一种MBR膜技术一体化污水处理设备及其污水处理方法

摘要

本发明公开了一种MBR膜技术一体化污水处理设备，包括罐体、以及设置于罐体中的厌氧生化区、缺氧生化区和好氧及MBR膜生物反应区；厌氧生化区、好氧及MBR膜生物反应区和缺氧生化区沿着罐体横截面分左中右分布；厌氧生化区与好氧及MBR膜生物反应区之间仅底部相通，好氧及MBR膜生物反应区的顶部液面高于缺氧生化区的顶部液面，好氧及MBR膜生物反应区的顶部设有与伸入到好氧及MBR膜生物反应区的出水管和与缺氧生化区连通的溢流堰；缺氧生化区的上部液面高于与厌氧生化区的上部液面，缺氧生化区的底部通过自流管路与厌氧生化区的上部连通；罐体上设有与其内部的厌氧生化区连通的进水管。本发明还公开了利用该设备的污水处理方法。

说明书

技术领域

本发明属于环保领域，具体说是一种用缺氧-厌氧-好氧-膜生物反应处理工艺处理污水的 一体化污水处理设备及其污水处理方法。

背景技术

生活污水中含有大量有机物，也含有各种病毒、细菌和寄生虫卵等，还有无机盐类的氯 化物、硫酸盐、磷酸盐等等，极易产生恶臭污染环境，对人体及各类动植物危害极大，因此 需要无害化处理。

目前生活污水大多采用一级预处理加二级生化处理的方法，其中二级生化处理包括活性 污泥法处理工艺和生物膜处理工艺，主要包括生物接触氧化，SBR法，氧化沟法，A/O法等， 常用活性污泥处理工艺流程见下：

生化污水→格栅→集水池→厌氧池→好氧池→二沉池→排放。

常用活性污泥处理工艺缺点：占地面积大，运行操作复杂，投资高，能耗大，污泥产量 较高，出水水质差。

近年来，随着膜过滤产品广泛应用，水处理行业也采用MBR膜生物反应器代替传统工艺 中的二沉池节约了部分土地面积，但投资成本、运行维护费用高。

目前市场上，采用以上工艺的一体化污水处理设备，普遍存在运行费用高、出水水质不 稳定、产泥量多，氮、磷去除率低的缺点。

目前应用MBR膜技术处理污水的一体化设备，一般采用厌氧生化、缺氧生化、好氧MBR 膜生物反应工艺处理，并且各工艺段沿一体化设备长度方向分段布置，各工艺段间需要污水、 污泥回流时，就外加泵来实现。因此，能耗高，操作维护复杂，因回流量受限制脱磷脱氮去 除率低。

发明内容

本发明针对目前生活污水存在的占地面积大、能耗高、产泥量大，操作维护复杂，脱磷 脱氮去除率低的缺点，提供一种占地面积少、能耗低、出水水质高、产泥极少的MBR膜技术 一体化污水处理设备及其污水处理方法。

本发明采用以下技术方案：

一种MBR膜技术一体化污水处理设备，包括罐体、以及设置于罐体中的厌氧生化区、缺 氧生化区和好氧及MBR膜生物反应区；所述的厌氧生化区、好氧及MBR膜生物反应区和缺氧 生化区沿着罐体横截面分左中右分布；厌氧生化区与好氧及MBR膜生物反应区之间仅底部相 通，好氧及MBR膜生物反应区的顶部液面高于缺氧生化区的顶部液面，好氧及MBR膜生物反 应区的顶部设有与伸入到好氧及MBR膜生物反应区的出水管和与缺氧生化区连通的溢流堰； 所述缺氧生化区的上部液面高于与厌氧生化区的上部液面，缺氧生化区的底部通过自流管路 与厌氧生化区的上部连通；罐体上设有与其内部的厌氧生化区连通的进水管；

所述的好氧及MBR膜生物反应区包括一个MBR膜生物反应器，所述的MBR膜生物反应器 的底部设有固定于罐体上的曝气器，在MBR膜生物反应器的顶部设有伸出至罐体外部的MBR 出水管。

在所述的在厌氧生化区和缺氧生化区中布有提高污泥浓度及生化接触面积的填料。

一体化污水处理设备的横截面为圆形或长方形或正方形。

一种利用MBR膜技术一体化污水处理设备的污水处理工艺，

污水从调节池由进水管或由泵提升流入厌氧生化区，进行厌氧处理，厌氧生化后，通过 好氧区进水口流入好氧及MBR膜生物反应区进行好氧处理，该区曝气器产生的大量气泡使得 该区水体密度降低，从而液面提高，使得好氧生化后的污水经过溢流堰溢流入液面高于厌氧 区液面的缺氧生化区进行缺氧处理，经过缺氧生化后的污水通过缺氧生化区到厌氧生化区的 管路自流入厌氧生化区与调节池来水混合，进入另一个循环；同时，通过泵从置入好氧及MBR 膜生物反应区的MBR膜生物反应器的MBR出水管将生化处理后的水抽出后排放或回用，完 成了整个污水处理的过程。

缺氧处理的溶解氧浓度为0.15—1mg/L，厌氧处理的溶解氧浓度为0.15mg/L以下，好氧 处理的溶解氧浓度为1—4.5mg/L。

本发明的设备主要包括厌氧生化区、缺氧生化区、好氧及MBR膜生物反应区，其不同于 一般一体化污水处理设备，其上述三生化区，沿着一体化设备横截面分左中右分布，好氧及 MBR膜生物反应区位于中部，缺氧生化区、厌氧生化区分别在左右两侧。该一体化污水处理 设备的横截面为圆形或长方形(方形)；厌氧生化区、缺氧生化区、好氧及MBR膜生物反应区 通过开孔及内部管路实现污水的循环流动。

