理设备至自动运行状态。

本技术方案将常规的膜硝化区分解为硝化区与膜分离清洗区。其中MBR膜所需空间，仅占好氧区容积的十分之一空间，考虑安装及后期检修问题，膜分离清洗区的空间为原有膜硝化区的四分之一。因此实现以下优点：1）无需专门的洗膜装置；2）无需专门的起吊装置；3）无需在进行浸没清洗时拆装以及多次起吊膜组器。以及实现以下优点：1）所需的清洗药剂仅占原有药剂的四分之一量；2）洗膜过程排放及重新注入的水量减少四分之三；3）进排水量减少后，调节池具有足够的池容容纳洗膜过程的水量变化；4）时间大大减少，能够确保在8~10个小时（一个班次）内完成膜的浸泡清洗；5）洗膜产生的带有清洗药剂的废液少，不会对系统微生物造成杀灭作用；6）洗膜过程可通过污水处理的调节池与系统管网的调节作用，确保所有污水均能够得到有效处理。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下的优点：其不仅具有小型化、一体化的优点，还实现了对MBR膜的快速清洗，减少MBR膜的清洗时长，进而洗膜过程对整个污水处理系统的影响，确保系统污水都能够得到有效处理；此外还更进一步实现一体化MBR污水处理设备的自动化无人化值守功能。达到节约成本、运行稳定的优点。

附图说明

本实用新型的附图说明如下：

图1是本实用新型一种一体化MBR污水处理设备的一种示意图；

图2是本实用新型一种一体化MBR污水处理设备的一种立体剖面示意图；

图3是本实用新型一种一体化MBR污水处理设备的一种顶面剖面示意图；

图4是本实用新型一种一体化MBR污水处理设备中的另一种顶面剖面示意图；

图5是本实用新型一种一体化MBR污水处理设备中的鼓风曝气装置的俯视示意图；

图6是本实用新型一种一体化MBR污水处理设备中硝化区和膜分离清洗区的正面剖视示意图。

图中：1.反硝化区；2.硝化区；3.膜分离清洗区；4.设备控制区；5.隔板；6.曝气设备；7.MBR膜；8.膜架；9.产水泵；10.电化学除磷装置；11.搅拌/混合装置；12.电动/磁阀；13.风机；14.鼓风曝气装置；15.管道Ⅰ；16.管道Ⅱ；17.进口Ⅰ；18.出口Ⅰ；19.出口Ⅱ；20.进口Ⅱ；21.曝气孔；22.曝气管；23.管道；24.调节池；25.连接管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1至图6所示，一种一体化MBR污水处理设备，包括反硝化区1，反硝化区1内设置有搅拌/混合装置，还包括设备控制区4和通过隔板5隔开的硝化区2、膜分离清洗区3；设备控制区4内设置有控制柜以及与控制柜通过电连接的产水泵9和风机13，硝化区2内设置有与控制柜通过电连接的曝气设备6；膜分离清洗区3内设置有MBR膜7、鼓风曝气装置14和与反硝化区1连通并与控制柜通过电连接的回流装置；鼓风曝气装置14一端与风机13通过管道23连通；产水泵9与MBR膜7内部通过连接管25连通。

在本实用新型中，经过调节池24处理后的污水先进入反硝化区1，其中，反硝化区1是在搅拌/混合装置的作用下将硝化回流液与进水充分混合，通过微生物完成反硝化脱氮处理；硝化区2是通过曝气设备6向水中提供充足的氧气，然后水在微生物的作用下完成有机碳去除和氨氮的去除；膜分离清洗区3是通过MBR膜7的过滤及截留作用，达到泥水完全分离的目的，鼓风曝气装置14在曝气吹脱中使MBR膜7的膜丝运动的效果，减少甚至防止MBR膜7工作过程中有泥累积在MBR膜7上，泥水分离后的浓缩污泥通过回流装置（未画出）回流经连接管25至反硝化区1，为反硝化区1的脱氮处理提供微生物和硝酸盐；泥水分离后的MBR膜内的清液则通过产水泵外排；曝气设备、气提回流装置可通过控制柜调节气管阀门开启度，调节泥水混合液的气提流量。

MBR膜7堵塞后，MBR膜7的洗膜过程包括先将膜分离清洗区3内的泥水混合物排空，泥水混合物排空后向膜分离清洗区3内注入硝化区2的上清液、不含固体或含少量固体的其它区的清液，控制柜控制曝气设备6停止工作则硝化区2中的污泥沉淀，硝化区2上部的液体为上清液。然后直接在膜分离清洗区3内直接添加清洗药剂，鼓风曝气装置14的曝气孔21吹出气体对MBR膜7进行清洗，清洗完成后排出带有清洗药剂的废液即可实现对MBR膜7的快速清洗，MBR膜7清洗完成后即可恢复一体化MBR污水处理设备至自动运行状态。

