專利名稱：一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于農(nóng)村分散生活污水處理的一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
近年來，農(nóng)村排水工程卻一直被忽視，農(nóng)村生活污水絕大部分不經(jīng)任何處理，隨意 排放周圍環(huán)境，造成小城鎮(zhèn)及農(nóng)村地表和地下水源的嚴(yán)重污染，不僅加快河流、湖泊、水庫 等水體的富營養(yǎng)化進程，而且已嚴(yán)重威脅農(nóng)村飲用水的安全性。因此，提高村鎮(zhèn)分散污水處 理率十分重要。然而，我國對農(nóng)村分散型污水排放特征及適用技術(shù)缺乏深入、系統(tǒng)地認(rèn)識和研究， 相關(guān)研究落后于發(fā)達國家。同時，我國農(nóng)村分散污水排放具有以下特點①不同地區(qū)間農(nóng) 村排放污水水質(zhì)、水量差異顯著，排放水質(zhì)、水量波動性很大，難以準(zhǔn)確預(yù)測和評估生活污 水的污染負(fù)荷及其晝夜、季節(jié)性變化規(guī)律；②人口分布分散，污水集中收集困難；③污水處 理系統(tǒng)維護管理技術(shù)人員及運行管理經(jīng)驗嚴(yán)重缺乏。因此，農(nóng)村污水的處理不能完全延用 和照搬大、中型規(guī)模城市污水處理模式。如何結(jié)合我國當(dāng)前村鎮(zhèn)的實際情況，研發(fā)建設(shè)投資 省、運行管理方便、運行費用低、滿足水質(zhì)處理要求的污水處理裝置，成為當(dāng)前急需解決的 緊迫課題。膜生物反應(yīng)器(MBR)是將膜技術(shù)與生物反應(yīng)器技術(shù)組合使用的新型水處理裝置， 具有出水水水質(zhì)好、占地面積小、剩余污泥量低、易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)點。近年來，MBR除了 用于城市污水和工業(yè)廢水的處理外，還廣泛用于中水回用處理。然而，MBR工藝同時具有一 些不足①膜組件造價高，投資費用較高；②運行動力費用高，運行過程復(fù)雜，維護管理需 要較高技術(shù)；③膜組件容易出現(xiàn)濃差極化、污染、堵塞、老化等現(xiàn)象。因此，MBR工藝難于滿 足農(nóng)村分散污水處理投資運行費用低、維護管理簡便的要求。動態(tài)膜生物反應(yīng)器(DMBR)利用粗網(wǎng)材料作為過濾基材，利用反應(yīng)器內(nèi)微生物及 其產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物在膜基質(zhì)表面沉積形成膜分離層，形成的動態(tài)膜截留和凈化污染物。該 工藝保留了 MBR的優(yōu)點，同時大幅降低了膜組件的造價和運行費用，不需要復(fù)雜的管理維 護，符合分散式農(nóng)村污水的處理原則。然而，DMBR技術(shù)目前仍處于研發(fā)階段，尚不成熟①現(xiàn)有動態(tài)膜基本沿用傳統(tǒng)膜 組件MBR工藝的錯流過濾來控制動態(tài)膜厚度和降低膜污染，或者直接在過濾組件下部曝 氣，影響動態(tài)膜的形成和穩(wěn)定性，出水濁度波動大；②出水方式基本靠水頭壓差，不能最大 限度地利用形成的動態(tài)膜和延長穩(wěn)定運行時間，同時延用停機間斷反沖洗方式來保證膜通 量，極大地限制了裝置的產(chǎn)水量，需要對系統(tǒng)組成及運行方式進行新的研究；③顆粒污泥的 形成有利于污水處理、動態(tài)膜形成和延緩膜污染，已有的DMBR —種是通過預(yù)涂方式掛膜， 成膜時間短，但是運行管理復(fù)雜，不適合于分散式農(nóng)村污水的處理。另一種是自生動態(tài)膜 法，通過投加PAC改善成膜污泥的性狀，可以縮短成膜時間并大大的延緩了膜污染。然而 PAC價格昂貴，如何選取一種價格低廉易得的新型投加劑，通過優(yōu)化顆粒污泥的形成來優(yōu)化動態(tài)膜很重要；④與MBR相似，生物反應(yīng)器部分仍然是活性污泥法。如何針對農(nóng)村分散污水 處理水質(zhì)要求，結(jié)合已有污水生物處理研究成果及工藝過程，研發(fā)適用于農(nóng)村分散污水處 理要求的、低成本動態(tài)膜分離技術(shù)，提高膜通量及出水率，優(yōu)化簡化動力和控制系統(tǒng)減少能 耗，降低成本具有現(xiàn)實工程意義；⑤農(nóng)村生活污水的油脂含量較高，油脂對好氧生化過程影 響較大，并嚴(yán)重影響濾布的運行。以往的相關(guān)動態(tài)膜專利對此基本沒有關(guān)注。如何在沒有 隔油池的情況下，通過系統(tǒng)設(shè)計減輕其對后續(xù)反應(yīng)、構(gòu)筑物的不良影響極為重要；⑥一體化 程度不高。上述問題限制了動態(tài)膜生物反應(yīng)器在農(nóng)村分散污水處理中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種適用于農(nóng)村分散式生活污水的一體化氣升環(huán)流動態(tài) 膜生物反應(yīng)裝置。