專利名稱：雙環(huán)溝mbr廢水處理系統(tǒng)的制作方法
雙環(huán)溝MBR廢水處理系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)。更具體地，本發(fā)明涉及一種協(xié)同使用MBR膜生物反應(yīng)器的雙環(huán)溝形廢水處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象是一個日益嚴(yán)重的、全球性的水環(huán)境問題，其主要原因就是 富含氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的水體排入河水或湖泊中，使水中的藻類和其他水生植物過度生 長，從而使水中溶解氧濃度銳減并造成魚類等水生動物的大量死亡，最終使得水體變得 惡臭黑水，嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境，甚至?xí)p害人類健康安全。為了有效遏制水體富營養(yǎng) 化，國內(nèi)污水處理標(biāo)準(zhǔn)逐漸提高，特別是在氮和磷的控制上相當(dāng)嚴(yán)格。傳統(tǒng)工藝在出水 TN、TP的指標(biāo)上達(dá)標(biāo)困難，而新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施必然引起新建污水處理廠對新工藝的需求以 及老污水處理廠的工藝升級改造需要。現(xiàn)有的廢水脫氮除磷設(shè)備在我國城市污水處理廠中應(yīng)用廣泛。但同時也存在除 磷效果差、需要設(shè)置獨(dú)立的二級沉淀占地面積較大等缺陷，其中，沉淀池中的反硝化發(fā) 生不徹底時，會使得二沉池也發(fā)生反硝化，導(dǎo)致對廢水中污泥沉降性能變差，出水變得 渾濁，有待改進(jìn)。膜生物反應(yīng)器(MBR)是一種將膜分離技術(shù)與生物處理相結(jié)合的新型污水處理與 回用技術(shù)。MBR可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)活性污泥工藝中的二沉池，可以實(shí)現(xiàn)污泥停留時間與水力 停留時間分離，具有占地面積小、污泥濃度高、處理容積負(fù)荷高、出水水質(zhì)好、利于世 代時間長的硝化、反硝化細(xì)菌繁殖、易于實(shí)現(xiàn)自動化控制等優(yōu)點(diǎn)?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，MBR 技術(shù)在國內(nèi)外都得到了廣泛應(yīng)用，成為城市污水處理的新的發(fā)展方向，為污水資源化利 用提供了更為經(jīng)濟(jì)可行的空間。

發(fā)明內(nèi)容K要解決的技術(shù)問題3本發(fā)明的目的是提供一種效力更高、處理容積負(fù)荷更高、占地面積更小的能夠 協(xié)同使用MBR膜生物反應(yīng)器的雙環(huán)溝MBR廢水處理系統(tǒng)。K技術(shù)方案3為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種雙環(huán)溝MBR廢水處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng) 包括進(jìn)水管1、出水管9和設(shè)有MBR膜生物反應(yīng)器6的水處理區(qū)，其中，所述水處理區(qū) 包括被池壁隔開的外溝通道2和內(nèi)溝通道3，所述進(jìn)水管1與外溝通道2相通，所述出水 管1與內(nèi)溝通道3相通；所述MBR膜生物反應(yīng)器6設(shè)在內(nèi)溝通道3中，在所述外溝通道 2和內(nèi)溝通道3之間的池壁中開有溢流堰8，在所述外溝通道2和內(nèi)溝通道3之間的池壁 上還對稱地設(shè)有多組推流器4和回流口 ；在所述外溝通道中設(shè)有曝氣轉(zhuǎn)蝶5;在所述內(nèi)溝 通道中央設(shè)有中心島7。