好氧缺氧一体式AO膜生物反应器的制作方法

本发明涉及利用生物技术和膜分离技术的废水处理设备，特别是一种好氧缺氧一体式AO膜生物反应器，适合于处理城市生活污水、工业废水以及含可生物降解有机物的特种废水。

背景技术：

MBR又称膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor )，是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，广泛应用于污水处理，水资源再生利用等领域。膜生物反应器以膜组件取代传统生物废水处理技工艺中的二沉池，利用膜分离设备截留水中的活性污泥与大分子有机物。可在生物反应器中保持较高的污泥浓度，膜生物反应器系统内活性污泥(MLSS)浓度可提升至8000~10000mg/L，甚至更高。MBR具有较高的有机负荷，从而减少了占地面积，并通过较长的污泥龄减少剩余污泥量，污泥龄(SRT)可长达30d以上。因分离膜的有效的截留作用，可保留世代周期较长的微生物，硝化菌在系统内得以充分繁殖，其硝化效果明显。而AO工艺，是英文Anoxic-Oxic第一个字母的简称（缺氧-好氧法），是一种常用的污水处理工艺，可用于二级污水处理或三级污水处理，以及中水回用，具有良好的脱氮除磷效果。现有的膜生物反应器一般采用好氧处理，其对N、P的去除效果较差。其膜组件一般为有机高分子膜，有机膜污染严重，清洗难度大，费用高；此外单纯的好氧处理难以达标排放；而传统的AO脱氮除鳞工艺是由两个单独的A池与O池组成，分开运行，占地面积大，且需要将硝化液回流，增设回流装置，流程复杂，费用高。因此，对其进行改进具有重要的意义。

技术实现要素：

针对上述情况，为克服现有技术的不足，本发明之目的就是提供一种好氧缺氧一体式AO膜生物反应器，可有效解决现有AO工艺中的硝化液回流，占地面积大，操作复杂，运行费用高的问题。

本发明解决的技术方案是，一种好氧缺氧一体式AO膜生物反应器，包括壳体，壳体为上部开口的中空结构，壳体的底部为污泥区，污泥区上方的壳体内腔被隔置成沿水平方向依次相邻的好氧区、导流区和缺氧沉淀区，好氧区、导流区和缺氧沉淀区的底部均与污泥区的上部相连通，好氧区内设置有曝气管，曝气管的进气端伸出壳体外并连接有风机，好氧区与导流区之间的第一隔板顶面低于壳体侧壁的顶面，第一隔板上部设置有溢流口，构成好氧区与导流区顶部之间的脉动式溢流通道，导流区和缺氧沉淀区之间的第二隔板上端面高于第一隔板的上端面，使导流区和缺氧沉淀区的上部相隔离，缺氧沉淀区内设置陶瓷膜组件，陶瓷膜组件上装有伸出壳体的出水管道，伸出部分的出水管道上设置有蠕动泵，构成过滤式出水结构；使用时，好氧区内加入活性污泥，废水首先进入好氧区，启动风机，使其空气进入曝气管，活性污泥在好氧区对废水中的有机污染物进行生物降解，曝气为生物降解提供充足氧气，同时由于曝气使好氧区的废水产生紊流脉动，好氧区的液面在紊流脉动的作用下上下波动，从而部分废水通过溢流口进入导流区，并从导流区底部进入缺氧沉淀区或重新回到好氧区，活性污泥进入缺氧沉淀区后沉淀到壳体底部的污泥区，再从污泥区回流进入好氧区重新参与降解反应，形成活性污泥与废水内循环，出水时，启动蠕动泵，使安置在缺氧区的陶瓷膜组件在负压的作用下从出水管道出水。

本发明结构新颖独特，简单合理，易生产，易操作，成本低，运行效果好；实现了好氧与缺氧的一体化，占地面积小，无需另外设置回流装置，简化了流程。将陶瓷膜组件安置在缺氧沉淀区，由于缺氧沉淀区活性污泥沉降到池底，废水较清澈，可以清楚的观察到膜污染情况；沉降后的废水过滤阻力小，膜污染程度较轻，延长了设备的使用寿命与膜清洗周期。可实现废水的稳定达标排放，使用方便，效果好，具有显著的的社会和经济效益。

附图说明

图1为本发明的剖视图。

图2为本发明的俯视图。

图3为本发明的第一个隔板的结构示意图（溢流口为三角形的实施例）。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1至图3给出，本发明包括壳体1，壳体为上部开口的中空结构，壳体的底部为污泥区4，污泥区4上方的壳体内腔被隔置成沿水平方向依次相邻的好氧区10、导流区9和缺氧沉淀区3，好氧区10、导流区9和缺氧沉淀区3的底部均与污泥区4的上部相连通，好氧区10内设置有曝气管8，曝气管8的进气端伸出壳体外并连接有风机7，好氧区10与导流区9之间的第一隔板11顶面低于壳体侧壁的顶面，第一隔板11上部设置有溢流口14，构成好氧区与导流区顶部之间的脉动式溢流通道，导流区9和缺氧沉淀区3之间的第二隔板15上端面高于第一隔板的上端面，使导流区9和缺氧沉淀区3的上部相隔离，起到稳流的作用，缺氧沉淀区3内设置陶瓷膜组件2，陶瓷膜组件2上装有伸出壳体的出水管道，伸出部分的出水管道上设置有蠕动泵17，构成过滤式出水结构；使用时，好氧区10内加入活性污泥，废水首先进入好氧区10，启动风机7，使其空气进入曝气管8，活性污泥在好氧区对废水中的有机污染物进行生物降解，曝气为生物降解提供充足氧气，同时由于曝气使好氧区的废水产生紊流脉动，好氧区的液面12在紊流脉动的作用下上下波动，从而部分废水通过溢流口进入导流区，并从导流区9底部进入缺氧沉淀区3或重新回到好氧区，活性污泥进入缺氧沉淀区后沉淀到壳体底部的污泥区，再从污泥区回流进入好氧区重新参与降解反应，形成活性污泥与废水内循环，出水时，启动蠕动泵，使安置在缺氧区3的陶瓷膜组件2在负压的作用下从出水管道出水。