本發(fā)明針對農(nóng)村分散式生活污水的水質(zhì)水量特點，提出的一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜 生物反應(yīng)裝置，其外形呈圓柱臺體，包括厭氧調(diào)節(jié)池24、缺氧池39和氣升環(huán)流動態(tài)膜生物 反應(yīng)器2，厭氧調(diào)節(jié)池24、缺氧池39和氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器2均呈扇形分布，其中厭氧調(diào)節(jié)池24包括進水布水管1、厭氧污泥區(qū)25、污水空氣提升器13、排泥空氣提 升器15，厭氧調(diào)節(jié)池24底部為厭氧污泥區(qū)25，進水布水管1從厭氧調(diào)節(jié)池24外墻沿池壁 進入?yún)捬跷勰鄥^(qū)25，呈對稱枝狀分布；污水空氣提升器13靠近厭氧調(diào)節(jié)池24與缺氧池39 的隔墻，污水通過污水空氣提升器13提升并經(jīng)空氣釋放后布入缺氧池39池底；排泥空氣提 升器15位于厭氧調(diào)節(jié)池24外墻上，位于厭氧污泥區(qū)25的剩余污泥通過排泥空氣提升器10 排入調(diào)節(jié)池厭氧污泥區(qū)25 ；缺氧池39包括缺氧池進水箱32、缺氧池進水管26、攪拌器12和缺氧池出水管2， 缺氧池進水箱32位于缺氧池39上部，缺氧池進水管26位于缺氧池進水箱32下方，且插入 缺氧池39底部，厭氧調(diào)節(jié)池24中污水空氣提升器13的出水與氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器 27硝化液回流空氣提升器14的出水分別位于缺氧池進水箱32兩側(cè)，攪拌器12置于缺氧池 39上部，攪拌器12上的攪拌漿插入缺氧池39內(nèi)，污水空氣提升器13出水與硝化液回流空 氣提升器14出水通過缺氧池進水管26進入缺氧池39底部，穿過缺氧池39與氣升環(huán)流動 態(tài)膜生物反應(yīng)器27的隔墻，直接插入氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器27底部，出水進入曝氣升 液區(qū)35的底部； 氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器27包括管式微孔曝氣器3、曝氣主管4、進氣管5、出水 管6、濾布過濾組件7、導(dǎo)流擋板8、好氧池排泥空氣提升器10、硝化液回流空氣提升器14、 反沖空氣管20、曝氣支管21、曝氣升液區(qū)35及出水降液區(qū)36，進氣管5位于氣升環(huán)流動態(tài) 膜生物反應(yīng)器27中心位置底部，曝氣主管4與進氣管5垂直方向放置于氣升環(huán)流動態(tài)膜 生物反應(yīng)器27底部，微孔曝氣器3與曝氣主管4呈枝狀分布；兩塊豎直平行導(dǎo)流擋板8將 氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器27分為三個區(qū)中間為出水降液區(qū)36，左右兩側(cè)為曝氣升液區(qū) 35，四組濾布過濾組件7均勻分布在出水降液區(qū)36中部，起到過濾出水作用；管式微孔曝 氣器3對稱分布于兩側(cè)曝氣升液區(qū)35的底部，起到供氧、攪拌及提升混合液并形成環(huán)流的 作用；曝氣升液區(qū)35內(nèi)的混合液通過管式微孔曝氣器3的曝氣提升作用進入降液區(qū)36，并 流過濾布過濾組件7表面，凈化出水由濾布及顆粒污泥形成的動態(tài)膜過濾作用實現(xiàn)泥水分 離，過濾出水經(jīng)與濾布過濾組件7連接的出水管6排放；硝化液回流空氣提升器14位于曝氣升液區(qū)35的上部區(qū)間，將混合液提升至缺氧池39的缺氧池進水管26處；運行一段時間 后，污泥活性下降且濃度偏高時，通過好氧池排泥空氣提升器10排泥至厭氧調(diào)節(jié)池24。好 氧池排泥空氣提升器10置于靠近厭氧調(diào)節(jié)池24與氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器27的隔墻； 硝化液回流空氣提升器14置于靠近氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器27與缺氧池39的隔墻；濾 布過濾組件7頂部連接有頂管37，頂管37 —端連接有出水管6、用于出水，濾布過濾組件7 底部連接有底管38，底管38 —端連接反沖空氣管20，用于空氣反沖洗。本發(fā)明中，所述濾布過濾組件7由工業(yè)濾布9、不銹鋼濾網(wǎng)11、方形鋼管支撐結(jié)構(gòu) 23和鋼管55組成，鋼管55為四根，四根鋼管55通過方形鋼管支撐結(jié)構(gòu)23連接，不銹鋼濾 網(wǎng)11覆蓋于鋼管55外，不銹鋼濾網(wǎng)11表面覆蓋有工業(yè)濾布9 ；鋼管55內(nèi)側(cè)開孔，孔徑為 3mm，孔距為15-20mm，鋼管55頂部連接頂管37，底部連接底管38。本發(fā)明中，所述污水空氣提升器13由浮渣浮油擋管28、U型進口管29、污水提升 管30、污水出液管31、污水空氣管33及污水噴嘴34組成，污水空氣提升器13呈雙U型結(jié) 構(gòu)，浮渣浮油擋管28與污水空氣管33位于污水提升管30兩側(cè)，污水空氣管33底部與污水 提升管30底部通過三通、悶板21連接組成一體，污水提升管30底部通過三通連接U型進 口管29，U型進口管29頂部為污水噴嘴34，污水噴嘴34插入浮渣浮油擋管28底部，污水 出液管31垂直置于污水提升管30頂部.，污水出液管31位于缺氧池進水箱32 —側(cè)。本發(fā)明中，所述硝化液回流空氣提升器14由回流提升管50、回流出液管51、回流 空氣管52及回流噴嘴53組成，回流提升管50與回流空氣管52組成U型結(jié)構(gòu)，回流噴嘴53 位于回流空氣管52末端，回流噴嘴53插入回流提升管50底部，回流出液管51垂直置于回 流提升管50頂部，回流出液管51位于缺氧池進水箱32另一側(cè)。本發(fā)明中，好氧池排泥空氣提升器10由好氧污泥提升管42、好氧污泥出泥管43、 好氧污泥空氣管44及好氧污泥噴嘴45組成，好氧污泥提升管42與好氧污泥空氣管44組 成U型結(jié)構(gòu)，好氧污泥噴嘴45位于好氧污泥空氣管44末端，好氧污泥噴嘴45插入好氧污 泥提升管42底部，好氧污泥出泥管43垂直置于好氧污泥提升管42頂部。