一种OA上下分区式膜生物反应污水处理系统及方法与流程

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种oa上下分区式膜生物反应污水处理系统及方法。

背景技术：

一般传统小型生活污水处理系统采用的ao工艺为耗氧区和厌氧区左右分区设计，先厌氧后好氧，在好氧区底部曝气，曝气能耗高，且要定期排渣去磷，运营成本较高，无法长期自动化运行；而兼氧fmbr系统中主要通过兼性厌氧菌将大分子有机污染物逐步降解为小分子物质，最终转化为氮气、磷化氢和水等稳定的无机物质。兼氧系统供氧不足导致系统生化效率较低，由于没有好氧区，对含磷较高污水无法排渣除磷。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的污水处理系统能耗高、排渣多、运行成本高、兼氧系统生化效率较低的缺陷。

为此，本发明提供一种oa上下分区式膜生物反应污水处理系统，包括处理池，所述处理池包括上层和下层，所述处理池上层为好氧层，所述处理池下层为厌氧层；

过滤膜组件，设置在所述处理池的厌氧层，用于过滤所述处理池内的污水；

上层曝气装置，所述上层曝气装置包括多个曝气管，多个所述曝气管沿所述处理池宽度或长度方向间隔设置在所述处理池上层以使所述处理池上层形成水流循环；

下层曝气装置，所述下层曝气装置设置在所述过滤膜组件下方。

可选地，上述的oa上下分区式膜生物反应污水处理系统，所述过滤膜组件包括微滤膜。

可选地，上述的oa上下分区式膜生物反应污水处理系统，所述下层曝气装置包括多个设置在所述过滤膜组件下方的曝气头或曝气管、和与所述曝气头或曝气管连接的第一风机。

可选地，上述的oa上下分区式膜生物反应污水处理系统，还可包括填料，所述填料放置在所述曝气管下侧，增加细菌浓度同时防止上层水流循环扰动下层水流。

可选地，上述的oa上下分区式膜生物反应污水处理系统，还包括清水箱，所述清水箱与所述过滤膜组件的出水端连接。

可选地，上述的oa上下分区式膜生物反应污水处理系统，还包括至少一个挡板，所述挡板设置在所述曝气管下侧防止上层水流循环扰动下层水流。

本发明提供一种采用上述oa上下分区式膜生物反应污水处理系统的污水处理方法，包括以下步骤：

污水进入上层好氧层在其中发生硝化反应，污水中的氮经硝化细菌处理转化为硝酸盐和亚硝酸盐，污水中的磷被细菌吸收；

硝化反应后的上层污水逐渐进入下层厌氧层进行反硝化反应，反硝化反应将污水中的硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气，反硝化反应同时细菌释放自由态磷化氢；

反硝化处理后部分脱氮除磷的污水进入过滤膜组件经清污两相分离后得到清水排放，剩余污水随下层曝气装置的曝气流进入上层，进行下一循环；同时反硝化反应产生的氮气和自由态磷化氢随下层曝气装置的曝气流排出。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的上下分区式膜生物反应污水处理系统，耗氧层和厌氧层上下分区设置，耗氧层位于上层，相比现有技术中耗氧区整区在下层曝气，只需要在上层通过曝气管曝气增加上层溶解氧含量，上层曝气能耗低、供气量大；并且上层曝气形成水流循环，有利于上层好氧菌团的循环流动，提高上层溶解氧含量，增加上层溶解氧分布均匀性，提高上层生化反应速率；并且相比兼氧系统，本系统上层供氧充足，污水在耗氧层生化反应效率高。

污水中的氮在好氧层经硝化细菌处理转化为硝酸盐和亚硝酸盐，磷则被细菌吸收。然后上层污水逐渐进入下层厌氧层进行反硝化反应，硝酸盐和亚硝酸盐经反硝化反应转化为氮气，反硝化同时细菌释放出磷，在下层蔽光环境下其相当比例为自由态磷化氢，反硝化反应产生的氮气和自由态磷化氢随膜池底部曝气快速排出，从而达到污水处理脱氮除磷目的。经反硝化处理后部分脱氮除磷的污水进入过滤膜组件经清污两相分离后得到清水排放，剩余污水随下层曝气装置的曝气流进入上层，进行下一循环。