为保证使用效果，所述的好氧区10上方设置有与其相连通的进水管道，进水管道上设置有截止阀13，方便控制进水量，以保证好氧区的上液面与好氧区顶面的间距，保证在曝气后能够使废水溢流进入导流区。

所述的污泥区4呈锥形，锥形的底部设置有排泥管6，排泥管6上设置有阀门5，可定期排放剩余污泥。

所述的蠕动泵与陶瓷膜组件之间的出水管道上设置有压力表16，方便观察记录跨膜压差的变化，判断膜污染情况。

所述的溢流口14为三角形、梯形或矩形；所述好氧区10的液面12低于溢流口14的最低点。

本发明使用时，好氧区10内加入活性污泥，打开进水管道上的截止阀，废水首先进入好氧区10，启动风机7，使空气进入曝气管8，废水进入好氧区进行生物降解，曝气为生物降解提供充足氧气，同时由于曝气使好氧区的废水产生紊流脉动，好氧区的液面12在紊流脉动的作用下上下波动，从而部分废水通过溢流口进入导流区9，并从导流区9底部进入缺氧沉淀区或重新回到好氧区，活性污泥进入缺氧沉淀区后沉淀到壳体底部的污泥区，再从污泥区回流进入好氧区重新参与降解反应，形成活性污泥与废水内循环，出水时，启动蠕动泵，使安置在缺氧沉淀区3的陶瓷膜组件2在负压的作用下从出水管道出水，实现了污泥回流与硝化液回流的同步进行，占地面积小，无需另外设置回流装置，大大简化了流程。将陶瓷膜组件安置在缺氧沉淀区，由于在缺氧沉淀区的活性污泥沉降到池底，废水较清澈，可以清楚的观察膜污染情况；清水过滤阻力小，对膜造成的污染及堵塞小，延长了设备的使用寿命，并且处理后的废水达到了国家规定的出水水质标准，使用方便，效果好，有良好的社会和经济效益。申请人进行了反复试验，均的得到了相同或相近似的试验结果，具体实施案例如下：

实施案例1：应用本发明的工艺处理土豆淀粉生产废水。在本实施案例中，一体式AO膜生物反应器的主要运行参数为：混合液悬浮污泥浓度在3000~4000mg/L，水力停留时间为8h，污泥龄为30~40d，反应器内溶解氧浓度在4~6mg/L。生化反应器的进水为经预处理后的 土豆淀粉生产废水，主要的水质指标：COD浓度为700~1500mg/L，pH为7.5~8.5，TN（总氮浓度）为180~200mg/L，TP（总磷浓度）为16.8~19.4mg/L。工艺条件：整个系统为连续进水和连续出水状态，容积负荷为1.2-1.5kgBOD5/(m³_.d)，处理水量为5~8m³，占地面积为2m²。处理后出水水质指标为：COD 60~80mg/L，TN 12.1~14.5mg/L，TP 1.5-2.2mg/L。COD平均去除率达95%以上，TN的平均去除率达85%，TP的平均去除率达80%。处理后污水水质符合《城镇污水处理厂水污染物排放基本控制项目》（GB18918——2002）二级标准。经测算，本工艺的能耗为0.8KWh/m³，折合处理费用为0.48元/m³。

实施案例2：应用本发明的工艺处理虾青素生产废水。在本实施案例中，一体式AO膜生物反应器的主要运行参数：混合液悬浮污泥浓度在6000mg/L，水力停留时间为6h，污泥停留时间为30d，反应器内溶解氧浓度在4~6mg/L。生化反应器的进水为经过预处理后的虾青素生产废水，主要的水质指标：COD浓度在1700~2000mg/L，pH值在6.5~7.5左右，TN的浓度在200~250mg/L，TP的浓度在18.2~24.7mg/L。工艺条件：整个系统为连续进水和连续出水状态，容积负荷在0.8-1.0kgBOD5/(m³ d)，处理水量为30~50m³/d，占地面积约20m²。处理后出水水质指标为：COD 80~100mg/L，TN 15.4~20.3mg/L，TP 2.1-3.0mg/L。COD平均去除率达95%以上，TN的平均去除率达85%以上，TP的平均去除率达80%以上。处理后污水水质符合《城镇污水处理厂水污染物排放基本控制项目》（GB18918—2002）二级标准。经测算，本工艺的能耗为0.9KWh/m³，折合处理费用为0.54元/m³。

该工艺处理废水最低能达到《城镇污水处理厂水污染物排放基本控制项目》三级标准，总氮的排放标准完全能达到《城镇污水处理厂水污染物排放基本控制项目》规定的一级标准。而且，可同步脱氮除磷，占地面积小，无需另外设置回流装置，大大简化了流程，将陶瓷膜组件安置在缺氧区，清水过滤阻力小，对膜造成的污染及堵塞小，延长了设备的使用寿命；同时，使用无机陶瓷膜组件，进一步提高了膜单元的抗污染能力，减少了膜清洗频率节省了操作费用。本工艺使用方便，运行费用低，效果好，具有显著的社会效益和经济效益。