一种基于膜生物反应器的化工污水处理装置的制作方法

本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种基于膜生物反应器的化工污水处理装置。

背景技术：

污水处理为使污水达到排水某一水体或再次使用的水质要求对其进行净化的过程。污水处理被广泛应用于建筑、农业，交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。关于水污染的话题不断被提起，特别是地下水污染问题，浙江杭州、温州等地有农民或者企业家出资请环保局长下河游泳，以此来引起大家对水污染严重程度的关注，虽然各个环保局长都选择了沉默或者拒绝，但是民众环保意识的觉醒，对水污染的关切程度达到了空前。

例如申请号为201610631655.8，名称为一种化工污水处理装置的发明专利，化工污水经过两级过滤器进行处理，有效的过滤了污水中的有害物质，将处理过的污水排出后可二次利用，节约了能源，浓度传感器检测污水浓度，然后控制器根据浓度信息控制水泵打开，排出符合标准的清水，在两级处理后均设置了浓度检测，使得经过第一次浓度检测后符合标准的清水不必经过第二级处理即可排出，减少了处理时间及工序，提高了工作效率，节约了人力资源，大大提高了设备的利用率，采用两层交错排列的中空纤维管过滤器，使得污水能够充分流过中空纤维管，不会产生过滤盲区，能够充分过滤，采用中空纤维管进行污水处理，不需要其他化学物品，不会造成污染，处理过程安全环保，对污水处理的更充分，51系列单片机具有结构简单，容易操作，可靠性高，兼容性好，且成本低的优点，因此，间接地增强了该设备的可靠性，降低了该设备的成本，提高了该设备的性价比。

但是其内部结构在处理具有油分的化工污水的时候，容易造成油的遗留，需要进行多次繁琐的化学清洗才能将化工废水内部的油去除，使得化工污水处理效率受到了一定的限制，因此设计了一种基于膜生物反应器的化工污水处理装置。

技术实现要素：

为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种基于膜生物反应器的化工污水处理装置，通过旋流器对化工污水进行初次除油处理，滤除化工污水内大量废油，采用并联式设计的旋流管将化工污水内油水分离，随后通过聚结沉降罐进行污水内杂质的沉降处理，内部采用MBR膜组件对污水进行膜过滤，MBR膜组件具有良好的水通量，膜区起到了泥水分离的作用，又有强化好氧生化处理的功能，增加污水内好氧区活性污物浓度，便于进一步进行滤除，随后经过提升泵将污水提升进入三个并联的过滤罐内，进行过滤处理，过滤罐采用三层次结构设计，有效滤除残留的杂质，过滤之后净水进入水罐内存储，通过反冲洗泵对过滤罐进行反冲洗，使得设备可以长时间使用，提高了化工污水的处理效率，值得推广。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于膜生物反应器的化工污水处理装置，包括旋流器，所述旋流器连接有聚结沉降罐，所述旋流器与聚结沉降罐之间设置有两个加药装置，所述聚结沉降罐连接有提升泵，所述提升泵连接有过滤罐，所述过滤罐设置有三个，且三个过滤罐相互并联在一起，所述过滤罐并联之后连接有净化水罐，所述净化水罐通过反冲洗泵与过滤罐相连接，所述反冲洗泵与提升泵连接有变频调速系统；

所述旋流器包括旋流器管箱，所述旋流器管箱上设置有两个旋流器进水口，所述旋流器管箱右端连接有旋流器壳体，所述旋流器壳体内部设置有若干个旋流管，所述旋流管左右两端插入端板内，所述旋流器壳体下端设置有两个旋流器鞍座，所述旋流器壳体右端连接有旋流器出水箱，所述旋流器出水箱内设置有两个旋流器出水口，所述旋流器出水箱右端面为圆弧形结构；

