CN212425796U - 一种基于mbr-md耦合膜的o-m-a/a脱氮除磷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于MBR‑MD耦合膜的O‑M‑A/A脱氮除磷装置。本实用新型将好氧池前置，好氧微生物将污水中的氨氮转化为硝酸盐氮氮和亚硝酸盐氮氮后流入厌氧/缺氧区，通过反硝化反应将硝酸盐氮氮和亚硝酸盐氮氮转化为氮气，因此本实用新型无需通过回流脱氮，省去了回流设备，降低了系统能耗；本实用新型运用了反硝化聚磷的原理，将直径小的脱氧膜置于直径大的过滤膜内，相较于传统MBR膜组器仅有的截留过滤作用，该耦合膜组器具有截留污泥、产水过滤、硝化液脱氧及膜吹扫曝气回收利用等作用。同时，由于该耦合膜组器的多膜嵌套设计，增强了耦合膜丝的抗污染能力和拉伸强度，使其比传统MBR膜仅需更少的吹扫气量且不易断丝。

Description

一种基于MBR-MD耦合膜的O-M-A/A脱氮除磷装置

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种基于MBR-MD耦合膜的O-M-A/A脱氮除磷装置。

背景技术

近几十年来，随着化肥、农药和洗涤剂等的广泛应用，氮磷污染及水体富营养化日趋严重，我国对氮磷排放也提出了更高更严的标准和要求。随着国家对污水排放要求的不断提高，尤其是针对氮磷的排放标准越来越严格，为了达到更低的出水要求，传统生化工艺与MBR工艺结合是近年来污水处理工艺的研究热点。

MBR工艺利用膜截留特性取代二沉池实现泥水过滤，使生化系统达到更高污泥浓度，生化反应区体积得以大幅缩小，强化了生化处理能力。而在诸多生化工艺中，AAO工艺以其工艺流程简单且能实现同步脱氮除磷而备受青睐。因此，AAO工艺与MBR工艺的AAO-MBR得到越来越多的关注与研究，但是AAO-MBR工艺具有能耗高的缺陷，其吨水处理能耗是传统活性污泥法的 2-3倍，这限制了该工艺的推广和应用。

AAO-MBR工艺的能耗主要来自AAO工艺的回流和MBR工艺的膜吹扫：在传统AAO工艺中，脱氮除磷分别利用不同菌种在不同反应环境下进行：脱氮利用硝化菌在好氧环境下将氨氮转化为硝酸盐氮，再由缺氧环境下的反硝化菌把硝酸盐氮转化为氮气，除磷则利用聚磷菌在厌氧环境下释磷再在好氧环境下吸磷实现。由于进水中碳源有限，而反硝化菌和聚磷菌均为异养菌，为确保反硝化菌和聚磷菌所需碳源摄入，在传统AAO工艺中通常将厌氧池和缺氧池前置，优先获取碳源，再利用回流使硝化液从好氧池回流缺氧池，使聚磷菌从好氧池回流厌氧池。因此，为了达到更好的脱氮除磷效果，就需要更多的碳源和更大的回流量。但是我国的生活污水具有碳氮比、碳磷比较低等特点，难同时满足反硝化菌和聚磷菌对碳源的需求，造成反硝化菌和聚磷菌的竞争，为保证系统脱氮除磷效果，在很多市政项目中经常需要人为补充碳源。在MBR工艺中，由于采用膜抽吸过滤出水，在膜的截留作用下，生物反应区的污泥浓度可以达到传统活性污泥法的2-3倍，为减缓膜污染堵塞，目前最主流的方式是通过穿孔管在膜组器底部大量曝气对膜丝冲刷，使膜丝抖动，其气水比约为15:1～20:1，单是进行膜吹扫曝气所需的曝气量就远高于活性污泥法的，增加了曝气能耗。但是大气泡曝气的传氧效率低，而曝气范围主要集中在膜组器附近，因此膜吹扫所用的大量曝气只起到冲刷抖动作用，其中大量的氧气只能浪费，好氧池还需另外设置微孔曝气装置为好氧微生物供氧。

因此，如何解决能耗高的问题是值得探究的方向。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种基于MBR-MD耦合膜的O-M-A/A脱氮除磷方法，本实用新型的方法能耗低，脱氮除磷效果好。

本实用新型提供了一种基于MBR-MD耦合膜的O-M-A/A脱氮除磷装置，包括：

进水装置；

入口与所述进水装置出口相连的超细格栅；

超细格栅出口分别与好氧池和切换式厌氧/缺氧池相连；

设置于所述好氧池底部的微孔曝气盘；

入口与所述好氧池出口相连的MBR-MD耦合膜；

MBR-MD耦合膜通过产水真空泵与切换式厌氧/缺氧池相连；

所述切换式厌氧/缺氧池设置有悬浮填料；

所述MBR-MD耦合膜包括：

耦合膜组器、设置于所述耦合膜组器下部的集气管、设置于所述耦合膜组器上部的集水管；所述耦合膜组器包括MBR膜和设置于所述MBR膜内部的脱氧膜；设置于所述集气管下部的膜吹扫曝气装置、用于对所述耦合膜组器进行鼓风的鼓风机、与所述集水管相连的产水真空泵、所述集气管通过脱气真空泵与所述好氧池底部的微孔曝气盘相连。

