申請日2021.10.19
公開日期2021.11.12
IPC分類C02F3/10;C02F3/30;C02F3/20;C02F7/00
摘要
本公開涉及一種膜曝氣生物反應器‑顆粒污泥一體化污水處理裝置及方法，該膜曝氣生物反應器‑顆粒污泥一體化污水處理裝置包括反應池本體、隔離板、中空纖維膜組件、好氧顆粒污泥和管廊結構；隔離板設置在反應池本體內并將反應池本體分為第一反應腔和第二反應腔，中空纖維膜組件設置在第一反應腔內，好氧顆粒污泥設置在第二反應腔內，隔離板的頂端與反應池本體之間設有過水口；管廊結構包括進水管、出水管、供氧裝置和曝氣裝置，進水管接入第一反應腔，供氧裝置連通中空纖維膜組件，第二反應腔中的好氧顆粒污泥上方內接出水管，曝氣裝置的曝氣口位于第二反應腔中的好氧顆粒污泥下方。本公開出水濁度較低、水質較好，無需設置二沉池與污泥回流系統。
權利要求
1.一種膜曝氣生物反應器-顆粒污泥一體化污水處理裝置，其特征在于，包括反應池本體（1）、隔離板（2）、中空纖維膜組件（3）、好氧顆粒污泥（4）以及管廊結構；
所述隔離板（2）設置在所述反應池本體（1）內，并將所述反應池本體（1）分為第一反應腔（11）和第二反應腔（12），所述中空纖維膜組件（3）設置在所述第一反應腔（11）內，所述好氧顆粒污泥（4）設置在所述第二反應腔（12）內，且所述隔離板（2）的頂端與所述反應池本體（1）的頂部之間具有用于連通所述第一反應腔（11）和所述第二反應腔（12）的過水口（21）；
所述管廊結構包括進水管（5）、出水管（6）、供氧裝置（7）以及曝氣裝置（8），所述進水管（5）的出水口位于所述第一反應腔（11）底部，所述供氧裝置（7）連通中空纖維膜組件（3），所述出水管（6）的進水口設置在所述第二反應腔（12）內并位于所述好氧顆粒污泥（4）的上方，所述曝氣裝置的曝氣口設置在所述第二反應腔（12）內，并位于所述好氧顆粒污泥（4）的下方。
2.根據權利要求1所述的膜曝氣生物反應器-顆粒污泥一體化污水處理裝置，其特征在于，所述隔離板（2）的頂端不低于所述中空纖維膜組件（3）的膜絲的頂端。
3.根據權利要求1所述的膜曝氣生物反應器-顆粒污泥一體化污水處理裝置，其特征在于，所述第一反應腔（11）至少為三個，所述第二反應腔（12）至少為兩個；
當所述第二反應腔（12）的數量為n（n≥2）時，所述第一反應腔（11）的數量為n+1，所述第一反應腔（11）和所述第二反應腔（12）交替設置，且所述反應池本體（1）長度方向的兩個端點均為所述第一反應腔（11）。
4.根據權利要求3所述的膜曝氣生物反應器-顆粒污泥一體化污水處理裝置，其特征在于，所述進水管（5）包括進水主管（51）以及與所述進水主管（51）連通的至少兩個進水支管（52）；
當所述進水支管（52）的數量為兩個或兩個以上時，所述進水支管（52）沿所述進水主管（51）的延伸方向間隔設置，一個所述進水支管（52）對應一個所述第一反應腔（11），各所述進水支管（52）的出水口設置在對應的所述第一反應腔（11）的底部。
5.根據權利要求3所述的膜曝氣生物反應器-顆粒污泥一體化污水處理裝置，其特征在于，所述出水管（6）包括出水主管（61）以及與所述出水主管（61）連通的至少兩個出水支管（62）；
當所述出水支管（62）的數量為兩個或兩個以上時，所述出水支管（62）沿所述出水主管（61）的延伸方向間隔設置，一個所述出水支管（62）對應一個所述第二反應腔（12），各所述出水支管（62）的進水口設置在對應的所述第二反應腔（12）內好氧顆粒污泥（4）的上方。
