一种并联式AAO-MBR反应器的制作方法

本实用新型涉及污水处理技术领域，具体涉及一种并联式aao-mbr反应器。

背景技术：

一体化膜生物反应器作为一种新型高效的污水处理装置已被广泛地应用在各种行业的污水处理中，它集成了传统生物处理技术与新型膜分离技术二者特点，大大缩小了污水处理设施体积的同时，也优化了处理效果。但是近几十年来，随着化肥、农药和洗涤剂等的广泛应用，氮磷污染及水体富营养化日趋严重，我国对氮磷排放也提出了更高更严的标准和要求，这就要求将来的一体化膜生物反应器在保持已有优势的同时应具备更好的脱氮除磷性能。

aao污水处理工艺，是一种常用的污水处理工艺，利用微生物菌群实现除磷脱氮以及有机物的去除。主要工艺包括依次设置的厌氧区、缺氧区和好氧区三个功能区，是当前最主流的同步脱氮除磷工艺，将aao工艺与mbr工艺结合之后，膜组件置于好氧区取代了传统aao工艺末段的二沉池，通过膜过滤出水方式替代二沉池沉降上清液溢流出水方式，使污泥龄(srt)和水力停留时间(hrt)分离，兼顾不同泥龄，另外在膜的截留作用下，结合后的aao-mbr工艺中污泥浓度较传统活性污泥法大幅增加，在相同容积下达到更大的生物量，这些改变都有利于提高生化系统的脱氮除磷效果。因此，可以预见，aao-mbr将是一体化膜生物反应器未来的主流的一体化污水处理工艺之一。

在aao工艺中，好氧区硝化菌将氨氮转换硝酸盐/亚硝酸盐氮，通过回流将含硝酸盐/亚硝酸盐氮的硝化液从好氧区回流至缺氧区，反硝化菌在此将硝酸盐/亚硝酸盐氮转换为氮气实现脱氮；聚磷菌在厌氧区释磷在好氧区过量吸磷，通过回流将聚磷菌回流重复这一流程不断富集磷形成富磷污泥实现除磷。可以看出，脱氮需要硝化液的回流，除磷需要的是聚磷菌的回流，而mbr工艺用膜组件代替二沉池，导致系统内污泥浓度升高，改变了传统aao工艺回流的特点，无法实现硝化液和聚磷菌的分别回流，硝化液回流的同时伴随着聚磷菌回流，回流将好氧区的聚磷菌带到缺氧区、将好氧区的硝化液带到厌氧区对于脱氮除磷过程均属无效回流，为了回流足够的硝酸盐/亚硝酸盐氮及聚磷菌就需要更大的回流量。另外，缺氧区回流至厌氧区的污泥会携带反硝化菌和部分硝酸盐/亚硝酸盐氮进入厌氧区与聚磷菌竞争碳源，而反硝化菌对碳源的竞争能力远大于聚磷菌，导致聚磷菌的释磷作用受影响，从而影响磷的去除。在反应器容积的设计过程中，由于需考虑上述无效回流量，因此反应器的有效停留时间大大浪费了，造成反应器容积设计过大。

因此，如何在保证对污水对系统脱氮除磷效果的同时减小aao-mbr反应器体积，是本领域技术人员所需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种并联式aao-mbr反应器，在保证对污水对系统脱氮除磷效果的同时减小反应器体积。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种并联式aao-mbr反应器，其包括好氧区、厌氧区、缺氧区和泥水分离器，所述厌氧区和所述缺氧区分别设有污水入口，所述好氧区内设有mbr膜组件，且所述好氧区内的底部设有微孔曝气装置；所述厌氧区的出口及所述缺氧区的出口分别与所述好氧区连通；还包括回流泵，用于将所述好氧区内的混合液泵入所述泥水分离器内，所述泥水分离器的出泥口与所述厌氧区连通，且所述泥水分离器的出水口与所述缺氧区连通。

好氧区内的混合液(包括污泥和污水)在回流泵的作用下能够进入泥水分离器内进行泥水分离，分离后的污泥(回流泥)重新回流至厌氧区内，而分离后的上清液(回流液)则重新回流至缺氧区内，mbr膜组件设于好氧区内，在排出好氧区内的污水的同时，能够对污泥进行截留，使得好氧区内的污泥浓度较传统污泥浓度大幅增加，在相同容积下达到更大的生物量，有利于提高系统脱氮除磷效果，并可减小整体体积。

