专利名称：一种高效污水处理装置及应用该污水处理装置的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种污水处理装置；本发明还涉及一种应用该污水处理装置的工艺。
背景技术：
预处理+双膜法中水回用技术是近年来中水回用应用比较多的工艺，已在国内钢 铁、石化、纺织等行业应用。预处理通常采用混凝澄清池或多介质过滤器，超滤加反渗透 (纳滤)是双膜法的行业俗称，其主要优点是出水水质好，可回用到生产工艺中去，但致命的 缺点是投入大，运行费及维护费用特别高，且不节能。曝气生物滤池(BAF)处理污水是20世纪80年代末借鉴生物滤池工艺开发的污水 处理新工艺。由法国OVT公司率先使用，并在我国城市污水、石油石化废水、纺织印染废水 处理方面逐步研究并应用。该技术突出特点是采用粒状填料形成生物床，具有处理效率高、 占地面积小、基建及运行费用低和抗冲击负荷能力强等特点。但也有在填料床沟流短路现 象严重、曝气设施出现故障无法排除、反洗技术能耗高、水耗大而效率低。实用新型号专利200520019972. 1内循环好氧生物氧化反应器取得进一步发展， 但也存在出水只能达到排放标准，而无法满足国家环保产业政策减排要求以及缺水严重、 现实追切回用的需要。膜生物反应器(MBR)是将膜分离技术和传统生物处理工艺结合而成的一种新型高 效的污水处理技术。利用超滤膜或者微滤膜替代传统二沉池进行固液分离，可以实现污泥 停留时间(SRT)与水力停留时间的分离，并允许较长的SRT，运用于处理高浓度难降解的有 机废水。但膜污染问题与高能耗问题一直是制约膜生物反应器发展的主要因素，膜生物反 应器需要保持较高的混合液悬浮固体浓度(MLSS)，但较高的污泥浓度又会加重膜生物反应 器的污染，且曝气传质速度慢、氧利润低、能耗高、运行成本高，阻碍该技术大规模的运行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低投入、低运行成本且运行稳定的污水处理 装置来进行含较高有机物、又有悬浮物、色度、氨氮等中水回用或废水处理。为了解决上述技术问题，本发明的一种高效污水处理装置，包括壳体，壳体内设置 有曝气回流膜分离区、生物滤料区、进水布水及反冲洗布水区和出水区，所述生物滤料区将 曝气回流膜分离区环绕，所述进水布水及反冲洗布水区位于生物滤料区下方，所述出水区 位于生物滤料区上方，进水布水及反冲洗布水区下部设置有污水输入口，曝气回流膜分离 区上部通过第一开口与出水区连通，曝气回流膜分离区下部通过第二开口与进水布水及反 冲洗布水区连通，其中，所述曝气回流膜分离区包括有曝气区和回流膜分离区，曝气区和回 流膜分离区之间具有隔板，曝气区和回流膜分离区通过隔板上方空间连通，隔板下部也开 有连通曝气区和回流膜分离区的第三开口，所述曝气区内设置有曝气管，曝气管下端具有 曝气头，所述回流膜分离区具有一个以上的膜分离组件，该膜分离组件连接有净水输出管， 净水输出管上安装有抽气泵。
作为上述技术方案的改进，与污水输入口对应的生物滤料区下部设置有承托板， 承托板上方为生物填料，承托板上部或者下部设置有反冲洗进气及布气系统，生物滤料区 通过承托板的配水滤头或者栅形承托板与进水布水及反冲洗布水区连通。作为上述技术方案的改进，所述的高效污水处理装置具有一个以上的曝气回流膜 分离区，均勻分布在装置内。作为上述技术方案的改进，所述曝气区位于回流膜分离区内部或者曝气区位于回 流膜分离区外部。作为上述技术方案的改进，所述进水布水及反冲洗布水区内安装有反冲洗进水及 布水系统；所述出水区连接有初级回用出水系统和反冲洗排水系统。所述生物滤料区中生物滤料的粒径为2 12mm，其密度大于1。所述生物滤料是 多孔陶粒、无烟煤、石英砂、膨胀页岩、膨胀硅铝酸盐和塑料模块中的一种或多种组合。所述膜分离组件是有机超滤膜、无机超滤膜、有机微滤膜和无机微滤膜中预制件 的一种。一种应用权利要求1所述高效污水处理装置的工艺，所述包括以下步骤
