申请日2017.12.29
公开(公告)日2018.05.04
IPC分类号C02F3/12; C02F3/34; C02F3/00
摘要
本发明公开了一种生物膜‑膜生物耦合污水处理装置。具体包括：壳体，所述壳体中设置有隔板，所述隔板在所述壳体中限定出生物反应空间以及膜过滤空间，所述隔板的底部具有第一水流通孔，所述壳体靠近所述生物反应空间的一侧设置有进水口，所述壳体靠近所述膜过滤空间一侧的顶部设置有出水口;生物载体填料，所述生物载体填料设置在所述生物反应空间中，且所述生物反应空间的底部，设置有曝气口;膜组件，所述膜组件垂直设置在所述膜过滤空间中，且所述膜过滤空间的底部，设置有膜过滤曝气口。由此，该污水处理系统不仅耐冲击负荷，构造简单紧凑，占地面积小，污泥膨胀率低，并且出水更加优质稳定，还能进一步减小膜污染，降低能耗和运行成本。
权利要求书
1.一种污水处理系统，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体中设置有隔板，所述隔板在所述壳体中限定出生物反应空间以及膜过滤空间，所述隔板的底部具有第一水流通孔，所述壳体靠近所述生物反应空间的一侧设置有进水口，所述壳体靠近所述膜过滤空间一侧的顶部设置有出水口;
生物载体填料，所述生物载体填料设置在所述生物反应空间中，且所述生物反应空间的底部，设置有曝气口;
膜组件，所述膜组件垂直设置在所述膜过滤空间中，且所述膜过滤空间的底部，设置有膜过滤曝气口。
2.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，所述生物反应空间中具有第一隔板，所述第一隔板垂直设置在所述生物反应空间中，所述第一隔板的顶部与所述壳体之间、或者所述第一隔板的底部与所述壳体之间均预留有水流通路，所述壳体、所述第一隔板以及所述隔板之间，限定出依次排列的升流区以及降流区;
任选地，包括多个平行排列的所述第一隔板。
3.根据权利要求2所述的污水处理系统，其特征在于，所述升流区的体积小于所述降流区的体积。
4.根据权利要求2所述的污水处理系统，其特征在于，进一步包括：
多个所述曝气口，所述曝气口位于所述升流区以及所述降流区至少之一的底部。
5.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，所述隔板的顶部设置有第二水流通孔。
6.根据权利要求1所述的污水 处理系统，其特征在于，进一步包括：
吸附剂入口，所述吸附剂入口设置在所述壳体靠近所述生物反应空间的一侧。
7.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，所述膜组件包括微滤膜、超滤膜的至少之一。
8.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，所述生物载体填料包括悬挂式纤维填料、填充式颗粒填料的至少之一。
9.根据权利要求2所述的污水处理系统，其特征在于，进一步包括：
回流出水口，所述回流出水口设置在靠近所述膜过滤空间的所述降流区的底部;以及
回流进水口，所述回流进水口设置在靠近所述进水口的所述升流区的底部，且所述回流出水口以及所述回流进水口之间通过水流管路相连。
10.根据权利要求2所述的污水处理系统，其特征在于，进一步包括：
反冲洗入水口，所述反冲洗水入水口设置在所述膜过滤空间一侧，用于利用经过所述膜过滤空间处理的洁净水清洗所述膜组件;
任选地，多个取样口，所述多个取样口设置在所述升流区以及所述降流区中;
任选地，多个排空口，所述多个排空口设置在所述升流区以及所述降流区的底部;
任选地，溢流口，所述溢流口设置在所述壳体靠近所述生物反应空间一侧的顶部。
11.根据权利要求2所述的污水处理系统，其特征在于，进一步包括：
多个辅助曝气口，多个所述辅助曝气口设置在所述壳体的顶部且位于所述升流区以及所述膜过滤空间中;
任选地，多个辅助进水口，多个所述辅助进水口设置在所述生物反应空间的顶部且位于所述降流区中。
12.根据权利要求2或11所述的污水处理系统，其特征在于，进一步包括：
进水箱，所述进水箱与所述进水口相连;
任选地，所述进水箱分别与多个所述辅助进水口相连;