所述聚结沉降罐包括聚结罐罐体，所述聚结罐罐体左端设置有聚结罐进水口，所述聚结罐进水口右端连接有进水缓冲室，所述进水缓冲室下端设置有缓冲室排污口，所述进水缓冲室右端设置有聚结管，所述聚结管上端设置有聚结填料口，所述聚结管下端设置有聚结填料出口，所述聚结管右端设置有沉降区，所述沉降区内设置有MBR膜组件，所述MBR膜组件上设置有若干转刷曝气机，所述沉降区下端设置有沉降排污口，所述沉降区右端设置有自由沉降区，所述自由沉降区上端设置有呼吸口，所述自由沉降区右端设置有油室，所述油室下端设置有沉降出水口，所述自由沉降区下端设置有连通区，所述连通区下端设置有连通出水口，所述连通区右端设置有水室，所述水室下端设置有水室出油口与水室出水口，所述沉降区与自由沉降区之间设置有第一出水口，所述自由沉降区与连通区之间设置有第二出水口；

所述过滤罐包括过滤罐体，所述过滤罐体上端设置有过滤进水口，所述过滤进水口左端设置有过滤排气口，所述过滤罐体内设置有无烟煤滤料层，所述无烟煤滤料层下端设置有石英砂滤料层，所述石英砂滤料层下端设置有卵石垫层，所述过滤罐体下端设置有过滤出水口；

所述变频调速系统包括中央控制器，所述中央控制器连接有主接触器、D/A转换器与LED显示器，所述D/A转换器连接有变频器，所述变频器与主接触器相连接，所述主接触器连接有电网与温度栓，所述温度栓连接有A/D转换器，所述A/D转换器与中央控制器相连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述旋流管包括溢流管，所述溢流管连接有旋流管端盖，所述旋流管端盖右端连接有进口圆柱段，所述进口圆柱段右端依次连接有大锥段与小锥段，所述小锥段右端连接有平行尾管段，所述大锥段锥角角度大于小锥段锥角角度。

作为本发明一种优选的技术方案，所述加药装置包括加药罐，所述加药罐上端设置有补液阀，所述补液阀上端设置有补液口，所述加药罐下端连接有节流阀，所述节流阀连接有流量调节器，所述流量调节器连接有返液过滤器，所述返液过滤器连接有出液阀，所述出液阀连接有套管接箍，所述套管接箍上端设置有压力表阀，所述压力表阀上端连接有压力表，所述压力表连接有放空阀，所述放空阀连接有安全阀。

作为本发明一种优选的技术方案，所述提升泵采用WQ型提升泵，口径为25mm，工作流量为8m3/h，扬程为22m，转速为2825r/min，用于将污水提升输送到过滤罐内。

作为本发明一种优选的技术方案，所述无烟煤滤料层、石英砂滤料层与卵石垫层左端设置有装滤料口，所述装滤料口内设置有密封塞。

作为本发明一种优选的技术方案，所述MBR膜组件由若干根膜柱组成，其中每根膜柱由3000根聚偏氟乙烯中空纤维膜构成，且聚偏氟乙烯中空纤维膜孔径为0.09-0.11μm。