a.污水经过污水输入口进入进水布水及反冲洗布水区，再通过第二开口进入曝气回 流膜分离区；
b.空气通过曝气管和曝气头输入污水中进行曝气，产生大量微小气泡，气水混合液沿 曝气区上升流入回流膜分离区，切过膜分离组件表面向下流，一部份通过第三开口补充曝 气区内的上升流，大部份通过第二开口与步骤a中进来的污水混合稀释后通过进水布水及 反冲洗布水区沿生物滤料区向上流；
c.被稀释污水中的有机物通过生物滤料区时被微生物吸附，微生物吸收经曝气的气 水混合液中的氧后发生氧化降解或被微生物自身代谢，经生物滤料区去除大部分有机物、 截留绝大部分悬浮物的水部分通过第一开口回流至回流膜分离区，另一部分经初级回用出 水系统流出；
d.开启抽气泵，步骤c中流入回流膜分离区的水流过膜分离组件表面时，在外压内吸 作用下，部分水透过膜分离组件表面进入净水输出管而流出成为高级回用水，大部分水流 过膜分离组件表面向下经过第二开口往复大流量内循环。本发明的有益效果是这种高效污水处理装置由于采用了上述结构，通过生物滤 料对污水中有机物、可生化降解物质的生物氧化分解、吸附截留作用及膜分离组件的固液 分离、筛选分离，能确保满足污水处理低投入、低运行成本且稳定回用的现实需要。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。图1是本发明的结构示意之一； 图2是本发明的结构示意之二。
具体实施例方式参照图1，本发明的一种高效污水处理装置，包括壳体1，壳体1内设置有曝气回流 膜分离区2、生物滤料区3、进水布水及反冲洗布水区4和出水区5，所述生物滤料区3将曝气回流膜分离区2环绕，所述进水布水及反冲洗布水区4位于生物滤料区3下方，所述出水 区5位于生物滤料区3上方，进水布水及反冲洗布水区4下部设置有污水输入口 6，曝气回 流膜分离区2上部通过第一开口 7与出水区5连通，曝气回流膜分离区2下部通过第二开 口 8与进水布水及反冲洗布水区4连通，其中，所述曝气回流膜分离区2包括有曝气区9和 回流膜分离区10，曝气区9和回流膜分离区10之间具有隔板11，曝气区9和回流膜分离区 10通过隔板11上方空间连通，隔板11下部也开有连通曝气区9和回流膜分离区10的第三 开口 12，所述曝气区9内设置有曝气管13，曝气管13下端具有曝气头14，所述回流膜分离 区10具有一个以上的膜分离组件15，该膜分离组件15的膜透水侧内腔相互连接汇合后连 接有净水输出管16，净水输出管16上安装有抽气泵17。其中，装置具有一个以上的曝气回 流膜分离区2，均勻分布在装置内。这种高效污水处理装置由于采用了上述结构，通过生物 滤料对污水中有机物、可生化降解物质的生物氧化分解、吸附截留作用及膜分离组件的固 液分离、筛选分离，能确保满足污水处理低投入、低运行成本且稳定回用的现实需要。膜分 离组件15与主要起有机物吸附、降解的生物滤料20及曝气区9完全隔离，保证了膜表面不 会因为污泥粘附降低通量，更不会因为曝气直接冲刷毁损膜表面。位于回流膜分离区10的 膜分离组件15区内水气混合液从上至下流动，因采用了新型的分区隔离曝气技术，在生物 滤料区内部及曝气区从下至上形成两股巨大的内循环水流，于膜分离区汇合后，从上至下 切过膜表面，形成对膜的外压与均勻冲刷，和膜分离单元抽水泵一道形成外压、内吸的推动 力，确保稳定高膜通量，膜的污染显著减少。污水在曝气区沿曝气管提升后经回流膜分离区 再流过生物滤料区所形成的循环流，滤料区内部的水流速度达到15 30m/h，提高了滤料上 生物膜与水相间的传质速度，提升了该装置的抗冲击能力、耐毒能力以及处理效能。污水处 理装置通过曝气提供了生物滤床所需要的溶解氧，同时曝气气提所形成的巨大的内循环水 流在膜表面形成大的剪切力和外压，所以该装置动力消耗小、节能、运行成本低，适合大规 模运用推广。