一种改进的MBR设备的制作方法

本发明涉及污水处理及污水回用领域，特别是涉及一种MBR设备。

背景技术：

膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor，MBR）是一种将膜分离技术与生物处理技术相结合的污水处理系统。以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池，不仅减少了工程占地面积，而且生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高了系统处理有机负荷的能力。同时由于分离膜的截留，世代周期较长的微生物，如硝化菌，能在系统内充分繁殖，因此MBR系统的硝化效果显著。

MBR系统广泛适用于生活小区、宾馆饭店、度假区、学校、写字楼等分散用户的日常生活污水处理，以及啤酒、制革、食品、化工等行业的高浓度有机污水处理。MBR系统的产水可用于灌溉、洗涤、环卫、造景等非饮用功能。如果加入反渗透和消毒等工艺，则产水可用于工业和饮用等用途。

在传统的MBR系统中，往往将曝气装置和膜设备安装在一起。目的是通过曝气减少膜污染。这种配置方式存在两个问题：一是曝气量大、运行能耗高；二是前后进入的污水混合在一起，不利于系统连续式运行。这两个问题严重地制约了MBR技术的应用推广。

技术实现要素：

本发明通过对传统MBR系统的改进，将曝气装置和膜组件分离，并用过渡池连接，能显著减少曝气量、增加污水有效处理时间、灵活地控制系统的生化反应环境，从而解决系统运行能耗高、连续运行出水量低的缺点。

本发明公开的一种改进的MBR设备，包括曝气池、过渡池、膜分离池和设备运行所需的其他组件及设施。曝气池、过渡池和膜分离池均设计为狭窄的垂直空间，其中过渡池用隔断形成狭长的通道使污水以推流方式前进。

改进之一在于，将曝气池、过渡池和膜分离池均设计为狭窄的垂直空间，目的是让污水尽可能顺着一个方向以推流方式前进而不发生混合，从而使污水流形成污染物浓度由高到低的梯度。所述改进的MBR设备尽量避免了传统MBR设备的混流状态，因此可显著提高出水水质，并且可提高分离膜的出水速度。

改进之二在于，过渡池用隔断形成狭长的通道使不同生化阶段的污水不发生混合，从而使污水流形成溶解氧浓度由高到低的梯度，使过渡池中形成由好氧至缺氧的生化反应环境。而且通过调整隔断的数量，可调节过渡池末端的缺氧状态。

本发明所述MBR设备的运行方法和各部分功能具体描述如下：

污水先进入曝气池，再进入过渡池，然后进入膜分离池，经过分离膜过滤后达标排放；曝气池为污水提供好氧生化反应环境，过渡池提供好氧至缺氧状态下的生化反应环境，膜分离池提供好氧生化反应环境及微滤过程。

进入曝气池的污水，可经过或不经过包括澄清、厌氧、缺氧、超级氧化等在内的预处理。

在所述曝气池中，靠近底部设置有污水入口和曝气装置。污水入口可设置于曝气管上方或下方。污水入口可采用分布式的多孔管。曝气装置可采用分布式的多孔管或多孔板。由于曝气池为狭窄的垂直空间，因此曝气气泡在升至水面的过程中有较长时间与污水接触，从而提高氧气在污水中的溶解浓度。优选地，曝气装置可采用孔径细小、孔密度大的多孔材料制造，使曝气气泡细腻，既降低了气泡的上升速度，又增加了气泡与污水的接触面积，从而提高了氧气的溶解效率，可降低曝气强度，降低运行能耗。

所述曝气池与所述过渡池相邻，曝气池中的污水可溢流至过渡池中。过渡池沿其长度和宽度方向被隔断，使污水只能从隔断的上部或下部通过，从而形成一组垂直的折叠通道。污水流经过渡池时，溶解氧逐渐被微生物消耗，因而其浓度逐渐降低。如果增加隔断的数量，则过渡池的通道长度和污水的流经时间相应增加，此时，在过渡池的末端可形成缺氧微生物环境。因此，在过渡池中，可发生好氧至缺氧的一系列生化反应，使难降解有机物充分停留降解，使硝化和反硝化反应得到强化，并保证了除磷效果。

所述过渡池中的污水最终溢流至相邻的膜分离池中。所述膜分离池的下部设置有分离膜组件。分离膜组件兼具曝气和过滤功能。曝气使膜分离池形成好氧生物环境，强化降COD和除磷效果。过滤则截留池中的微小颗粒，包括微生物、寄生虫（卵）等，使出水浊度和细菌数量达到出水要求。

在所述膜分离池中，几组分离膜组件可交替出水和空气反冲。出水时，出水压力可来自于膜分离池的液位静压，也可来自自吸泵的真空。空气反冲时，既可对分离膜进行清洁，又可起到曝气的作用。与所述曝气池相似，膜分离池也是狭窄的垂直空间，因此液位静压比较大、曝气效率比较高，从而大大降低了膜分离池的运行能耗。

所述膜分离池中的污水可全部或大部分经分离膜排出。小部分污水可回流至所述MBR设备前端的缺氧池中或所述MBR设备的曝气池中。

本发明所述改进的MBR设备，类似于氧化沟工艺设施。在氧化沟工艺中，通过迂回的污水沟形成厌氧、缺氧和好氧等区域。本发明中则通过狭窄的垂直空间达到同样的效果。不同的是，氧化沟工艺需要大面积的工程用地，而本发明充分利用垂直空间大大降低设备占地面积。