廢水通過所述進(jìn)水管1進(jìn)入所述外溝通道2后，在所述曝氣轉(zhuǎn)蝶5的推動下沿外溝通道2流動，通過所述溢流堰8進(jìn)入內(nèi)溝通道3 ；在內(nèi)溝通道3中的部分污泥與廢水通 過所述推流器和回流口回流到所述外溝通道中，部分廢水通過所述出水管排出。根據(jù)場地條件和處理規(guī)模，本發(fā)明的雙環(huán)溝MBR廢水處理系統(tǒng)的外溝通道和 內(nèi)溝通道的形狀可以是同心的圓形，或同心的兩端為半圓形、中間為直道的橢圓形。因 此，位于內(nèi)溝通道中央的中心島可對應(yīng)地設(shè)置為圓形或橢圓形。這些形狀的選擇均有導(dǎo) 流作用，利于內(nèi)外溝通道形成環(huán)流。由于MBR膜生物反應(yīng)器設(shè)在內(nèi)溝通道中，因此內(nèi)溝通道應(yīng)滿足膜沖洗的要求設(shè) 置曝氣設(shè)備。為了增加曝氣量，還可以在內(nèi)溝通道底部均勻分布少量的曝氣管，并配有 可調(diào)節(jié)曝氣量的調(diào)節(jié)閥門。曝氣設(shè)備的設(shè)置術(shù)語廢水處理行業(yè)的常規(guī)技術(shù)，屬于本領(lǐng)域 技術(shù)人員的必須掌握的知識，因此在本發(fā)明中不再贅述。根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的具體實(shí)施方式
，對于所述外溝通道和內(nèi)溝通道是同心的 兩端為半圓形、中間為直道的橢圓形的情況，在該處理系統(tǒng)中，所述推流器和回流口設(shè) 置在直道池壁上。更優(yōu)選地，所述曝氣轉(zhuǎn)蝶也設(shè)置在外溝通道的直道中。推流器和回流口的作用是將內(nèi)溝通道內(nèi)的泥水混合物回流到外溝通道，與外溝 通道中的待處理水進(jìn)一步混合。因此推流器和回流口均設(shè)在內(nèi)外溝通道之間的池壁上， 其中，推流器的類型為水下軸流推進(jìn)器。一般情況下，推流器不應(yīng)少于兩組，并且應(yīng)當(dāng) 對稱分布。更優(yōu)選地，推流器安裝位置宜在轉(zhuǎn)蝶組的上游直道區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明一種另優(yōu)選的具體實(shí)施方式
，所述曝氣轉(zhuǎn)蝶設(shè)置在水下 230mm-400mm 處。在本發(fā)明中，所述廢水在外溝通道里的水力停留時間為總水力停留時間的 65-75%,總水力停留時間一般為8-15h。術(shù)語“水力停留時間”(Hydraulic Retention Time，HRT)應(yīng)當(dāng)理解為待處理廢水
在本發(fā)明的系統(tǒng)內(nèi)的平均停留時間，也就是廢水與系統(tǒng)內(nèi)微生物作用的平均反應(yīng)時間。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的具體實(shí)施方式
，所述內(nèi)溝通道到外溝通道的回流比控 制在 100% -400%。在本發(fā)明中，術(shù)語“回流比”是指由內(nèi)溝通道回流到外溝通道的水量與外溝通 道進(jìn)水量的比值。有益效果3本發(fā)明的雙環(huán)溝MBR廢水處理系統(tǒng)將氧化溝和膜生物反應(yīng)器巧妙結(jié)合，并通 過對回流比和水力停留時間的控制，有效提高了溝內(nèi)污泥濃度，同時促使氧化、硝化、 反硝化以及短程反硝化的協(xié)同反應(yīng)的發(fā)生，利用空氣反沖和生化供氧的協(xié)同作用，提高 了處理系統(tǒng)中氧的利用率，有效減低工藝運(yùn)行能耗，降低對碳氮比的要求，提高了脫氮 效率。通過試運(yùn)行數(shù)據(jù)，在不額外使用化學(xué)除磷工藝的情況下，對于普通城鎮(zhèn)污水，污 染物總的去除率為COD > 90% ； BOD > 95% ； SS > 99% ； NH3-N > 95% ； TN > 80% ； TP > 70%。

