一种模块化硝化反硝化膜生物反应器的制作方法

本发明属于污水处理领域，涉及一种模块化硝化反硝化膜生物反应器装置。

背景技术：

膜生物反应器作为一种高效实用的污水处理装置，已广泛应用于市政污水和多种有机工业废水处理。它结合了传统生物处理技术与膜分离技术的优点，充分利用超滤膜对微生物的有效截留，可有效抵抗有机负荷、温差变化造成的冲击，保证系统长期可靠、稳定的运行。

传统的生物脱氮工艺通常采用前置反硝化或后置反硝化，使污水在水平方向通过厌氧—缺氧—好氧区实现氮的去除，为达到更好的脱氮效果，往往需要设置回流装置将好氧区混合液回流至前端，这种传统工艺一方面占地面积大，土建费用高，另一方面需要设置专门的提升装置，不仅能耗高，后期维护费用也高，同时，传统工艺一旦发生故障，往往需要停机检修，无法保证出水水质，这些缺点限制了平板膜在水处理尤其是大型项目中的进一步应用。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种模块化硝化反硝化膜生物反应器装置。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种模块化硝化反硝化膜生物反应器，包括模块，模块内左侧为硝化反硝化反应区，硝化反硝化反应区内竖直方向上设置有密度递减的生物填料，模块内右侧为膜生物反应区，膜生物反应区内设置有膜箱，膜箱内设有膜元件，膜生物反应区内膜箱下方设置有曝气箱，污水在硝化反硝化反应区内的流向为从上到下，污水在膜生物反应区内的流向为从下到上，强化脱氮后的污水在模块内部下方从硝化反硝化反应区流向膜生物反应区高效降解有机物。

进一步的，所述曝气箱底部设置有曝气管，曝气管通过出风管与鼓风机连接，从曝气管出来的气体与污水发生气水混合，混合后的污水中溶解氧升高，膜箱中活性污泥具有极高的生物多样性，含有溶解氧的污水在此与好氧微生物进一步接触，在生物转化作用下，进一步去除污水中的有机物，转化氨氮等。

进一步的，所述膜箱上部设置有抽吸管，膜元件分别与抽吸管的一端连接，抽吸管另外一端与出水自吸泵连接，经过处理后的水，在自吸泵的作用下，通过膜箱顶部的抽吸管分离膜生物反应区的混合液，将处理干净的水通过抽吸管流出膜生物反应区得到净化水。

进一步的，所述膜箱与加药装置通过管道连接，加药装置包括加药泵与清洗药箱，清洗药箱内部设置有清洗液，清洗药箱与加药泵管道连接，加药泵与膜箱通过管道连接，加药泵将清洗药箱内的清洗液冲入膜箱内部，清洗液用于去除膜片表面的污染物，膜元件在清洗液中浸泡一段时间即可恢复膜片的通透能力。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明将硝化反硝化反应区与膜生物反应区集合成一个模块，可通过模块间的组合适应各种形式的场地，满足各种污水处理规模的要求；而每个模块都是独立的处理单元，检修时互不影响，可完全实现全年不间断出水，供水可靠性大大提升，系统稳定运行周期长，拓展了MBR工程的应用范围；

(2)通过在硝化反硝化反应区竖直方向上设置密度递减的生物填料，沿水流方向形成垂直的好氧—缺氧区，取代了传统工艺水平方向依次通过各构筑物，至少节约了60％的占地空间；

(3)随着硝化反硝化反应区生物填料的密度递减，溶解氧量在竖直方向递减，污水可在此区域进行充分彻底的硝化反硝化反应，实现强化脱氮，随后进入膜生物反应区高效降解有机物，出水水质得到保障；

(4)膜生物反应区混合液的回流无需使用污泥提升泵，利用的是鼓风机的富余风量形成气压差，促使气水回流至硝化反硝化反应区，既节省了设备成本，又充分利用了膜生物反应区内高浓度活性污泥及溶解氧，节能的同时大大降低了后期维护、管理费用。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明实施例所述的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的生物反应器同一反应池的布置方式图；

