智能一体化MBR污水净化技术

　　申请日2018.08.16

　　公开(公告)日2018.11.27

　　IPC分类号C02F9/14; C02F101/10

　　摘要

　　本发明实施例提供了一种智能一体化MBR污水净化装置。该装置包括：缺氧池、好氧池、膜池、清水池和设备间，缺氧池与好氧池底部连通，好氧池与膜池顶部连通，清水池与膜池在同一道池的内部不连通，设备间紧挨清水池;设备间包括：除磷系统、反冲洗系统、消毒系统和电气控制柜，缺氧池对污水进行初步过滤，发生反硝化反应，好氧池使污水发生硝化反应，产生硝化液，膜池利用MBR膜组器进行深层过滤，连接除磷系统对污水进行除磷，清水池连接消毒系统对膜池的产水进行消毒得到清水。本发明采用模块化设计，生产周期可控、质量好、结构紧凑、体积小、运输安装简单，能够实现全自动运行，并可远程监测，能够满足村镇污水处理需求。

　　权利要求书

　　1.一种智能一体化的MBR污水净化装置，其特征在于，该装置包括：在一个池体结构中由隔板分隔出依次排列的缺氧池、好氧池、膜池、清水池和设备间，所述缺氧池与所述好氧池底部连通，所述好氧池与所述膜池顶部连通，所述清水池与所述膜池在同一道池的内部不连通，所述设备间紧挨所述清水池;

　　所述设备间，用于对装置整体的运行进行控制，包括：除磷系统、反冲洗系统、消毒系统和电气控制柜，所述电气控制柜与所述设备间内的其他结构之间电气连接，所述除磷系统、所述反冲洗系统分别与所述膜池连接，所述消毒系统与所述清水池连接;

　　所述缺氧池，用于对污水进行初步过滤，发生反硝化反应，并从底部将污水排入所述好氧池;

　　所述好氧池，用于使污水发生硝化反应，产生硝化液，并将所述硝化液部分回流到所述缺氧池，以及从顶部将污水排入所述膜池;

　　所述膜池，用于安装MBR膜组器对污水进行深层过滤，连接所述除磷系统对污水进行除磷，连接所述反冲洗系统对所述MBR膜组器进行药洗，产生浓缩液，并将所述浓缩液部分回流到所述好氧池，以及从顶部将产水排入所述清水池;

　　所述清水池，用于连接所述消毒系统对所述膜池的产水进行消毒，得到清水后从顶部排出。

　　2.根据权利要求1所述的智能一体化的MBR污水净化装置，其特征在于，所述装置还包括：鼓风机、抽吸泵、硝化液回流装置和浓缩液回流装置，所述鼓风机和所述抽吸泵置于所述设备间内，所述鼓风机与所述好氧池和所述膜池连接，所述抽吸泵与所述膜池和所述清水池连接，所述硝化液回流装置连接所述好氧池和所述缺氧池，所述浓缩液回流装置连接所述好氧池和所述膜池;

　　所述鼓风机，用于分别向所述好氧池和所述膜池提供空气;

　　所述抽吸泵，用于将所述膜池中的产水泵送到所述清水池的底部，所述抽吸泵的进水口处的管道上设置真空压力表，所述抽吸泵的出水口处连接的管道上设置抽吸泵电磁阀;

　　所述硝化液回流装置，用于将所述好氧池中的硝化液部分回流到所述缺氧池，包括：硝化液管道和硝化液回流泵，所述硝化液管道的一端位于所述缺氧池的进水口处，另一端位于所述好氧池的出水口处，所述硝化液回流泵将所述好氧池中的硝化液泵送到所述缺氧池;

　　所述浓缩液回流装置，用于将所述膜池中的浓缩液部分回流到所述好氧池，控制所述膜池中的污泥浓度，包括：浓缩液管道和污泥回流泵，所述浓缩液管道的一端位于所述膜池的底部，另一端位于所述好氧池的进水口处，所述污泥回流泵将所述膜池中的浓缩液泵送到所述好氧池。

