CN109761354B - 一种基于mabr-mbr联用的新型氧化沟 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种基于MABR‑MBR联用的新型氧化沟,解决了现有技术中的MABR技术单独使用，生物除磷效果不佳，且MBR技术能耗高的问题，包括氧化沟本体、MBR区和MABR区，隔墙体和墙体架之间的空间为MBR区，氧化沟本体靠近墙体架的一侧设置有三个曝气膜组件和三个搅拌器，氧化沟本体靠近墙体架的另一侧设置有两个曝气膜组件和两个搅拌器，且氧化沟本体靠近隔墙体的内侧设置有分离膜组件，氧化沟本体的一侧开设进水孔，且进水孔内侧固定安装有进水管，在氧化沟内的大部分污染物均被MABR中的微生物膜去除，其中活性污泥主要用于生物除磷，因此活性污泥浓度较常规MBR可以降低，由此降低了MBR的曝气强度，减低了运行费用。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种基于MABR-MBR联用的新型氧化沟。
背景技术
氧化沟是活性污泥法的一种变型，其曝气池呈封闭的沟渠型，所以它在水力流态上不同于传统的活性污泥法，它是一种首尾相连的循环流曝气沟渠，污水渗入其中得到净化，最早的氧化沟渠不是由钢筋混凝土建成的，而是加以护坡处理的土沟渠，是间歇进水间歇曝气的，从这一点上来说，氧化沟最早是以序批方式处理污水的技术。
专利申请号201510320526.2的中国专利公布了“一种MABR和MBR联用式污水处理装置及处理方法”。该专利沿污水流动方向依次设置预处理单元、MABR单元和MBR单元；MABR单元和MBR单元完全分开，悬浮态的活性污泥存在于MBR单元中。对于总磷的去除，主要依靠MABR单元的反硝化聚磷菌和MBR单元的好氧聚磷菌。然而反硝化聚磷菌和好氧聚磷菌的培养富集对操作人员要求较高，目前污水处理设施中应用最为简易的为传统的生物除磷过程：即使常规的聚磷菌在厌氧-好氧交替运行的***中，进行厌氧释磷和好氧超量吸磷，最终通过排放含有聚磷菌的剩余污泥达到去除总磷的目的，该装置为推流式结构，MBR单元中为好氧状态，悬浮污泥无法处于厌氧状态，因此不利于常规聚磷菌的富集生长。
并且在MABR技术单独使用时，虽然可以进行同步硝化反硝化，但是生物除磷效果不佳。MBR技术为克服运行中的膜污染问题，需要维持较高的曝气强度，增加了运行能耗；且MBR采用的常规鼓泡式曝气氧利用率过低。
因此，提出一种基于MABR-MBR联用的新型氧化沟解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的MABR技术单独使用，生物除磷效果不佳，且MBR技术能耗高的缺点，而提出的一种基于MABR-MBR联用的新型氧化沟。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于MABR-MBR联用的新型氧化沟，包括氧化沟本体、MBR区和MABR区，所述氧化沟本体的内侧设置有墙体架，且所述氧化沟本体的内壁还连接设置有隔墙体，所述隔墙体和所述墙体架之间的空间为MBR区；
所述氧化沟本体靠近所述墙体架的一侧设置有三个曝气膜组件和三个搅拌器，所述氧化沟本体靠近所述墙体架的另一侧设置有两个曝气膜组件和两个搅拌器，且所述氧化沟本体靠近所述隔墙体的内侧设置有分离膜组件，所述分离膜组件的外侧通过排水管连接有抽水泵和出水管；
所述氧化沟本体的一侧开设进水孔，且进水孔内侧固定安装有进水管，所述氧化沟本体的另一侧开设有注入孔，且注入孔内侧固定安装有污泥管。
优选的，所述氧化沟本体的内侧设置有五个搅拌器，且搅拌器呈顺时针方向排列安装，搅拌器均与电机的输出端固定连接，电机通过支撑杆设置在所述氧化沟本体的内部。