作为本发明一种优选的技术方案，所述旋流器鞍座下端设置有防滑垫片，所述防滑垫片下端设置有防滑齿纹，所述防滑垫片采用EVA材料制成。

作为本发明一种优选的技术方案，所述沉降区上下两端设置有梯形槽沟，所述梯形槽沟内部设置有导流段，所述导流段为圆弧形结构。

作为本发明一种优选的技术方案，所述石英砂滤料层厚度大于卵石垫层厚度，所述石英砂滤料层厚度小于无烟煤滤料层厚度。

作为本发明一种优选的技术方案，所述变频调速系统中央控制器的CPU采用CPU224，所述A/D转换器采用EM231，所述D/A转换器采用EM232，所述变频器为FR-A540，FR-A540变频器的调制方式为PWM调制，控制方式为V/F控制，具有转矩提升、点动、制动、与上位机通讯等功能，控制程序采用PID控制算法控制输出电压。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过旋流器对化工污水进行初次除油处理，滤除化工污水内大量废油，采用并联式设计的旋流管将化工污水内油水分离，随后通过聚结沉降罐进行污水内杂质的沉降处理，内部采用MBR膜组件对污水进行膜过滤，MBR膜组件具有良好的水通量，膜区起到了泥水分离的作用，又有强化好氧生化处理的功能，增加污水内好氧区活性污物浓度，便于进一步进行滤除，随后经过提升泵将污水提升进入三个并联的过滤罐内，进行过滤处理，过滤罐采用三层次结构设计，有效滤除残留的杂质，过滤之后净水进入水罐内存储，通过反冲洗泵对过滤罐进行反冲洗，使得设备可以长时间使用，提高了化工污水的处理效率，值得推广。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明变频调速系统结构框图；

图3为本发明旋流管结构示意图；

图4为本发明加药装置结构示意图；

图5为本发明旋流器鞍座结构示意图；

图6为本发明温度栓与A/D转换器硬件连接示意图；

图7为本发明D/A转换器与变频器端子连接示意图。

图中：100-旋流器，200-聚结沉降罐，300-加药装置，400-提升泵，500-过滤罐，600-净化水罐，700-反冲洗泵，800-变频调速系统；

101-旋流器管箱，102-旋流器进水口，103-旋流器壳体，104-旋流管，105-端板，106-旋流器鞍座，107-旋流器出水箱，108-旋流器出水口，109-防滑垫片，110-防滑齿纹，1041-溢流管，1042-旋流管端盖，1043-进口圆柱段，1044-大锥段，1045-小锥段，1046-平行尾管段；

201-聚结罐罐体，202-聚结罐进水口，203-进水缓冲室，204-缓冲室排污口，205-聚结管，206-聚结填料口，207-聚结填料出口，208-沉降区，209-MBR膜组件，210-转刷曝气机，211-沉降排污口，212-自由沉降区，213-呼吸口，214-油室，215-沉降出水口，216-连通区，217-连通出水口，218-水室，219-水室出油口，220-梯形槽沟，221-导流段，222-第一出水口，223-第二出水口,224-水室出水口，225-油室出油口；

301-加药罐，302-补液阀，303-补液口，304-节流阀，305-流量调节器，306-返液过滤器，307-出液阀，308-套管接箍，309-压力表阀，310-压力表，311-放空阀，312-安全阀；

501-过滤罐体，502-过滤进水口，503-过滤排气口，504-无烟煤滤料层，505-石英砂滤料层，506-卵石垫层，507-过滤出水口，508-装滤料口，509-密封塞；

801-中央控制器，802-主接触器，803-D/A转换器，804-LED显示器，805-变频器，806-电网，807-温度栓，808-A/D转换器。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1至图7所示，一种基于膜生物反应器的化工污水处理装置，包括旋流器100，通过旋流器100对化工污水进行初级油水分离，旋流器100连接有聚结沉降罐200，在聚结沉降罐200内进行聚结沉降，将内部含有的化工杂质进行分离，旋流器100与聚结沉降罐200之间设置有两个加药装置300，用于添加增强污水处理的活性药剂，聚结沉降罐200连接有提升泵400，提升泵400连接有过滤罐500，过滤罐500设置有三个，且三个过滤罐500相互并联在一起，通过并联式过滤罐500进行反复的过滤，过滤罐500并联之后连接有净化水罐600，用于存储净化水，净化水罐600通过反冲洗泵700与过滤罐500相连接，反冲洗泵700将净水反冲回反冲洗泵700与提升泵400连接有变频调速系统800，控制泵的功率，调节污水处理；