本發(fā)明中，厭氧調(diào)節(jié)池排泥空氣提升器15由排泥提升管46、排泥出泥管47、排泥 空氣管48及排泥噴嘴49組成，排泥提升管46與排泥空氣管47組成U型結(jié)構(gòu)，排泥噴嘴49 位于排泥空氣管47末端，排泥噴嘴49插入排泥提升管46底部，排泥出泥管47垂直置于排 泥提升管46頂部。本發(fā)明中，污水空氣管33、好氧污泥空氣管44、回流空氣管52、好氧污泥空氣管 44、排泥空氣管48分別連接鼓風(fēng)機40。污水空氣提升器13、好氧池排泥空氣提升器10、硝化液回流空氣提升器14的結(jié)構(gòu) 相同，運行過程也相同，以污水空氣提升器13為例，當(dāng)運行時，高壓P空氣通過污水空氣管 33進入污水噴嘴34噴射入污水提升管30等溫膨脹至大氣壓&，對污水提升管30內(nèi)污水 做功時，并與污水形成密度低于水的氣水混合物，由于污水提升管30內(nèi)外污水密度差和空 氣膨脹做功，污水經(jīng)污水提升管30被提升?？諝馓嵘鞯目諝夤芫c鼓風(fēng)機40相連，通過 電磁閥控制開關(guān)，球閥控制空氣流量大小，電磁閥由微電腦控制。本發(fā)明中，四片濾布過濾組件7頂管37匯集的干管的兩條支管上分別設(shè)有泵出水 電磁閥16與自流出水電磁閥18，四片濾布過濾組件7底管38匯集的干管上設(shè)有反沖空氣 閥17，污水空氣管33上設(shè)有污水空提進氣電磁閥19。裝置靠近頂部位置設(shè)置直徑80mm的
6套管54，用來實現(xiàn)裝置內(nèi)外空氣管和電線的連接。與傳統(tǒng)的MBR相比，本裝置的突出特點(1)本系統(tǒng)采用動態(tài)膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)的MBR膜，工業(yè)濾布相對中空纖維膜等材料價廉 易得，10-15元/m2的價格與中空纖維膜500元/m2的價格相去甚遠，從而可大幅度降低投 資成本；同時，膜出水采用自流與泵抽交替運行的方式還節(jié)省了運行動力消耗，減低污水處 理費用，符合農(nóng)村分散污水處理低投資費用的需求。(2)采用空氣提升器提升污水和污泥，相比用水泵和污泥泵①節(jié)省動力消耗和 成本，而且噪音小。②空氣提升器原理簡單，制作簡單，不易堵塞，無需液位控制，不會出現(xiàn) 像水泵一樣空轉(zhuǎn)燒壞的現(xiàn)象，易于管理維護。③此空氣提升器同時起到隔油和防止污泥被 同時抽吸的作用，避免進水中的動植物油對后續(xù)處理單元(特別是濾布)運行的不利影響。(3)好氧反應(yīng)池整體采取兩側(cè)曝氣提升、中心無曝氣下降的環(huán)流反應(yīng)器型式，這可 使泥水混合液在膜管四周形成錯流，顆粒污泥自上而下流動過程中易于在濾布表面形成一 層穩(wěn)定的動態(tài)膜，中心無曝氣則可避免過強氣流對已形成的動態(tài)膜破壞作用。(4)本發(fā)明的效果和益處是動態(tài)膜對污染物質(zhì)有過濾截留和吸附作用；而通過 投加硅藻土形成的顆粒污泥具有顆粒粒徑大、可壓縮性小、孔隙率高，具有較強的液相滲透 性能，從而延緩操作壓力的提高；顆粒污泥形成的動態(tài)膜易于從濾布表面分離，清洗時顆粒 污泥連同吸附和過濾截留的污染物質(zhì)、微生物及其代謝產(chǎn)物一同洗脫，可使通量得到更有 效的恢復(fù)。(5)采取抽真空泵來強化出水產(chǎn)量，既能使污染物質(zhì)在濾布表面形成致密的濾餅 層利于出水，又可最大限度地利用形成的動態(tài)膜和延長穩(wěn)定運行時間，從而使出水量達到 最大，又可節(jié)省動力。(6)動態(tài)膜組件污染后只需刷洗，通量即可恢復(fù)，無須消耗化學(xué)洗劑，也簡化了系 統(tǒng)組成(配藥、投藥系統(tǒng))和運行管理(配藥、投藥、化學(xué)藥劑清洗過程)。而且濾布更新成 本低。(7)本系統(tǒng)采用圓形池結(jié)構(gòu)，方便安裝管理，方便規(guī)模生產(chǎn)，方便用于農(nóng)村分散式 生活污水；此工藝組合方式具有調(diào)節(jié)水量、去除有機物及脫氮功能；將整個污水處理過程 在一個反應(yīng)器中完成，既節(jié)約材料費用，又可確保處理效率，還可簡化管理，一體化程度高。(8)本發(fā)明裝置將系統(tǒng)產(chǎn)生剩余污泥排到調(diào)節(jié)池中，節(jié)省了污泥池。半年一次集中 排泥使得管理更加方便。(9)應(yīng)用動態(tài)膜過濾活性污泥混合液的動態(tài)膜生物反應(yīng)器工藝出水水質(zhì)可滿足中 水回用要求，可用來灌溉、綠化和沖廁，而且投資成本低廉、運行費用低、操作管理簡單，可 用于農(nóng)村分散污水處理及無排水管網(wǎng)系統(tǒng)的場合(如度假區(qū)、旅游風(fēng)景區(qū)、高速公路雨水 處理)


圖1為一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置之平面圖。圖2為一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置之A-A剖面圖。圖3為一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置之B-B剖面圖。圖4為一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置之膜管結(jié)構(gòu)圖示。其中a為側(cè)視圖，b為主視圖。圖5為一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置之污水空氣提升器結(jié)構(gòu)圖示。其中 a為主視圖，b為俯視圖。圖6為一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置之硝化液回流空氣提升器結(jié)構(gòu)圖示。 