优选的，所述脱氧膜为有机膜或无机膜；所述脱氧膜为中空纤维膜或平板膜；所述脱氧膜的孔径为0.01～0.03μm。

优选的，所述脱氧膜采用的脱氧方式为：气体吹扫、负压抽吸或气体吹扫与负压抽吸结合。

优选的，所述膜吹扫曝气装置为穿孔管；所述穿孔管的孔径为3～8mm。

优选的，所述MBR-MD耦合膜中：膜吹扫曝气装置通过集气管曝气使膜丝抖动并冲刷膜丝表面。

优选的，所述MBR膜的直径为1～3mm，孔径为0.03～0.4μm。

优选的，所述MBR-MD耦合膜中脱氧膜膜丝内径尺寸范围为 0.1～0.3mm，外径尺寸范围为0.2～0.4mm；

优选的，所述MBR膜膜丝内径尺寸范围为0.8～1.1mm，外径尺寸范围为0.9～1.2mm。

优选的，所述悬浮填料为球形悬浮填料。

优选的，所述超细格栅的规格具体为1～5mm；所述微孔曝气盘的孔径为 0.22～100μm。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种基于MBR-MD耦合膜的 O-M-A/A脱氮除磷装置，包括：进水装置；入口与所述进水装置出口相连的超细格栅；超细格栅出口分别与好氧池和切换式厌氧/缺氧池相连；设置于所述好氧池底部的微孔曝气盘；入口与所述好氧池出口相连的MBR-MD耦合膜；MBR-MD耦合膜通过产水真空泵与切换式厌氧/缺氧池相连；所述切换式厌氧/缺氧池设置有悬浮填料；所述MBR-MD耦合膜包括：耦合膜组器、设置于所述耦合膜组器下部的集气管、设置于所述耦合膜组器上部的集水管；所述耦合膜组器包括MBR膜和设置于所述MBR膜内部的脱氧膜；设置于所述集气管下部的膜吹扫曝气装置、用于对所述耦合膜组器进行鼓风的鼓风机、与所述集水管相连的产水真空泵、所述集气管通过脱气真空泵与所述好氧池底部的微孔曝气盘相连。本实用新型将好氧池前置，好氧微生物将污水中的氨氮转化为硝酸盐氮氮和亚硝酸盐氮氮后流入厌氧/缺氧区，通过反硝化反应将硝酸盐氮氮和亚硝酸盐氮氮转化为氮气，因此本实用新型无需通过回流脱氮，省去了回流设备，降低了系统能耗；本实用新型运用了反硝化聚磷的原理，该反应原理可以在实现同步脱氮除磷的同时最大化利用进水碳源，将直径小的脱氧膜置于直径大的过滤膜内，相较于传统MBR膜组器仅有的截留过滤作用，该耦合膜组器具有截留污泥、产水过滤、硝化液脱氧及膜吹扫曝气回收利用等作用。同时，由于该耦合膜组器的多膜嵌套设计，增强了耦合膜丝的抗污染能力和拉伸强度，使其比传统MBR膜仅需更少的吹扫气量且不易断丝。

附图说明

图1为本实用新型基于MBR-MD耦合膜的O-M-A/A脱氮除磷工艺流程图；

图2为本实用新型基于MBR-MD耦合膜的O-M-A/A脱氮除磷装置示意图；

图3为本实用新型MBR-MD耦合膜示意图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种基于MBR-MD耦合膜的O-M-A/A脱氮除磷装置和方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都属于本实用新型保护的范围。本实用新型的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本实用新型内容、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本实用新型技术。

本实用新型提供了一种基于MBR-MD耦合膜的O-M-A/A脱氮除磷装置，包括：

进水装置；

入口与所述进水装置出口相连的超细格栅；

超细格栅出口分别与好氧池和切换式厌氧/缺氧池相连；

设置于所述好氧池底部的微孔曝气盘；

入口与所述好氧池出口相连的MBR-MD耦合膜；

MBR-MD耦合膜通过产水真空泵与切换式厌氧/缺氧池相连；

所述切换式厌氧/缺氧池设置有悬浮填料；

所述MBR-MD耦合膜包括：

耦合膜组器、设置于所述耦合膜组器下部的集气管、设置于所述耦合膜组器上部的集水管；所述耦合膜组器包括MBR膜和设置于所述MBR膜内部的脱氧膜；设置于所述集气管下部的膜吹扫曝气装置、用于对所述耦合膜组器进行鼓风的鼓风机、与所述集水管相连的产水真空泵、所述集气管通过脱气真空泵与所述好氧池底部的微孔曝气盘相连。

本实用新型提供的基于MBR-MD耦合膜的O-M-A/A脱氮除磷装置，包括进水装置。

本实用新型对于所述进水装置不进行限定，是污水的进入渠道即可。

本实用新型提供的基于MBR-MD耦合膜的O-M-A/A脱氮除磷装置包括入口与所述进水装置出口相连的超细格栅。

本实用新型所述超细格栅的规格具体为1～5mm。

本实用新型所述超细格栅为过滤作用，污水经过超细格栅过滤后按适当比例分别流入好氧区和厌氧/缺氧区。

超细格栅出口分别与好氧池和切换式厌氧/缺氧池相连。

污水流入好氧池和切换式厌氧/缺氧池的比例优选为4:1～1:1。

本实用新型提供的基于MBR-MD耦合膜的O-M-A/A脱氮除磷装置包括设置于所述好氧池底部的微孔曝气盘。

本实用新型所述微孔曝气盘的优选孔径为0.22～100μm。

本实用新型好氧池即为好氧区，其底部设微孔曝气盘供氧，流入好氧区的污水在好氧硝化菌作用下进行硝化反应将氨氮转化为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮。

本实用新型提供的基于MBR-MD耦合膜的O-M-A/A脱氮除磷装置包括入口与所述好氧池出口相连的MBR-MD耦合膜。

本实用新型所述MBR-MD耦合膜包括：

耦合膜组器、设置于所述耦合膜组器下部的集气管、设置于所述耦合膜组器上部的集水管；所述耦合膜组器包括MBR膜和设置于所述MBR膜内部的脱氧膜；设置于所述集气管下部的膜吹扫曝气装置、用于对所述耦合膜组器进行鼓风的鼓风机、与所述集水管相连的产水真空泵、所述集气管通过脱气真空泵与所述好氧池底部的微孔曝气盘相连。