旋流器100包括旋流器管箱101，旋流器管箱101上设置有两个旋流器进水口102，通过旋流器进水口102将污水注入到旋流器100内，旋流器管箱101右端连接有旋流器壳体103，旋流器壳体103内部设置有若干个旋流管104，污水注入时产生一定的压力，延切线方向进入旋流管104，沿旋流管104内壁产生调整旋转流动，油水的运动速度大于水及其它轻杂质的运动速度，通过旋转的方式，使得油水进行分离，旋流管104左右两端插入端板105内，旋流管104两端将端板105两端导通，旋流器壳体103下端设置有两个旋流器鞍座106，固定旋流器100，旋流器壳体103右端连接有旋流器出水箱107，将油水分离之后的水注入旋流器出水箱107内，旋流器出水箱107内设置有两个旋流器出水口108，旋流器出水箱107右端面为圆弧形结构；通过圆弧形结构设计，使得水流进入之后，不会直接与端面进行碰撞，而是产生一个回流，减轻对设备的压力，避免水流过大对旋流器出水箱10造成破坏。

本发明中，值得说明的是，如图3所示，旋流管104包括溢流管1041，溢流管1041连接有旋流管端盖1042，旋流管端盖1042右端连接有进口圆柱段1043，进口圆柱段1043右端依次连接有大锥段1044与小锥段1045，小锥段1045右端连接有平行尾管段1046，大锥段1044锥角角度大于小锥段1045锥角角度，由于底流孔面积较小，在环状浆料水柱涌出底流孔时，所产生的反作用力，作用于中间的芯状水柱，使芯状水柱向溢流孔运动，并涌出溢流孔，溢流孔是溢流管1041内部的穿孔，而底流孔是平行尾管段1046内部穿孔，旋流管104在工作的时候，通过旋流之后将油水进行分离，中间芯状水柱的油通过溢流孔流出，而不带油的水柱则通过行尾管段1046内部底流孔流出继续处理；旋流管104采用分锥体结构非常有利于减少重新夹带现象，对两锥体结构而言，大锥段1044锥角角度与小锥段105锥角角度大小对分离效果影响很大，尤其是小锥段105锥角角度，一般都小于10°，它对水力旋流器总长的影响就比其它部分(除尾管外)大得多，溢流管1041与旋流管端盖1042、旋流管端盖1042与进口圆柱段1043及大锥段1044的组装采用焊接形式,其余各部件间的连接采用螺纹连接，在容器中按同心圆均布，保证进口方位一致，旋流管104进口构件远离壳体进口，避免液体冲击扰动过大，采用立式安装方式。

聚结沉降罐200包括聚结罐罐体201，聚结罐罐体201左端设置有聚结罐进水口202，通过水管与旋流器出水口108相连接，聚结罐进水口202右端连接有进水缓冲室203，进水缓冲室203下端设置有缓冲室排污口204，污水进入进水缓冲室203内进行初级沉降，使得大颗粒杂质通过重力在排污口204内排出，进水缓冲室203右端设置有聚结管205，聚结管205上端设置有聚结填料口206，聚结管205下端设置有聚结填料出口207，污水经过聚结管205，聚结管205内部填充聚结料，污水经过聚结料之后化学吸附在聚结料上，滤除酸碱物质，聚结管205右端设置有沉降区208，沉降区208内设置有MBR膜组件209，MBR膜组件209上设置有若干转刷曝气机210，沉降区208下端设置有沉降排污口211，污水进入沉降区208之后，转刷曝气机210开启，进行曝气工作，MBR膜组件209进行气水振荡使膜表面保持清洁的作用，MBR膜组件209具有高效拦截性，将酸碱物质进行清洗拦截，沉降区208右端设置有自由沉降区212，且沉降区208与自由沉降区212之间设置有第一出水口222，沉降室208内的水流从该第一出水口22流入自由沉降区212内。在自由沉降区212内，通过重力进行自由沉降，自由沉降区212上端设置有呼吸口213，排出污水过滤中产生的废气与曝气机残留的气体，自由沉降区212右端设置有油室214，虽然污水在旋流器100内已经进行了一次水油分离，大部分的油已经从旋流管104的溢流孔流出，但流入旋流器出水箱107的污水仍有可能含油一定量的油，在沉降区208内通过MBR膜组件209使得污水内的油具有很强的活动性，从而降在自由沉降区212内，密度较低的油漂浮在表面，污水在水流推动作用下进入沉降区208内，经过MBR膜组件209的作用之后初步分离，使得污水内大部分油污沉降，沉降之后的油污通过打开沉降排污口211排出，随后水流通过第一出水口222流入到自由沉降区212内，在自由沉降区212内残存的少量油污由于密度小，漂浮在自由沉降区212上表面，油在水流的推动下向右流动，进入油室218内堆积，而水则在自由沉降区212内沉降，通过第二出水口223进入自由沉降区212下端设置的连通区216，连通区216内的污水在水流推动力作用下，通过连通出水口217进入水室218内部，水室218的底部设置有水室出水口224，水室出水口224通过水管与提升泵400连接，在提升泵400的动力作用下，水室218内的水被提升至过滤罐500中；水室218的底部还设置有水室出油口219，油室214与水室218之间设置有油室出油口225，当水室218内的水被排出之后，而油室214内的油累积到一定量时，通过油室出油口225排至水室218，然后通过水室218底部的水室出油口219排出整个装置的外部。