其中a為主視圖，b為俯視圖。圖7為一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置之好氧池排泥空氣提升器結(jié)構(gòu)圖示。 其中a為主視圖，b為俯視圖。圖8為一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置之排泥空氣提升器結(jié)構(gòu)圖示。其中 a為主視圖，b為俯視圖。圖9為一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置之濾布過濾組件立面圖。圖10為一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置之濾布過濾組件C-C剖面圖。圖11為一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置之濾布過濾組件平面圖。圖中標(biāo)號1為進水布水管，2為缺氧池出水管，3為曝氣支管，4為曝氣主管，5為 進氣管，6為出水管，7為濾布過濾組件，8為導(dǎo)流擋板，9為濾布，10為好氧池排泥空氣提升 器，11為不銹鋼濾網(wǎng)，12為攪拌器，13為污水空氣提升器，14為硝化液回流空氣提升器，15 為排泥空氣提升器，16為泵出水電磁閥，17為反沖空氣閥，18為自流出水電磁閥，19為污水 空提進氣電磁閥，20為反沖空氣管，21為悶板，22為膜檢修閥，23為方形鋼管支撐結(jié)構(gòu)，24 為厭氧調(diào)節(jié)池，25為厭氧污泥區(qū)，26為缺氧池進水管，27為氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器，28 為浮渣浮油擋管，29為U型進口管，30為污水提升管，31為污水出液管，32為缺氧池進水 箱，33為污水空氣管，34為污水噴嘴，35為曝氣升液區(qū)，36為中心降液區(qū)，37為頂管，38為 底管，39為缺氧池，40為鼓風(fēng)機，41為膜管架，42為好氧污泥提升管，43為好氧污泥出泥管， 44為好氧污泥空氣管，45為好氧污泥噴嘴，46為排泥提升管，47為排泥出泥管，48為排泥 空氣管，49為排泥噴嘴，50為回流提升管，51為回流出液管，52為回流空氣管，53為回流噴 嘴，54為套管，55為鋼管。
具體實施例方式下面通過實施例結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明。實施例1 一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置，外形呈圓柱臺體，包括厭氧調(diào)節(jié) 池24、缺氧池39、氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器27單元，呈扇形分布，其中厭氧調(diào)節(jié)池24包括進水布水管1、厭氧污泥區(qū)25、污水空氣提升器13、排泥空氣提 升器15。其中，厭氧調(diào)節(jié)池2底部為厭氧污泥區(qū)25，進水布水管1從厭氧調(diào)節(jié)池24外墻沿 池壁進入?yún)捬跷勰鄥^(qū)25，呈對稱枝狀分布。污水空氣提升器13靠近厭氧調(diào)節(jié)池24與缺氧 池39的隔墻，污水由此提升并經(jīng)空氣釋放后布入缺氧池39池底。排泥空氣提升器15靠近 外墻任意位置。缺氧池39包括缺氧池進水箱32、缺氧池進水管26、攪拌器12和缺氧池出水管2。 缺氧池進水管26垂直安裝于缺氧池進水箱32底部，厭氧調(diào)節(jié)池24中污水空氣提升器13 的污水出液管31與好氧池中硝化液回流空氣提升器14的回流出液管51分別位于缺氧池 進水箱32兩側(cè)，攪拌器12置于缺氧池39上部。運行時污水空氣提升器13出水與硝化液 回流空氣提升器14出水通過缺氧池進水管26進入缺氧池39底部，通過攪拌器12的攪拌進行缺氧反硝化脫氮反應(yīng)，反應(yīng)后出水由池面經(jīng)出水管2進入氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器 27的曝氣升液區(qū)35池底。氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器27是進行好氧生物處理污水的場所，包括管式微孔 曝氣器3、曝氣主管4、進氣管5、出水管6、濾布過濾組件7、導(dǎo)流擋板8、工業(yè)濾布9、好氧池 排泥空氣提升器10、不銹鋼濾網(wǎng)11、硝化液回流空氣提升器14、泵出水電磁閥16、反沖空氣 閥17、自流出水電磁閥18、污水空提進氣電磁閥19、反沖空氣管20、曝氣支管21、曝氣升液 區(qū)35及出水降液區(qū)36。。進氣管5位于氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器27中心位置底部，曝氣 主管4與進氣管5垂直方向放置于氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器27底部，微孔曝氣器3與曝 氣主管4呈枝狀分布；濾布過濾組件7位于反應(yīng)器中心位置，導(dǎo)流擋板8對稱置于濾布過濾 組件7兩側(cè)，不銹鋼濾網(wǎng)11置于濾布過濾組件表面，不銹鋼濾網(wǎng)11表面覆蓋工業(yè)濾布9 ；好 氧池排泥空氣提升器10置于靠近厭氧調(diào)節(jié)池24與氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器27的隔墻； 硝化液回流空氣提升器14置于靠近氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器27與缺氧池39的隔墻；泵 出水電磁閥16、反沖空氣閥17、自流出水電磁閥18、污水空提進氣電磁閥19、出水管6以及 反沖空氣管20均布置在裝置外?？