具体的，本实用新型所述MBR-MD耦合膜包括耦合膜组器。

所述MBR-MD耦合膜包括设置于所述耦合膜组器下部的集气管；以及设置于所述耦合膜组器上部的集水管。本实用新型对于所述集气管和集水管的规格不进行限定，优选其长度与耦合膜的宽度一致。

本实用新型所述耦合膜组器包括MBR膜和设置于所述MBR膜内部的脱氧膜。

其中耦合膜组器为耦合膜系统的核心，它由直径较小的脱氧膜置于直径较大的MBR膜内部构成双层复合膜。

其中，所述MBR-MD耦合膜中脱氧膜膜丝内径尺寸范围为0.1～0.3mm，可以为0.1mm、0.2mm、0.3mm或者上述任意二者之间的点值；外径尺寸范围为0.2～0.4mm；可以为0.2mm、0.3mm、0.4mm或者上述任意二者之间的点值；可以为所述MBR膜膜丝内径尺寸范围为0.8～1.1mm，可以为0.8mm、 0.9mm、1.0mm、1.1mm或者上述任意二者之间的点值；外径尺寸范围为 0.9～1.2mm，可以为0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm或者上述任意二者之间的点值。

本实用新型污水经MBR膜过滤后进入MBR膜内层，过滤后的污水在 MBR膜内层与MD脱氧膜接触，污水中的气体分子在负压/分压作用下被脱气真空泵抽出/吹扫收集至底部集气管，集气管与好氧区微孔曝气盘相连，而经过脱氧后的污水被由产水真空泵抽入厌氧/缺氧区。

本实用新型上述双层复合膜具有泥水分离、硝化液脱氧、强化膜清洗效果及膜吹扫曝气重复利用等四个主要作用。

其中，外层MBR膜的作用：(1)截留污泥，将硝化菌保留在好氧区；(2) 给脱氧膜做预处理，防止悬浮颗粒堵塞脱氧膜；(3)MBR膜的吹扫曝气在好氧区微孔曝气装置的间歇期为好氧区微生物供氧。

内层脱氧膜的作用：(1)脱除硝化液中的溶解氧，避免硝化液进入厌氧/ 缺氧区破坏原有厌氧/缺氧环境；(2)将脱出的富氧空气输送至好氧区微孔曝气装置，为好氧微生物供氧；(3)利用脱氧时吹扫和抽吸形成的抖动带动外层MBR膜抖动，脱氧时吹扫的空气从MBR膜内部反冲出膜外部，膜抖动和空气反冲利于缓解膜污染，可减少膜吹扫曝气，从而降低曝气能耗；(4)内层脱氧膜相当于给外层过滤膜增加了内衬，强化了膜丝拉伸强度，能有效避免“断丝”现象出现。

本实用新型并非简单的将不同功能的膜组器进行叠加组合，而是根据膜的直径大小，将直径较小的膜丝置于直径较大的膜丝内部，根据膜的功能选择不同膜的组合顺序。相较于传统的膜组器叠加耦合方式，多层膜嵌套形式的耦合膜组器体积更小。本实用新型将脱氧膜与过滤膜耦合，直径较小的脱氧膜置于过滤膜内部，所述脱氧膜可为中空纤维膜及平板膜形式，可采用气体吹扫、负压抽吸及气体吹扫与负压抽吸结合等三种脱氧方式，所述过滤膜可为中空纤维膜及平板膜等形式，采用负压抽吸进行过滤。外层过滤膜滤掉悬浮颗粒，对内层脱氧膜起到预处理作用，避免脱氧膜污堵，内层脱氧膜在脱氧过程中带动外层过滤膜抖动并进行气体反冲洗，减缓了外层膜丝的污染速度。

所述脱氧膜为有机膜或无机膜；所述脱氧膜为中空纤维膜或平板膜；所述脱氧膜的优选孔径为0.01～0.03μm；可以为0.01μm、0.02μm或0.03μm；所述MBR膜的优选孔径为0.03～0.4μm；优选为0.05～0.35μm。

本实用新型所述脱氧膜采用的脱氧方式为：气体吹扫、负压抽吸或气体吹扫与负压抽吸结合。加气吹脱主要使用氮气或压缩空气进行吹扫，使膜内测氧气分压降低，使液相中气体由液相向气相转移，进气压力一般控制在 0.7kPa以下；真空抽吸方式是在液相和气相之间创造的一个分压梯度。真空导致被溶解的氧气从液体内部扩散到真空侧，氧气通过真空泵被抽吸后排放。真空度的高低直接影响脱除效率，真空度越大，出口液体含气量越低，一般使用过程中真空度控制在150mbar-50mbar。真空抽吸辅助加气吹脱则结合了上述两种方式，可根据实际使用情况进行调节。

本实用新型所采用的脱氧膜的设计处理能力为20L/m²/h～120L/m²/h，过滤膜设计处理能力为15L/m²/h～30L/m²/h；因此为了最大程度结合利用脱氧膜和过滤膜的处理能力，在布置靠近外侧的膜丝可选用普通过滤膜，布置在内侧的膜丝可选用MBR-MD耦合膜。

本实用新型所述MBR-MD耦合膜包括设置于所述集气管下部的膜吹扫曝气装置；所述膜吹扫曝气装置为穿孔管。本实用新型所述穿孔管的优选长度与耦合膜组器宽度一致，所述穿孔管的优选孔径为3～8mm。