优选的，所述氧化沟本体远离所述进水管的一侧开设安装孔，且安装孔内设置有排水管，排水管的一端连接在所述分离膜组件上。
优选的，所述排水管的另一端连接在抽吸泵的进口端，且抽吸泵的出口端连接有出水管。
优选的，所述氧化沟本体外型呈封闭沟渠形，且氧化沟本体内侧区域分为MBR区和MABR区，并且所述MBR区和所述MABR区相互贯通。
优选的，所述曝气膜组件选择为膜曝气生物反应器，且MABR的膜材料表面形成微生物膜，微生物膜由内到外分别为好氧层、兼氧层和厌氧层。
优选的，所述分离膜组件选择为膜生物反应器，且膜生物反应器是膜分离技术和生物反应器的结合。
本发明的有益效果是：
1、本发明中的氧化沟中，活性污泥全部经历了完整厌氧、好氧过程，增加了氧化沟中污泥吸磷的充分性，提高了总磷的去除效果。
2、本发明，氧化沟内污水中的有机物、氨氮和总氮均在氧利用率较高的MABR区中被去除，MBR区仅为生物除磷过程提供好氧环境，能耗更低。
3、本发明，在氧化沟内的大部分污染物均被MABR中的微生物膜去除，其中活性污泥主要用于生物除磷，因此活性污泥浓度较常规MBR可以降低，由此降低了MBR的曝气强度，减低了运行费用。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于MABR-MBR联用的新型氧化沟的俯视结构示意图；
图2为本发明提出的一种基于MABR-MBR联用的新型氧化沟的前视结构示意图；
图3为本发明提出的一种基于MABR-MBR联用的新型氧化沟的后视结构示意图。
图中：1氧化沟本体、2MBR区、3分离膜组件、4出水管、5抽吸泵、6排水管、7隔墙体、8电机、9曝气膜组件、10进水管、11MABR区、12搅拌器、13墙体架、14污泥管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例：参照图1-3，一种基于MABR-MBR联用的新型氧化沟，包括氧化沟本体1、MBR区2和MABR区11，氧化沟本体1的内侧设置有墙体架13，且氧化沟本体1的内壁还连接设置有隔墙体7，隔墙体7和墙体架13之间的空间为MBR区2，在氧化沟的内侧空间，隔墙体7和墙体架13外侧之间的空间为MABR区11，氧化沟本体1外型呈封闭沟渠形，且氧化沟本体1内侧区域分为MBR区2和MABR区11，并且MBR区2和MABR区11相互贯通，曝气膜组件9选择为膜曝气生物反应器，且MABR的膜材料表面形成微生物膜，微生物膜由内到外分别为好氧层、兼氧层和厌氧层，分离膜组件3选择为膜生物反应器，且膜生物反应器是膜分离技术和生物反应器的结合；
其中，氧化沟本体1靠近墙体架13的一侧设置有三个曝气膜组件9和三个搅拌器12，氧化沟本体1靠近墙体架13的另一侧设置有两个曝气膜组件9和两个搅拌器12，且氧化沟本体1靠近隔墙体7的内侧设置有分离膜组件3，分离膜组件3的外侧通过排水管6连接有抽水泵和出水管4，即氧化沟本体1远离进水管10的一侧开设安装孔，且安装孔内设置有排水管6，排水管6的一端连接在分离膜组件3上，排水管6的另一端连接在抽吸泵5的进口端，且抽吸泵5的出口端连接有出水管4，并且在氧化沟本体1的内侧设置有五个搅拌器12，且搅拌器12呈顺时针方向排列安装，搅拌器12均与电机8的输出端固定连接，电机8通过支撑杆设置在氧化沟本体1的内部，氧化沟本体1的一侧开设进水孔，且进水孔内侧固定安装有进水管10，氧化沟本体1的另一侧开设有注入孔，且注入孔内侧固定安装有污泥管14。