本发明的方法主要包括厌氧工艺段、缺氧工艺段、好氧及MBR膜生物反应段，其特点是： 上述三工艺段按以下顺序循环进行：--缺氧工艺段--厌氧工艺段--好氧及MBR膜生物反应段-- 缺氧工艺段--，简称CA²O—MBR工艺，通过调整进气量可调整其循环次数。生活污水经过格 栅、调节池后进入CA²O—MBR循环工艺，在此工艺中，污水经过缺氧、厌氧、好氧多个循环， 通过调整进气量将各工艺段溶解氧浓度调整在以下范围：调缺氧工艺段溶解氧浓度为0.15— 1mg/L，厌氧工艺段溶解氧浓度为0.15mg/L以下，好氧工艺段溶解氧浓度为1—4.5mg/L，污 水中的有害物质在缺氧、厌氧、好氧菌群的充分参与下，最大限度的得到降解去除，缺氧、 厌氧、好氧工艺的循环运行，同时去除了污水中氨氮、总氮及总磷。在处理过程中，缺氧及 厌氧生化过程充分，产污泥极少。

本发明一体化污水处理设备，采用上述所述生活污水处理方法，即采用缺氧工艺段、厌 氧工艺段、好氧及MBR膜生物反应段循环工艺，简称CA²O—MBR一体化污水处理设备。污 水循环流动的动力来自曝气用的空气，通过调节曝气量可调节循环次数。本一体化污水处理 设备，结构紧凑，一般做成金属罐体，其横截面为圆形或长方形(方形)，好氧及MBR膜生 物反应段位于圆形或长方形(方形)的中部，缺氧工艺段、厌氧工艺段分别在两侧。

本发明运行时，污水从调节池流入(或由泵提升)厌氧生化区，厌氧生化后，流入好氧 及MBR膜生物反应区，该区大量气泡的存在使得该区水体密度低，从而液面提高，使得好氧 生化后的污水溢流入液面高于厌氧区液面的缺氧生化区，经过缺氧生化后的污水通过内部管 路又自流入厌氧生化区与调节池来水混合，进入另一个循环。同时，通过泵从置入好氧及MBR 膜生物反应区的MBR膜生物反应器将生化处理后的水抽出，根据需要排放或回用。

本发明的有益效果如下：本发明方法和设备，由于缺氧、厌氧、好氧工艺的反复循环运 行，生化反应充分，且集中于一个整体设备中，结构紧凑，管路少，因此效率高、占地面积 少、能耗低、出水水质高且稳定、产泥量极少，氮、磷去除率高。这种布置方式结构紧凑， 通过各生化区间的开孔及内部管路实现污水的循环流动，由于管路短阻力小，生化区间污水 的循环流动通过好氧曝气所充气体形成的液面差就能实现，因此节省了机械提升环节，节约 了能源。同时由于污水在各单元间的多次循环，脱磷脱氮去除率的高。

附图说明

图1为本发明一体化设备的横截面示意图

图中：1、罐体，2、溢流堰，3、MBR出水管，4、缺氧到厌氧内部管路，5、进水管，6、 MBR膜生物反应器，7、填料，8、曝气器，9、好氧区进水口，10、厌氧生化区，11、好氧及 MBR膜生物反应区，12、缺氧生化区。

具体实施方式

在图1一体化设备的横截面示意图中，一体化罐体1的中部为好氧及MBR膜生物反应区 11、两侧分别为厌氧生化区10、缺氧生化区12、在厌氧生化区10和缺氧生化区12中布有填 料7，以提高污泥浓度及生化接触面积，进水管5固定于罐体1上，曝气器8安装于好氧及 MBR膜生物反应区11的底部，给水体供氧气并冲刷MBR膜丝；好氧及MBR膜生物反应区11 的顶部设有与罐体1连通的MBR出水管3和与缺氧生化区连通的溢流堰2；厌氧生化区10和 好氧及MBR膜生物反应区11通过两者底部的好氧区进水口9连通。好氧及MBR膜生物反应区 11包括一个MBR膜生物反应器6。

运行时，厌氧、缺氧、好氧生化工艺循环进行，通过调整进气量可调整其循环次数。各 工艺段溶解氧浓度调整在以下范围：调缺氧工艺段溶解氧浓度为0.15—1mg/L，厌氧工艺段溶 解氧浓度为0.15mg/L以下，好氧工艺段溶解氧浓度为1—4.5mg/L，污水中的有害物质在缺氧、 厌氧、好氧菌群的充分参与下，最大限度的得到降解去除，缺氧、厌氧、好氧工艺的循环运 行，同时去除了污水中的氨氮、总氮及总磷。

运行中，污水从调节池由进水管5流入(或由泵提升)厌氧生化区10，厌氧生化后，通 过好氧生化区进水口9流入好氧及MBR膜生物反应区11，该区曝气器8产生的大量气泡使得 该区水体密度低，从而液面提高，使得好氧生化后的污水经过溢流堰2溢流入液面高于厌氧 区液面的缺氧生化区12，经过缺氧生化后的污水通过缺氧到厌氧内部管路4又自流入厌氧生 化区10与调节池来水混合，进入另一个循环。同时，通过泵从置入好氧及MBR膜生物反应区 的MBR膜生物反应器6的MBR出水口3将生化处理后的水抽出后排放或回用，完成了整个污 水处理的过程。