本实用新型所述MBR-MD耦合膜包括用于对所述耦合膜组器进行鼓风的鼓风机。

本实用新型对于所述鼓风机的型号和规格不进行限定，本领域技术人员熟知的即可。

本实用新型所述MBR-MD耦合膜包括与所述集水管相连的产水真空泵；所述集气管通过脱气真空泵与所述好氧池底部的微孔曝气盘相连。

所述MBR-MD耦合膜中：膜吹扫曝气装置通过集气管曝气使膜丝抖动并冲刷膜丝表面。这个过程中会有大量氧气进入污水中。

污水经外层MBR膜过滤后进入内层，在产水真空泵抽吸下向上流动，收集至集水管，污水流动过程经过内层脱氧膜，脱氧膜内部由鼓风机进气和脱气真空泵抽吸的共同作用下在脱氧膜内部形成极低的氧负压，而污水中氧分子在较高的氧分压作用下被压进脱氧膜内部，完成污水脱氧过程，而收集到的富氧空气向下流动至集气管。集水管中的脱氧硝化液由产水真空泵打入厌氧/缺氧区，而集气管中的富氧空气由脱气真空泵打入微孔曝气装置。

本实用新型MBR-MD耦合膜通过产水真空泵与切换式厌氧/缺氧池相连。所述切换式厌氧/缺氧池设置有悬浮填料。

本实用新型所述悬浮填料具体优选为球形悬浮填料。

进入厌氧/缺氧区的污水为反硝化聚磷菌提供碳源，由于厌氧/缺氧区未设曝气装置，在完全厌氧条件下由反硝化聚磷菌释磷以获得能量，之后随着真空泵将脱氧硝化液抽入厌氧/缺氧区，硝化液中的硝酸盐氮/亚硝酸盐氮使厌氧 /缺氧区由厌氧环境变为缺氧环境，随硝化液流入的碳源使反硝化聚磷菌在此以硝酸盐氮/亚硝酸盐氮为电子受体，在吸磷的同时将硝酸盐氮/亚硝酸盐氮还原为氮气，完成同步脱氮除磷过程。污水经脱氮除磷处理后，上清液从厌氧/ 缺氧区溢流排出。

本实用新型在好氧区进行硝化反应，在厌氧/缺氧区进行反硝化除磷，通过进水分流来补充释磷和反硝化聚磷过程所需碳源，在无回流的条件下实现脱氮除磷，省去了回流所需的能耗。基于反硝化聚磷原理，在厌氧条件下注入硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，同时反应池内投加悬浮填料，便于反硝化聚磷菌富集，反硝化聚磷菌在聚磷同时实现脱氮，实现“一碳两用”，大幅度节约碳源，避免了传统AAO工艺中聚磷菌与反硝化菌在厌氧环境对碳源的竞争影响脱氮除磷效果情况的出现。

图1为本实用新型基于MBR-MD耦合膜的O-M-A/A脱氮除磷工艺流程图；

图2为本实用新型基于MBR-MD耦合膜的O-M-A/A脱氮除磷装置示意图；

图3为本实用新型MBR-MD耦合膜示意图。

其中，1为进水装置，2为超细格栅，3为好氧池，4为切换式厌氧/缺氧池，5为微孔曝气盘；6为脱气真空泵；7为膜吹扫曝气装置(穿孔管)；8为 MBR-MD耦合膜；9为鼓风机；10为产水真空泵，11为悬浮填料，12为集水管，13为脱气管，14为脱氧膜，15为MBR膜。

本实用新型提供了一种基于MBR-MD耦合膜的O-M-A/A脱氮除磷方法，包括：

污水经过超细格栅过滤后按比例分别流入好氧池和切换式厌氧/缺氧池；

部分污水在好氧池中的好氧硝化菌作用下进行硝化反应将氨氮转化为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，消化液流入MBR-MD耦合膜；

硝化液经外层MBR膜过滤后进入内层，在内层脱氧膜作用下，气体分子再抽至好氧池的微孔曝气盘，而经过脱氧后的硝化液被抽入厌氧/缺氧池；

另一部分污水进入厌氧/缺氧池为反硝化聚磷菌提供碳源和磷，在厌氧条件下反硝化聚磷菌吸收碳源，完成释磷同时获得能量；脱氧硝化液的进入，反硝化聚磷菌再在缺氧条件以硝酸盐氮/亚硝酸盐氮为电子受体，利用厌氧条件下获取的能量在吸磷的同时将硝酸盐氮/亚硝酸盐氮还原为氮气，实现同步脱氮除磷。

本实用新型了一种基于MBR-MD耦合膜的O-M-A/A脱氮除磷方法首先污水经过超细格栅过滤后按比例分别流入好氧池和切换式厌氧/缺氧池。

污水经过超细格栅过滤后按适当比例分别流入好氧区和厌氧/缺氧区。所述比例具体优选为4:1～1:1。

部分污水在好氧池中的好氧硝化菌作用下进行硝化反应将氨氮转化为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，消化液流入MBR-MD耦合膜。

好氧区底部设微孔曝气盘供氧，流入好氧区的污水在好氧硝化菌作用下进行硝化反应将氨氮转化为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮。

硝化液经外层MBR膜过滤后进入内层，在内层脱氧膜作用下，气体分子再抽至好氧池的微孔曝气盘，而经过脱氧后的硝化液被抽入厌氧/缺氧池。

优选具体为：硝化液经MBR膜过滤后进入MBR膜内层，过滤后的污水在MBR膜内层与MD脱氧膜接触，污水中的气体分子在负压/分压作用下被脱气真空泵抽出/吹扫收集至底部集气管，集气管与好氧区微孔曝气盘相连。

污水经MBR膜过滤后进入MBR膜内层，过滤后的污水在MBR膜内层与MD脱氧膜接触，污水中的气体分子在负压/分压作用下被脱气真空泵抽出/ 吹扫收集至底部集气管，集气管与好氧区微孔曝气盘相连，而经过脱氧后的污水被由产水真空泵抽入厌氧/缺氧区。