諝馓嵘鞲鶕?jù)服務(wù)功能需求設(shè)計為污水空氣提升器13、排泥空氣提升器15及 好氧池排泥空氣提升器10。其中，污水空氣提升器13由悶板21、浮渣浮油擋管28、U型進 口管29、污水提升管30、污水出液管31、污水空氣管33及污水噴嘴34組成，整個提升器呈 雙U型結(jié)構(gòu)，浮渣浮油擋管28與污水空氣管33位于污水提升管30兩側(cè)，且污水空氣管33 與污水提升管30呈一體，污水提升管30靠近底部側(cè)裝U型進口管29，其頂部為污水噴嘴 34，此噴嘴從浮渣浮油擋管28底部深入約200mm，悶板21位于提升器下部，污水出液管31 垂直置于污水提升管30頂部；好氧池硝化液回流空氣提升器14由回流提升管50、回流出 液管51、回流空氣管52及回流噴嘴53組成，回流提升管50與回流空氣管52組成U型結(jié) 構(gòu)，噴嘴位于回流空氣管52末端，并且從回流提升管50底部深入約200mm，回流出液管51 垂直置于回流提升管50頂部；好氧池排泥空氣提升器10由好氧污泥提升管42、好氧污泥 出泥管43、好氧污泥空氣管44及好氧污泥噴嘴45組成，其結(jié)構(gòu)與好氧池硝化液回流空氣提 升器14相同；排泥空氣提升器15均由排泥提升管46、排泥出泥管47、排泥空氣管48及排 泥噴嘴49組成，其結(jié)構(gòu)與好氧池硝化液回流空氣提升器14相同。所有空氣提升器的空氣 管均與鼓風(fēng)機40相連，并通過微電腦控制的電磁閥來控制開關(guān)，球閥控制空氣流量大小。氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器27結(jié)構(gòu)特征在于中部的兩塊豎直平行導(dǎo)流擋板8將 其分為三個區(qū)中間為出水降液區(qū)36，左右兩側(cè)為曝氣升液區(qū)35。四組濾布過濾組件7均 勻分布在出水降液區(qū)36中部；管式微孔曝氣器3對稱分布于兩側(cè)曝氣區(qū)35的底部。運行 時，曝氣升液區(qū)35內(nèi)的混合液通過管式微孔曝氣器3的曝氣提升作用進入降液區(qū)36并流 過濾布過濾組件7表面，凈化出水由濾布及顆粒污泥形成的“動態(tài)膜”過濾作用實現(xiàn)泥水分 離，過濾出水經(jīng)與濾布過濾組件7連接的出水管6排放。動態(tài)膜”過濾出水采用兩種運行方 式依次進行先通過反應(yīng)器27內(nèi)液面與頂管37出水口處的水位差經(jīng)“動態(tài)膜”由出水管6 自流出水；運行一定時間后，切換為通過水位差和出水泵的抽吸作用經(jīng)“動態(tài)膜”由出水管 6出水。當(dāng)濾布過濾組件7堵塞時，通過反沖空氣管20進行反沖洗曝氣和破壞“動態(tài)膜”， 反沖洗后即可出水，循環(huán)運行；硝化液回流空氣提升器14位于曝氣升液區(qū)35的上部區(qū)間， 將混合液提升至缺氧池39的缺氧池進水管26處；運行一段時間后，污泥活性下降且濃度偏高時，通過好氧池排泥空氣提升器10排泥至厭氧調(diào)節(jié)池24。濾布過濾組件7為由工業(yè)濾布9、不銹鋼濾網(wǎng)11和方形鋼管支撐結(jié)構(gòu)23形成的過 濾組件。其中，鋼管支撐結(jié)構(gòu)23為四根620的鋼管焊接而成的方形，鋼管內(nèi)側(cè)開孔，孔徑 為3mm，孔距為15-20mm，頂管37與出水管6連接用于出水，底管38與反沖空氣管20連接 用于空氣反沖洗；不銹鋼濾網(wǎng)11及工業(yè)濾布9依次裹覆在方形鋼管支撐結(jié)構(gòu)23上形成濾 布過濾組件7。裝置靠近頂部位置設(shè)置直徑80mm的套管54，用來實現(xiàn)裝置內(nèi)外空氣管和電線的 連接。將上述裝置用于單戶家庭，設(shè)計水量lm3/d。生活污水首先通過進水布水管1自行流入調(diào)節(jié)池24，然后由污水空氣提升器13提 升至缺氧池39，缺氧池39中攪拌器12進行缺氧攪拌，缺氧池39出水經(jīng)過缺氧池出水管2 流入氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器27中，氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器27中硝化液經(jīng)過硝化 液回流空氣提升器14提升至缺氧池39，氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器27底部由進氣管5進 氣至曝氣主管4，然后分別到達各管式微孔曝氣器3，達到均勻曝氣和提升環(huán)流混合液的目 的。好氧池27氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器27出水通過濾布過濾組件7的各管流出匯總至 出水管6出水。氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器27排泥空氣提升器10排放至調(diào)節(jié)池24。調(diào)節(jié) 池24中污泥每半年一次經(jīng)過排泥空氣提升器15排出。如圖1所示，為一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置之平面圖。該裝置直徑為 1200mm。調(diào)節(jié)池24對應(yīng)中心角為230°，缺氧池39對應(yīng)中心角為36°，氣升環(huán)流動態(tài)膜生 物反應(yīng)器27對應(yīng)中心角為94°。如圖2所示，為一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置之A-A剖面圖。該裝置有效 高度為1400mm，超高為150mm，總高為1700mm。濾布過濾組件高為900mm，寬為300mm。