　　3.根据权利要求2所述的智能一体化的MBR污水净化装置，其特征在于，所述装置还包括：服务器和移动端，所述服务器与所述电气控制柜进行无线连接，所述服务器和所述移动端进行无线连接;

　　所述服务器与所述电气控制柜进行无线通讯和数据传输，接收所述电气控制柜传输的所述装置的运行数据，并将所述装置的运行数据发送到所述移动端;

　　所述移动端接收所述服务器发送的所述装置的运行数据，对所述装置的运行情况进行实时监测。

　　4.根据权利要求3所述的智能一体化的MBR污水净化装置，其特征在于，所述池体结构的外框架为由主梁和次梁构成的骨架，所述骨架的外壁为Q235钢制压型板结构，压型板的凹凸槽为垂直设置，凹槽深度为50mm，凹槽宽度为75mm，钢板厚度不低于4mm;

　　所述设备间为一个整体集成化的撬装结构，将所述鼓风机、所述抽吸泵、所述除磷系统、所述反冲洗系统、所述消毒系统和所述电气控制柜排列安装于所述设备间内。

　　5.根据权利要求4所述的智能一体化的MBR污水净化装置，其特征在于，所述缺氧池中包括：进水管、提篮格栅和搅拌器，所述进水管与所述提篮格栅的入口连接，所述提篮格栅的入口置于所述缺氧池的顶部，所述搅拌器置于所述提篮格栅的出口处;

　　所述提篮格栅，用于对污水进行初步过滤，去除污水中的大颗粒物质;

　　所述搅拌器，用于将经过初步过滤的污水和所述硝化液搅拌混合，使所述硝化液中的反硝化菌与污水中的有机物和硝化液中的硝态氮密切接触，去除所述硝化液中的硝态氮。

　　6.根据权利要求5所述的智能一体化的MBR污水净化装置，其特征在于，所述好氧池中包括：微孔曝气器和放空管，所述微孔曝气器设置为多个并位于所述好氧池的底部，所述放空管置于所述好氧池的底部;

　　所述微孔曝气器，用于连接所述鼓风机向所述好氧池提供空气，所述微孔曝气器与所述鼓风机之间的进气管道上设置进气阀门，所述进气阀门用于调节所述好氧池的进气量;

　　所述放空管，用于将沉积在所述好氧池底部的污泥排出;

　　所述微孔曝气器向所述好氧池中提供的空气，使污水中的溶解氧浓度维持在1～2mg/L，所述好氧池中的好氧硝化菌进行有氧呼吸发生硝化反应，将水中的氨氮氧化为硝态氮。

　　7.根据权利要求6所述的智能一体化的MBR污水净化装置，其特征在于，所述膜池中包括：槽式曝气结构、所述MBR膜组器、集水装置和放空管，所述集水装置置于所述MBR膜组器的顶部，所述MBR膜组器置于所述膜池中，所述槽式曝气结构置于所述MBR膜组器下方，所述放空管置于所述槽式曝气结构的下方;

　　所述槽式曝气结构，用于连接所述鼓风机向所述膜池内提供空气，使所述膜池内的气流与水流向上流动，所述槽式曝气结构与所述鼓风机之间的进气管道上设置所述进气阀门，所述进气阀门用于调节所述膜池的进气量;

　　所述MBR膜组器的膜组件采用中空纤维膜丝，所述中空纤维膜丝的材质为聚偏氟乙烯，所述中空纤维膜丝的表面布满微孔，污水通过微孔进入所述中空纤维膜丝的内腔，污泥颗粒被微孔拦截在表面之外，实现固液分离，所述MBR膜组器的中空纤维膜丝在曝气作用下发生碰撞摩擦，脱落下表面积累的污泥;