本技术方案将常规的膜硝化区分解为硝化区2与膜分离清洗区3。其中MBR膜7所需空间，仅占污水处理系统中好氧区容积约十分之一空间，考虑到安装及后期检修问题，膜分离清洗区3的空间为原有膜硝化区的四分之一，因此实现以下优点：1）无需专门的洗膜装置；2）无需专门的起吊装置；3）无需在进行浸没清洗时拆装以及多次起吊膜组器。以及实现以下优点：1）所需的清洗药剂仅占原有药剂的四分之一量；2）洗膜过程排放及重新注入的水量减少四分之三；3）进排水量减少后，调节池具有足够的池容容纳洗膜过程的水量变化；4）时间大大减少，能够确保在8~10个小时（一个班次）内完成膜的浸泡清洗；5）洗膜产生的带有清洗药剂的废液少，不会对系统微生物造成杀灭作用；6）洗膜过程可通过污水处理系统的调节池与系统管网的调节作用，确保所有污水均能够得到有效处理。

在本实施例中，搅拌/混合装置11是能对污水进行搅拌的泵，在其他实施例中，搅拌/混合装置还可以是其他。反硝化区1、硝化区2和膜分离清洗区3之间可以通过管道连通，也可以通过区与区之间隔板5的高低控制水从一个区流至另一个区的方式连通。在本实施例中，曝气设备6是鼓风曝气设备，鼓风曝气设备6包括风机和鼓风曝气装置，控制柜与曝气设备6通过电连接是指风机与控制柜通过电连接。在另一实施例中，曝气设备6是表面曝气设备6。在其他实施例中，曝气设备6还可以是潜水射流曝气设备6或沉水式曝气设备6。在本实施例中，回流装置的品牌型号可以是中泰ZTQT-1的气提回流装置，还可以是其他品牌型号或定制。

进一步地，如图1至图2所示，反硝化区1或硝化区2还设置有电化学除磷装置10。在本实施例中在硝化区增设电化学除磷装置，利用电化学反应过程中所释放的铝铁粒子，完成对系统中磷酸盐的去除，以取代原有系统中所需的药剂投加装置。因此，实现以下优点：1）由5~7天进行一次人工补加除磷药剂，调整为半年左右更换一次电化学除磷装置的极板，大大减少人工的介入频率；2）不存在药剂的存储及运输问题。在另一实施例中，电化学除磷装置设置在反硝化区1。电化学除磷装置可以是申请号为CN200920147862.1的一种污水除磷电解装置，还可以是定制或其他品牌型号的电化学除磷装置。在其他实施例中，硝化区2内也可采用人工补加药剂的方式除磷。

进一步地，如图3所示，膜分离清洗区3的内壁上焊接有膜支撑架8，MBR膜7固定在膜支撑架8上。在本实施例中，MBR膜7固定在膜支撑架8上，膜支撑架8直接焊接在膜分离清洗区3的内壁上，膜分离清洗区3可以是箱体或罐体等，在本实施例中，膜支撑架8是固定在膜分离清洗区3的内壁上的4根横板，即在膜分离清洗区3内壁的左右两侧均固定2根上下设置的横板，MBR膜7通过黏结、螺栓连接、固定件固定等固定方式与膜支撑架8垂直固定，膜支撑架8上的MBR膜7包括有多张，且多张MBR膜7之间带有间隙。膜支撑架8直接焊接在膜分离清洗区3的内壁上取消原有膜组器中的膜架，在现有罐/箱体上直接焊接膜的上下横板及固定件，确保膜片仍具有取出及安装功能。因此实现以下优点：1）减少膜架的制作成本；2）释放出更大的检修空间，简化设备结构。

进一步地，如图4至图6所示，设备控制区4还包括有与鼓风曝气装置14另一端通过管道23连通的电动/磁阀12。在曝气吹脱装置14上增设自动冲洗的电动/磁阀12，即系统进行休眠时，风机13停运，电动/磁阀12处于开启状态，曝气吹脱装置14的管道内空气会随着电动/磁阀12的开启排出管道，而膜分离清洗区3内的污水会通过曝气吹脱装置14上的3~5mm曝气孔21反向进入曝气管22；风机开启后，瞬间所产生的风压会促使曝气管22内的泥水快速通过电动/磁阀12所在管道23的管口排出，从而对曝气吹脱装置14上曝气孔21所在的曝气管22造成水流冲刷，达到清洗曝气管22防止鼓风曝气装置14内污泥淤积而堵塞的问题。

进一步地，为了进一步清洗曝气管22防止鼓风曝气装置14内污泥淤积而堵塞，鼓风曝气装置14设置在膜分离清洗区3的MBR膜7下方。

进一步地，如图4和图5所示，鼓风曝气装置14包括平行的管道Ⅰ15和管道Ⅱ16，管道Ⅰ15上设置有一个进口Ⅰ17和多个出口Ⅰ18，管道Ⅱ16上设置有一个出口Ⅱ19和多个与出口Ⅰ18相对应的进口Ⅱ20，出口Ⅰ18和进口Ⅱ20之间通过带有曝气孔21的曝气管22连接，进口Ⅰ17与风机13之间、出口Ⅱ19与电动/磁阀12之间均通过管道23连接。