6.根據權利要求1所述的膜曝氣生物反應器-顆粒污泥一體化污水處理裝置，其特征在于，所述出水管（6）的進水口距離所述第二反應腔（12）底部的尺寸為所述隔離板（2）高度的1/3-2/3。
7.根據權利要求1所述的膜曝氣生物反應器-顆粒污泥一體化污水處理裝置，其特征在于，所述第二反應腔（12）的有效容積與所述第一反應腔（11）的有效容積呈預設比例，所述預設比例通過所述第二反應腔（12）出水時的體積交換率進行計算。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的膜曝氣生物反應器-顆粒污泥一體化污水處理裝置，其特征在于，所述膜曝氣生物反應器-顆粒污泥一體化污水處理裝置還包括用于對所述中空纖維膜組件（3）進行清潔的氣洗裝置（9），所述氣洗裝置（9）包括氣洗鼓風機（91）、氣洗主管（92）以及與所述氣洗主管（92）連通的氣洗支管（93），所述氣洗支管（93）通入所述第一反應腔（11）。
9.一種利用如權利要求1至8中任一項所述的膜曝氣生物反應器-顆粒污泥一體化污水處理裝置進行污水處理的方法，其特征在于，所述方法包括：
步驟S1，通過進水管（5）向第一反應腔（11）內提供原水，當所述第一反應腔（11）內原水的液面與隔離板（2）的頂端平齊時，停止向所述第一反應腔（11）內提供原水；
步驟S2，開啟供氧裝置（7），向中空纖維膜組件（3）的膜絲的空腔內充入氧氣，所述氧氣通過所述膜絲表面的膜孔滲出，供給于附著于所述膜絲表面的生物膜內側的好氧細菌，以使所述第一反應腔（11）內形成膜曝氣生物反應器，從而使所述第一反應腔（11）內的原水進行第一次生化反應；
步驟S3，待6h~8h后，通過所述進水管（5）向所述第一反應腔（11）內提供原水，所述第一反應腔（11）內的液體通過過水口（21）溢流至相鄰的第二反應腔（12）內，當所述第二反應腔（12）內的液面與所述隔離板（2）的頂端平齊時，停止向所述第一反應腔（11）內提供原水；
步驟S4，開啟曝氣裝置（8），向好氧顆粒污泥（4）提供氧氣，以使所述第二反應腔（12）內的液體進行第二次生化反應；
步驟S5，待5h~7h后，關閉所述曝氣裝置（8），使所述第二反應腔（12）內經過第二次生化反應的污泥混合液進行沉降、分離，得到上清液和污泥沉淀；
步驟S6，待5/12h~1/2h后，通過出水管（6）將第二反應腔內的上清液抽出；
步驟S7，當步驟S3~S6運行的同時，所述第一反應腔（11）內的新一批原水已再次進行6h~8h的生化反應，此時再次通過所述進水管（5）向所述第一反應腔（11）提供原水，循環執行步驟S3至步驟S6。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述步驟S7之后，所述方法還包括：
系統整體運行一定時期后，停止執行步驟S3~S7，排空所述第一反應腔（11）中的原水，在所述第一反應腔（11）中充滿清水，隨后開啟氣洗裝置（9），通過氣水聯合反洗的方式清洗所述中空纖維膜組件（3），使所述膜絲表面的生物膜脫落；清洗結束后，將所述第一反應腔（11）的污泥混合液排空，重新進行掛膜，隨后從步驟S1開始運行。
說明書
膜曝氣生物反應器-顆粒污泥一體化污水處理裝置及方法
技術領域