本实用新型耦合膜组器为耦合膜系统的核心，它由直径较小的脱氧膜置于直径较大的MBR膜内部构成双层复合膜。鼓风机向耦合膜组器的膜吹扫装置供气，膜吹扫装置通过穿孔管曝气使膜丝抖动并冲刷膜丝表面，这个过程中会有大量氧气进入污水中。污水经外层MBR膜过滤后进入内层，在产水真空泵抽吸下向上流动，收集至集水管，污水流动过程经过内层脱氧膜，脱氧膜内部由鼓风机进气和脱气真空泵抽吸的共同作用下在脱氧膜内部形成极低的氧负压，而污水中氧分子在较高的氧分压作用下被压进脱氧膜内部，完成污水脱氧过程，而收集到的富氧空气向下流动至集气管。集水管中的脱氧硝化液由产水真空泵打入厌氧/缺氧区，而集气管中的富氧空气由脱气真空泵打入微孔曝气装置。

另一部分污水进入厌氧/缺氧池为反硝化聚磷菌提供碳源和磷，在厌氧条件下反硝化聚磷菌吸收碳源，完成释磷同时获得能量；脱氧硝化液的进入，反硝化聚磷菌再在缺氧条件以硝酸盐氮/亚硝酸盐氮为电子受体，利用厌氧条件下获取的能量在吸磷的同时将硝酸盐氮/亚硝酸盐氮还原为氮气，实现同步脱氮除磷。

本实用新型所述切换式厌氧/缺氧池具体是通过脱氧后的硝化液的流入时间来控制实现厌氧和缺氧环境的切换：厌氧/缺氧区无曝气装置，在脱氧后的硝化液流入前，该反应池无分子态氧也无化合态氧，为厌氧环境，脱氧后的硝化液流入后，随着化合态氧的进入，该反应池变为缺氧环境。

该厌氧/缺氧区无曝气装置，在硝化液流入前，该反应池无分子态氧也无化合态氧，为厌氧环境，当硝化液流入后，随着化合态氧(硝酸盐氮和亚硝酸盐氮)的进入，该反应池变为缺氧环境。其有益作用具体为：(1)缺氧/厌氧区无需像传统SBR工艺一样通过曝气切换环境，节约了曝气能耗，完全无分子态氧的环境可以避免好氧异养菌出现竞争碳源，有利于反硝化聚磷菌富集； (2)利用进水分配使厌氧和缺氧反应过程完全分离，利于富集反硝化聚磷菌：厌氧/缺氧区进水分两个阶段，一阶段是系统分流进水，为反硝化聚磷菌厌氧环境下释磷提供磷和碳源，二阶段是硝化液进水，为反硝化聚磷菌缺氧环境下聚磷提供硝酸盐氮/亚硝酸盐氮和碳源。由于一阶段中，反应池中无硝酸盐氮/亚硝酸盐氮，故反硝化菌无法在该阶段与反硝化聚磷菌竞争碳源，使反硝化聚磷菌占据优势地位。

本实用新型的序批示厌氧/缺氧区通过硝化液的流入改变反应池的厌氧缺氧环境，该设计有利于反硝化聚磷菌的富集，同时省去了曝气所需的能耗。另外，该厌氧/缺氧区内还投加了悬浮填料，使反硝化聚磷菌富集在填料上，再强化反硝化聚磷菌又是菌群地位的同时还能够降低池内悬浮污泥浓度，便于上清液溢流产水。

本实用新型所述脱氧后的硝化液被抽入厌氧/缺氧池具体为：脱氧后的硝化液被由产水真空泵抽入厌氧/缺氧池。

进入厌氧/缺氧区的污水为反硝化聚磷菌提供碳源，由于厌氧/缺氧区未设曝气装置，在完全厌氧条件下由反硝化聚磷菌释磷以获得能量，之后随着真空泵将脱氧硝化液抽入厌氧/缺氧区，硝化液中的硝酸盐氮/亚硝酸盐氮使厌氧 /缺氧区由厌氧环境变为缺氧环境，随硝化液流入的碳源使反硝化聚磷菌在此以硝酸盐氮/亚硝酸盐氮为电子受体，在吸磷的同时将硝酸盐氮/亚硝酸盐氮还原为氮气，完成同步脱氮除磷过程。污水经脱氮除磷处理后，上清液从厌氧/ 缺氧区溢流排出。

其中，所述好氧池的水力停留时间为6～10h；另一部分污水进入厌氧/缺氧池的水力停留时间为2～4h；所述脱氧硝化液的进入厌氧/缺氧池后的水力停留时间为3～6h；

本实用新型提供了一种基于MBR-MD耦合膜的O-M-A/A脱氮除磷装置，包括：进水装置；入口与所述进水装置出口相连的超细格栅；超细格栅出口分别与好氧池和切换式厌氧/缺氧池相连；设置于所述好氧池底部的微孔曝气盘；入口与所述好氧池出口相连的MBR-MD耦合膜；MBR-MD耦合膜通过产水真空泵与切换式厌氧/缺氧池相连；所述切换式厌氧/缺氧池设置有悬浮填料；所述MBR-MD耦合膜包括：耦合膜组器、设置于所述耦合膜组器下部的集气管、设置于所述耦合膜组器上部的集水管；所述耦合膜组器包括MBR膜和设置于所述MBR膜内部的脱氧膜；设置于所述集气管下部的膜吹扫曝气装置、用于对所述耦合膜组器进行鼓风的鼓风机、与所述集水管相连的产水真空泵、所述集气管通过脱气真空泵与所述好氧池底部的微孔曝气盘相连。本实用新型将好氧池前置，好氧微生物将污水中的氨氮转化为硝酸盐氮氮和亚硝酸盐氮氮后流入厌氧/缺氧区，通过反硝化反应将硝酸盐氮氮和亚硝酸盐氮氮转化为氮气，因此本实用新型无需通过回流脱氮，省去了回流设备，降低了系统能耗；本实用新型运用了反硝化聚磷的原理，该反应原理可以在实现同步脱氮除磷的同时最大化利用进水碳源，将直径小的脱氧膜置于直径大的过滤膜内，相较于传统MBR膜组器仅有的截留过滤作用，该耦合膜组器具有截留污泥、产水过滤、硝化液脱氧及膜吹扫曝气回收利用等作用。同时，由于该耦合膜组器的多膜嵌套设计，增强了耦合膜丝的抗污染能力和拉伸强度，使其比传统MBR膜仅需更少的吹扫气量且不易断丝。