　　所述集水装置，用于采集经所述MBR膜组器进行深层过滤后的产水，所述集水装置的出水口通过管道与所述抽吸泵的进水口相连;

　　所述放空管，用于排放经所述浓缩液回流装置回流后剩余的污泥。

　　8.根据权利要求7所述的智能一体化的MBR污水净化装置，其特征在于，所述除磷系统包括：除磷药剂贮存桶、除磷计量泵、除磷电磁阀和进水阀门，所述除磷计量泵连接所述除磷药剂贮存桶和所述除磷电磁阀，所述进水阀门置于由清水池向除磷药剂贮存桶补水的管路上，所述除磷计量泵将所述除磷药剂贮存桶中的除磷药剂投加到所述膜池内，所述除磷电磁阀用于控制所述除磷药剂的投加量;

　　所述除磷药剂为铁盐或铝盐混凝剂，混凝剂与污水中的磷酸盐结合生成絮凝体，絮凝体不能通过所述MBR膜组器表面的微孔;

　　所述消毒系统包括：消毒药剂贮存桶、消毒计量泵和消毒电磁阀，所述消毒计量泵连接所述消毒药剂贮存桶和所述消毒电磁阀，所述消毒计量泵从所述消毒药剂贮存桶抽取消毒药剂投加到所述清水池内。

　　9.根据权利要求8所述的智能一体化的MBR污水净化装置，其特征在于，所述反冲洗系统包括：反冲洗水泵与反洗加药系统，所述反冲洗水泵的进水口与所述清水池的底部通过管道相连，在所述反冲洗水泵的出水口处设置反冲洗水电磁阀;

　　所述反洗加药系统包括：反洗药剂贮存桶、反洗药剂计量泵和反洗药剂电磁阀，所述反冲洗水电磁阀的出水口分别通过管道与所述集水装置的出水口、所述反洗药剂电磁阀的出药口相连，所述反洗药剂计量泵的出药口与所述反洗药剂电磁阀的进药口通过管道相连，所述反洗药剂计量泵与所述药剂贮存桶连接;

　　所述反洗加药系统，用于清除所述MBR膜组器表面微孔上的污堵物，所述反洗药剂计量泵从所述反洗药剂贮存桶中抽取反洗药剂，注入到所述MBR膜组器的产水口，使反洗药剂流向所述中空纤维膜丝的内腔中，反洗药剂在压力作用下从所述MBR膜组器的内腔向外渗透;

　　所述反洗药剂为次氯酸钠水溶液，进行维护性清洗时，所述反洗药剂的浓度为500-1000mg/L，进行恢复性清洗时，所述反洗药剂的浓度为2000-3000mg/L。

　　10.根据权利要求9所述的智能一体化的MBR污水净化装置，其特征在于，所述电气控制柜包括：可编程控制器和数据传输单元，所述可编程控制器通过所述数据传输单元与智能仪表连接;

　　所述智能仪表包括：液位计、液体流量计和水质监测仪表，所述液位计置于所述好氧池、所述膜池、所述除磷药剂储存桶、所述反洗药剂储存桶和所述消毒药剂储存桶内，用于监测液位，所述液体流量计置于所述缺氧池、所述好氧池、所述膜池、所述清水池的出水口，用于监测出水流量，气体流量计置于所述鼓风机的出风口，用于监测和调整鼓风机的出气量，真空压力表置于所述MBR膜组器上，用于监测跨膜压差，所述水质监测仪表置于所述膜池内，用于对所述膜池内的过程参数和出水水质指标进行实时连续监测;