如圖3所示，為一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置之B-B剖面圖。調(diào)節(jié)池24與 氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器27流入缺氧池39中的水均直到池底。如圖4所示，為一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置之膜管結(jié)構(gòu)圖示。膜管采用 DN20的鋼管，管上開孔，孔徑為3mm，孔距為15_20mm。膜管出水位置為上部出水。如圖5所示，一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置之污水空氣提升器結(jié)構(gòu)圖示。 總高為1400mm，亦即與提升器底部與池底接觸。其中進水端距離池底400mm，進氣口距離池 底200mm，套管重疊進氣管部分為200mm。距離頂部300mm的位置用管箍和PVC板將整個提 升器固定。如圖6所示，為一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置之好氧池硝化液回流空氣提 升器結(jié)構(gòu)圖示?？偢邽?000mm，放置時，底部進料口距離池底400mm，進氣口距離進料口 100mm。距離頂部300mm處用管箍和PVC板將整個設(shè)備固定。圖7之一體化氣升環(huán)流動態(tài) 膜生物反應(yīng)裝置之好氧池排泥空氣提升器與圖8之一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置 之排泥空氣提升器尺寸同上。本系統(tǒng)的具體運行過程如下(1)生活污水(經(jīng)過化糞池的污水、生活灰水及雨水)通過排水管道自行流入調(diào)節(jié) 池24，調(diào)節(jié)池24主要起到調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量的作用。同時，生活污水通過布水管1達到均勻 布入調(diào)節(jié)池24底部厭氧污泥區(qū)25(大約30cm厚)，進水中的有機污染物經(jīng)過厭氧污泥的吸附、水解、酸化等作用被初步去除和降解，這可改善污水可生化降解性能，利于后續(xù)生化 處理。調(diào)節(jié)池24進水到達一定水位后，啟動污水空氣提升器13將污水提升至缺氧池39底 部。調(diào)節(jié)池24的污水提升裝置不采用傳統(tǒng)的污水提升泵，而采用一種新型設(shè)備_空氣 提升器，它的特殊結(jié)構(gòu)使其兼具提升污水、隔油、防止SS被提升等多重作用，這可以防止浮 油對后續(xù)單元(特別是濾布)的影響。調(diào)節(jié)池除了調(diào)節(jié)水質(zhì)水量還起到儲泥池的作用。由于整個裝置處于幾乎密閉狀 態(tài)，而且池深較大，缺氧池與好氧池的污泥排入調(diào)節(jié)池后會發(fā)生厭氧水解酸化，去除部分 COD并將大分子物質(zhì)水解成為小分子物質(zhì)，有利于后續(xù)反應(yīng)的順利進行。(2)缺氧池39中，來自調(diào)節(jié)池24的污水與氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器27回流硝 化液均進入缺氧池39底部，自下而上流動，在攪拌器12的缺氧攪拌下，反硝化菌利用進入 缺氧池的充足碳源進行反硝化，達到良好的除氮效果。出水經(jīng)過缺氧池出水管2進入氣升 環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器27底部。(3)氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器27中，需投加無機顆粒物質(zhì)(硅藻土、沸石、膨潤 土等)和混凝劑(如鐵鹽)，其中無機顆粒粒徑與濾布孔徑接近，為200目左右，投加量控制 2000 10000mg/L之間。好氧微生物附著于無機顆粒表面生長，形成顆粒污泥。運行初始， 由于濾布孔徑在lOOum左右，孔徑較大，出水SS量較高，不斷曝氣運行過程中，硅藻土與活 性污泥混合液在曝氣作用下形成錯流，在平板濾布膜外側(cè)自上而下流過，約三十分鐘后，在 濾布上形成一層動態(tài)膜，可使出水SS含量減小。氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器中主要進行的 是C0D降解、氨化作用、氨氮硝化等反應(yīng)，動態(tài)膜在此起到過濾作用，也能去除部分的C0D。氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器為兩側(cè)曝氣提升、中心無曝氣下降的環(huán)流反應(yīng)器型 式，這可使泥水混合液在膜管四周形成錯流，顆粒污泥自上而下流動過程中易于在濾布表 面形成一層穩(wěn)定的動態(tài)膜，中心無曝氣則可避免過強氣流對已形成的動態(tài)膜破壞作用。運行過程中，如果單片膜出現(xiàn)問題可關(guān)閉相應(yīng)的膜檢修閥22，然后進行檢修。(4)氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器的膜出水首先是自流出水，在濾布的表面自動形 成一層“膜”，起到過濾截留顆粒污泥和保障出水水質(zhì)的作用，當(dāng)運行一段時間后膜開始堵 塞，自流出水困難，這時再啟用真空泵，等到發(fā)現(xiàn)泵出水量明顯減少時，開始反沖洗。(5)系統(tǒng)運行過程中，溶液中的膠體和懸浮顆粒在過濾壓力的作用下被截留或吸 附在膜表面，一段時間后，膜表面形成厚厚的一層濾餅層，膜堵塞嚴(yán)重，導(dǎo)致出水困難，此時 需要進行反沖洗，方式關(guān)閉泵出水電磁閥16與自流出水電磁閥18，打開反沖空氣閥17，同 時需停止進水，即關(guān)閉污水空提進氣電磁閥19，確保系統(tǒng)水不至溢出。