申请日2020.11.19
公开（公告）日2021.03.02
IPC分类号C02F3/30; C02F3/20; C02F3/12; C02F101/38; C02F101/16
摘要
本发明公开了一种基于膜的污水脱氮除磷系统，包括厌氧池、好氧池、曝气膜反应池，所述曝气膜反应池包括池体、曝气管架、中空纤维膜丝；所述曝气管架包括分管架、支管架，所述支管架上设置有呈三棱柱结构的中空纤维膜丝；相邻的每排支管架的内侧之间设置有厌氧管架，靠近中空纤维膜丝的外侧的池体内壁上设置有好氧管架，所述厌氧管架、好氧管架分别对应设置有喷液头；所述厌氧池通过厌氧管架与池体连通，所述好氧池通过好氧管架与池体连通，所述池体的顶部密封且设置有单向出气口。本发明针对性的对曝气膜反应池的好氧区、厌氧区进行供料，而且分别进行脱氮除磷的反应，而不仅仅局限在逐层递进式的处理，提高了反应效率，具有较好的实用性。
权利要求书
1.一种基于膜的污水脱氮除磷系统，其特征在于，包括厌氧池（8）、好氧池（9）、曝气膜反应池（10），所述曝气膜反应池（10）包括池体（13）、曝气管架、中空纤维膜丝；所述曝气管架包括分管架（18）、支管架（19），所述分管架（18）的外侧沿周向连通设置有若干排支管架（19），所述分管架（18）的外侧从上至下依次垂直连通设置有若干个支管架（19），所述支管架（19）的外侧壁设置有若干个通气孔，且自由端为封闭端，所述支管架（19）上设置有呈三棱柱结构的中空纤维膜丝；相邻的每排支管架（19）的内侧之间设置有厌氧管架（20），靠近中空纤维膜丝的外侧的池体（13）内壁上设置有好氧管架（21），所述厌氧管架（20）、好氧管架（21）分别对应设置有喷液头；所述厌氧池（8）通过厌氧管架（20）与池体（13）连通，所述好氧池（9）通过好氧管架（21）与池体（13）连通，所述池体（13）的顶部密封且设置有单向出气口（15）。
2.根据权利要求1所述的一种基于膜的污水脱氮除磷系统，其特征在于，所述曝气管架还包括主管架（14），所述主管架（14）通过分配阀分别连接有若干个分管架（18），所述主管架（14）与曝气装置连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于膜的污水脱氮除磷系统，其特征在于，所述厌氧池（8）、好氧池（9）分别通过分流阀与厌氧管架（20）、好氧管架（21）连通，所述曝气管架、厌氧管架（20）、好氧管架（21）均底部悬空设置。
4.根据权利要求1所述的一种基于膜的污水脱氮除磷系统，其特征在于，所述池体（13）的底部设置有旋流装置（16），所述池体（13）的底部设置有排污口（17），所述池体（13）的上部设置有排水口。
5.根据权利要求4所述的一种基于膜的污水脱氮除磷系统，其特征在于，还包括SBR反应器（11），所述SBR反应器（11）内部填充有填料，且填料内部负载有好氧颗粒污泥，所述池体（13）的出水口与SBR反应器（11）的进水口连通。
6.根据权利要求5所述的一种基于膜的污水脱氮除磷系统，其特征在于，还包括初滤装置，所述初滤装置包括依次连通的污水池（1）、粗格栅（2）、细格栅、沉砂池（3）、初次沉淀池（4）、调整池（5）、絮凝池（6）、二次沉淀池（7），所述二次沉淀池（7）的出水口分别连通好氧池（9）和厌氧池（8）。
7.根据权利要求6所述的一种基于膜的污水脱氮除磷系统，其特征在于，所述池体（13）的排污口（17）连通污水池（1）；所述二次沉淀池（7）的排污口（17）连接有污泥压滤装置（12），所述污泥压滤装置（12）的排水口连通污水池（1）。
8.根据权利要求4所述的一种基于膜的污水脱氮除磷系统，其特征在于，相邻每排中空纤维膜丝的内侧之间以及池体（13）的内侧壁分别设置有溶氧测试仪、pH仪；所述排污口（17）处设置有污泥浓度测试仪。
说明书
一种基于膜的污水脱氮除磷系统
技术领域
本发明属于污水处理的技术领域，具体涉及一种基于膜的污水脱氮除磷系统。