该并联式aao-mbr反应器设有两个污水入口，一个污水入口设于厌氧区，一个污水入口设于缺氧区，缺氧区和厌氧区并联设置，彼此独立，除磷过程和脱氮过程分别进行，两个流程共用一个好氧区。在除磷过程是“水不动泥动”，聚磷菌依靠回流完成在厌氧条件下释磷，在好氧条件下吸磷形成富磷污泥的过程；脱氮过程是“水动泥不动”，反硝化菌在缺氧区，硝化菌在好氧区，依靠硝化液的回流完成氨氮在好氧区经硝化菌硝化反应转变为硝酸盐/亚硝酸盐氮再在缺氧区经反硝化菌反硝化反应转变为氮气的过程。而通过设置泥水分离器将好氧区回流的混合液进行泥水分离，分离后，回流泥通入厌氧区内，可避免混合液中的溶解氧和硝酸盐/亚硝酸盐氮对厌氧池污泥厌氧释磷的影响，回流液通入缺氧区内，则可避免混合液中聚磷菌对缺氧区反硝化菌的影响，并将大部分的硝酸/亚硝酸盐回流至缺氧区，保证反硝化脱氮能力。

并且，由于脱氮过程无需经过厌氧环境，除磷过程无需缺氧区，因此，将除磷过程和脱氮过程独立设置后，除磷过程中的污泥仅经过厌氧区和好氧区而无需经过缺氧区，脱氮过程中的污水仅经过缺氧区和好氧区而无需经过厌氧区，两个流程均可避免经过无效功能区，进而避免反应区池容的浪费，减少反应区冗余容积，使得该并联式aao-mbr反应器的有效容积高，可缩小反应器体积。

可选地，所述厌氧区和所述缺氧区内的底部分别设有穿孔曝气装置。

可选地，所述好氧区和所述缺氧区内分别设有悬浮填料。

可选地，所述泥水分离器包括斜板分离区、集水区和泥斗，所述斜板分离区沿周向布置于所述集水区的外侧，所述泥斗设于所述斜板分离区的下方；混合液经过所述斜板分离区分离后，污泥能够下落至所述泥斗，污水能够向上移动并溢出至所述集水区内；所述集水区的底端出口形成所述泥水分离器的出水口，所述泥斗的底端出口形成所述泥水分离器的出泥口。

可选地，所述泥水分离器还包括设于所述斜板分离区外侧的旋流分离区，所述旋流分离区的底部和所述斜板分离区的底部连通；所述回流泵能够将所述好氧区内的混合液沿切向泵入所述旋流分离区内。

可选地，所述泥水分离器还包括沿所述集水区顶端周向设置的溢流槽，所述溢流槽的外沿高度高于所述溢流槽的内沿高度。

可选地，还包括连通于所述泥斗和所述出水口之间的补泥管，所述补泥管朝向所述泥斗的一端高于朝向所述出水口的一端。

可选地，所述泥水分离器(4)位于所述好氧区的上方，所述好氧区呈圆柱体结构，所述厌氧区和所述缺氧区设于所述圆柱体结构外，并围合形成包裹于所述好氧区外的柱形腔。

附图说明

图1是本实用新型实施例所提供的并联式aao-mbr反应器的结构框图；

图2是并联式aao-mbr反应器的内部结构示意图；

图3是图2中泥水分离器的结构示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是图2中无泥水分离器时的俯视图。

附图1-5中，附图标记说明如下：

1-好氧区；

2-厌氧区，21-厌氧区的出口；

3-缺氧区，31-缺氧区的出口；

4-泥水分离器，41-出泥口，42-出水口，43-斜板分离区，44-集水区，45-泥斗，46-旋流分离区，461-切向入口，47-溢流槽，48-补泥管；

5-mbr膜组件；

6-回流泵；

7-污水入口；

81-鼓风机，82-微孔曝气装置，83-穿孔曝气装置。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1-5，图1是本实用新型实施例所提供的并联式aao-mbr反应器的结构框图；图2是并联式aao-mbr反应器的内部结构示意图；图3是图2中泥水分离器的结构示意图；图4是图3的俯视图；图5是图2中无泥水分离器时的俯视图。

本实用新型实施例提供了一种并联式aao-mbr反应器，如图1和图2所示，该并联式aao-mbr反应器包括好氧区1、厌氧区2、缺氧区3和泥水分离器4，其中，厌氧区2和缺氧区3分别设有污水入口7，好氧区1内设有mbr膜组件5，并且该好氧区1的底部设有微孔曝气装置82，用于向好氧区1内通入小气泡为好氧区1内好氧微生物供氧，在好氧区1中，污染物被降解去除。厌氧区的出口21与好氧区1连通，缺氧区的出口31与好氧区1连通。也就是说，厌氧区2和缺氧区3并联，厌氧区2与好氧区1和泥水分离器4串联以脱出污水中的磷，缺氧区3与好氧区1和泥水分离器4串联以脱出污水中的氮。