任选地，产水箱，所述产水箱与所述出水口相连。
13.根据权利要求12所述的污水处理系统，其特征在于，所述第一隔板与所述壳体之间的水流通路被设置为可关闭。
14.根据权利要求12所述的污水处理系统，其特征在于，进一步包括：
臭氧填充柱，所述臭氧填充柱具有填充柱进水口以及填充柱出水口，
所述填充柱进水口与所述出水口相连，所述填充柱出水口与所述产水箱相连。
15.根据权利要求12所述的污水处理系统，其特征在于，进一步包括：
臭氧流化床，所述臭氧流化床具有流化床进水口以及流化床出水口，
所述流化床进水口与所述出水口相连，所述流化床出水口与所述产水箱相连。
16.一种利用权利要求1-15任一项所述的污水处理系统进行污水处理的方法，其特征在于，包括：
将污水从进水口供给至生物反应空间，以便在曝气口曝气的条件下，令生物载体填料中的微生物，与所述污水发生反应;
将经过所述微生物处理的污水，从隔板底部的第一水流通孔供给至膜过滤空间，经膜组件处理后，在膜过滤曝气口曝气的条件下，从位于所述膜过滤空间顶部的出水口排出。
17.根据权利要求16所述的污水处理方法，其特征在于，进一步包括：
打开所述隔板顶部的第二水流通孔，以便所述膜过滤空间中的污水，回流至所述生物反应空间。
18.根据权利要求16所述的污水处理方法，其特征在于，进一步包括：
将进水箱中的污水由多个辅助进水口中的一个，供给至降流区中，并关闭沿着污水流通的方向，设置在与所述进水箱相连的所述辅助进水口之前的第一隔板的顶部与壳体之间的水流通路。
19.根据权利要求16所述的污水处理方法，其特征在于，进一步包括：
打开回流出水口，将经过靠近所述膜过滤空间的所述降流区的污水，通过所述回流进水口供给至靠近所述进水口的所述升流区。
20.根据权利要求16所述的污水处理方法，其特征在于，多个所述升流区以及多个所述降流区中的每一个的底部，均设置有所述曝气口，所述方法进一步包括：根据污水的来水水质和/或由所述取样口处抽取的水样的水质，控制多个所述曝气口的开关，以便控制多个所述升流区以及多个所述降流区中的每一个的处理环境。
说明书
一种生物膜-膜生物耦合污水处理装置
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体地，涉及一种生物膜-膜生物耦合污水处理装置，更具体地，涉及污水处理系统以及污水处理方法。
背景技术
随着人口规模的不断扩大和社会经济的持续发展，城市生活污水以及工业污水的排放量也随之增长，污水处理负荷持续加重，这对污水处理水平的要求也越来越高。近年来，通过生物反应器对污水作进一步处理，成为主要趋势。微生物可以去除污水中溶解性和胶体状态的可生化有机物以及磷素、氮素等，具有高效率、低能耗、低成本、操作简单以及反应条件温和等优点。
然而，目前的污水处理系统以及污水处理方法仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
发明人发现，目前利用微生物处理污水的方法，均存在一些缺陷。例如，生物膜法虽然具有耐冲击负荷、占地面积小、污泥膨胀率低等优点，反应器内游离微生物也较少，然而在实际运行中，微生物群容易从生物载体填料表面脱落，使得出水澄清度降低，出水水质不稳定。另一方面，膜生物反应器(MBR)作为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，具有出水优质稳定、剩余污泥量少、占地面积小等优点，然而传统的MBR中污泥浓度较高，游离微生物的存在容易形成膜污染，导致出水压力与运行成本的增加。
有鉴于此，在本发明的一个方面，本发明提出了一种污水处理系统。根据本发明的实施例，所述污水处理系统包括：壳体，所述壳体中设置有隔板，所述隔板在所述壳体中限定出生物反应空间以及膜过滤空间，所述隔板的底部具有第一水流通孔，所述壳体靠近所述生物反应空间的一侧设置有进水口，所述壳体靠近所述膜过滤空间一侧的顶部设置有出水口;生物载体填料，所述生物载体填料设置在所述生物反应空间中，且所述生物反应空间的底部，设置有曝气口;膜组件，所述膜组件垂直设置在所述膜过滤空间中，且所述膜过滤空间的底部，设置有膜过滤曝气口。由此，该污水处理系统不仅耐冲击负荷，构造简单紧凑，占地面积小，污泥膨胀率低，并且出水更加优质稳定，还能进一步减小膜污染，降低能耗和运行成本。