　　所述可编程控制器的信号输入端与所述智能仪表相连，所述可编程控制器的控制输出端分别与所述鼓风机、所述抽吸泵、所述反冲洗水泵、所述除磷计量泵、所述反洗药剂计量泵、所述消毒计量泵、所述除磷电磁阀、所述反洗药剂电磁阀、所述消毒电磁阀、所述反冲洗水电磁阀、所述抽吸泵电磁阀和所述搅拌器相连，通过所述智能仪表的数据来控制所述鼓风机、所述抽吸泵、所述反冲洗水泵、所述除磷计量泵、所述反洗药剂计量泵、所述消毒计量泵、所述除磷电磁阀、所述反洗药剂电磁阀、所述消毒电磁阀、所述反冲洗水电磁阀、所述抽吸泵电磁阀和所述搅拌器的工作;

　　所述可编程控制器控制所述装置运行产水状态和反洗状态，在运行产水状态时，所述反冲洗水泵、所述反洗药剂计量泵、所述反冲洗水电磁阀和所述反洗药剂电磁阀关闭，所述鼓风机、所述抽吸泵、所述除磷计量泵、所述消毒计量泵、所述除磷电磁阀、所述消毒电磁阀、所述抽吸泵电磁阀和所述搅拌器开启，污水依次进入所述缺氧池、所述好氧池、所述膜池和所述清水池中进行处理得到清水;

　　在运行反洗状态时，所述装置停止产水，所述抽吸泵电磁阀关闭，所述反冲洗水电磁阀打开，所述反冲洗水泵开启，所述反洗药剂电磁阀打开，所述反洗药剂计量泵开启，反洗药剂和所述反冲洗水泵的出水混合后从所述集水装置的出水口反向进入所述MBR膜组器，对所述MBR膜组器进行反洗。

　　说明书

　　智能一体化的MBR污水净化装置

　　技术领域

　　本发明涉及污水净化技术领域，尤其涉及一种智能一体化的MBR污水净化装置。

　　背景技术

　　随着我国城镇化水平的不断提高，居民对污水处理的需求与日俱增，然而我国95%以上的村庄和90%以上的小集镇都没有完善的污水收集和处理设施，产生的生活污水和部分工业废水，几乎是未经任何处理直接排入村镇的水体(河道、池塘、地下水等)，造成村镇水体严重污染，不仅破坏了村镇的整体环境和景观，而且研究表明许多疾病的发生都是与水环境的污染相关的，水体污染会促进一些恶性疾病的发生。

　　村镇地区分散、污水收集难度高，而且与城市相比，村镇在社会、经济和技术等条件上存在一定差异，如建设污水处理厂，其投资高，建成后运行费用大，需要专业运营管理人士，导致很多污水处理厂建不起，或是建得起也运行不起。因此，采用较为成熟的城市污水工艺往往不能满足村镇污水处理要求，而应采用处理效果好，占地省、能耗低、运行管理简便的分散式方式进行处理。针对以上情况，市面上出现了基本符合村镇污水处理需求的成套污水处理装置，其核心工艺包括曝气生物滤池、生物流化床、生物转盘以及膜生物反应器等。随着这些装置的推广应用，逐渐显现出一些缺陷，例如采用膜生物反应器的装置工艺流程比较长，装置体积大，工艺过程不易控制，而村镇地区比较分散，路面运输情况往往不容乐观，且缺乏专业运行维护人员，如果企业需要频繁安排技术支持人员和售后人员到现场解决问题，将会产生非常大的人力和财力消耗。