优选的，膜曝气生物反应器MABR是膜技术与生物膜技术相结合的产物，通过透气性膜供氧，在保持气体分压低于泡点的情况下，膜管腔内的氧透过膜壁上的微孔进入管腔外侧，实现无泡曝气，无泡曝气传质效率高，氧利用率可接近100%，是传统曝气的5～7倍。MABR的膜材料表面可形成微生物膜，来自膜管腔内侧的氧从生物膜的内部向外部扩散，来自污水中的底物则从生物膜的表面向内部扩散，由于氧和底物的异向传质导致膜组件上微生物膜产生明显的分层结构，由内到外分别为好氧层、兼氧层和厌氧层，MABR中的微生物膜功能性分层，可以使微生物膜独立完成污水中有机污染物的氧化和同步硝化反硝化反应；
膜生物反应器（MBR）是将膜分离技术和生物反应器结合而成的污水处理工艺，是以膜分离装置取代传统活性污泥法的二沉池，可以高效地进行固液分离，获得水质较好的出水。
具体的，氧化沟是呈封闭沟渠形的连续循环式反应池，由于特殊的构造，氧化沟同时具备完全混合和推流式两种流态特征，污水进入氧化沟后，可以在搅拌器12的导向作用下进行单向流动，但因为混合液在氧化沟中要完成多次循环，且同时由于流速较快，污水很快会被氧化沟廊道中大量的混合液稀释，因此又可以认为氧化沟内的流态和过程动力学特征是完全混合式，所述本装置就利用了氧化沟独特的流态特征，将MABR区11和MBR区2置于同一个反应池中，MBR区2和MABR区11由隔墙体7和墙体架13分开，使活性污泥交替在MABR区11和MBR区2中循环流动，提高了工艺的生物除磷效果，并降低操作难度；
进一步的，MBR区21由分离膜组件3、排水管6、抽吸泵5和出水管4组成，在位于MBR区2的反应池体底部均匀安装有微孔曝气头或曝气管，MBR区2和曝气膜组件9均采用空气源，由鼓风机供氧，污水由进水管10进入氧化沟，进水管10位于MABR区11中的池壁上方，并且污水可以通过多根进水管10进入MABR区11，其中一根进水管10位于MBR区2的出水管4一侧，来消耗MBR区2出水中的溶解氧，减轻其对MABR区11中厌氧状态的影响，对氧化沟的脱氮除磷功能进行强化，各个进水管10的配水量可根据水质按一定比例分配，MBR区2为生物除磷提供好氧环境，因此氧化沟中所需的污泥浓度较低，MBR区2的池容也可缩小，降低了MBR区2的曝气强度并由此减少了能耗；
再进一步的，MABR区11内有曝气膜组件9、搅拌器12和控制搅拌器12转动的电机8，搅拌器12用于使污泥保持悬浮状态，并起到调整污水流态的作用，对污水的流动起到导向作用，由于MABR区11中采用曝气膜组件9，通过控制膜内压力，可使氧在曝气膜组件9表面的微生物膜中被完全消耗，因此MABR区11中的污水呈厌氧状态，污水及悬浮的活性污泥在氧化沟中要完成多次循环，需交替在呈厌氧状态的MABR区11中和呈好氧状态的MBR区2中循环流动，可进行生物除磷过程，剩余污泥由污泥管14排出（污泥管14位于MABR区11中的池壁下方，位于进水管10对角的一侧，可兼做排空管使用，达到最终去除总磷的目的，该生物除磷过程，无需富集反硝化聚磷菌和好氧聚磷菌，因此操作更为简单，除磷效果更好，污水中的有机污染物、氨氮、总氮等均可在MABR区11中被去除；
再次，可以通过外部设置的加药装置，向氧化沟内投加除磷药剂，以辅助提高污水中总磷的去除率。
综上所述，生活污水经过预处理后，经进水管10进入氧化沟中的MABR区11，并在搅拌器12的导向作用下，与氧化沟内的活性污泥充分混合，曝气膜组件9的膜表面附着有微生物膜，污水中的部分有机污染物和氨氮扩散进入微生物膜内部好氧层，被分解转化为二氧化碳和硝酸盐，硝酸盐反向扩散至微生物膜外部兼氧层和厌氧层，与污水中的有机污染物进行反硝化作用，形成N2从水中逸出，