在本实施例中，与污水输入口 6对应的生物滤料区3下部设置有承托板18，承托板 18上方为生物填料20，承托板18上部或者下部设置有反冲洗进气及布气系统19，生物滤料 区3通过承托板18的配水滤头或者栅形承托板与进水布水及反冲洗布水区4连通。所述 进水布水及反冲洗布水区4内安装有反冲洗进水及布水系统21。分区曝气技术以及采用的 气、水分段反冲洗技术解决了传统BAF曝气直接对生物膜的冲刷，防止了沟流的出现，有效 解决了曝气头维护的问题。同时降低了反冲洗的能耗与水耗，提升了反冲洗的效率，延长了 反冲洗周期，根治了滤料板结的问题。当处理装置的体积要求较小时，所述曝气区9位于回流膜分离区10内部。当处理 装置的体积要求较大时，如图2所示，所述曝气区9位于回流膜分离区10外部。所述出水区5连接有初级回用出水系统22和反冲洗排水系统23。用户根据污水 的性质及自身单位用水点的要求，可以选择初级回用与高级回用水量的比例，高级回用出 水结合其它水处理单元如软化、脱盐、消毒灭菌等可满足更高回用要求。所述生物滤料区3中生物滤料的粒径为2 12mm，其密度大于1。所述生物滤料 是多孔陶粒、无烟煤、石英砂、膨胀页岩、膨胀硅铝酸盐和塑料模块中的一种或多种组合。所述膜分离组件15是有机超滤膜、无机超滤膜、有机微滤膜和无机微滤膜中预制 件的一种。
一种应用所述高效污水处理装置的工艺，所述包括以下步骤
a.污水经过污水输入口6进入进水布水及反冲洗布水区4，再通过第二开口 8进入曝 气回流膜分离区2;
b.空气通过曝气管13和曝气头14输入污水中进行曝气，产生大量微小气泡，气水混 合液沿曝气区9上升流入回流膜分离区10，切过膜分离组件15表面向下流，一部份通过第 三开口 12补充曝气区9内的上升流，大部份通过第二开口 8与步骤a中进来的污水混合稀 释后通过进水布水及反冲洗布水区4沿生物滤料区3向上流；
c.被稀释污水中的有机物通过生物滤料区3时被微生物吸附，微生物吸收经曝气的 气水混合液中的氧后发生氧化降解或被微生物自身代谢，经生物滤料区去除大部分有机 物、截留绝大部分悬浮物的水部分通过第一开口 7回流至回流膜分离区10，另一部分经初 级回用出水系统22流出；
d.开启抽气泵17，步骤c中流入回流膜分离区10的水流过膜分离组件15表面时，在 外压内吸作用下，部分水透过膜分离组件15表面经过透水侧内腔相互连接汇合后进入净 水输出管16而流出成为高级回用水，大部分水流过膜分离组件15表面向下经过第二开口 8往复大流量内循环。以上所述仅为本发明的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技 术方案都属于本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种高效污水处理装置，包括壳体(1)，壳体(1)内设置有曝气回流膜分离区(2)、生 物滤料区(3)、进水布水及反冲洗布水区(4)和出水区(5)，其特征在于所述生物滤料区(3) 将曝气回流膜分离区(2)环绕，所述进水布水及反冲洗布水区(4)位于生物滤料区(3)下 方，所述出水区(5)位于生物滤料区(3)上方，进水布水及反冲洗布水区(4)下部设置有污 水输入口(6)，曝气回流膜分离区(2)上部通过第一开口(7)与出水区(5)连通，曝气回流膜 分离区(2)下部通过第二开口(8)与进水布水及反冲洗布水区(4)连通，其中，所述曝气回 流膜分离区(2)包括有曝气区(9)和回流膜分离区(10)，曝气区(9)和回流膜分离区(10)之 间具有隔板(11)，曝气区(9)和回流膜分离区(10)通过隔板(11)上方空间连通，隔板(11) 下部也开有连通曝气区(9)和回流膜分离区(10)的第三开口(12)，所述曝气区(9)内设置 有曝气管(13)，曝气管(13)下端具有曝气头(14)，所述回流膜分离区(10)具有一个以上的 膜分离组件(15)，该膜分离组件(15)连接有净水输出管(16)，净水输出管(16)上安装有抽 气泵(17)。