图3为本发明实施例所述的生物反应器独立反应池的布置方式图。

附图标记说明：

1-模块；2-鼓风机；3-自吸泵；4-硝化反硝化反应区；5-膜生物反应区；6-生物填料；7-膜箱；8-膜元件；9-曝气箱；10-抽吸管；11-曝气管；12-鼓风机出风管；13清洗药箱；14-加药泵；15-进水口；16-排水口。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图1所示，图1中实线为水管，虚线为风管，点划线为加药管，短箭头是风的流向，长箭头是水的流向，一种模块化硝化反硝化膜生物反应器，包括模块1，模块1内左侧为硝化反硝化反应区4，硝化反硝化反应区4内竖直方向上设置有密度递减的生物填料6，污水从硝化反硝化反应区4上方的进水口15流入，硝化反硝化反应区4形成沿水流方向的好氧—缺氧区，污水在此区域实现强化脱氮，模块1内右侧为膜生物反应区5，膜生物反应区5内设置有膜箱7，膜箱7内设有膜元件8，污水在此区域高效降解有机物。膜生物反应区5内膜箱7下方设置有曝气箱9，曝气箱9底部设置有“丰”型曝气管11，曝气管11通过鼓风机出风管12与鼓风机2连接。污水在硝化反硝化反应区4内的流向为从上到下，污水在膜生物反应区5内的流向为从下到上，强化脱氮后的污水在模块1内部下方从硝化反硝化反应区4流向膜生物反应区5。

膜箱7上部设置有抽吸管10，抽吸管10一端与膜元件8分别连接，抽吸管10另外一端与出水自吸泵3连接，处理后的水，在自吸泵3的作用下，通过膜箱7顶部的抽吸管10分离膜生物反应区5的混合液，将处理干净的水通过抽吸管10流出膜生物反应区5，从自吸泵3的排水口16得到净化水。

膜箱7与加药装置通过管道连接，加药装置包括加药泵14与清洗药箱13，清洗药箱13内部设置有清洗液，清洗药箱13与加药泵14管道连接，加药泵14与膜箱7通过管道连接，加药泵14将清洗药箱13内的清洗液冲入膜箱7内部，清洗液用于去除膜片表面的污染物，膜元件8在清洗液中浸泡一段时间即可恢复膜片的通透能力，保证出水水量。

如图2所示，模块化硝化反硝化膜生物反应器并联的设置在同一反应池内，污水从进水口15流入，净化后的水从排水口16排出。

如图3所示，模块化硝化反硝化膜生物反应器分别设置在独立的反应池内，污水从进水口15流入，从排水口16排出。

本发明的工作原理：

使用时，污水采用多点进水，分别接入各模块化硝化反硝化膜生物反应器的硝化反硝化反应区4后，污水均匀撒布在生物填料6上，生物填料6沿水流方向自上而下装填密度递减。进水与来自膜生物反应区5的气水回流介质混合，与吸附在上层生物填料6上的微生物发生好氧反应，此阶段充分利用了膜生物反应区5的高溶解氧、高浓度活性污泥和生物多样性，降解部分有机物的同时消耗了大量溶解氧；随着污水在重力作用下持续下行，溶解氧不断被消耗，逐步形成有利的缺氧环境，污水中的硝酸盐及亚硝酸盐在吸附于生物填料6上的反硝化菌作用下，进行充分彻底的反硝化，使混合液中的NO₃^-快速转化为N₂；随后，由于曝气管11不断向上发出巨大气流，在硝化反硝化反应区4与膜生物反应区5的底部造成强大的气压差，促使强化脱氮处理后的污水被抽入膜生物反应区5内，与此同时，污水与曝气管11的气体发生混合，混合后的污水中溶解氧升高，气水混合物自下而上进入膜箱7，膜箱7中活性污泥浓度可达到8000～20000mg/L，具有极高的生物多样性，含有溶解氧的污水在此与好氧微生物进一步接触，在膜生物转化作用下，进一步去除污水中的有机物，转化氨氮等；处理后的水，在自吸泵3的作用下，通过膜元件8顶部的抽吸管10分离膜生物反应区5内的混合液，将处理干净的水通过抽吸管10流出膜生物反应区5得到净化后的水。

本发明创造模块化硝化反硝化膜生物反应器装置(英文简称DN--MBR)的机电设备的运行由PLC控制箱控制，通过PLC控制箱对自吸泵3进行时间控制，自吸泵3按照一定规律间歇运行，PLC控制箱可根据需要设定自吸泵3的启停时间，主要是为了实现对膜元件8的保护，减缓膜元件8在实际使用中受到膜污染，影响其出水水量；PLC控制箱还对鼓风机2和加药泵14实行控制，保证其安全、高效的运行。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。