为了进一步说明本实用新型，以下结合实施例对本实用新型提供的一种基于MBR-MD耦合膜的O-M-A/A脱氮除磷装置和方法进行详细描述。

实施例1

基于MBR-MD耦合膜的O-M-A/A脱氮除磷装置，包括：进水装置；入口与所述进水装置出口相连的3mm的超细格栅；超细格栅出口分别与好氧池和切换式厌氧/缺氧池相连；设置于所述好氧池底部的50μm的微孔曝气盘；入口与所述好氧池出口相连的MBR-MD耦合膜；MBR-MD耦合膜通过产水真空泵与切换式厌氧/缺氧池相连；所述切换式厌氧/缺氧池设置有悬浮填料；所述MBR-MD耦合膜包括：耦合膜组器、设置于所述耦合膜组器下部的集气管、设置于所述耦合膜组器上部的集水管；所述耦合膜组器包括MBR膜(所采用MBR膜膜丝内径尺寸为0.8mm，外径尺寸为0.9mm)和设置于所述 MBR膜内部的脱氧膜(所采用脱氧膜膜丝内径尺寸为0.15mm，外径尺寸范围为0.25mm)；设置于所述耦合膜组器下部的膜吹扫曝气装置(采用孔径为 5mm的穿孔曝气管)、用于对所述耦合膜组器进行鼓风的鼓风机、与所述集气管相连的产水真空泵，所述集气管通过脱气真空泵与所述好氧池底部的微孔曝气盘相连。

污水经超细格栅过滤后按7：1的比例分别流入好氧区和厌氧/缺氧区，总停留时间为7h：在好氧区，由膜组器穿孔曝气供氧，流入好氧区的污水在好氧硝化菌作用下进行硝化反应将氨氮转化为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮。污水经 MBR膜过滤后进入MBR膜内层，过滤后的污水在MBR膜内层与MD脱氧膜接触，污水中的氧在负压/分压作用下被脱气真空泵抽出/吹扫收集至底部集气管，集气管与好氧区微孔曝气盘相连，此时回收的富氧空气通过微孔曝气盘对好氧区进行供氧，经过脱氧后的污水由产水真空泵抽入厌氧/缺氧区。污水分两次进入厌氧/缺氧区，第一次为未经处理的污水按适当比例直接进入厌氧/缺氧区，该阶段水力停留时间为3h，污水为反硝化聚磷菌提供碳源，由于厌氧/缺氧区未设曝气装置，在完全厌氧条件下由反硝化聚磷菌释磷并合成 PHA/PHB储存在体内。第二次是真空泵将经过硝化和脱氧处理的污水抽入厌氧/缺氧区，该阶段水力停留时间为4h，硝化液中的硝酸盐氮/亚硝酸盐氮使厌氧/缺氧区由厌氧环境变为缺氧环境，反硝化聚磷菌在此以硝酸盐氮/亚硝酸盐氮为电子受体，利用储存在体内的PHA/PHB为能量，在吸磷的同时将硝酸盐氮/亚硝酸盐氮还原为氮气，完成同步脱氮除磷。污水经一系列处理后，上清液从厌氧/缺氧区溢流排出。

试验用水取自福建某市政污水处理厂的生活污水，主要水质指标为： COD_Cr＝344mg/L，NH₃-N＝47mg/L，TN＝51mg/L，TP＝3.2mg/L。以上指标均按照《水和废水监测分析方法(第四版)》中的标准方法测定。

本实施例的装置在使用时，污水经进水泵分别打入好氧区和厌氧/缺氧区，进水比例为7：1，污水在反应器中的总水力停留时间为7h，为序批式反应器：前3h通过膜组器下方的穿孔曝气管曝气为好氧区好氧硝化菌硝化反应供氧，而这3h中，进入厌氧/缺氧区的污水在完全厌氧条件下为反硝化聚磷菌提供碳源以进行厌氧释磷并合成PHA/PHB。3h后，MBR-MD耦合膜系统的真空泵启动，将膜组器附近富氧污水中的氧脱除回收后打入微孔曝气盘对好氧区供氧，而脱氧后污水则由产水真空泵入厌氧/缺氧区，该过程持续4h。而脱氧硝化液进入厌氧/缺氧区后，带入了硝酸盐和亚硝酸盐，厌氧/缺氧区内的反硝化聚磷菌以硝酸盐氮和亚硝酸盐氮为电子受体，体内储存的PHA/PHB为碳源 (电子供体)，进行同步脱氮除磷。

按照上述实施步骤，经过2个月的驯化和培养后，出水COD_Cr、NH₃-N、 TN和TP的平均浓度分别为26.7mg/L、1.3mg/L、7.9mg/L和0.4mg/L，由于最后由厌氧/缺氧区产水，反硝化除磷过程易于控制，因此该系统对TN和TP 的去除效果良好，满足《城市污水排放标准》(GB18918-2002)一级标准的A 标准要求。另外，由于省去了专门的曝气供氧装置，该系统气水比为8：1，相较传统MBR工艺20：1～30:1的气水比节约了一半以上的曝气量，且该系统省去了回流装置，因此该系统吨水处理能耗(0.38kWh/t)低于传统MBR 工艺(0.9～1.3kWh/t)。