　　现有技术中污水处理的常规工艺是A2O法，即污水先进入厌氧池，再进入缺氧池，后进入好氧池。经过三段生化处理后，污水进入沉淀池，进行固液分离，沉淀池上部的清水外排，沉淀池底部的污泥回流到前端的厌氧池。MBR污水处理，是现代污水处理的一种常用方式，其采用的MBR(Membrane Bioreactor，膜生物反应器)技术是生物处理技术与膜分离技术相结合的一种新技术。与常规污水处理工艺不同的是，MBR污水处理工艺中没有沉淀池，取而代之的是膜池，膜池内布置MBR膜组器，污水由好氧池进入膜池，膜池中的MBR膜组器内部有中空纤维膜丝，膜丝出口通过管道与抽吸泵连接，在抽吸泵的负压作用下，清水透过膜丝表面的微孔，进入膜丝内部的中空内腔，污泥颗粒不能透过膜丝表面的微孔，实现固液分离。MBR污水处理效果好，但是系统运行起来涉及到水处理专业、机械专业、电气自控专业、甚至软件专业，因此对维护管理人员的专业技术能力要求也较高。专利CN105731735A公开了一种农村污水处理装置，采用了膜自动清洗装置，即在膜生物反应池的池壁上安装超声波振板与超声波发生器电连接，然而该装置在运行过程中由于机械设备的运转和水位的波动，容易干扰膜自动清洗装置对膜污染的检测，并且在实际使用时仍需专人在现场判断膜的清洗需求，再进行自动清洗操作，因此尚未从根本上解决运行维护不方便的问题。专利CN104843945A公开了一种MBR污水处理成套装备，其工艺流程较长，装备体积较大，而且并非完全集成化结构，不利于运输和安装，对运行调试也造成了不便。

　　因此，有必要设计一种智能一体化MBR污水净化装置，采用模块化设计，整体装置在厂内进行预制，生产周期可控，质量好;结构紧凑，体积小，运输安装简单;全自动运行，配备智能管理云平台，可在移动端远程监测各个地区安装的智能一体化MBR污水净化装置的运行情况，保障系统稳定可靠，维护管理方便，出水水质达到地表水环境质量标准Ⅳ类，投资成本低，同时，采集各个地区的水质数据，为后续系统升级优化和与医疗等行业的联合发展奠定基础，适用于村镇污水处理市场，符合国家新型城镇化规划。

　　发明内容

　　本发明的实施例提供了一种智能一体化的MBR污水净化装置，以解决上述背景技术中的问题。

　　为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

　　本发明的实施例提供的一种智能一体化的MBR污水净化装置，其特征在于，该装置包括：在一个池体结构中由隔板分隔出依次排列的缺氧池、好氧池、膜池、清水池和设备间，所述缺氧池与所述好氧池底部连通，所述好氧池与所述膜池顶部连通，所述清水池与所述膜池在同一道池的内部不连通，所述设备间紧挨所述清水池;

　　所述缺氧池，用于对污水进行初步过滤，发生反硝化反应，并从底部将污水排入所述好氧池;

　　所述好氧池，用于使污水发生硝化反应，产生硝化液，并将所述硝化液部分回流到所述缺氧池，以及从顶部将污水排入所述膜池;

　　所述清水池，用于连接所述消毒系统对所述膜池的产水进行消毒，得到清水后从顶部排出。

　　优选地，所述装置还包括：鼓风机、抽吸泵、硝化液回流装置和浓缩液回流装置，所述鼓风机和所述抽吸泵置于所述设备间内，所述鼓风机与所述好氧池和所述膜池连接，所述抽吸泵与所述膜池和所述清水池连接，所述硝化液回流装置连接所述好氧池和所述缺氧池，所述浓缩液回流装置连接所述好氧池和所述膜池;

　　所述鼓风机，用于分别向所述好氧池和所述膜池提供空气;

　　优选地，所述装置还包括：服务器和移动端，所述服务器与所述电气控制柜进行无线连接，所述服务器和所述移动端进行无线连接;

　　所述服务器与所述电气控制柜进行无线通讯和数据传输，接收所述电气控制柜传输的所述装置的运行数据，并将所述装置的运行数据发送到所述移动端;

　　所述移动端接收所述服务器发送的所述装置的运行数据，对所述装置的运行情况进行实时监测。

　　优选地，所述池体结构的外框架为由主梁和次梁构成的骨架，所述骨架的外壁为Q235钢制压型板结构，压型板的凹凸槽为垂直设置，凹槽深度为50mm，凹槽宽度为75mm，钢板厚度不低于4mm;