根据本发明的实施例，所述生物反应空间中具有第一隔板，所述第一隔板垂直设置在所述生物反应空间中，所述第一隔板的顶部与所述壳体之间或者所述第一隔板的底部与所述壳体之间均预留有水流通路，所述壳体、所述第一隔板以及所述隔板之间，限定出依次排列的升流区以及降流区。由此，污水可在所述生物反应空间内折流式流动，增大了污水与生物载体填料的接触面积，从而提高了污水处理效率。
根据本发明的实施例，所述污水处理系统包括多个平行排列的所述第一隔板。由此，所述生物反应空间内包括多个依次排列的升流区以及降流区，污水可在所述多个依次排列的升流区以及降流区内折流式流动，进一步增大了污水与生物载体填料的接触面积，进一步提高了污水处理效率。
根据本发明的实施例，所述升流区的体积小于所述降流区的体积。由此，污水在所述降流区的流动速度比较慢，有利于在降流区形成缺氧或厌氧环境，以便微生物对污水进行缺氧或厌氧处理，进一步提高了污水处理效率。
根据本发明的实施例，所述污水处理系统进一步包括：多个曝气口，所述多个曝气口位于所述升流区以及所述降流区至少之一的底部。具体的，所述曝气口可以设置在每个升流区以及降流区的底部，由此，通过控制所述多个曝气口的打开和关闭，可以简便地调节所述升流区以及降流区中的溶解氧含量，有利于根据需要在所述升流区和/或降流区中形成好氧、厌氧或缺氧环境，以便微生物对污水进行好氧、厌氧或缺氧处理，进一步提高了出水水质，并且曝气产生的气水升力还有助于升流区中的污水向上流动。根据本发明的实施例，所述隔板的顶部设置有第二水流通孔。由此，经过所述膜过滤空间的污水可以翻越所述隔板，并从所述第二水流通孔流至所述生物反应空间中，再通过所述隔板底部的所述第一水流通孔回流至所述膜过滤空间中，形成内循环流动。该过程中，污水从膜过滤空间底部向上流动，可以冲刷清洗膜组件表面，减小膜污染，并且，该内循环流动能将从生物载体填料表面脱落，并通过第一水流通孔进入膜过滤空间中的游离微生物，回流至所述生物反应空间中并重新固定，由此，减少了膜过滤空间中的游离微生物，进一步减小了膜污染，降低了出水压力和运行成本。
根据本发明的实施例，所述污水处理系统进一步包括：吸附剂入口，所述吸附剂入口设置在所述壳体靠近所述生物反应空间的一侧。由此，可以通过所述吸附剂入口向所述生物反应空间中加入具有生物/有机质吸附能力的粉末，由此，可以进一步提升出水水质。
根据本发明的实施例，所述膜组件包括微滤膜、超滤膜的至少之一。由此，所述膜组件来源广泛，进一步提高了该污水处理系统的使用性能。
根据本发明的实施例，所述生物载体填料包括悬挂式纤维填料、填充式颗粒填料的至少之一。由此，所述生物载体填料的来源广泛，进一步提高了该污水处理系统的使用性能。
根据本发明的实施例，所述污水处理系统进一步包括：回流出水口，所述回流出水口设置在靠近所述膜过滤空间的所述降流区的底部;以及回流进水口，所述回流进水口设置在靠近所述进水口的所述升流区的底部，且所述回流出水口以及所述回流进水口之间通过水流管路相连。由此，可以根据所处理的污水水质，简便地使所述污水在所述生物反应空间内循环处理，进一步提高了出水水质。
根据本发明的实施例，所述污水处理系统进一步包括：反冲洗入水口，所述反冲洗水入水口设置在所述膜过滤空间一侧，用于利用经过所述膜过滤空间处理的洁净水清洗所述膜组件。由此，可进一步减小膜污染，降低出水压力和运行成本。
根据本发明的实施例，所述污水处理系统进一步包括：多个取样口，所述多个取样口设置在所述升流区以及所述降流区中。由此，可以简便地对所述生物反应空间内的水质进行实时监测。
根据本发明的实施例，所述污水处理系统进一步包括：多个排空口，所述多个排空口设置在所述升流区以及所述降流区的底部、由此，可以简便地根据需要对所述升流区和降流区的进行排空以及检修。
根据本发明的实施例，所述污水处理系统进一步包括：溢流口，所述溢流口设置在所述壳体靠近所述生物反应空间一侧的顶部。由此，可以在所述壳体内液位过高时，该污水处理系统进行溢流保护，进一步提高所述污水处理系统的使用性能。