背景技术
近年来，生活污水以及工业污水中含有大量的氮磷，导致了水体富营养化。日常的河沟中甚至出现了黑臭的现象，造成了环境的污染。水体富营养化的原因有很多，在农业领域，农业氮磷肥料的使用导致了土壤富营养，间接的使农业水源富含氮磷。在工业生产领域，磷污染物随水排出。
随着生活质量的提升，我国对环境问题愈发重视，环保部、发改委、水利部联合印发的《重点流域水污染防治规划(2016-2020年)》中指出，中国工业化、城镇化、农业现代化的任务尚未完成，流域水污染防治工作的复杂性、艰巨性和长期性没有改变，中国水环境保护仍面临巨大压力，水环境形势依然严峻。
现有技术中出现了采用膜生物反应器处理污水，所述膜生物反应器是将选择性渗透膜和生物处理技术相结合，广泛应用于污水处理领域的新型技术。曝气膜生物反应器是膜生物反应器中的一种，它是将膜曝气应用于污水处理的新型水处理工艺。采用致密或疏水的微孔中空纤维膜材料，具有良好的透气性，膜丝具有无泡曝气功能，进一步来说，他为附着于膜丝表面的生物膜中微生物提供生命活动所需的溶解氧。
膜生物反应器的生物膜具有特殊的微生物群落分层结构和较强的污水处理性能，这是传统污水工艺不具备的。但是膜生物反应器在处理污水过程中，往往是在污水混合均匀的大染缸中进行污水处理，随着污水处理在膜生物反应器的膜表面出现浓度差，生化反应时间较长，从而导致了污水处理的低效率。由于膜上氧气的分布以及微生物菌落的分布，一旦生化反应过程中产物供应不及时会出现抑制反应，甚至会导致菌死亡，污水反应的不确定性增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于膜的污水脱氮除磷系统，本发明针对性的对曝气膜反应池的好氧区、厌氧区进行供料，而且分别进行脱氮除磷的反应，而不仅仅局限在逐层递进式的处理，提高了反应效率，具有较好的实用性。
本发明主要通过以下技术方案实现：一种基于膜的污水脱氮除磷系统，包括厌氧池、好氧池、曝气膜反应池，所述曝气膜反应池包括池体、曝气管架、中空纤维膜丝；所述曝气管架包括分管架、支管架，所述分管架的外侧沿周向连通设置有若干排支管架，所述分管架的外侧从上至下依次垂直连通设置有若干个支管架，所述支管架的外侧壁设置有若干个通气孔，且自由端为封闭端，所述支管架上设置有呈三棱柱结构的中空纤维膜丝；相邻的每排支管架的内侧之间设置有厌氧管架，靠近中空纤维膜丝的外侧的池体内壁上设置有好氧管架，所述厌氧管架、好氧管架分别对应设置有喷液头；所述厌氧池通过厌氧管架与池体连通，所述好氧池通过好氧管架与池体连通，所述池体的顶部密封且设置有单向出气口。
所述中空纤维膜丝上附着有生物膜，所述中空纤维膜丝在支管架上呈三棱柱结构设置，且尖端朝向分管架设置，所述支管架内嵌在三棱柱结构内，提高了好氧区、厌氧区的反应面积，提高了好氧区、厌氧区的递进式变化，提高了污水处理的能力。所述厌氧池、好氧池为现有技术，所述厌氧池内放置有微生物菌，所述好氧池内放置有亚硝酸菌和硝酸菌，故不再赘述。
好氧区发生硝化反应，其中硝化反应的原理如下：
厌氧区发生反硝化反应，反硝化作用是生态系统氮循环的重要组成部分，反硝化作用是指氮氧化合物作为末端电子受体，通过反硝化微生物的作用将硝酸盐还原为N2O和N2的过程。反硝化反应的原理如下：
NO3-+CH3OH→N2+CO2+H2O+OH-(以甲醇作为C源)
本发明在使用过程中，所述厌氧池与曝气膜反应池的好氧区连通，本发明利用厌氧池内的微生物菌将水体中的有机氮在厌氧的环境下转化为氨氮，然后倒入曝气膜反应池的好氧区进行硝化反应，氨氮在好氧区中，在亚硝酸菌和硝酸菌的作用下，经硝化反应转化呈硝态氮。而且厌氧池处理后的污水可以用于调节好氧区的pH值，进一步的促进反应的进行。