即系统进行休眠时，风机13停运，电动/磁阀12处于开启状态，曝气吹脱装置14的管道内空气会随着电动/磁阀12的开启排出管道23，而膜分离清洗区3内的污水会通过曝气吹脱装置14上的3~5mm曝气孔21反向进入曝气管22；风机开启后，瞬间所产生的风压会促使曝气管22内的泥水快速通过电动/磁阀12所在管道23的管口排出，上述结构的鼓风曝气装置14可以保证电动/磁阀12开启，膜分离清洗区3内的污水从曝气孔21反向进入所有的曝气管22时，避免气体从没有曝气孔21的顺畅管道23直接吹出电动/磁阀12外，从而避免出现打开电动/磁阀12时，风机13所产生的高压气体很少经过甚至不经过被泥水混合物堵塞的曝气管22，造成无法将鼓风曝气装置14中堵塞的泥水混合物高速通畅的吹出电动/磁阀12所在管口的现象。在本实施例中，管道Ⅰ15上的进口Ⅰ17和出口Ⅰ18是设置在管道Ⅰ15上的二通、三通或/和四通的口，管道Ⅱ16上的进口Ⅱ20和出口Ⅱ19是设置在管道Ⅱ16上的二通、三通或/和四通的口，在其他实施例中，管道Ⅰ15上的进口Ⅰ17和出口Ⅰ18是还可以是开设在管道Ⅰ15上开设的孔，管道Ⅱ16上的进口Ⅱ20和出口Ⅱ19还可以是管道Ⅱ16上开设的孔。

本实用新型中，通过控制柜内PLC的运行程序，依据运行参数控制一体化污水处理设备中相关动力设备即风机13、产水泵9、曝气设备6和电动/磁阀12等的启停/动作。

Claims (9)

1.一种一体化MBR污水处理设备，包括反硝化区（1），反硝化区（1）内设置有搅拌/混合装置，其特征在于：还包括设备控制区（4）和通过隔板（5）隔开的硝化区（2）、膜分离清洗区（3）；设备控制区（4）内设置有控制柜以及与控制柜通过电连接的产水泵（9）和风机（13），硝化区（2）内设置有与控制柜通过电连接的曝气设备（6）；膜分离清洗区（3）内设置有MBR膜（7）、鼓风曝气装置（14）和与反硝化区（1）连通并与控制柜通过电连接的回流装置；鼓风曝气装置（14）一端与风机（13）通过管道（23）连通；产水泵（9）与MBR膜（7）内部通过连接管（25）连通。

2.根据权利要求1所述的一体化MBR污水处理设备，其特征在于：反硝化区（1）或硝化区（2）还设置有电化学除磷装置（10）。

3.根据权利要求1或2所述的一体化MBR污水处理设备，其特征在于：膜分离清洗区（3）的内壁上焊接有膜支撑架（8），MBR膜（7）固定在膜支撑架（8）上。

4.根据权利要求1或2所述的一体化MBR污水处理设备，其特征在于：设备控制区（4）还包括有与鼓风曝气装置（14）另一端通过管道（23）连通的电动/磁阀（12）。

5.根据权利要求3所述的一体化MBR污水处理设备，其特征在于：设备控制区（4）还包括有与鼓风曝气装置（14）另一端通过管道（23）连通的电动/磁阀（12）。

6.根据权利要求4所述的一体化MBR污水处理设备，其特征在于：鼓风曝气装置（14）设置在膜分离清洗区（3）的MBR膜（7）下方。

7.根据权利要求5所述的一体化MBR污水处理设备，其特征在于：鼓风曝气装置（14）设置在膜分离清洗区（3）的MBR膜（7）下方。

8.根据权利要求4所述的一体化MBR污水处理设备，其特征在于：鼓风曝气装置（14）包括平行的管道Ⅰ（15）和管道Ⅱ（16），管道Ⅰ（15）上开有一个进口Ⅰ（17）和多个出口Ⅰ（18），管道Ⅱ（16）上开有一个出口Ⅱ（19）和多个与出口Ⅰ（18）相对应的进口Ⅱ（20），出口Ⅰ（18）和进口Ⅱ（20）之间通过带有曝气孔（21）的曝气管（22）连接，进口Ⅰ（17）与风机（13）之间、出口Ⅱ（19）与电动/磁阀（12）之间均通过管道（23）连接。

9.根据权利要求5、6或7所述的一体化MBR污水处理设备，其特征在于：鼓风曝气装置（14）包括平行的管道Ⅰ（15）和管道Ⅱ（16），管道Ⅰ（15）上设置有一个进口Ⅰ（17）和多个出口Ⅰ（18），管道Ⅱ（16）上设置有一个出口Ⅱ（19）和多个与出口Ⅰ（18）相对应的进口Ⅱ（20），出口Ⅰ（18）和进口Ⅱ（20）之间通过带有孔的曝气管（22）连接，进口Ⅰ（17）与风机（13）之间、出口Ⅱ（19）与电动/磁阀（12）之间均通过管道（23）连接。

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