实施例2

基于MBR-MD耦合膜的O-M-A/A脱氮除磷装置，包括：进水装置；入口与所述进水装置出口相连的1mm的超细格栅；超细格栅出口分别与好氧池和切换式厌氧/缺氧池相连；设置于所述好氧池底部的0.22μm的微孔曝气盘；入口与所述好氧池出口相连的MBR-MD耦合膜；MBR-MD耦合膜通过产水真空泵与切换式厌氧/缺氧池相连；所述切换式厌氧/缺氧池设置有悬浮填料；所述MBR-MD耦合膜包括：耦合膜组器、设置于所述耦合膜组器下部的集气管、设置于所述耦合膜组器上部的集水管；所述耦合膜组器包括MBR膜(所采用MBR膜膜丝内径尺寸为1.0mm，外径尺寸范围为1.2mm)和设置于所述MBR膜内部的脱氧膜(所采用脱氧膜膜丝内径尺寸为0.2mm，外径尺寸范围为0.25mm)；设置于所述耦合膜组器下部的膜吹扫曝气装置(采用孔径为 8mm的穿孔曝气管)、用于对所述耦合膜组器进行鼓风的鼓风机、与所述集气管相连的产水真空泵，所述集气管通过脱气真空泵与所述好氧池底部的微孔曝气盘相连。

污水经超细格栅过滤后按4：1的比例分别流入好氧区和厌氧/缺氧区，总停留时间为8h：在好氧区，由膜组器穿孔曝气供氧，流入好氧区的污水在好氧硝化菌作用下进行硝化反应将氨氮转化为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮。污水经 MBR膜过滤后进入MBR膜内层，过滤后的污水在MBR膜内层与MD脱氧膜接触，污水中的氧在负压/分压作用下被脱气真空泵抽出/吹扫收集至底部集气管，集气管与好氧区微孔曝气盘相连，此时回收的富氧空气通过微孔曝气盘对好氧区进行供氧，经过脱氧后的污水由产水真空泵抽入厌氧/缺氧区。污水分两次进入厌氧/缺氧区，第一次为未经处理的污水按适当比例直接进入厌氧/缺氧区，该阶段水力停留时间为4h，污水为反硝化聚磷菌提供碳源，由于厌氧/缺氧区未设曝气装置，在完全厌氧条件下由反硝化聚磷菌释磷并合成 PHA/PHB储存在体内。第二次是真空泵将经过硝化和脱氧处理的污水抽入厌氧/缺氧区，该阶段水力停留时间为4h，硝化液中的硝酸盐氮/亚硝酸盐氮使厌氧/缺氧区由厌氧环境变为缺氧环境，反硝化聚磷菌在此以硝酸盐氮/亚硝酸盐氮为电子受体，利用储存在体内的PHA/PHB为能量，在吸磷的同时将硝酸盐氮/亚硝酸盐氮还原为氮气，完成同步脱氮除磷。污水经一系列处理后，上清液从厌氧/缺氧区溢流排出。

试验用水取自福建某市政污水处理厂的生活污水，主要水质指标为： COD_Cr＝289mg/L，NH₃-N＝51mg/L，TN＝56mg/L，TP＝4.5mg/L。以上指标均按照《水和废水监测分析方法(第四版)》中的标准方法测定。

本实施例的装置在使用时，污水经进水泵分别打入好氧区和厌氧/缺氧区，进水比例为4：1，污水在反应器中的总水力停留时间为8h，为序批式反应器：前4h通过膜组器下方的穿孔曝气管曝气为好氧区好氧硝化菌硝化反应供氧，而这4h中，进入厌氧/缺氧区的污水在完全厌氧条件下为反硝化聚磷菌提供碳源以进行厌氧释磷并合成PHA/PHB。4h后，MBR-MD耦合膜系统的真空泵启动，将好氧区污水中的氧脱除回收后打入微孔曝气盘对好氧区供氧，而脱氧后污水则打入厌氧/缺氧区，该过程持续4h。而脱氧硝化液进入厌氧/缺氧区后，带入了硝酸盐和亚硝酸盐，厌氧/缺氧区内的反硝化聚磷菌以硝酸盐氮和亚硝酸盐氮为电子受体，体内储存的PHA/PHB为碳源(电子供体)，进行同步脱氮除磷。

按照上述实施步骤，经过1个月的驯化和培养后，出水COD_Cr、NH₃-N、 TN和TP的平均浓度分别为20.6mg/L、2.1mg/L、6.6mg/L和0.5mg/L，由于最后由厌氧/缺氧区产水，反硝化除磷过程易于控制，因此该系统对TN和TP 的去除效果良好，满足《城市污水排放标准》(GB18918-2002)一级标准的A 标准要求。另外，由于省去了专门的曝气供氧装置，该系统气水比为9：1以下，相较传统MBR工艺20：1～30:1的气水比节约了一半以上的曝气量，且该系统省去了回流装置，因此该系统吨水处理能耗(0.46kWh/t)低于传统 MBR工艺(0.9～1.3kWh/t)。

实施例3

基于MBR-MD耦合膜的O-M-A/A脱氮除磷装置，包括：进水装置；入口与所述进水装置出口相连的1mm的超细格栅；超细格栅出口分别与好氧池和切换式厌氧/缺氧池相连；设置于所述好氧池底部的0.22μm的微孔曝气盘；入口与所述好氧池出口相连的MBR-MD耦合膜；MBR-MD耦合膜通过产水真空泵与切换式厌氧/缺氧池相连；所述切换式厌氧/缺氧池设置有悬浮填料；所述MBR-MD耦合膜包括：耦合膜组器、设置于所述耦合膜组器下部的集气管、设置于所述耦合膜组器上部的集水管；所述耦合膜组器包括MBR膜(所采用MBR膜膜丝内径尺寸为1.0mm，外径尺寸范围为1.2mm)和设置于所述MBR膜内部的脱氧膜(所采用脱氧膜膜丝内径尺寸为0.2mm，外径尺寸范围为0.25mm)；设置于所述耦合膜组器下部的膜吹扫曝气装置(采用孔径为 8mm的穿孔曝气管)、用于对所述耦合膜组器进行鼓风的鼓风机、与所述集气管相连的产水真空泵，所述集气管通过脱气真空泵与所述好氧池底部的微孔曝气盘相连。

