CN214829305U - 基于mabr的dat-iat污水处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于污水处理技术领域，特别涉及一种基于MABR的DAT‑IAT污水处理装置。所述装置包括DAT池、IAT池、曝气系统Ⅰ及曝气系统Ⅱ，其中DAT池和IAT池之间设有导流墙；曝气系统Ⅰ包括供气系统Ⅰ和曝气膜组件，曝气膜组件设置于DAT池内且与供气系统Ⅰ连接，曝气膜组件通过膜表面形成的微生物膜进行污水中有机污染物的氧化和同步硝化反硝化反应，实现生物脱氮；曝气装置设置于IAT池的底部，在IAT池内依靠活性污泥进行生物除磷。本实用新型DAT依靠曝气膜组件上附着的生物膜进行生物脱氮，污泥龄较长；IAT依靠活性污泥进行生物除磷，可采用较短泥龄，消除了传统生物脱氮除磷工艺中的污泥龄矛盾。

Description

基于MABR的DAT-IAT污水处理装置

技术领域

本实用新型属于污水处理技术领域，特别涉及一种基于MABR的DAT-IAT污水处理装置。

背景技术

近年来，水污染防治形势面临新的变化，部分地区氮、磷污染上升为水污染防治的主要问题，成为影响流域水质改善的突出瓶颈。污水集中处理设施是氮、磷排放的重要点源，应严格控制氮、磷排放总量。

DAT-IAT是SBR(sequencing batch reactor)的一种变形工艺，在污水处理领域应用广泛。DAT-IAT由需氧池(demand aeration tank，DAT)和间歇曝气池(intermittentaeration tank，IAT)串联而成。DAT作为预反应区，连续进水，连续曝气；IAT作为主反应区，连续进水，按顺序完成反应、沉淀、滗水、闲置，为间歇曝气。

DAT-IAT通过时间顺序上的控制，能够完成生物脱氮除磷过程。生物脱氮要经历硝化反硝化两个阶段。硝化反应(依靠硝化菌完成)是指将氨氮氧化为亚硝态氮和硝态氮的生物化学反应。反硝化反应(依靠反硝化菌完成)是指微生物在缺氧情况下(溶解氧浓度通常低于0.5mg/L)，利用硝酸盐和亚硝酸盐中的氧化态氮作为能量代谢中的电子受体，氧作为受氢体生成H₂O和OH^-碱度，有机物作为碳源及电子供体提供能量并得到氧化，最终将NO₃ ^--N或NO₂ ^--N还原成N₂或N₂O的过程。

生物除磷过程通常包括厌氧释磷和好氧吸磷两个过程。在厌氧条件下，聚磷菌(PAO)充分吸收小分子有机物(主要为挥发性脂肪酸)，并以生物聚合物的形式贮存在细胞内。这一过程所需的能量主要来自细胞内贮存的聚磷酸盐。聚磷酸盐在厌氧状态下水解并释放大量的能量，最终分解为正磷酸盐释放到污水中。在好氧条件下，聚磷菌则利用胞内贮存的生物聚合物提供生长所需的能量和碳源。聚磷菌在生长的同时不断在细胞体内以聚磷酸盐的形式贮存磷，此时吸收的磷大大超过了厌氧时释放的磷，实现了磷的超量吸收，因而出水中磷浓度大大降低。

然而，反硝化细菌、聚磷菌和硝化菌之间存在着污泥龄的矛盾。硝化菌繁殖速度缓慢，污泥龄较长；反硝化细菌和聚磷菌污泥龄则较短，污泥龄过长会使得排泥量降低，影响除磷。实际运行中，现有的DAT-IAT为了兼顾硝化效果，常采用较长的污泥龄(10-15d)，这导致了除磷效果难以进一步提高。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种基于MABR的DAT-IAT污水处理装置和污水处理方法，将生物脱氮和生物除磷分别在DAT池和IAT池中独立完成，消除了传统生物脱氮除磷工艺中的污泥龄矛盾，具有高效脱氮除磷效果。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于MABR的DAT-IAT污水处理装置，包括DAT池、IAT池、曝气系统Ⅰ及曝气系统Ⅱ，其中DAT池和IAT池之间设有导流墙；

所述曝气系统Ⅰ包括供气系统Ⅰ和曝气膜组件，其中曝气膜组件设置于DAT池内且与供气系统Ⅰ连接，所述曝气膜组件通过膜表面形成的微生物膜进行污水中有机污染物的氧化和同步硝化反硝化反应，实现有机物污染的氧化和生物脱氮；