圖1是本發(fā)明的雙環(huán)溝MBR廢水處理系統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的雙環(huán)溝MBR廢水處理系統(tǒng)剖面結(jié)構(gòu)示意其中，1、進(jìn)水管；2、外溝通道；3、內(nèi)溝通道；4、推流器；5、曝氣轉(zhuǎn)碟； 6、MBR膜生物反應(yīng)器；7、中心島；8、溢流堰；9、出水管；10、進(jìn)水泵；11、鼓風(fēng) 機(jī)；12、出水泵；13進(jìn)風(fēng)管。
具體實(shí)施方式下述實(shí)施例結(jié)合附圖非限制性地說明本雙環(huán)溝MBR廢水處理系統(tǒng)。本技術(shù)領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以對本發(fā)明的雙環(huán)溝MBR 廢水處理系統(tǒng)做出各種變化和修改，但所有等效的技術(shù)方案都屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā) 明保護(hù)范圍是由權(quán)利要求書所限定的。實(shí)施例1一套雙環(huán)溝MBR廢水處理系統(tǒng)，如圖1、2所示，包括進(jìn)水管1 (在管路上裝有 進(jìn)水泵12)、出水管9和設(shè)有MBR膜生物反應(yīng)器6的水處理區(qū)，所述水處理區(qū)包括被池 壁隔開的外溝通道2和內(nèi)溝通道3，所述進(jìn)水管1與外溝通道2相通，所述出水管1與內(nèi) 溝通道3相通；所述MBR膜生物反應(yīng)器6設(shè)在內(nèi)溝通道3中，該MBR膜生物反應(yīng)器6 配備曝氣裝置。在所述外溝通道2和內(nèi)溝通道3之間的池壁上部開有溢流堰8，并對稱地 設(shè)有4組推流器4和回流口 ；在所述外溝通道的直道處設(shè)有4組曝氣轉(zhuǎn)蝶5;在所述內(nèi)溝 通道中央設(shè)有中心島7。在出水管9上還設(shè)有鼓風(fēng)機(jī)11和與之相連的進(jìn)風(fēng)管13，用于把 空氣通入內(nèi)溝通道3中。其中1、曝氣轉(zhuǎn)蝶在外溝通道2內(nèi)橫跨溝道安裝曝氣轉(zhuǎn)蝶組，對稱地在直道端部總共安裝4組。轉(zhuǎn)蝶直徑為1.4m，額定轉(zhuǎn)速52rpm，浸沒水深約230mm處，其供氧量0.94kg/ h、動力效率1.89kg 02/h，攪拌功率達(dá)0.5Kw，可推流容積約250m3，即單位攪拌功率按 不小于2W/m3校核。轉(zhuǎn)蝶組驅(qū)動電機(jī)配有調(diào)頻調(diào)速裝置，調(diào)速范圍35_52rpm。轉(zhuǎn)蝶組上部還設(shè)防濺罩，防濺罩與水面之間有足夠的透氣空間。轉(zhuǎn)蝶組上下游 均不設(shè)水下導(dǎo)流板。2、溢流堰溢流8堰設(shè)置在直道處的池壁頂部，外溝通道2的混合液通過溢流堰8流入內(nèi)溝 通道3，確保外溝通道2水位不因內(nèi)溝通道3水位下降而下降。溢流堰的平面位置與外溝 通道2的進(jìn)水位置相對，將盡可能避免短流。