2.根据权利要求1所述的高效污水处理装置，其特征在于与污水输入口(6)对应的生 物滤料区(3)下部设置有承托板(18)，承托板(18)上方为生物填料(20)，承托板(18)上部 或者下部设置有反冲洗进气及布气系统(19)，生物滤料区(3)通过承托板(18)的配水滤头 或者栅形承托板与进水布水及反冲洗布水区(4)连通。
3.根据权利要求1所述的高效污水处理装置，其特征在于装置具有一个以上的曝气回 流膜分离区(2)，均勻分布在装置内。
4.根据权利要求1所述的高效污水处理装置，其特征在于所述进水布水及反冲洗布水 区(4)内安装有反冲洗进水及布水系统(21)。
5.根据权利要求1所述的高效污水处理装置，其特征在于所述曝气区(9)位于回流膜 分离区(10)内部。
6.根据权利要求1所述的高效污水处理装置，其特征在于所述曝气区(9)位于回流膜 分离区(10)外部。
7.根据权利要求1所述的高效污水处理装置，其特征在于所述出水区(5)连接有初级 回用出水系统(22)和反冲洗排水系统(23)。
8.根据权利要求1所述的高效污水处理装置，其特征在于所述生物滤料是多孔陶粒、 无烟煤、石英砂、膨胀页岩、膨胀硅铝酸盐和塑料模块中的一种或多种组合。
9.根据权利要求1所述的高效污水处理装置，其特征在于所述膜分离组件(15)是有机 超滤膜、无机超滤膜、有机微滤膜和无机微滤膜中预制件的一种。
10.一种应用权利要求1所述高效污水处理装置的工艺，其特征在于所述包括以下步骤a.污水经过污水输入口(6)进入进水布水及反冲洗布水区(4)，再通过第二开口(8) 进入曝气回流膜分离区(2);b.空气通过曝气管(13)和曝气头(14)输入污水中进行曝气，产生大量微小气泡，气 水混合液沿曝气区(9)上升流入回流膜分离区(10)，切过膜分离组件(15)表面向下流，一 部份通过第三开口( 12)补充曝气区(9)内的上升流，大部份通过第二开口(8)与步骤a中 进来的污水混合稀释后通过进水布水及反冲洗布水区(4)沿生物滤料区(3)向上流；c.被稀释污水中的有机物通过生物滤料区(3)时被微生物吸附，微生物吸收经曝气的气水混合液中的氧后发生氧化降解或被微生物自身代谢，经生物滤料区去除大部分有机 物、截留绝大部分悬浮物的水部分通过第一开口(7)回流至回流膜分离区(10)，另一部分 经初级回用出水系统(22)流出；d.开启抽气泵(17)，步骤c中流入回流膜分离区(10)的水流过膜分离组件(15)表 面时，在外压内吸作用下，部分水透过膜分离组件(15)表面进入净水输出管(16)而流出成 为高级回用水，大部分水流过膜分离组件(15)表面向下经过第二开口(8)往复大流量内循 环。
全文摘要
本发明公开了一种高效污水处理装置，包括壳体，壳体内设置有曝气回流膜分离区、生物滤料区、进水布水及反冲洗布水区和出水区，所述生物滤料区将曝气回流膜分离区环绕，所述进水布水及反冲洗布水区位于生物滤料区下方，所述出水区位于生物滤料区上方，进水布水及反冲洗布水区下部设置有污水输入口，曝气回流膜分离区上部通过第一开口与出水区连通，曝气回流膜分离区下部通过第二开口与进水布水及反冲洗布水区连通，这种高效污水处理装置由于采用了上述结构，通过生物滤料对污水中有机物、可生化降解物质的生物氧化分解、吸附截留作用及膜分离组件的固液分离、筛选分离，能确保满足污水处理低投入、低运行成本且稳定回用的现实需要。
文档编号C02F9/14GK102145963SQ20111004865
公开日2011年8月10日 申请日期2011年3月1日 优先权日2011年3月1日
发明者陈冰心 申请人:江门市创源水处理科技有限公司