所述曝气系统Ⅱ用于在所述IAT池内进行曝气，所述IAT池通过活性污泥进行生物除磷。

所述曝气膜组件包括多个曝气膜管；

所述供气系统Ⅰ包括空压机Ⅰ、供气管路Ⅰ和排气管路，其中供气管路Ⅰ的一端与空压机Ⅰ连通，另一端通过多个分支管路与各曝气膜管连通，所述供气管路Ⅰ上设有压力表，各所述分支管路上设有电磁阀；

所述排气管路与各曝气膜管连通，所述排气管路上设有泄压阀。

所述曝气膜管采用硅胶膜管。

所述DAT池的底部设有搅拌器。

所述DAT池和所述IAT池的上部与进水管连接；

所述导流墙上设有用于连通所述DAT池和所述IAT池的导流孔。

所述曝气系统Ⅱ包括空压机Ⅱ、曝气管路及曝气头，其中曝气管路铺设于所述IAT池的底部，并且与空压机Ⅱ连通，所述曝气管路上设有多个曝气头。

所述IAT池内设有滗水器；所述滗水器用于将所述IAT池内的处理出水排出。

所述IAT池内设有剩余污泥排放装置；所述剩余污泥排放装置用于排除所述IAT池内的污泥。

本实用新型的优点及有益效果是：

1.本实用新型将DAT池改造为膜曝气反应池，DAT内依靠曝气膜组件上附着的生物膜进行生物脱氮，污泥龄较长；IAT内依靠活性污泥进行生物除磷，可采用较短泥龄，消除了传统生物脱氮除磷工艺中的污泥龄矛盾。

2.本实用新型中膜曝气生物反应器氧利用率可达到100％，同时该装置取消了传统DAT-IAT工艺的污泥回流，因此能耗更低。

3.本实用新型的进水方式为分点进水，可以根据进水水质调节DAT和IAT的进水量，因此运行方式更加灵活，污水中的碳源使用更加高效。

附图说明

图1为本实用新型一种基于MABR的DAT-IAT污水处理装置的结构示意图。

图中：1为DAT池，2为IAT池，3为导流墙，4为进水管，5为曝气膜组件，6为电磁阀，7为压力表，8为空压机Ⅰ，9为泄压阀，10为搅拌器，11为曝气头，12为滗水器，13为剩余污泥管，14为剩余污泥泵，15为空压机Ⅱ。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

如图1所示，本实用新型提供的一种基于MABR的DAT-IAT污水处理装置，包括DAT池1、IAT池2、曝气系统Ⅰ及曝气系统Ⅱ，其中DAT池1和IAT池2之间设有导流墙3，导流墙3上设有用于连通DAT池1和IAT池2的导流孔。曝气系统Ⅰ包括供气系统Ⅰ和曝气膜组件5，其中曝气膜组件5设置于DAT池1内且与供气系统Ⅰ连接。曝气膜组件5通过膜表面形成的微生物膜进行污水中有机污染物的氧化和同步硝化反硝化反应，实现生物脱氮；曝气系统Ⅱ用于在IAT池2内进行曝气，IAT池2通过活性污泥进行生物除磷。

本实用新型的实施例中，曝气膜组件5包括多个曝气膜管；供气系统Ⅰ包括空压机Ⅰ8、供气管路Ⅰ和排气管路，其中供气管路Ⅰ的一端与空压机Ⅰ8连通，另一端通过多个分支管路与各曝气膜管连通，各分支管路上设有电磁阀6，供气管路Ⅰ上设有压力表7；排气管路与各曝气膜管连通，排气管路上设有泄压阀9。

在曝气系统Ⅰ中，各曝气膜管的一端通过供气管路与空压机Ⅰ8连接，另一端与排气管路连接；供气管路上设有电磁阀6和压力表7，排气管路上设有泄压阀9，通过电磁阀6和压力表7调节曝气膜组件5的膜内压力，多余空气经泄压阀9排出。

曝气膜组件5的工作原理是：膜曝气生物反应器(membrane-aerated biofilmreactor，MABR)是膜技术与生物膜技术相结合的产物，该技术通过透气性膜供氧，在保持气体分压低于泡点的情况下，膜管腔内的氧透过膜壁上的微孔进入管腔外侧，实现无泡曝气。无泡曝气传质效率高，氧利用率可接近100％，是传统曝气的5-7倍。MABR的膜材料可以作为载体，膜表面可形成微生物膜，来自膜管腔内侧的氧从生物膜的内部向外部扩散，来自污水中的底物则从生物膜的表面向内部扩散。由于氧和底物的异向传质导致膜组件上微生物膜产生明显的分层结构，由内到外分别为好氧层、兼氧层和厌氧层。MABR中的微生物膜功能性分层，可以使微生物膜独立完成污水中有机污染物的氧化和同步硝化反硝化反应。因此。DAT池1内依靠曝气膜管上附着的生物膜进行生物脱氮，污泥龄较长；膜曝气生物反应器氧利用率可达到100％，同时该装置取消了传统DAT-IAT工艺的污泥回流，因此能耗更低。具体地，曝气膜管采用硅胶膜管。