污水经超细格栅过滤后按4：1的比例分别流入好氧区和厌氧/缺氧区，总停留时间为8h：在好氧区，由膜组器穿孔曝气供氧，流入好氧区的污水在好氧硝化菌作用下进行硝化反应将氨氮转化为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮。污水经 MBR膜过滤后进入MBR膜内层，过滤后的污水在MBR膜内层与MD脱氧膜接触，污水中的氧在负压/分压作用下被脱气真空泵抽出/吹扫收集至底部集气管，集气管与好氧区微孔曝气盘相连，此时回收的富氧空气通过微孔曝气盘对好氧区进行供氧，经过脱氧后的污水由产水真空泵抽入厌氧/缺氧区。污水分两次进入厌氧/缺氧区，第一次为未经处理的污水按适当比例直接进入厌氧/缺氧区，该阶段水力停留时间为4h，污水为反硝化聚磷菌提供碳源，由于厌氧/缺氧区未设曝气装置，在完全厌氧条件下由反硝化聚磷菌释磷并合成 PHA/PHB储存在体内。第二次是真空泵将经过硝化和脱氧处理的污水抽入厌氧/缺氧区，该阶段水力停留时间为4h，硝化液中的硝酸盐氮/亚硝酸盐氮使厌氧/缺氧区由厌氧环境变为缺氧环境，反硝化聚磷菌在此以硝酸盐氮/亚硝酸盐氮为电子受体，利用储存在体内的PHA/PHB为能量，在吸磷的同时将硝酸盐氮/亚硝酸盐氮还原为氮气，完成同步脱氮除磷。污水经一系列处理后，上清液从厌氧/缺氧区溢流排出。

试验用水取自福建某市政污水处理厂的生活污水，主要水质指标为： COD_Cr＝378mg/L，NH₃-N＝59mg/L，TN＝66mg/L，TP＝5.6mg/L。以上指标均按照《水和废水监测分析方法(第四版)》中的标准方法测定。

本实施例的装置在使用时，污水经进水泵分别打入好氧区和厌氧/缺氧区，进水比例为3：1，污水在反应器中的总水力停留时间为10h，为序批式反应器：前6h通过膜组器下方的穿孔曝气管曝气为好氧区好氧硝化菌硝化反应供氧，而这6h中，进入厌氧/缺氧区的污水在完全厌氧条件下为反硝化聚磷菌提供碳源以进行厌氧释磷并合成PHA/PHB。4h后，MBR-MD耦合膜系统的真空泵启动，将好氧区污水中的氧脱除回收后打入微孔曝气盘对好氧区供氧，而脱氧后污水则打入厌氧/缺氧区，该过程持续4h。而脱氧硝化液进入厌氧/ 缺氧区后，带入了硝酸盐和亚硝酸盐，厌氧/缺氧区内的反硝化聚磷菌以硝酸盐氮和亚硝酸盐氮为电子受体，体内储存的PHA/PHB为碳源(电子供体)，进行同步脱氮除磷。

按照上述实施步骤，经过1个月的驯化和培养后，出水COD_Cr、NH₃-N、 TN和TP的平均浓度分别为27.6mg/L、1.1mg/L、11.6mg/L和0.8mg/L，由于最后由厌氧/缺氧区产水，反硝化除磷过程易于控制，因此该系统对TN和TP 的去除效果良好，满足《城市污水排放标准》(GB18918-2002)一级标准的A 标准要求。另外，由于省去了专门的曝气供氧装置，该系统气水比为10：1 以下，相较传统MBR工艺20：1～30:1的气水比节约了一半以上的曝气量，且该系统省去了回流装置，因此该系统吨水处理能耗(0.58kWh/t)低于传统 MBR工艺(0.9～1.3kWh/t)。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于MBR-MD耦合膜的O-M-A/A脱氮除磷装置，其特征在于，包括：

进水装置；

入口与所述进水装置出口相连的超细格栅；

超细格栅出口分别与好氧池和切换式厌氧/缺氧池相连；

设置于所述好氧池底部的微孔曝气盘；

入口与所述好氧池出口相连的MBR-MD耦合膜；

MBR-MD耦合膜通过产水真空泵与切换式厌氧/缺氧池相连；

所述切换式厌氧/缺氧池设置有悬浮填料；

所述MBR-MD耦合膜包括：

耦合膜组器、设置于所述耦合膜组器下部的集气管、设置于所述耦合膜组器上部的集水管；所述耦合膜组器包括MBR膜和设置于所述MBR膜内部的脱氧膜；设置于所述集气管下部的膜吹扫曝气装置、用于对所述耦合膜组器进行鼓风的鼓风机、与所述集水管相连的产水真空泵、所述集气管通过脱气真空泵与所述好氧池底部的微孔曝气盘相连。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述脱氧膜为有机膜或无机膜；所述脱氧膜为中空纤维膜或平板膜；所述脱氧膜的孔径为0.01～0.03μm。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述脱氧膜采用的脱氧方式为：气体吹扫、负压抽吸或气体吹扫与负压抽吸结合。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述膜吹扫曝气装置为穿孔管；所述穿孔管的孔径为3～8mm。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述MBR-MD耦合膜中：膜吹扫曝气装置通过集气管曝气使膜丝抖动并冲刷膜丝表面。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述MBR膜的直径为1～3mm，孔径为0.03～0.4μm。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述MBR-MD耦合膜中脱氧膜膜丝内径尺寸范围为0.1～0.3mm，外径尺寸范围为0.2～0.4mm。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述MBR膜膜丝内径尺寸范围为0.8～1.1mm，外径尺寸范围为0.9～1.2mm。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述悬浮填料为球形悬浮填料。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超细格栅的规格具体为1～5mm；所述微孔曝气盘的孔径为0.22～100μm。

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