反沖結(jié)束后，打開泵 出水電磁閥16與自流出水電磁閥18，關(guān)閉反沖空氣閥17，打開污水空提進氣電磁閥19。此 時動態(tài)膜未形成，出水不達標(biāo)，先排入調(diào)節(jié)池，一段時間后正常運行出水，以上過程均通過 微電腦控制電磁閥自動運行。反沖洗采用的是氣沖，即利用空氣沖洗振動破壞已堵塞的動 態(tài)膜。整個運行過程中，膜底部的曝氣不停止，出水也不停止。(6)反沖洗下來的動態(tài)膜濾餅層沉到池底，系統(tǒng)在運行一定時間后，污泥量逐漸增 多，此時需要排泥到調(diào)節(jié)池中，這既節(jié)省了污泥池，同時污泥在調(diào)節(jié)池中也能去除部分C0D， 調(diào)節(jié)池中的污泥大約半年一次集中排出，可用于農(nóng)田。
權(quán)利要求
一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置，其特征在于裝置外形呈圓柱臺體，包括厭氧調(diào)節(jié)池(24)、缺氧池(39)和氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器(2)，厭氧調(diào)節(jié)池(24)、缺氧池(39)和氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器(2)均呈扇形分布，其中厭氧調(diào)節(jié)池(24)包括進水布水管(1)、厭氧污泥區(qū)(25)、污水空氣提升器(13)、排泥空氣提升器(15)，厭氧調(diào)節(jié)池(24)底部為厭氧污泥區(qū)(25)，進水布水管(1)從厭氧調(diào)節(jié)池(24)外墻沿池壁進入?yún)捬跷勰鄥^(qū)(25)，呈對稱枝狀分布；污水空氣提升器(13)靠近厭氧調(diào)節(jié)池(24)與缺氧池(39)的隔墻，污水通過污水空氣提升器(13)提升并經(jīng)空氣釋放后布入缺氧池(39)池底；排泥空氣提升器(15)位于厭氧調(diào)節(jié)池(24)外墻上，位于厭氧污泥區(qū)(25)的剩余污泥通過排泥空氣提升器(10)排入調(diào)節(jié)池厭氧污泥區(qū)(25)；缺氧池(39)包括缺氧池進水箱(32)、缺氧池進水管(26)、攪拌器(12)和缺氧池出水管(2)，缺氧池進水箱(32)位于缺氧池(39)上部，缺氧池進水管(26)位于缺氧池進水箱(32)下方，且插入缺氧池(39)底部，厭氧調(diào)節(jié)池(24)中污水空氣提升器(13)的出水與氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器(27)硝化液回流空氣提升器(14)的出水分別位于缺氧池進水箱(32)兩側(cè)，攪拌器(12)置于缺氧池(39)上部，攪拌器(12)上的攪拌漿插入缺氧池(39)內(nèi)，污水空氣提升器(13)出水與硝化液回流空氣提升器(14)出水通過缺氧池進水管(26)進入缺氧池(39)底部，缺氧池出水管2穿過缺氧池(39)與氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器(27)的隔墻，直接插入氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器(27)底部，出水進入曝氣升液區(qū)(35)的底部；氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器(27)包括管式微孔曝氣器(3)、曝氣主管(4)、進氣管(5)、出水管(6)、濾布過濾組件(7)、導(dǎo)流擋板(8)、好氧池排泥空氣提升器(10)、硝化液回流空氣提升器(14)、反沖空氣管(20)、曝氣支管(21)、曝氣升液區(qū)(35)及出水降液區(qū)(36)，進氣管(5)位于氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器(27)中心位置底部，曝氣主管(4)與進氣管(5)垂直方向放置于氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器(27)底部，微孔曝氣器(3)與曝氣主管(4)呈枝狀分布；兩塊豎直平行導(dǎo)流擋板(8)將氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器(27)分為三個區(qū)中間為出水降液區(qū)(36)，左右兩側(cè)為曝氣升液區(qū)(35)，四組濾布過濾組件(7)均勻分布在出水降液區(qū)(36)中部，起到過濾出水作用；管式微孔曝氣器(3)對稱分布于兩側(cè)曝氣升液區(qū)(35)的底部，起到供氧、攪拌及提升混合液并形成環(huán)流的作用；曝氣升液區(qū)(35)內(nèi)的混合液通過管式微孔曝氣器(3)的曝氣提升作用進入降液區(qū)(36)，并流過濾布過濾組件(7)表面，凈化出水由濾布及顆粒污泥形成的動態(tài)膜過濾作用實現(xiàn)泥水分離，過濾出水經(jīng)與濾布過濾組件(7)連接的出水管(6)排放；硝化液回流空氣提升器(14)位于曝氣升液區(qū)(35)的上部區(qū)間，將混合液提升至缺氧池(39)的缺氧池進水管(26)處；運行一段時間后，污泥活性下降且濃度偏高時，通過好氧池排泥空氣提升器(10)排泥至厭氧調(diào)節(jié)池(24)；好氧池排泥空氣提升器(10)置于靠近厭氧調(diào)節(jié)池(24)與氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器(27)的隔墻；硝化液回流空氣提升器(14)置于靠近氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器(27)與缺氧池(39)的隔墻；濾布過濾組件(7)頂部連接有頂管(37)，頂管(37)一端連接有出水管(6)、用于出水，濾布過濾組件(7)底部連接有底管(38)，底管(38)一端連接反沖空氣管(20)，用于空氣反沖洗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置，其特征在于所述濾布 