所述好氧池与曝气膜反应池的厌氧区连通，用于进一步的将硝酸盐还原为氮气排出。好氧区的硝酸盐扩散入厌氧区需要时间，而本发明通过直接为厌氧区供给反应物，提高了反应速率，而且在使用过程中，可以通过旋流装置进一步的提高池体内部溶液混合，加速好氧区的污水向厌氧区的渗入。而且好氧池处理后的污水可以用于调节厌氧区的pH值，进一步的促进反应的进行。
为了更好地实现本发明，进一步的，所述曝气管架还包括主管架，所述主管架通过分配阀分别连接有若干个分管架，所述主管架与曝气装置连接。
为了更好地实现本发明，进一步的，所述厌氧池、好氧池分别通过分流阀与厌氧管架、好氧管架连通，所述曝气管架、厌氧管架、好氧管架均底部悬空设置。
为了更好地实现本发明，进一步的，所述池体的底部设置有旋流装置，所述池体的底部设置有排污口，所述池体的上部设置有排水口。
为了更好地实现本发明，进一步的，还包括SBR反应器，所述SBR反应器内部填充有填料，且填料内部负载有好氧颗粒污泥，所述池体的出水口与SBR反应器的进水口连通。
为了更好地实现本发明，进一步的，还包括初滤装置，所述初滤装置包括依次连通的污水池、粗格栅、细格栅、沉砂池、初次沉淀池、调整池、絮凝池、二次沉淀池，所述二次沉淀池的出水口分别连通好氧池和厌氧池。
在实际使用过程中，将污水引入污水池中，依次通过粗格栅、细格栅、沉砂池、初次沉淀池、调整池、絮凝池、二次沉淀池进行初次过滤。通过粗格栅、细格栅分别将污水中的悬浮态固体污染物质进行隔离，加入的絮凝剂具有较强的凝聚力、吸附力和捕捉重金属离子的能力，通过夺取金属氢氧化物存在的各种胶体的电荷，将浑浊液体中的微细离子凝聚成致密、稳定的颗粒状矾石，有效去除重金属，其能够除臭，提高水质清澈度。
为了更好地实现本发明，进一步的，所述池体的排污口连通污水池；所述二次沉淀池的排污口连接有污泥压滤装置，所述污泥压滤装置的排水口连通污水池。
相邻每排中空纤维膜丝的内侧之间以及池体的内侧壁分别设置有溶氧测试仪、pH仪；所述排污口处设置有污泥浓度测试仪。
MABR系统主要的反应装置由两部分组成：曝气膜组件和附着在膜丝表面的生物膜。一方面，曝气膜可为生物膜中微生物提供生命活动所需的氧气，另一方面，又是微生物附着生长的载体。空气压缩机将空气不断输送到中空纤维曝气膜中，膜腔内的氧气会根据膜材料的透过性和自由扩散，不断地进入到生物膜的内部。而生物膜最外侧的厌氧层和污水中的污染物也存在浓度差，此外，污染物会被生物膜所吸附，高浓度的基质会继续富集到生物膜表面，然后传递到生物膜最内层。因为生物膜内部溶解氧浓度的差异，微生物会根据自身对溶解氧浓度的不同需求，选择性地聚集在一起，从而生物膜中会形成特殊的分层结构。同时，基于微生物的吸附、氧化、硝化及反硝化等生化作用，有机物会被降解还原成结构简单稳定的物质，这不仅满足了微生物自身生长繁殖的物质需求，也对污水进行了有效的处理。
本发明的有益效果：
(1)本发明针对性的对曝气膜反应池的好氧区、厌氧区进行供料，而且分别进行脱氮除磷的反应，而不仅仅局限在逐层递进式的处理，提高了反应效率，具有较好的实用性。
(2)本发明利用厌氧池内的微生物菌将水体中的有机氮在厌氧的环境下转化为氨氮，然后倒入曝气膜反应池的好氧区进行硝化反应，氨氮在好氧区中，在亚硝酸菌和硝酸菌的作用下，经硝化反应转化呈硝态氮。为后续的进一步处理降低了负荷，加速了水处理的效率。
(3)厌氧池处理后的污水可以用于调节好氧区的pH值，进一步的促进反应的进行，加速反应效率。
(4)好氧池处理后的污水可以用于调节厌氧区的pH值，进一步的促进反应的进行，加速反应效率。
(5)在使用过程中，可以通过旋流装置进一步的提高池体内部溶液混合，加速好氧区的污水向厌氧区的渗入，加速反应效率。
(6)所述曝气膜反应池与SBR反应器配合产生了协同作用，曝气膜反应池中的硝化、反硝化同步进行，而SBR反应器中也是在同步硝化与反硝化，所述曝气膜反应池处理后的污水为SBR反应器提供了充足的反应物，反应原理上产生了连续的协同作用，提高了反应效率，具有较好的实用性。
（发明人：孙晓蕾;蒋沛廷;钟铭;汪锐;张慧敏;费功全;彭玉梅;钟亚萍）