该并联式aao-mbr反应器还包括回流泵6，用于将好氧区1内的混合液泵入泥水分离器4内，泥水分离器4的出泥口41与厌氧区2连通，且泥水分离器4的出水口42与缺氧区3连通。

好氧区1内的混合液(包括污泥和污水)在回流泵6的作用下能够进入泥水分离器4内进行泥水分离，分离后的污泥(回流泥)重新回流至厌氧区2内，而分离后的上清液(回流液)则重新回流至缺氧区3内，mbr膜组件5设于好氧区1内，在排出好氧区1内的污水的同时，能够对污泥进行截留，使得好氧区1内的污泥浓度较传统污泥浓度大幅增加，在相同容积下达到更大的生物量，有利于提高系统脱氮除磷效果，并可减小整体体积。

该并联式aao-mbr反应器设有两个污水入口7，一个污水入口7设于厌氧区2，一个污水入口7设于缺氧区3，缺氧区3和厌氧区2并联设置，彼此独立，除磷过程和脱氮过程分别进行，两个流程共用一个好氧区1。下面分别对除磷过程和脱氮过程进行详细说明。

脱氮过程：好氧区1内的硝化菌进行硝化作用将氨氮转化为硝酸盐/亚硝酸盐氮，硝酸盐/亚硝酸盐氮在回流泵6作用下随回流液进入泥水分离器4中，在泥水分离器4中，混合液经过泥水分离器4分离后，硝酸盐氮/亚硝酸盐氮随回流液回流至缺氧区3与通入缺氧区3内的污水混合，缺氧区3内的反硝化菌利用回流液硝酸盐/亚硝酸盐氮及污水中的碳源进行反硝化反应，将硝酸盐/亚硝酸盐氮反应为氮气以去除污水中的氮。分离，完成"缺氧-好氧"循环。

除磷过程：混合液经过泥水分离器4分离后的回流泥进入厌氧区2内后能够与通入厌氧区2内的污水混合，厌氧区2内的聚磷菌吸收水中的有机物，并将其转化为聚β-羟基链烷酸盐(phas)贮存于细胞内同时释放出磷酸盐(以下称为释磷)，然后聚磷菌由厌氧区的出口21排出至好氧区1内，在好氧条件下聚磷菌氧化分解体内phas，合成糖原，同时过量吸收水中的磷酸盐合成聚磷酸盐，从而达到除磷目的。聚磷菌在回流泵6作用下进入泥水分离器4，在泥水分离器4中，污水与污泥分离，聚磷菌随回流泥回流至厌氧区2，完成"厌氧-好氧"流程。

根据上述除磷过程和脱氮过程可以看出，除磷过程是“水不动泥动”，聚磷菌依靠回流完成在厌氧条件下释磷，在好氧条件下过量吸磷形成富磷污泥的过程；脱氮过程是“水动泥不动”，反硝化菌在缺氧区3，硝化菌在好氧区1，依靠硝化液的回流完成氨氮在好氧区经硝化菌硝化反应转变为硝酸盐/亚硝酸盐氮再在缺氧区经反硝化菌反硝化反应转变为氮气的过程。而通过设置泥水分离器4将好氧区1回流的混合液进行泥水分离，分离后，回流泥通入厌氧区2内，可避免混合液中的溶解氧和硝酸盐/亚硝酸盐氮对厌氧池污泥厌氧释磷的影响，回流液通入缺氧区3内，可避免混合液中聚磷菌对缺氧区3反硝化菌的影响，并将大部分的硝酸/亚硝酸盐回流至缺氧区3，保证反硝化脱氮能力。

并且，由于脱氮过程无需经过厌氧环境，除除磷过程无需经过缺氧区3，因此，将除磷过程和脱氮过程分别独立设置后，除磷过程中的污泥仅经过厌氧区2和好氧区1而无需经过缺氧区3，脱氮过程中的污水仅经过缺氧区3和好氧区1而无需经过厌氧区2，两个流程均可避免经过无效功能区，进而避免反应区池容的浪费，减少反应区冗余容积，使得该并联式aao-mbr反应器的有效容积高，可减小整体体积。

另外，通过剩余污泥的排放将系统中的富磷污泥排放，将系统内的磷排出，而经过泥水分离后的污泥主要为富磷污泥，提高有效排泥量，优化排泥效果。

在上述实施例中，还包括鼓风机81，并且在各反应区(包括好氧区1、厌氧区2和缺氧区3)内的底部分别设有与鼓风机81连通的曝气装置，该鼓风机81用于为曝气装置提供气量。厌氧区2和缺氧区3内的设置有穿孔曝气装置83，以向厌氧区2和缺氧区3内通入体积较大的气泡，用于对厌氧区2和缺氧区3内的混合液进行搅拌，防止污泥沉积在底部。具体的，还包括鼓风机81，该鼓风机81与上述微孔曝气装置82和穿孔曝气装置83连通。或者本实施例中，还可以通过设置搅拌器对厌氧区2和缺氧区3内的混合液进行搅拌均可，在此不做具体限制，而通过穿孔曝气装置83对混合液进行搅拌，可简化整体结构。