本实用新型的实施例中，DAT池1和IAT池2的上部与进水管4连接，可以根据进水水质调节DAT池1和IAT池2的进水量。DAT池1的底部设有搅拌器10，通过搅拌器10对污水进行搅拌，从而提高污水和微生物膜的传质效果。本实施例中，在DAT池1的底部相对两侧分别设置有搅拌器10，以提高污水的搅拌效果。

本实用新型的实施例中，曝气系统Ⅱ包括空压机Ⅱ15、曝气管路及曝气头11，其中曝气管路铺设于IAT池2的底部，并且与空压机Ⅱ15连通，曝气管路上设有多个曝气头11。

在上述实施例的基础上，IAT池2内还设有滗水器12和剩余污泥排放装置。剩余污泥排放装置用于排除IAT池2内的污泥；滗水器12用于将IAT池2内的处理出水排出。

IAT池2内依靠活性污泥进行生物除磷，可采用较短泥龄。具体地，剩余污泥排放装置包括剩余污泥管13和设置于剩余污泥管13上的剩余污泥泵14，剩余污泥管13的一端插设于IAT池2内，另一端由IAT池2内引出且与剩余污泥泵14连接，通过剩余污泥泵14可将IAT池2内污泥排出。

本实用新型将DAT池改造为膜曝气反应池，DAT内依靠曝气膜组件5上附着的生物膜进行生物脱氮，污泥龄较长；IAT内依靠活性污泥进行生物除磷，可采用较短泥龄，消除了传统生物脱氮除磷工艺中的污泥龄矛盾。

利用上述实施例中的基于MABR的DAT-IAT污水处理装置进行污水处理的方法，在DAT池1内，曝气膜组件5通过膜表面形成的微生物膜进行污水中有机污染物的氧化和同步硝化反硝化反应，实现生物脱氮工艺；IAT池2通过导流墙3与DAT池1连通，在IAT池2的底部通过曝气系统Ⅱ进行曝气，IAT池2内依靠活性污泥进行生物除磷工艺。

进一步地，在DAT池1的底部通过搅拌器10对污水进行搅拌，提高污水和微生物膜的传质效果；通过电磁阀6和压力表7控制曝气膜组件5内压力。

具体地，在IAT池2内的生物除磷工艺包括以下几个步骤：

曝气阶段：空气经空压机Ⅱ15、曝气管路及曝气头11输送至IAT池2，使活性污泥与污水处于悬浮状态并充分混合接触，污水中溶解氧浓度保持在2.5-3.0mg/L；活性污泥中的聚磷菌在该阶段超量吸收污水中的磷酸盐；

沉淀阶段：聚磷菌利用污水中的有机污染物作为碳源，进行厌氧释磷；活性污泥同时通过絮凝沉淀实现泥水分层，分离后的上清液即为处理出水；

滗水阶段，处理出水经过滗水器12排出；剩余污泥通过剩余污泥排放装置排出。具体地，剩余污泥定时通过剩余污泥泵14排出IAT池2，富集在聚磷菌胞内的磷酸盐被一并排出，实现了总磷的彻底去除。

实施例

经过预处理的生活污水，其水质指标为：COD_Cr：168mg/L，NH₃-N：55mg/L，TN：68mg/L，TP：4.2mg/L。95％的生活污水经过进水管4进入DAT池1，DAT池1有效容积为4.0L，污水停留时间为9h。

曝气膜组件5选用硅胶膜管，膜内径3mm，膜外径5mm，膜总面积为0.18m²。通过电磁阀6、压力表7、空压机Ⅰ8及泄压阀9控制膜内压力，将DAT池1内的溶解氧浓度控制在1.0mg/L左右。搅拌器10连续运行，用于提高污水和微生物膜的传质效果。

污水中的氨氮(NH₃-N)和少量有机污染物(COD_Cr)在曝气膜组件5表面，被好氧层微生物膜降解，氨氮被氧化为NO₃ ^--N或NO₂ ^--N，有机污染物被氧化为H₂O和CO₂。NO₃ ^--N或NO₂ ^--N被缺氧层微生物膜利用污水中的有机污染物还原为N₂，最终从污水中去除。