根据本发明的实施例，所述污水处理系统进一步包括：多个辅助曝气口，多个所述辅助曝气口设置在所述壳体的顶部且位于所述升流区以及所述膜过滤空间中。由此，所述辅助曝气口可以与所述曝气口相互配合，可以增加升流区的溶解氧含量，有利于在升流区形成好氧环境，以便好氧微生物对污水进行处理。
根据本发明的实施例，所述污水处理系统进一步包括：多个辅助进水口，多个所述辅助进水口设置在所述生物反应空间的顶部且位于所述降流区中。由此，有利于灵活调节进水位置以及水力停留时间，从而可以根据所处理的污水水质选择合适的生物反应空间的体积，有助于降低处理成本。
根据本发明的实施例，所述污水处理系统进一步包括：进水箱，所述进水箱与所述进水口相连。由此，可以简便地将污水供给至所述生物反应空间。
根据本发明的实施例，所述进水箱分别与多个所述辅助进水口相连。由此，可以简便地调节进水位置以及水力停留时间，可以根据所处理的污水水质选择合适的生物反应空间的体积，有助于降低处理成本。
根据本发明的实施例，所述污水处理系统进一步包括：产水箱，所述产水箱与所述出水口相连。由此，该产水箱可以简便地收集和储存经过所述膜过滤空间处理的净水。
根据本发明的实施例，所述第一隔板与所述壳体之间的水流通路被设置为可关闭。由此，可以简便地根据需要控制污水在所述生物反应空间内的流动路径。
根据本发明的实施例，所述污水处理系统进一步包括：臭氧填充柱，所述臭氧填充柱具有填充柱进水口以及填充柱出水口，所述填充柱进水口与所述出水口相连，所述填充柱出水口与所述产水箱相连。由此，所述污水处理系统不仅可以对污水进行生化处理，还可以对污水进行臭氧氧化处理，可进一步提升出水水质。
根据本发明的实施例，所述污水处理系统进一步包括：臭氧流化床，所述臭氧流化床具有流化床进水口以及流化床出水口，所述流化床进水口与所述出水口相连，所述流化床出水口与所述产水箱相连。由此，所述污水处理系统不仅可以对污水进行生化处理，还可以对污水进行臭氧氧化处理，可进一步提升出水水质。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种利用前面所述的污水处理系统进行污水处理的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将污水从进水口供给至生物反应空间，以便在曝气口曝气的条件下，令生物载体填料中的微生物，与所述污水发生反应;将经过所述微生物处理的污水，从隔板底部的水流通孔供给至膜过滤空间，经膜组件过滤处理后，在膜过滤曝气口曝气的条件下，从位于所述膜过滤空间顶部的出水口排出。由此，可以简便地对污水进行生化处理，出水水质更加稳定，并且可减小膜污染，降低出水压力和运行成本。
根据本发明的实施例，所述污水处理方法进一步包括：打开所述隔板顶部的第二水流通孔，以便所述膜过滤空间中的污水，回流至生物反应空间。污水可进一步从隔板底部的第一水流通孔回流至膜过滤空间，使污水内循环流动。由此，污水可以冲刷清洗膜组件表面，减小膜污染，并且，该内循环流动能将从生物载体填料表面脱落，并通过第一水流通孔进入膜过滤空间中的游离微生物，回流至所述生物反应空间中并重新固定，由此，减少了膜过滤空间中的游离微生物，进一步减小了膜污染，降低了出水压力和运行成本。
根据本发明的实施例，所述污水处理方法进一步包括：将进水箱中的污水由多个辅助进水口中的一个，供给至降流区中，并关闭沿着污水流通的方向，设置在与所述进水箱相连的所述辅助进水口之前的第一隔板的顶部与所述壳体之间的水流通路。由此，可以简便地调节进水位置以及水力停留时间，可以根据所处理的污水水质选择合适的生物反应空间的体积，有助于降低处理成本。
根据本发明的实施例，所述污水处理方法进一步包括：打开回流出水口，将经过靠近所述膜过滤空间的降流区的污水，通过所述回流进水口供给至靠近所述进水口的所述升流区。由此，由此，可以根据所处理的污水水质，简便地使所述污水在所述生物反应空间内循环处理，进一步提高了出水水质。
根据本发明的实施例，多个所述升流区以及多个所述降流区中的每一个的底部，均设置有所述曝气口，所述污水处理方法进一步包括：根据污水的来水水质和/或由所述取样口处抽取的水样的水质，控制多个所述曝气口的开关，以便控制多个所述升流区以及多个所述降流区中的每一个的处理环境。