与ao工艺或aao工艺膜生物反应器比较，可气化除磷减少排渣或有机污泥不排渣。

2.本发明提供的上下分区式膜生物反应污水处理系统，与兼氧工艺膜生物反应污水处理系统比较可提高生化效率，对高磷污水可以在好氧区适量排渣。

3.本发明提供的上下分区式膜生物反应污水处理方法，污水先在上层好氧层进行硝化反应将污水中的氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐，硝化细菌吸收污水中的磷；后污水进入厌氧层进行反硝化反应，将硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气，反硝化同时细菌释放出磷，在下层蔽光环境下相当比例的磷为自由态磷化氢，反硝化反应产生的氮气和自由态磷化氢随膜池底部曝气快速排出，从而达到污水处理脱氮除磷目的，可气化除磷减少排渣或有机污泥不排渣，同时可降低污水处理成本。经反硝化处理后部分脱氮除磷的污水进入过滤膜组件经清污两相分离后得到清水排放，剩余污水随下层曝气装置的曝气流进入上层，进行下一循环。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中提供的污水处理系统的示意图；

图2为实施例1中上层水流流向示意图；

附图标记说明：

1-处理池；11-好氧层；12-厌氧层；13-进水阀；14-溢水口；21-曝气管；22-第二风机；3-微滤膜；4-清水箱；41-出水口；51-曝气头；52-第一风机；61-挡板；62-设备舱；63-盖板；64-水泵；7-膜池。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种上下分区式膜生物反应污水处理系统，如图1所示，其包括处理池1、过滤膜组件、上层曝气装置和下层曝气装置。

其中，处理池1包括上层和下层，处理池1上层为好氧层11，处理池1下层为厌氧层12；过滤膜组件设置在处理池1下层，用于过滤处理池1内的污水；上层曝气装置包括多个曝气管21，多个曝气管21沿处理池1宽度或长度方向间隔设置在处理池1上层以使处理池1上层形成水流循环。下层曝气装置设置在过滤膜组件下方。

耗氧层和厌氧层上下分区设置，耗氧层位于上层，相比现有技术中耗氧区整区在下层曝气，只需要在上层通过曝气管曝气增加上层溶解氧含量，上层曝气能耗低、供气量大；并且上层曝气形成水流循环，有利于上层好氧菌团的循环流动，提高上层溶解氧含量，增加上层溶解氧分布均匀性，提高上层生化反应速率；并且相比兼氧系统，本系统上层供氧充足，污水在耗氧层生化反应效率高。

污水中的氮在好氧层经硝化细菌处理转化为硝酸盐和亚硝酸盐，磷则被细菌吸收。然后上层污水逐渐进入下层厌氧层进行反硝化反应，硝酸盐和亚硝酸盐经反硝化反应转化为氮气，反硝化同时细菌释放出磷，在下层蔽光环境下其相当比例为自由态磷化氢，反硝化反应产生的氮气和自由态磷化氢随膜池底部曝气快速排出，从而达到污水处理脱氮除磷目的。经反硝化处理后部分脱氮除磷的污水进入过滤膜组件经清污两相分离后得到清水排放，剩余污水随下层曝气装置的曝气流进入上层，进行下一循环。

与ao工艺或a2o工艺膜生物反应器比较，本系统可气化除磷减少排渣或有机污泥不排渣。与兼氧工艺膜生物反应污水处理系统比较可提高生化效率，对高磷污水可以在好氧区适量排渣。

具体地，过滤膜组件包括微滤膜3，微滤膜3设置在膜池7内。上层曝气装置还包括第二风机22，第二风机22连通多个曝气管21进行上层曝气；处理池上设有溢水口14。

参见图1，污水处理系统还包括清水箱4、水泵64、设备舱62两个挡板61和盖板63。处理池1外部设有进水阀13，清水箱4上设有出水口41。

清水箱4设置在处理池1上部，水泵64设置在设备舱62内，水泵64一端连通清水箱4，另一端连通过滤膜组件的出水端，以将处理后的清水抽至清水箱4。

下层曝气装置包括多个曝气头51和第一风机52，曝气头51设置在过滤膜组件下方，第一风机52设置在设备舱62内，第一风机52连通多个曝气头51以朝向过滤膜组件向上曝气，从而冲刷微滤膜3表面，防止膜孔堵塞；同时通过曝气头向上曝气带动下层污水向上运动至好氧层11以进行下一循环。