本发明中，聚结沉降罐200通过对粗粒化、自由沉降、油水界面控制等数项污水处理技术的综合运用，达到最大程度除油及悬浮固体、减少后续过滤系统处理负荷的目的，本发明中，值得说明的是，MBR膜组件209由若干根膜柱组成，其中每根膜柱由3000根聚偏氟乙烯中空纤维膜构成，且聚偏氟乙烯中空纤维膜孔径为0.09-0.11μm，MBR装置的作用机理为：在泵的抽提作用下，利用膜的高效截留作用使MBR生化池内的悬浮混合液以“膜的周边进水、中间出水”的方式达到固液分离的目的；MBR膜组件209所处的沉降区208为生化池，其内还安装有转刷曝气机210，既有对膜组件进行气水振荡使膜表面保持清洁的作用,又有为该区提供好氧生物降解所需氧气的作用本发明中，转刷曝气机210属于水平轴曝气机，是氧化沟处理工艺的关键设备，转刷曝气机210可起到曝气充氧、混合推流的双重作用，可以防止活性污泥沉淀，有利于微生物的生长，本轴在传动装置的带动下，以一定的速度回转，转刷叶片在随主轴水平旋转的过程中，将空气中的氧不断倒入水中；此外，通过转刷的运转，推动污水以一定的流速在氧化沟中循环流动，既能防止活性污泥的沉淀，又能使有机物、微生物与氧充分混合接触，从而有效的达到氧化沟工艺对混合、充氧的需要。

水室218内插入提升泵400的水管，提升泵400采用WQ型提升泵，口径为25mm，工作流量为8m3/h，扬程为22m，转速为2825r/min，用于将水室218内的水提升到过滤罐500内，过滤罐500包括过滤罐体501，过滤罐体501上端设置有过滤进水口502，通过过滤进水口502注入污水，过滤进水口502左端设置有过滤排气口503，排出过滤过程中的气体，过滤罐体501内设置有无烟煤滤料层504，无烟煤滤料层504下端设置有石英砂滤料层505，石英砂滤料层505下端设置有卵石垫层506，过滤罐体501下端设置有过滤出水口507，其中过滤出水口507也是反冲洗泵700的进水口，反冲洗泵700采用潜水泵，将净水反向注入到过滤罐500内，实现过滤清洗；

本发明中，值得说明的是，石英砂滤料层505厚度大于卵石垫层506厚度，石英砂滤料层505厚度小于无烟煤滤料层504厚度，过滤罐500将污水经提升泵进入过滤器滤层，悬浮物被滤层拦截，滤后水通过过滤出水口507排出，但是在过滤中，过滤器的过滤流量不变，被去除的悬浮物停留在三层式的滤床上，使过滤阻力增加，处理量降低，且影响滤后水质指标，所以应根据过滤水质情况，滤罐每间隔12～15h进行10min反冲洗滤料，以去除停留在滤床的悬浮物，通过自动控制装置设定时间，进行反冲洗。无烟煤滤料层504、石英砂滤料层505与卵石垫层506左端设置有装滤料口508，装滤料口508内设置有密封塞509，为补充反冲洗过程中的滤料损失，应定期添加滤料。