溢流堰高度可通過擋板設(shè)計在一定范圍內(nèi) 調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)幅度為350mm，必要時通過調(diào)節(jié)外溝水位來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)蝶的曝氣量或推流力。3、推流器本實(shí)施例的推流器4為水下軸流推進(jìn)器，在直流池壁的端部穿墻安裝，將內(nèi)溝 通道3的混合液推流到外溝通道2。推流器4的安裝方向和中間池壁(切線)成45度角，形成的推流分力與外溝流 速方向一致。推流器的安裝高度為內(nèi)溝通道3水面以下、水深的1/2處。推流器4總共安裝兩組，也呈對稱分布，安裝在曝氣轉(zhuǎn)蝶5的上游。 推流器4的揚(yáng)程為200mm-500mm(考慮外溝和內(nèi)溝的最大水位差)，推流器總的推流量(即單位時間內(nèi)，推流器能夠操作的進(jìn)水量與外溝通道的進(jìn)水量的比)為 100-400%。推流器配有調(diào)頻調(diào)速裝置。推流器還配有導(dǎo)軌鏈?zhǔn)教嵘b置。4、MBR膜生物反應(yīng)器組件膜組件安裝在內(nèi)溝通道3的直流區(qū)域，均勻分布。該MBR膜生物反應(yīng)器組件的 出水配有流量控制裝置，以維持內(nèi)溝水位基本穩(wěn)定。在膜組件下方、內(nèi)溝通道3底部均布曝氣管，并配有調(diào)節(jié)閥門，可調(diào)節(jié)曝氣 量，用于適應(yīng)膜組件沖洗的要求本發(fā)明的具體運(yùn)行方式為將待處理污水經(jīng)進(jìn)進(jìn)水泵10送入外溝通道2，同時推流器4將內(nèi)溝通道3的污泥 和水的混合物回流送入外溝通道2，在曝氣轉(zhuǎn)蝶5的推流作用下，外溝通道2的混合液與 從內(nèi)溝通道3回流的污泥混合液混合后沿環(huán)形外溝2流動。外溝通道2的水力停留時間為總水力停留時間的70%，處于兼氧狀態(tài)。外溝通 道2對主要污染物的去除率約為總?cè)コ实?0%，其中TN全部在外溝通道2中去除。通過這種設(shè)置在外溝通道2內(nèi)，同一時間實(shí)現(xiàn)碳化、氨化、硝化、反硝化、缺 氧和好氧的聚磷等綜合的生化反應(yīng)。通過這種設(shè)置在外溝通道2內(nèi)，同一時間在水平和垂直方向均形成有一定梯度 的好氧、缺氧環(huán)境，包括微生物絮體內(nèi)部的微環(huán)境。與傳統(tǒng)理論和工程設(shè)計不同，外溝通道2作為本工藝的主體構(gòu)筑物，并不在空 間或時序上區(qū)劃處好氧工段、缺氧工段或工況，絕大部分污染物去除在外溝2中同時實(shí) 現(xiàn)，且在虧氧和完全混合狀態(tài)下完成生化反應(yīng)，達(dá)到較高的去除率，節(jié)省能耗并降低對 碳源的需求。外溝通道2采用氧化溝溝型，體現(xiàn)了完全混合的水力學(xué)優(yōu)勢。介質(zhì)均勻、反應(yīng) 充分、抗沖擊能力強(qiáng)。此外，轉(zhuǎn)蝶曝氣5具備很好的供氧和推流作用，攪拌效率較高， 為完全混合反應(yīng)創(chuàng)造了條件。此外，由于后續(xù)有好氧工段，避免了完全混合可能產(chǎn)生進(jìn) 水短流帶來的水質(zhì)問題。外溝通道2總體上供氧量和耗氧量平衡，但供氧強(qiáng)度有所區(qū)別。轉(zhuǎn)蝶曝氣具有 “脈沖”供氧的特點(diǎn)，在混合液通過轉(zhuǎn)蝶的瞬間，曝氣強(qiáng)度極高，致使氧化和硝化同時