污水处理系统包括上层曝气装置和下层曝气装置，上层曝气形成上层水流循环，使得污水在上层进行充分的硝化反应，污水进入下层进行反硝化反应处理和微滤膜3过滤后，过滤后的清水进入清水箱4，剩余污水经下层曝气装置向上流动，形成上下水流循环，以使污水在处理池1中进行充分的循环反应。

最佳地，多个曝气管沿处理池1长度方向间隔排布，任一曝气管沿处理池1宽度方向延伸。比如，曝气管21中间段开孔朝向处理池1右端(图1中右端)，靠近处理池1宽度方向边缘的两侧段开孔朝向处理池1左端，以在上层形成如图2所示的水流循环。曝气管21的中间段与两侧段之间的曝气管21的开孔向上以向上曝气，以增大上层曝气量，提高好氧层11溶解氧含量，加快好氧层11生化反应速率。

曝气管21下方设有两个间隔排布的挡板61，两个挡板61位于下层，可防止上层水流循环扰动下层水流，保证好氧层11和厌氧池独立工作，减少两层之间的相互干扰，提高生化反应速率。其中，两个所述挡板61的底部不与处理池底部接触，挡板的存在只起到防止下层的污水被上层水循环带动，而不会整体上影响整个厌氧层是相通的。盖板63盖设在清水箱4和设备舱62顶部，防止灰尘落入、保证清洁。处理池1可以为方形、圆柱形壳体，对处理池1形状不作具体限定。

曝气管21下方设有填料，增加细菌浓度同时防止上层水流循环扰动下层水流。

工作时，污水经进水阀13进入处理池1的上层好氧层，该区域中的好氧菌团迅速吸附包裹污水中的有机物质和杂质，菌团随水流在上层循环运动，污水先在上层好氧层11进行硝化反应，使污水中的氮等物质转化为硝酸盐或者亚硝酸盐，污水中的磷则被细菌吸收；然后污水逐渐进入下层厌氧层12进行反硝化反应；反硝化处理后的污水进入膜池7经微滤膜3过滤后的清水经出水管进入清水箱4，膜池7底部曝气，将氮气和游离的磷化氢经曝气排出，气化除磷不需要排渣，同时下层曝气装置的曝气流带动下层剩余污水向上运动进入好氧层11，形成上下水流循环，进行下一轮硝化反应、反硝化反应和微滤膜3过滤的循环处理过程。

作为实施例1的第一个可替换实施方式，可以不设置第二风机22，直接用第一风机52同时连通上层曝气管和下层曝气头51进行曝气即可。

作为实施例1的第二个可替换实施方式，第二风机22还可改用射流器曝气，通过射流上层曝气水流形成循环。

作为实施例1的第三个可替换实施方式，还可以不设挡板61，利用膜器外围板导流形成上下水流循环。

作为实施例1的第四个可替换实施方式，过滤膜组件中的微滤膜3还可以替换为超滤膜或者纳滤膜等，只要过滤膜组件能够过滤掉大分子有机物,再次经过生化反应处理即可。

实施例2

本发明提供一种采用实施例1的oa上下分区式膜生物反应污水处理系统方法，包括以下步骤：

污水先进入前置水解酸化池，进行厌氧处理后再流进oa上下分区式膜生物反应污水处理系统；

污水进入上层好氧层在其中发生硝化反应，污水中的氮经硝化细菌处理转化为硝酸盐和亚硝酸盐，污水中的磷被细菌吸收；

硝化反应后的上层污水逐渐进入下层厌氧层进行反硝化反应，反硝化反应将污水中的硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气，反硝化反应同时细菌释放自由态磷化氢；

反硝化处理后部分脱氮除磷的污水进入过滤膜组件经清污两相分离后得到清水排放，剩余污水随下层曝气装置的曝气流进入上层，进行下一循环；同时反硝化反应产生的氮气和自由态磷化氢随下层曝气装置的曝气流排出。

此污水处理方法，污水先在前置水解酸化池进行水解再进入上层好氧层进行硝化反应将污水中的氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐，硝化细菌吸收污水中的磷；后污水进入厌氧层进行反硝化反应，将硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气，反硝化同时细菌释放出磷，在下层蔽光环境下相当比例的磷为自由态磷化氢，反硝化反应产生的氮气和自由态磷化氢随膜池底部曝气快速排出，从而达到含有大分子污水处理脱氮除磷目的，可气化除磷减少排渣或有机污泥不排渣，同时可降低污水处理成本。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。