本发明的有益效果是：改进的MBR设备具有结构紧凑、工艺灵活、生化反应效率高、运行能耗低等特点；既适合制造小型一体化污水处理设备，也适合大规模污水处理应用；既可应用与普通生活污水的处理，也可应用于垃圾渗滤液、工业废水等高浓度污水的处理，并可获得更显著的处理效果。

附图说明

图1是本发明一种改进的MBR设备实例1的主体结构示意图；

图2是本发明一种改进的MBR设备实例2的俯视结构示意图。

附图中各部件的标记如下：1、曝气池；11、污水入口；12、曝气装置；2、过渡池；21、隔断；22、溢流液位；23、系统排气口/系统溢流口；24、隔断下部的污水流通口（黑色标记）；25、隔断上部的污水溢流口（白色标记）；3、膜分离池；31、分离膜组件（带出水及气反冲管路）；4、污泥排出口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为明确的界定。

实施例1

图1是本发明实施例1的主体结构示意图。这种改进的MBR设备用不锈钢材料制造，包括曝气池1、过渡池2、膜分离池3，还包括图中没有显示的、能保证该设备运行所需的其他组件及设施。设备主体尺寸为长1.3 m、宽0.3 m、高1 m，其中曝气池1长0.25 m，过渡池2长0.75 m，膜分离池3长0.3 m。设备小巧紧凑，适合于家庭用户的污水处理和回用。

本实例中，曝气池1中设置了污水入口11和曝气装置12。曝气装置12由中空结构的平板式陶瓷分离膜组成，陶瓷分离膜的孔径为1~5 μm。污水入口11位于曝气装置12的上方，是由不锈钢管组成的分布式排水装置；不锈钢管的下部有一排直径2 mm的圆孔，以利于污水流向曝气装置12，使污水与气泡充分混合，并防止不锈钢管中沉积固态杂物，造成污水入口11堵塞。

过渡池2用3块隔断21分隔成4个狭长的空间。如图所示，这4个狭长的空间通过隔断21上部的溢流口或下部的出口连通，形成一个约4 m长的水流通道，使污水以推流方式前进，防止不同生化阶段的污水混合。

膜分离池3中设置有两组分离膜组件31，分离膜元件采用具有中空结构的平板式陶瓷分离膜，分离膜孔径为0.1~0.5 μm。这两组分离膜组件交替进行出水和空气反冲洗过程。其中空气反冲洗过程起到两个方面的作用：一是清洁分离膜使之保持通量，二是起曝气作用。清洁和曝气的双重作用，有利于降低膜分离池的运行能耗。

在膜分离池的上部，设有系统排气口/系统溢流口23，用于系统气压和水位的平衡。溢流的污水可回流到曝气池1，也可回流到本设备的前端污水池（如缓冲池，或缺氧池等）。

设备运行时，污水先进入曝气池，再进入过渡池，然后进入膜分离池，经过分离膜过滤后达标排放。污水在设备中的流动，来自于液位的静压。

曝气池为污水提供好氧生化反应环境，过渡池提供好氧至缺氧状态下的生化反应环境，膜分离池提供好氧生化反应环境及微滤过程。

本实例具有结构紧凑、工艺灵活、生化反应效率高、运行能耗低等特点，适合于家庭等小量污水产量的处理。

实施例2

图2是本发明一种改进的MBR设备实例2的俯视结构示意图。本实施例中曝气池1、过渡池2、膜分离池3及其他部件和设施，其功能与实施例1类似。

本实施例的主体采用SBS或PP等工程塑料，各部件通过注塑成型的方法制造，再组合在一起。

其中，过渡池2用隔断21分隔成8个狭窄空间。这8个狭窄空间通过隔断的下部污水出口24或隔断上部的污水溢流口25连通，形成一个狭长的水流通道，使污水以更平稳的推流方式前进。这样可使过渡池2中形成更平稳的好氧至缺氧生化环境的过渡。

用该设备处理某印染厂废水的情况如下：曝气池、过渡池和膜分离池的容积分别为4 m3、16 m3和4 m3，分离膜采用孔径为0.1 μm的陶瓷分离膜，有效面积为10 m2。厂房排出的废水经水解酸化池处理后进入该MBR设备，首先在曝气池中发生有机物的生化降解、硝化等作用，并持续到过渡池中；在过渡池的后半段，废水中碳源的减少及溶解氧浓度的降低，使反硝化聚磷生化过程占主导；在膜分离池中，废水再次进入生物氧化阶段，进一步强化降COD、硝化和除磷效果。当MBR进水COD、NH3-N和TN分别为320、32.04和29. 28 mg/L时，在水力停留时间为5 h的情况下，出水COD、NH3-N和TN分别为71、0.36和5.76 mg/L。

以上所述仅为本发明的实施例，设备的尺寸、部件及材质等只是该应用实例所拥有的特种，并非因此限制本发明的专利范围，根据应用环境和规模，设备可选用合适的尺寸、部件及材质等。凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。