本公開涉及污水處理技術領域，尤其涉及一種膜曝氣生物反應器-顆粒污泥一體化污水處理裝置及方法。
背景技術
膜曝氣生物反應器是一種新型的生物膜組合工藝，其中，“膜”通常選用中空纖維膜，中空柱狀的膜絲表面覆蓋生物膜，生物膜外側為由待處理原水構成的液相，“膜”既提供曝氣又兼做生物膜的載體；在實際使用中，氧氣通過膜/生物膜交界面擴散進入生物膜，使生物膜由內而外形成好氧層、缺氧層、厭氧層，而原水中的污染物通過生物膜/液相交界面反向進入生物膜，氧氣和底物的異向傳質使生物膜功能合理分層化，模擬三段式A2O反應系統，可避免生物膜惰性層的產生；綜上所述，膜曝氣生物反應器的突出特征是低能耗和無泡曝氣，對高需氧量、易揮發性污染物的處理具有明顯優勢，且克服了傳統生物濾池載體性能較差、比表面積小和生物膜易脫落等問題；
目前，膜曝氣生物反應器在實際應用中通常取代生物濾池作為二級污水處理單元；然而，膜曝氣生物反應器由于受到自身結構限制，存在填充密度不足、有機物降解總量有限、出水懸浮物含量高、必須在后端增設二沉池等缺陷；若想克服上述缺陷，還需考慮改善膜曝氣生物反應器的設計。
發明內容
為了解決上述技術問題或者至少部分地解決上述技術問題，本公開提供了一種膜曝氣生物反應器-顆粒污泥一體化污水處理裝置及方法。
為了實現上述目的，本公開提供了一種膜曝氣生物反應器-顆粒污泥一體化污水處理裝置，包括反應池本體、隔離板、中空纖維膜組件、好氧顆粒污泥以及管廊結構；
所述隔離板設置在所述反應池本體內，并將所述反應池本體分為第一反應腔和第二反應腔，所述中空纖維膜組件設置在所述第一反應腔內，所述好氧顆粒污泥設置在所述第二反應腔內，且所述隔離板的頂端與所述反應池本體的頂部之間具有用于連通所述第一反應腔和所述第二反應腔的過水口；
管廊結構包括進水管、出水管、供氧裝置、曝氣裝置以及氣洗裝置，進水管的出水口位于所述第一反應腔底部，供氧裝置連通所述中空纖維膜組件，所述出水管的進水口設置在所述第二反應腔內并位于所述好氧顆粒污泥的上方，所述曝氣裝置的曝氣口設置在所述第二反應腔內，并位于所述好氧顆粒污泥的下方。
進一步地，所述隔離板的頂端不低于所述中空纖維膜組件的膜絲的頂端。
進一步地，所述第一反應腔（11）至少為三個，所述第二反應腔（12）至少為兩個，當所述第二反應腔的數量為n（n≥2）時，所述第一反應腔的數量為n+1，所述第一反應腔和所述第二反應腔交替設置，且所述反應池本體長度方向的兩個端點均為所述第一反應腔。
進一步地，所述進水管包括進水主管以及與所述進水主管連通的至少兩個進水支管；至少兩個所述進水支管沿所述進水主管的延伸方向間隔設置，一個所述進水支管對應一個所述第一反應腔，各所述進水支管的出水口設置在對應的所述第一反應腔的底部。
進一步地，所述出水管包括出水主管以及與所述出水主管連通的至少兩個出水支管；至少兩個所述出水支管沿所述出水主管的延伸方向間隔設置，一個所述出水支管對應一個所述第二反應腔，各所述出水支管的進水口設置在對應的所述第二反應腔內好氧顆粒污泥的上方。
進一步地，所述出水管的進水口距離所述第二反應腔底部的尺寸為所述隔離板高度的1/3-2/3。
進一步地，所述第二反應腔的有效容積與所述第一反應腔的有效容積呈預設比例，所述預設比例通過所述第二反應腔出水時的體積交換率進行計算。
進一步地，所述膜曝氣生物反應器-顆粒污泥一體化污水處理裝置還包括用于對所述中空纖維膜組件進行清潔的氣洗裝置，所述氣洗裝置包括氣洗鼓風機、氣洗主管以及與所述氣洗主管連通的氣洗支管，所述氣洗支管通入所述第一反應腔。