在上述实施例中，在好氧区1和缺氧区3内分别设有悬浮填料，使好氧区1内的硝化菌附着在悬浮填料的表面，缺氧区3内的反硝化菌附着在悬浮填料的表面，有利于强化好氧区1的硝化菌和缺氧区3的反硝化菌富集，强化好氧区1的硝化反应和缺氧区3的反硝化反应作用，进一步提升系统脱氮能力。

在上述实施例中，如图3和图4所示，泥水分离器4包括斜板分离区43、集水区44和泥斗45，斜板分离区43沿周向布置于泥水分离区的外侧，泥斗45设于斜板分离区43的下方，好氧区1内的混合液在回流泵6的作用下泵入泥水分离器4内，并进入斜板分离区43内，根据浅池理论，混合液中的上清液能够向上并溢出至集水区44内，而污泥则在重力的作用向下落至位于底部的泥斗45内，集水区44的底端出口形成泥水分离器4的出水口42并与缺氧区3连通，泥斗45的底端出口形成泥水分离器4的出泥口41并与厌氧区2连通。

进一步的，泥水分离器4还包括设于斜板分离区43外侧的旋流分离区46，该旋流分离区46的底部和斜板分离区43的底部连通，该旋流分离器46的侧壁设有切向入口461，回流泵6能够将好氧区1内的混合液沿切向入口461通入旋流分离区46内，混合液进入旋流分离区46内在离心力的作用下进行初步分离，随后沿底部进入斜板分离区43内，并且混合液在上升的过程中，进行二次分离，以进一步提升分离效果。

另外，混合液在回流泵6的作用下进入泥水分离器4内时具有一定的初速度，在沿切向进入旋流分离区46内后，混合液将沿旋流分离区46的内壁流动，在离心力作用下利用泥水密度差实现初步分离，然后混合液再由底部通入斜板分离区43内，使得混合液在旋流分离区46内的速度放缓，避免直接冲击至斜板分离区43内已沉降的污泥。

在上述实施例中，该泥水分离器4还包括设于集水区44顶端的溢流槽47，该溢流槽47沿周向布置于集水区44的顶端，并且，该溢流槽47的外沿高度高于内沿高度，其中，外沿是指朝向斜板分离区43的一侧边沿，内沿是指朝向集水区44的一侧的边沿，外沿、内沿之间连接有底板以形成溢水槽，具体在使用过程中，斜板分离区43的上清液沿外沿进入溢水槽内后，在溢水槽内囤积，当溢水槽内的水位达到内沿高度时能够沿内沿溢出至集水区44内，如此一来，进入溢流槽47内的上清液(污泥很少)还能够在自重作用下沉降，再次进行泥水分离，保证泥水分离效果。

在上述实施例中，泥水分离器4还包括连通于泥斗45和出水口42之间的补泥管48，该补泥管48朝向泥斗45的一端高于朝向出水口42的一端，泥斗45内的污泥能够沿补泥管48通入出水口42处并随回流液回流至缺氧区3内，以补充缺氧区3内污泥浓度，使得缺氧区3内的污泥浓度维持稳定平衡状态。也就是说，经过泥水分离器4分离后的回流液流入至缺氧区3，而经过泥水分离器4分离后的回流泥大部分回流至厌氧区2内，小部分回流至缺氧区3内。

在上述实施例中，泥水分离器4位于好氧区1的上方，如图5所示，好氧区1呈圆柱体结构，厌氧区2和缺氧区3为设于圆柱体结构外，并围合形成包裹于好氧区1外的柱形腔。其中，厌氧区2的截面呈半圆环，缺氧区3的截面也呈半圆环，厌氧区2和缺氧区3能够围合形成套设于好氧区1外的圆筒结构，也就是说，好氧区1、厌氧区2和缺氧区3组成一个圆柱体反应区，该圆柱体反应区设有两个分别与厌氧区2和缺氧区3连通的进水管，并且各进水管均设置有进水阀。或者，本实施例中，对于好氧区1、厌氧区2和缺氧区3的形状结构均不作限制，如还可以将好氧区1、厌氧区2和缺氧区3分别设置为截面呈方形的结构，而将好氧区1设置为圆柱体结构，厌氧区2和缺氧区3包裹于好氧区1外的方案可简化整体结构，同时减小占地面积，便于布置。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。