申请日2021.03.03
公开（公告）日2021.06.22
IPC分类号C02F9/14; B01D61/18
摘要
本发明涉及AO+兼氧MBR膜一体式污水处理设备，包括格栅、调节池、单片机以及MBR膜生物反应器，格栅通过污水管道与调节池的进水口连接，调节池的出水口通过污水管道与MBR膜生物反应器连接。MBR膜生物反应器中设置有两块钢板，两块钢板将MBR膜生物反应器分割成依次相互连通的缺氧池、兼氧MBR好氧区以及清水池，缺氧池的上方设置有与其连通的电絮凝装置，电絮凝装置与集水池通过进水管连接，调节池内设置有与进水管连接的提升泵。缺氧池的内部设置有固定悬挂式柔性生物填料，兼氧MBR好氧区内设置有微滤膜组件，微滤膜组件与清水池之间设置有排水泵模块。其能够减轻污水对附近水环境的污染，保护人民身体健康、改善人类的环境卫生条件。
权利要求书
1.AO+兼氧MBR膜一体式污水处理设备，其特征在于：包括格栅(1)、调节池(2)、单片机以及MBR膜生物反应器(3)，所述格栅(1)通过污水管道与所述调节池(2)的进水口连接，所述调节池(2)的出水口通过所述污水管道与所述MBR膜生物反应器(3)连接；
所述MBR膜生物反应器(3)中设置有两块钢板(31)，两块所述钢板(31)将所述MBR膜生物反应器(3)分割成依次相互连通的缺氧池(32)、兼氧MBR好氧区(33)以及清水池(34)，所述缺氧池(32)的上方设置有与其连通的电絮凝装置(7)，所述电絮凝装置(7)与所述集水池通过进水管连接，所述调节池(2)内设置有与所述进水管连接的提升泵；
所述缺氧池(32)的内部设置有固定悬挂式柔性生物填料，所述兼氧MBR好氧区(33)内设置有微滤膜组件，所述微滤膜组件与所述清水池(34)之间设置有排水泵模块；
所述清水池(34)内设置有水质监测仪(341)，所述清水池(34)的排水口设置有电磁阀(4)，所述水质监测仪(341)与所述电磁阀(4)分别与所述单片机连接，所述水质监测仪(341)将监测到的水质数据传输至单片机，水质达到排放标准后由所述单片机打开所述电磁阀(4)。
2.根据权利要求1所述的AO+兼氧MBR膜一体式污水处理设备，其特征在于：所述调节池(2)与所述缺氧池(32)之间设置有溢流管(41)，所述溢流管(41)的一端伸入所述调节池(2)中，另一端伸入所述缺氧池(32)且与所述钢板(31)远离底部的一端齐平。
3.根据权利要求1所述的AO+兼氧MBR膜一体式污水处理设备，其特征在于：所述兼氧MBR好氧区(33)包括相互连接的好氧池(331)与膜池(332)，所述微滤膜组件设置在所述膜池(332)中，所述兼氧MBR好氧区(33)内设置有曝气组件；
所述曝气组件包括多个曝气盘(5)以及与所述曝气盘(5)连接的沉水风机(51)，多个所述曝气盘(5)分别固定在所述好氧池(331)与所述膜池(332)内部的底面，所述沉水风机(51)与所述单片机控制连接。
4.根据权利要求3所述的AO+兼氧MBR膜一体式污水处理设备，其特征在于：所述膜池(332)内设置有污泥回流泵(6)，所述污泥回流泵(6)通过回流管道与所述缺氧池(32)连接。
5.根据权利要求4所述的AO+兼氧MBR膜一体式污水处理设备，其特征在于：所述微滤膜组件包括微滤箱以及设置在所述微滤箱内的多个平板膜，所述微滤箱固定在所述膜池(332)内部的侧壁上；
所述平板膜的平均过滤孔径为0.2um，所述平板膜的厚度为0.02mm，多个所述平板膜将所述微滤箱分隔成上下两端开放结构。
6.根据权利要求5所述的AO+兼氧MBR膜一体式污水处理设备，其特征在于：所述MBR膜生物反应器(3)上设置有设备间，所述设备间内设有碳源添加装置与PAC加药箱，所述碳源添加装置连接所述缺氧池(32)用于为所述缺氧池(32)内添加碳源，所述PAC加药箱连接所述膜池(332)用于为所述膜池(332)添加PAC。
7.根据权利要求6所述的AO+兼氧MBR膜一体式污水处理设备，其特征在于：所述排水泵模块包括自吸泵(61)、自吸管道(62)、反冲洗泵(63)以及反冲洗管道(64)，所述自吸管道(62)的一端与所述反冲洗管道(64)的一端连接后与所述微滤箱连接，所述自吸管道(62)的另一端与所述反冲洗管道(64)的另一端分别与所述清水池(34)的内部连接；