過濾組件(7)由工業(yè)濾布(9)、不銹鋼濾網(wǎng)(11)、方形鋼管支撐結(jié)構(gòu)(23)和鋼管(55)組成，鋼管(55)為四根，四根鋼管(55)通過方形鋼管支撐結(jié)構(gòu)(23)連接，不銹鋼濾網(wǎng)(11)覆蓋 于鋼管(55)外，不銹鋼濾網(wǎng)(11)表面覆蓋有工業(yè)濾布(9)；鋼管(55)內(nèi)側(cè)開孔，鋼管(55) 頂部連接頂管(37)，底部連接底管(38)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置，其特征在于所述污 水空氣提升器(13)由浮渣浮油擋管(28)、U型進口管(29)、污水提升管(30)、污水出液管 (31)、污水空氣管(33)及污水噴嘴(34)組成，污水空氣提升器(13)呈雙U型結(jié)構(gòu)，浮渣浮 油擋管(28)與污水空氣管(33)位于污水提升管(30)兩側(cè)，污水空氣管(33)底部與污水 提升管(30)底部通過三通、悶板(21)連接組成一體，污水提升管(30)底部通過三通連接 U型進口管(29)，U型進口管(29)頂部為污水噴嘴(34)，污水噴嘴(34)插入浮渣浮油擋管 (28)底部，污水出液管(31)垂直置于污水提升管(30)頂部.，污水出液管(31)位于缺氧 池進水箱(32) —側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置，其特征在于所述硝化 液回流空氣提升器(14)由回流提升管(50)、回流出液管(51)、回流空氣管(52)及回流噴 嘴(53)組成，回流提升管(50)與回流空氣管(52)組成U型結(jié)構(gòu)，回流噴嘴(53)位于回流 空氣管(52)末端，回流噴嘴(53)插入回流提升管(50)底部，回流出液管(51)垂直置于回 流提升管(50)頂部，回流出液管(51)位于缺氧池進水箱(32)另一側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置，其特征在于好氧池排 泥空氣提升器(10)由好氧污泥提升管(42)、好氧污泥出泥管(43)、好氧污泥空氣管(44) 及好氧污泥噴嘴(45)組成，好氧污泥提升管(42)與好氧污泥空氣管(44)組成U型結(jié)構(gòu)， 好氧污泥噴嘴(45)位于好氧污泥空氣管(44)末端，好氧污泥噴嘴(45)插入好氧污泥提升 管(42)底部，好氧污泥出泥管(43)垂直置于好氧污泥提升管(42)頂部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置，其特征在于厭氧調(diào)節(jié) 池排泥空氣提升器(15)由排泥提升管(46)、排泥出泥管(47)、排泥空氣管(48)及排泥噴 嘴(49)組成，排泥提升管(46)與排泥空氣管(47)組成U型結(jié)構(gòu)，排泥噴嘴(49)位于排泥 空氣管(47)末端，排泥噴嘴(49)插入排泥提升管(46)底部，排泥出泥管(47)垂直置于排 泥提升管(46)頂部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置，其特征在于污水空氣 管(33)、好氧污泥空氣管(44)、回流空氣管(52)、好氧污泥空氣管(44)、排泥空氣管(48) 分別連接鼓風(fēng)機(40)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置，其特征在于四片濾布 過濾組件⑵頂管(37)匯集的干管的兩條支管上分別設(shè)有泵出水電磁閥(16)與自流出水 電磁閥(18)，四片濾布過濾組件(7)底管(38)匯集的干管上設(shè)有反沖空氣閥(17)，污水空 氣管(33)上設(shè)有污水空提進氣電磁閥(19)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種一體化氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)裝置。裝置外形呈圓柱臺體，裝置結(jié)構(gòu)內(nèi)劃分成厭氧調(diào)節(jié)池、缺氧池、氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器等單元，厭氧調(diào)節(jié)池具有調(diào)節(jié)水質(zhì)水量、厭氧水解酸化進水和污泥減容的作用；主體采用A/O工藝脫氮、除碳運行方式；氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器為兩側(cè)空氣提升中心回流的氣升環(huán)流好氧生物反應(yīng)器，其中心區(qū)內(nèi)置過濾組件，通過投加硅藻土等顆粒物質(zhì)形成顆粒污泥，從而形成氣升環(huán)流動態(tài)膜生物反應(yīng)器；采用空氣提升器進行污水和污泥的提升，具有隔油、隔浮渣、排氣和避免底部污泥被大量提升等不同功能。本發(fā)明方便現(xiàn)場安裝和運行管理，出水水質(zhì)良好，運行穩(wěn)定，成本低，可充分滿足農(nóng)村分散生活污水處理的實際需求。
文檔編號C02F3/30GK101851043SQ201010105639
公開日2010年10月6日 申請日期2010年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者周婧斐, 周雪飛, 孫小雅, 張亞雷, 胡茂冬, 蘇鴻洋 申請人:同濟大學(xué)