本公開還提供了一種利用上述的膜曝氣生物反應器-顆粒污泥一體化污水處理裝置進行污水處理的方法，所述方法包括：
步驟S1，通過進水管向第一反應腔內提供原水，當所述第一反應腔內原水的液面與隔離板的頂端平齊時，停止向所述第一反應腔內提供原水；
步驟S2，開啟供氧裝置，向中空纖維膜組件的膜絲的空腔內充入氧氣，所述氧氣通過所述膜絲表面的膜孔滲出，供給于附著于所述膜絲表面的生物膜內側的好氧細菌，以使所述第一反應腔內形成膜曝氣生物反應器，從而使所述第一反應腔內的原水進行第一次生化反應；
步驟S3，待6h~8h后，通過所述進水管向所述第一反應腔內提供原水，所述第一反應腔內的液體通過過水口溢流至相鄰的第二反應腔內，當所述第二反應腔內的液面與所述隔離板的頂端平齊時，停止向所述第一反應腔內提供原水；
步驟S4，開啟曝氣裝置，向好氧顆粒污泥提供氧氣，以使所述第二反應腔內的液體進行第二次生化反應；
步驟S5，待5h~7h后，關閉所述曝氣裝置，使所述第二反應腔內經過第二次生化反應的污泥混合液進行沉降、分離，得到上清液和污泥沉淀；
步驟S6，待5/12h~1/2h后，通過出水管將第二反應腔內的上清液抽出；
步驟S7，當步驟S3~S6運行的同時，所述第一反應腔內的新一批原水已再次進行6h~8h的生化反應，此時再次通過所述進水管向所述第一反應腔提供原水，循環執行步驟S3至步驟S6。
進一步地，所述步驟S7之后，所述方法還包括：停止執行步驟S3~S7，排空所述第一反應腔中的原水，在所述第一反應腔中充滿清水，隨后開啟氣洗裝置，通過氣水聯合反洗的方式清洗所述中空纖維膜組件，使所述膜絲表面的生物膜脫落；清洗結束后，將所述第一反應腔的污泥混合液排空，重新進行掛膜，隨后從步驟S1開始運行。
本公開實施例提供的技術方案與現有技術相比具有如下優點：
本公開提供的膜曝氣生物反應器-顆粒污泥一體化污水處理裝置及方法，通過設置反應池本體、隔離板、中空纖維膜組件、好氧顆粒污泥以及管廊結構，其中，隔離板設置在反應池本體內，并將反應池本體分為第一反應腔和第二反應腔，中空纖維膜組件設置在第一反應腔內，好氧顆粒污泥設置在第二反應腔內，且隔離板的頂端與反應池本體的頂部之間具有過水口，第一反應腔和第二反應腔通過過水口連通；管廊結構包括進水管、出水管、供氧裝置以及曝氣裝置，進水管接入第一反應腔，供氧裝置連通中空纖維膜組件，出水管設置在第二反應腔內并位于好氧顆粒污泥的上方，曝氣裝置的曝氣口設置在第二反應腔內，并位于好氧顆粒污泥的下方。
具體使用時，原水通過進水管進入第一反應腔內，并在中空纖維膜組件和供氧裝置的作用下進行第一次生化反應，經過第一次生化反應的污水通過過水口溢流至相鄰的第二反應腔內，并在好氧顆粒污泥和曝氣裝置的作用下進行第二次生化反應和沉降反應，從而在第二反應腔內形成上清液，最后通過出水管將上清液抽出。
在好氧顆粒污泥的高效沉降作用下，本裝置對于懸浮顆粒物的去除率較高，由于出水濁度已達到較低水平，且從膜曝氣生物反應器中溢出的污泥顆粒中包含的微生物可直接作為好氧顆粒污泥細菌種群的補充，因此無需設置二沉池以及污泥回流系統，節省占地面積，簡化工藝流程，降低能耗；膜曝氣生物反應器和好氧顆粒污泥合理分隔，保證二者運行時不對彼此的物理狀態和生化反應產生干擾；膜曝氣生物反應器中的生物膜與好氧顆粒污泥對于有機物降解的協同作用使本裝置尤其適用于處理含高濃度有機污染物的工業廢水。