所述自吸泵(61)安装在所述自吸管道(62)上，所述反冲洗泵(63)安装在所述反冲洗管道(64)上，所述自吸管道(62)上设置有自吸电磁阀与止回阀，所述反冲洗管道(64)上设置有反冲洗电磁阀与手动球阀。
8.根据权利要求1所述的AO+兼氧MBR膜一体式污水处理设备，其特征在于：所述MBR膜生物反应器(3)呈圆柱体状，所述MBR膜生物反应器(3)的底部固定连接有支撑座，所述MBR膜生物反应器(3)的侧壁上设置有攀梯(35)。
9.根据权利要求6所述的AO+兼氧MBR膜一体式污水处理设备，其特征在于：所述碳源包括乙酸钠、甲醇、乙醇以及葡萄糖。
说明书
AO+兼氧MBR膜一体式污水处理设备
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及AO+兼氧MBR膜一体式污水处理设备。
背景技术
第一次全国污染源普查结果显示，农业源污染物化学需氧量的排放量占排放总量的43.7％,其中总氮、总磷分别占排放总量的57.2％和67.4％。农业源基本上占到全国污染的50％以上，而目前我国绝大部分农村地区还没有任何污水收集和处理设施。
未经处理的生活污水肆意排放，严重污染了农村的生态环境，直接威胁广大农民群众的身体健康以及农村的经济发展。一方面，未经处理的生活污水自流到地势低洼的河流、湖泊和池塘等地表水体中，严重污染各地水源，水源地水质低的状况与农村生活污水未经处理直接排放有直接的因果关系。
另一方面，生活污水也是疾病传染扩散的源头，容易造成部分地区传染病、地方病和人畜共患疾病的发生与流行。农村污染特别是水污染治理迫在眉睫。但是，由于我国农村人口分布广而且分散，城市的大规模管网建设、集中处理并不适合农村地区；同时，农民经济承受能力较差、技术管理水平较低，因此，操作难度大、投资和运行成本高的污水处理技术也难以推广。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供AO+兼氧MBR膜一体式污水处理设备，其能够将农村生活污水进行收集处理，使用微滤膜分离技术取代传统活性污泥法的沉淀池和常规过滤单元，使水力停留时间(HRT)和泥龄(STR)完全分离。因此具有高效固液分离性能，同时利用膜的特性，使活性污泥不随出水流失，在生化池中形成8000～12000mg/L超高浓度的活性污泥浓度，使污染物分解彻底，因此出水水质良好、稳定，出水细菌、悬浮物和浊度接近于零，并可截留粪大肠菌等生物性污染物，减轻污水对附近水环境的污染，保护人民身体健康、改善人类的环境卫生条件。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
AO+兼氧MBR膜一体式污水处理设备，包括格栅、调节池、单片机以及MBR膜生物反应器，所述格栅通过污水管道与所述调节池的进水口连接，所述调节池的出水口通过所述污水管道与所述MBR膜生物反应器连接；
所述MBR膜生物反应器中设置有两块钢板，两块所述钢板将所述MBR膜生物反应器分割成依次相互连通的缺氧池、兼氧MBR好氧区以及清水池，所述缺氧池的上方设置有与其连通的电絮凝装置，所述电絮凝装置与所述集水池通过进水管连接，所述调节池内设置有与所述进水管连接的提升泵；
所述缺氧池的内部设置有固定悬挂式柔性生物填料，所述兼氧MBR好氧区内设置有微滤膜组件，所述微滤膜组件与所述清水池之间设置有排水泵模块；
所述清水池内设置有水质监测仪，所述清水池的排水口设置有电磁阀，所述水质监测仪与所述电磁阀分别与所述单片机连接，所述水质监测仪将监测到的水质数据传输至单片机，水质达到排放标准后由所述单片机打开所述电磁阀。
通过上述技术方案，在对污水进行处理时，将污水首先经过格栅过滤去除毛发等纤维状物质，拦截大体积污物，以保证后续膜处理系统的正常运行。污水经格栅过滤后流入调节池，在调节池均匀水质水量后，通过提升泵提升废水至电絮凝装置中，电絮凝装置利用可溶性金属阳极在电解过程中产生的金属氢氧化物絮凝去除水中污染物质，能有效去除水中胶体和悬浮类污染物质，并对乳化油、大分子有机物、微生物、重金属离子、氟离子、浊度和部分有色类物质具有良好的去除效果。
经电絮凝装置处理后的污水注入缺氧池内，缺氧池填充了固定悬挂式柔性生物填料，在填料表面形成一定的生物膜，以强化对总氮的去除。随着液面的不断升高，污水经缺氧池上端钢板与MBR膜生物反应器形成的溢流口自流进入兼氧MBR好氧区。