DAT池1出水经导流墙3进入IAT池2，其余5％生活污水经进水管4，共同进入IAT池2内。IAT池2有效容积为4.0L，IAT池2连续进水，经过曝气、沉淀、滗水三个阶段循环，每个阶段1h，每个循环共3h。IAT池2充水比为0.45，污泥浓度为2200mg/L，污泥龄为3d。

曝气阶段，空气经空压机Ⅱ15、曝气头11输送至IAT池2内，使活性污泥与污水处于悬浮状态并充分混合接触，污水中溶解氧浓度保持在2.5-3.0mg/L。活性污泥中的聚磷菌在该阶段超量吸收污水中的磷酸盐。曝气阶段，部分活性污泥经过剩余污泥泵14和剩余污泥管13排出，污水中的总磷也随着活性污泥的排放被彻底去除。

沉淀阶段，聚磷菌利用污水中的有机污染物作为碳源，进行厌氧释磷；活性污泥同时通过絮凝沉淀实现泥水分层，分离后的上清液即为处理出水。

滗水阶段，处理出水经过滗水器12排出。

处理后的污水，其出水指标为COD_Cr：＜40mg/L，NH₃-N：＜2.6mg/L，TN：＜13.8mg/L，TP：＜0.5mg/L。

本实用新型将DAT池改造为膜曝气反应池，取消了传统DAT-IAT工艺的污泥回流，进水管存在支路，可实现分点进水；本实用新型将生物脱氮和生物除磷分别在DAT池和IAT池中独立完成，消除了传统生物脱氮除磷工艺中的污泥龄矛盾，具有高效脱氮除磷效果，适合高氮磷、可生化性好的的污水处理。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于MABR的DAT-IAT污水处理装置，其特征在于，包括DAT池(1)、IAT池(2)、曝气系统Ⅰ及曝气系统Ⅱ，其中DAT池(1)和IAT池(2)之间设有导流墙(3)；

所述曝气系统Ⅰ包括供气系统Ⅰ和曝气膜组件(5)，其中曝气膜组件(5)设置于DAT池(1)内且与供气系统Ⅰ连接，所述曝气膜组件(5)通过膜表面形成的微生物膜进行污水中有机污染物的氧化和同步硝化反硝化反应，实现有机物污染的氧化和生物脱氮；

所述曝气系统Ⅱ用于在所述IAT池(2)内进行曝气，所述IAT池(2)通过活性污泥进行生物除磷。

2.根据权利要求1所述的基于MABR的DAT-IAT污水处理装置，其特征在于，所述曝气膜组件(5)包括多个曝气膜管；

所述供气系统Ⅰ包括空压机Ⅰ(8)、供气管路Ⅰ和排气管路，其中供气管路Ⅰ的一端与空压机Ⅰ(8)连通，另一端通过多个分支管路与各曝气膜管连通，所述供气管路Ⅰ上设有压力表(7)，各所述分支管路上设有电磁阀(6)；

所述排气管路与各曝气膜管连通，所述排气管路上设有泄压阀(9)。

3.根据权利要求2所述的基于MABR的DAT-IAT污水处理装置，其特征在于，所述曝气膜管采用硅胶膜管。

4.根据权利要求1所述的基于MABR的DAT-IAT污水处理装置，其特征在于，所述DAT池(1)的底部设有搅拌器(10)。

5.根据权利要求1所述的基于MABR的DAT-IAT污水处理装置，其特征在于，所述DAT池(1)和所述IAT池(2)的上部与进水管(4)连接；

所述导流墙(3)上设有用于连通所述DAT池(1)和所述IAT池(2)的导流孔。

6.根据权利要求1所述的基于MABR的DAT-IAT污水处理装置，其特征在于，所述曝气系统Ⅱ包括空压机Ⅱ(15)、曝气管路及曝气头(11)，其中曝气管路铺设于所述IAT池(2)的底部，并且与空压机Ⅱ(15)连通，所述曝气管路上设有多个曝气头(11)。

7.根据权利要求1所述的基于MABR的DAT-IAT污水处理装置，其特征在于，所述IAT池(2)内设有滗水器(12)；所述滗水器(12)用于将所述IAT池(2)内的处理出水排出。

8.根据权利要求1所述的基于MABR的DAT-IAT污水处理装置，其特征在于，所述IAT池(2)内设有剩余污泥排放装置；所述剩余污泥排放装置用于排除所述IAT池(2)内的污泥。

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