發(fā)生，尤其是硝化作用明顯，遠(yuǎn)超過底部微孔曝氣。在轉(zhuǎn)蝶之后，溶解氧迅速消耗，大部分空間為兼氧和缺氧狀態(tài)，加之原水直接 進(jìn)入外溝通道2，最大程度地提供反硝化所需碳源，脫氮效果較好。此外，在內(nèi)溝通道3 回流作用下，脫氮效率會進(jìn)一步提供。污泥回流和硝酸鹽內(nèi)回流一體化是本發(fā)明的系統(tǒng)的特點(diǎn)，內(nèi)溝通道3的污泥濃 度最高，且含有進(jìn)一步硝化形成的硝酸鹽，而外溝通道2具有氧化、硝化和反硝化的綜 合功能，從內(nèi)溝通道3到外溝通道2的一次回流，即可滿足污泥回流和硝化液內(nèi)回流的雙
重要求?；亓鞯牧硪蛔饔?，是將內(nèi)溝通道3的溶解氧向外溝通道2轉(zhuǎn)移，可降低外溝通道 2的供氧能耗。利用膜池的溶解氧補(bǔ)充好氧段的供氧，通常也是其它工藝(如A20)采 取的方法，但本發(fā)明具有三個特點(diǎn)①外溝通道2為高效混合流態(tài)，回流溶解氧的利用 率要優(yōu)于其它推流式工藝；②外溝通道2主要供氧方式為表面機(jī)械曝氣，而回流溶解氧源于底部曝氣，不同的曝氣方式會產(chǎn)生較好的互補(bǔ)效應(yīng)；③外溝通道2總體處于虧氧狀 態(tài)，對回流溶解氧有更高的的轉(zhuǎn)移率。在外溝通道2內(nèi)流動的混合液經(jīng)過溢流堰8進(jìn)入內(nèi)溝通道3，內(nèi)溝通道3借用 膜的錘掃空氣，形成較強(qiáng)的好氧環(huán)境，進(jìn)一步對有機(jī)物氧化，并強(qiáng)化對氨氮的硝化。同 時，通過膜濾，進(jìn)一步去除磷和懸浮物，起到出水水質(zhì)把關(guān)作用，主要指標(biāo)達(dá)到地表水4 類標(biāo)準(zhǔn)。內(nèi)溝通道既作為廢水處理系統(tǒng)的膜池，也作為好氧生化池，可將膜組件的空氣 反洗和生化的供氧高效結(jié)合，最大程度地提高氧的利用率，從全系統(tǒng)的層面減低膜生物 反應(yīng)器的能耗。內(nèi)溝通道設(shè)置的水下推流器，與中間池壁成45度夾角，既有回流功能也有對外 溝的推流和攪拌作用。同時，推流器在內(nèi)溝的抽吸作用，也使內(nèi)溝形成環(huán)流，具有混合 效果，有利于膜曝氣溶解氧的均勻分布。膜生物反應(yīng)器所需污泥濃度較高，有利于膜外污泥層的脫落。對生化工藝而 言，提高污泥濃度，不僅可以減小池容、減排污泥，還可以大量增加外溝中兼氧微生物 總量，利用其代謝產(chǎn)物，為脫氮提供額外的碳源。本發(fā)明的主要參數(shù)要求如下總水力停留時間8_16h ；外溝停留時間占總停留時間之比65% -70% ；有效水深3.8_4.2m；外溝污泥濃度7_9g/l;內(nèi)溝(膜池)污泥濃度8g-10g/l ；外溝溶解氧(DO)轉(zhuǎn)蝶后2m即為Omg/1 ；外溝氧化還原電位(ORP)絕大部分為-30mv+30mv內(nèi)溝溶解氧(DO) 1.5-4.0mg/l ；內(nèi)溝至外溝回流比100% -400% ；膜通量15_251/m2h;內(nèi)溝(膜池)氣水比(平均)1 15-1 30。試運(yùn)行大興黃村污水處理中，進(jìn)水水質(zhì)為CODcr含量為300-500mg/L，總氮含量為 50-70mg/L,總磷含量為5-8mg/L，內(nèi)溝通道至外溝通道回流比為300%。 外溝通道污泥濃度8.5g/l ；內(nèi)溝通道(膜池)污泥濃度9.5g/l ；總水力停留 時間14h。在不額外使用化學(xué)除磷工藝的情況下，最終出水CODcr小于30mg/L，總氮小于 8mg/L，總磷小于 0. 5mg/L。
權(quán)利要求