MBR膜生物反应器内的兼氧微生物将进一步利用新陈代谢作用降解废水当中的有机物，同时进行生物脱氮气化除磷，利用微生物当中的循环作用保持有机污泥近零排放，通过一体式MBR膜生物反应器的处理，废水中的各类污染物得到了进一步处理，保证了出水水质。排水泵模块将处理后的废水排入清水池内，由清水池内的水质监测仪对废水的水质进行检测，检测的数据传输至单片机中，由单片机对水质是否达到排放标准进行判断，达到排放标准后单片机打开电磁阀进行排放。
其能够将农村生活污水进行收集处理，使用微滤膜分离技术取代传统活性污泥法的沉淀池和常规过滤单元，使水力停留时间(HRT)和泥龄(STR)完全分离。因此具有高效固液分离性能，同时利用膜的特性，使活性污泥不随出水流失，在生化池中形成8000～12000mg/L超高浓度的活性污泥浓度，使污染物分解彻底，因此出水水质良好、稳定，出水细菌、悬浮物和浊度接近于零，并可截留粪大肠菌等生物性污染物，减轻污水对附近水环境的污染，保护人民身体健康、改善人类的环境卫生条件。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述调节池与所述缺氧池之间设置有溢流管，所述溢流管的一端伸入所述调节池中，另一端伸入所述缺氧池且与所述钢板远离底部的一端齐平。
通过上述技术方案，能够将缺氧池内一部分的废水回流至调节池内，重新进行均匀水质水量，提高了净化的效率。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述兼氧MBR好氧区包括相互连接的好氧池与膜池，所述微滤膜组件设置在所述膜池中，所述兼氧MBR好氧区内设置有曝气组件；
所述曝气组件包括多个曝气盘以及与所述曝气盘连接的沉水风机，多个所述曝气盘分别固定在所述好氧池与所述膜池内部的底面，所述沉水风机与所述单片机控制连接。
通过上述技术方案，曝气盘与沉水风机之间设置有阀门，通过单片机打开沉水风机使其产生风力，流动的空气经空气管道注入曝气盘中，曝气盘工作在废水中产生空化效应。为了有效控制微滤膜组件中的膜表面污染，通过控制阀门启停对微滤膜组件交替曝气，以10min为一个周期，微滤膜组件曝气产水8min后停止产水，曝气擦洗膜表面2min，以防止膜表面颗粒物质的大量沉积，防止污泥沉淀，提高了微生物与污泥的接触效果。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述膜池内设置有污泥回流泵，所述污泥回流泵通过回流管道与所述缺氧池连接。
通过上述技术方案，当膜池内的污泥累积到一定程度后，打开污泥回流泵使得污泥通过回流管道注入缺氧池内，提升了微生物的利用率。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述微滤膜组件包括微滤箱以及设置在所述微滤箱内的多个平板膜，所述微滤箱固定在所述膜池内部的侧壁上；
所述平板膜的平均过滤孔径为0.2um，所述平板膜的厚度为0.02mm，多个所述平板膜将所述微滤箱分隔成上下两端开放结构。
通过上述技术方案，本平板膜采用聚四氟乙烯平板膜，其抗污染能力强、过滤阻力低，采用独特的箱体组合方式，填充密度高，过滤面积大，集成简单，运行费用低。平板膜及其微滤箱具有以下特点：1、平板膜具有较强的化学稳定性和不粘附任何物质的表面特性，抗污染能力强，特别是抗油污染能力具有明显优势；同时可耐受较高浓度的化学药剂，清洗更彻底。2、平板膜具有永久亲水性，膜与水接触可以即刻湿润，不需要酒精引导。3、PTEF平板膜采用双向拉伸工艺制造，厚度仅为0.02mm，是普通滤膜厚度(0.2～0.4mm)的十几分之一，过滤阻力极低。4、微滤箱采用上下两端开放结构，可以有效避免组件内纤维物质缠绕堵塞和污泥沉积。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述MBR膜生物反应器上设置有设备间，所述设备间内设有碳源添加装置与PAC加药箱，所述碳源添加装置连接所述缺氧池用于为所述缺氧池内添加碳源，所述PAC加药箱连接所述膜池用于为所述膜池添加PAC。