其中，曝气膜组件9的膜内压力控制在0.05MPa左右，可满足微生物膜内部好氧层对氧的需求，又可使污水呈厌氧状态，活性污泥中的聚磷菌在厌氧状态下进行厌氧释磷，MBR区2中的气水比为15:1，活性污泥与污水形成的泥水混合液进入MBR区2时，聚磷菌进行好氧超量吸磷，处理后的污水经抽吸泵5，由出水管4达标排放，氧化沟内的污泥浓度维持在3500～4000 mg/L，富含磷的剩余污泥由污泥管14中排出氧化沟，经过浓缩、稳定、脱水后外运处置；
并且，氧化沟的总水力停留时间为8～10 h，其中MBR区2水力停留时间为1～3 h；污泥龄为3～5天；水平流速为0.25 m/s。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、 “右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“ 顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、 “第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于MABR-MBR联用的新型氧化沟，包括氧化沟本体（1）、MBR区（2）和MABR区（11），其特征在于，所述氧化沟本体（1）的内侧设置有墙体架（13），且所述氧化沟本体（1）的内壁还连接设置有隔墙体（7），所述隔墙体（7）和所述墙体架（13）之间的空间为MBR区（2）；
所述氧化沟本体（1）靠近所述墙体架（13）的一侧设置有三个曝气膜组件（9）和三个搅拌器（12），所述氧化沟本体（1）靠近所述墙体架（13）的另一侧设置有两个曝气膜组件（9）和两个搅拌器（12），且所述氧化沟本体（1）靠近所述隔墙体（7）的内侧设置有分离膜组件（3），所述分离膜组件（3）的外侧通过排水管（6）连接有抽水泵和出水管（4）；
所述氧化沟本体（1）的一侧开设进水孔，且进水孔内侧固定安装有进水管（10），所述氧化沟本体（1）的另一侧开设有注入孔，且注入孔内侧固定安装有污泥管（14），所述氧化沟本体（1）外型呈封闭沟渠形，且氧化沟本体（1）内侧区域分为MBR区（2）和MABR区（11），并且所述MBR区（2）和所述MABR区（11）相互贯通，所述曝气膜组件（9）选择为膜曝气生物反应器，且MABR的膜材料表面形成微生物膜，微生物膜由内到外分别为好氧层、兼氧层和厌氧层，所述分离膜组件（3）选择为膜生物反应器，且膜生物反应器是膜分离技术和生物反应器的结合。
2.根据权利要求1所述的一种基于MABR-MBR联用的新型氧化沟，其特征在于，所述氧化沟本体（1）的内侧设置有五个搅拌器（12），且搅拌器（12）呈顺时针方向排列安装，搅拌器（12）均与电机（8）的输出端固定连接，电机（8）通过支撑杆设置在所述氧化沟本体（1）的内部。
3.根据权利要求1所述的一种基于MABR-MBR联用的新型氧化沟，其特征在于，所述氧化沟本体（1）远离所述进水管（10）的一侧开设安装孔，且安装孔内设置有排水管（6），排水管（6）的一端连接在所述分离膜组件（3）上。
4.根据权利要求3所述的一种基于MABR-MBR联用的新型氧化沟，其特征在于，所述排水管（6）的另一端连接在抽吸泵（5）的进口端，且抽吸泵（5）的出口端连接有出水管（4）。
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|---|
| 膜生物反应器在污水处理中的应用及其前景展望;牛涛涛;汪建根;李振玉;闫晓;;环境研究与监测(第01期) * |
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| CN109761354A (zh) | 2019-05-17 |
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