　　优选地，所述缺氧池中包括：进水管、提篮格栅和搅拌器，所述进水管与所述提篮格栅的入口连接，所述提篮格栅的入口置于所述缺氧池的顶部，所述搅拌器置于所述提篮格栅的出口处;

　　所述提篮格栅，用于对污水进行初步过滤，去除污水中的大颗粒物质;

　　优选地，所述好氧池中包括：微孔曝气器和放空管，所述微孔曝气器设置为多个并位于所述好氧池的底部，所述放空管置于所述好氧池的底部;

　　所述放空管，用于将沉积在所述好氧池底部的污泥排出;

　　优选地，所述膜池中包括：槽式曝气结构、所述MBR膜组器、集水装置和放空管，所述集水装置置于所述MBR膜组器的顶部，所述MBR膜组器置于所述膜池中，所述槽式曝气结构置于所述MBR膜组器下方，所述放空管置于所述槽式曝气结构的下方;

　　所述集水装置，用于采集经所述MBR膜组器进行深层过滤后的产水，所述集水装置的出水口通过管道与所述抽吸泵的进水口相连;

　　所述放空管，用于排放经所述浓缩液回流装置回流后剩余的污泥。

　　优选地，所述除磷系统包括：除磷药剂贮存桶、除磷计量泵、除磷电磁阀和进水阀门，所述除磷计量泵连接所述除磷药剂贮存桶和所述除磷电磁阀，所述进水阀门置于由清水池向除磷药剂贮存桶补水的管路上，所述除磷计量泵将所述除磷药剂贮存桶中的除磷药剂投加到所述膜池内，所述除磷电磁阀用于控制所述除磷药剂的投加量;

　　所述除磷药剂为铁盐或铝盐混凝剂，混凝剂与污水中的磷酸盐结合生成絮凝体，絮凝体不能通过所述MBR膜组器表面的微孔;

　　优选地，所述反冲洗系统包括：反冲洗水泵与反洗加药系统，所述反冲洗水泵的进水口与所述清水池的底部通过管道相连，在所述反冲洗水泵的出水口处设置反冲洗水电磁阀;

　　所述反洗药剂为次氯酸钠水溶液，进行维护性清洗时，所述反洗药剂的浓度为500-1000mg/L，进行恢复性清洗时，所述反洗药剂的浓度为2000-3000mg/L。

　　优选地，所述电气控制柜包括：可编程控制器和数据传输单元，所述可编程控制器通过所述数据传输单元与智能仪表连接;

　　由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过设计了智能一体化的MBR污水净化装置，在一个池体结构中用隔板分隔出缺氧池、好氧池、膜池、清水池和设备间，并在设备间中设置鼓风机、抽吸泵、反冲洗水泵、除磷系统、反洗加药系统、消毒系统以及电气控制柜。在缺氧池中对污水进行初步过滤和反硝化反应后将污水排入好氧池，在好氧池中利用鼓风机通过管道和好氧池池底的微孔曝气器向水中充氧，好氧硝化菌以有机物C和氨氮为电子供体，以氧气为电子受体，进行有氧呼吸。处理的污水一部分回流到缺氧池中再次进行反硝化处理，一部分流入膜池通过除磷系统和MBR膜组器的固液分离作用分别进行除磷操作和深层过滤，再将产生的浓缩液回流到好氧池进行再氧化，以及将深层过滤后的产水排入清水池进行消毒处理得到达到地表水环境质量标准Ⅳ类的清水;本发明为了保障MBR膜组器的过膜流量，还设置了反洗加药系统对MBR膜组器进行反洗。本发明采用模块化设计，可在厂内对装置整体进行预制，具有生产周期可控、质量好、结构紧凑、体积小、运输安装简单的优点，本发明能够实现全自动运行，可在移动端远程监测各个地区安装的污水净化系统的运行情况，保障系统稳定可靠，维护管理方便。

　　本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。