通过上述技术方案，往缺氧池内添加碳源能够使得缺氧池内培养出稳定、足够的反硝化菌群，便于硝化细菌的生长繁殖，提高了系统抗有机物和氨氮冲击负荷的能力。往膜池内添加PAC能够提高系统总磷的去除率，从而提升了污水净化的效果。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述排水泵模块包括自吸泵、自吸管道、反冲洗泵以及反冲洗管道，所述自吸管道的一端与所述反冲洗管道的一端连接后与所述微滤箱连接，所述自吸管道的另一端与所述反冲洗管道的另一端分别与所述清水池的内部连接；
所述自吸泵安装在所述自吸管道上，所述反冲洗泵安装在所述反冲洗管道上，所述自吸管道上设置有自吸电磁阀与止回阀，所述反冲洗管道上设置有反冲洗电磁阀与手动球阀。
通过上述技术方案，反冲洗泵在反冲后能恢复初始功能提高过滤精度，而又不影响流量或过滤周期，在不影响其他指标下提高产水量。自吸泵具有较强的自吸能力，避免了水的回流，提高了清水池出水的稳定性。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述MBR膜生物反应器呈圆柱体状，所述MBR膜生物反应器的底部固定连接有支撑座，所述MBR膜生物反应器的侧壁上设置有攀梯。
通过上述技术方案，MBR膜生物反应器通过支撑座固定在卡车上，便于对不同地区的污水进行处理，避免了大规模管网的建设，操作难度小、投资和运行成本低，有利于污水处理技术的推广。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述碳源包括乙酸钠、甲醇、乙醇以及葡萄糖。
通过上述技术方案，乙酸钠、甲醇、乙醇和葡萄糖作为反硝化碳源时，均可获得较高的硝酸盐氮去除率。在相同的COD投加当量下，乙酸钠的强化反硝化速率明显高于葡萄糖和白砂糖，而葡萄糖则略高于白砂糖，但葡萄糖和白砂糖的强化作用时间比乙酸钠的要长。
由于具有相对较长的强化作用时间，葡萄糖和白砂糖在强化反硝化阶段表现出的单位COD投量的NO，-N去除增量与乙酸钠基本相当。调试过程中为了强化总氮的去除，采取两个措施：一是补充反硝化所需的碳源，在缺氧池中加人葡萄糖提高C/N值；二是将内回流比调整为300％，加大回流的硝酸盐量，原水经硝化后，氨氮几乎全部转化为硝态氮或亚硝态氮，总氮值理论上变化不大。经计算，应补充的BOD，值为100mg/L，此时C/N值为3.5。在缺氧池连续补充葡萄糖7天后，总氮去除率为30.07％，出水总氮尚未明显下降，推测这个过程是反硝化细菌的培养建立阶段。14天后总氮去除率达到42.76％，去除率逐步提升，推测此时系统中反硝化菌逐渐培养起来。至21天以后TN的去除率稳定在70％左右，TN达到出水要求。MBR缺氧池中设有固定床填料，填料具有比表面积大、表面粗糙等特点，可以吸附各类微量元素及有机物，有利于微生物的附着生长，大大提高了反硝化菌的泥龄与活性，从而促进了生物脱氮过程。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.其能够将农村生活污水进行收集处理，使用微滤膜分离技术取代传统活性污泥法的沉淀池和常规过滤单元，使水力停留时间(HRT)和泥龄(STR)完全分离。因此具有高效固液分离性能，同时利用膜的特性，使活性污泥不随出水流失，在生化池中形成8000～12000mg/L超高浓度的活性污泥浓度，使污染物分解彻底，因此出水水质良好、稳定，出水细菌、悬浮物和浊度接近于零，并可截留粪大肠菌等生物性污染物，减轻污水对附近水环境的污染，保护人民身体健康、改善人类的环境卫生条件。
2.本平板膜采用聚四氟乙烯平板膜，其抗污染能力强、过滤阻力低，采用独特的箱体组合方式，填充密度高，过滤面积大，集成简单，运行费用低。平板膜及其微滤箱具有以下特点：1、平板膜具有较强的化学稳定性和不粘附任何物质的表面特性，抗污染能力强，特别是抗油污染能力具有明显优势；同时可耐受较高浓度的化学药剂，清洗更彻底。2、平板膜具有永久亲水性，膜与水接触可以即刻湿润，不需要酒精引导。3、PTEF平板膜采用双向拉伸工艺制造，厚度仅为0.02mm，是普通滤膜厚度(0.2～0.4mm)的十几分之一，过滤阻力极低。4、微滤箱采用上下两端开放结构，可以有效避免组件内纤维物质缠绕堵塞和污泥沉积。
3.往缺氧池内添加碳源能够使得缺氧池内培养出稳定、足够的反硝化菌群，便于硝化细菌的生长繁殖，提高了系统抗有机物和氨氮冲击负荷的能力。往膜池内添加PAC能够提高系统总磷的去除率，从而提升了污水净化的效果。
（发明人：刘金泉）