1.一種雙環(huán)溝MBR廢水處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括進(jìn)水管、出水管和設(shè)有MBR膜 生物反應(yīng)器的水處理區(qū)，其特征在于所述水處理區(qū)包括被池壁隔開的外溝通道和內(nèi)溝通 道，所述進(jìn)水管與外溝通道相通，所述出水管與內(nèi)溝通道相通；所述MBR膜生物反應(yīng)器 設(shè)在內(nèi)溝通道中，在所述外溝通道和內(nèi)溝通道之間的池壁中開有溢流堰，在所述外溝通 道和內(nèi)溝通道之間的池壁上還對稱地設(shè)有多組推流器和回流口 ；在所述外溝通道中設(shè)有 曝氣轉(zhuǎn)蝶；在所述內(nèi)溝通道中央設(shè)有中心島；廢水通過所述進(jìn)水管進(jìn)入所述外溝通道后，在所述曝氣轉(zhuǎn)蝶的推動下沿外溝通道流 動，通過所述溢流堰進(jìn)入內(nèi)溝通道；在內(nèi)溝通道中的部分污泥與廢水通過所述推流器和 回流口回流到所述外溝通道中，部分廢水通過所述出水管排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙環(huán)溝MBR廢水處理系統(tǒng)，其特征在于所述外溝通道和內(nèi) 溝通道的形狀是圓形，或兩端為半圓形、中間為直道的橢圓形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙環(huán)溝MBR廢水處理系統(tǒng)，其特征在于對于所述外溝通道 和內(nèi)溝通道是橢圓形的處理系統(tǒng)，所述推流器和回流口設(shè)置在直道池壁上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙環(huán)溝MBR廢水處理系統(tǒng)，其特征在于對于所述外溝通道 和內(nèi)溝通道是橢圓形的處理系統(tǒng)，所述曝氣轉(zhuǎn)蝶設(shè)置在外溝通道的直道中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙環(huán)溝MBR廢水處理系統(tǒng)，其特征在于所述曝氣轉(zhuǎn)蝶設(shè)置 在水下230mm-400mm處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙環(huán)溝MBR廢水處理系統(tǒng)，其特征在于所述廢水在外溝通 道里的水力停留時間為總水力停留時間的65-75 %。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙環(huán)溝MBR廢水處理系統(tǒng)，其特征在于所述內(nèi)溝通道到外 溝通道的回流比控制在100% -400%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙環(huán)溝MBR廢水處理系統(tǒng)，包括進(jìn)水管、出水管和設(shè)有MBR膜生物反應(yīng)器的水處理區(qū)，其中水處理區(qū)包括被池壁隔開的外溝通道和內(nèi)溝通道，MBR膜生物反應(yīng)器設(shè)在內(nèi)溝通道中，在內(nèi)外溝通道池壁中開有溢流堰，系統(tǒng)中海還設(shè)有推流器、回流口和曝氣轉(zhuǎn)蝶；在所述內(nèi)溝通道中央有中心島。本發(fā)明的系統(tǒng)將氧化溝和膜生物反應(yīng)器巧妙結(jié)合，并通過對回流比和水力停留時間的控制，有效提高了溝內(nèi)污泥濃度，同時促使氧化、硝化、反硝化以及短程反硝化的協(xié)同反應(yīng)的發(fā)生，利用空氣反沖和生化供氧的協(xié)同作用，提高了處理系統(tǒng)中氧的利用率，有效減低工藝運(yùn)行能耗，降低對碳氮比的要求，提高了脫氮效率。
文檔編號C02F3/30GK102010062SQ201010609550
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者關(guān)晶, 吳凡松, 孟繁龍, 張悅, 文劍平, 李金國, 楊睿, 陳亦力 申請人:中國市政工程華北設(shè)計研究總院, 北京碧水源科技股份有限公司