如图2所示，变频调速系统800包括中央控制器801，中央控制器801连接有主接触器802、D/A转换器803与LED显示器804，D/A转换器803连接有变频器805，变频器805与主接触器802相连接，主接触器802连接有电网806与温度栓807，温度栓807连接有A/D转换器808，A/D转换器808与中央控制器801相连接；本发明中，通过温度栓807采集温度信息参数，通过A/D转换器808将信息参数的模拟信号转换成数字信号，数字信号转换输入中央控制器801内，随后通过D/A转换器803转换信号，将处理后的数字信号转换成模拟信号，将电信号输变频器805内，变频器805通过控制输出电压来调节速率，变频器805与水泵内设置的主接触器802电气连接，形成闭环控制，调节反冲洗泵700与提升泵400的功率，值得说明的是，变频调速系统800中央控制器801的CPU采用CPU224，A/D转换器808采用EM231，D/A转换器803采用EM232，变频器805为FR-A540，FR-A540变频器的调制方式为PWM调制，控制方式为V/F控制，具有转矩提升、点动、制动、与上位机通讯等功能，控制程序采用PID控制算法控制输出电压。

本发明中，值得说明的是，如图4所示，加药装置300包括加药罐301，加药罐301上端设置有补液阀302，补液阀302上端设置有补液口303，加药罐301下端连接有节流阀304，节流阀304连接有流量调节器305，流量调节器305连接有返液过滤器306，返液过滤器306连接有出液阀307，出液阀307连接有套管接箍308，套管接箍308上端设置有压力表阀309，压力表阀309上端连接有压力表310，压力表310连接有放空阀311，放空阀311连接有安全阀312；通过套管接箍308将加药装置300串联在旋流器100与聚结沉降罐200之间的管路上，形成密闭压力平衡系统，使用的时候，药剂通过流量调节器305，按工作现场流量要求持续向环形空间内连续自滴，充分发挥药性，当需要加药的时候，压力表阀309与出液阀307打开，将补液阀302与放空阀311关闭，当加药罐301内部药水用完之后，关闭套管接箍308，关闭压力表阀309与出液阀307，打开放空阀311，使得加药罐301与大气压相等，打开补液阀302后，通过补液口303向加药罐301内加药。本发明中，值得说明的是，如图5所示，旋流器鞍座106下端设置有防滑垫片109，防滑垫片109下端设置有防滑齿纹110，防滑垫片109采用EVA材料制成，增加稳定性。

本发明中，值得说明的是，沉降区208上下两端设置有梯形槽沟220，梯形槽沟220内部设置有导流段221，导流段221为圆弧形结构，使得内部的液体行程流动，充分和转刷曝气机210接触，下端的导流段221采用圆弧形结构设计，使得水流旋转，让污水多次经过MBR膜组件209，增加膜反应效果。

本发明通过旋流器100对化工污水进行初次除油处理，过滤化工污水内大量废油，采用并联式设计的旋流管将化工污水内油水分离，随后通过聚结沉降罐200进行污水内杂质的沉降处理，内部采用MBR膜组件209对污水进行膜过滤，MBR膜组件209具有良好的水通量，膜区起到了泥水分离的作用，又有强化好氧生化处理的功能，增加污水内好氧区活性污物浓度，便于进一步进行滤除，随后经过提升泵400将污水提升进入三个并联的过滤罐500内，进行过滤处理，过滤罐500采用三层次结构设计，有效滤除残留的杂质，过滤之后净水进入水罐内存储，通过反冲洗泵700对过滤罐500进行反冲洗，使得设备可以长时间使用，提高了化工污水的处理效率，值得推广。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。