本实用新型涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种集装箱式污水处理一体化设备。
背景技术：
根据相关资料统计，我国目前共有60多万个行政村、250多万个自然村，居住生活着2亿多农户、近8亿人。目前全国农村有6亿多人基本实现了饮水安全，但农村排水状况却不容乐观，96％左右的村庄没有排水渠道和污水处理系统，排放途径主要是直接洒向地面、就近排入河道或通过下水道入河等，由于农村地区经济发展水平、生活习惯等因素，污水中污染因子特别是氮磷等植物营养含量较多，容易造成受纳水体富营养化甚至出现严重黑臭现象。我国农村污水具有面广分散、来源多、增长快、污水成分复杂、水质及水量变化大的特征，建设污水处理厂与配套管网系统进行统一收集处理在技术与资金层面难度较大。因此，污水处理系统从大规模集中式向中小规模分散式转变，形成“大型为主，中小型互补”的布局是符合我国国情和发展形势的，这为一体化污水处理设备的应用和发展提供了新的契机。
目前，在我国、日本、欧美等国家和地区，一体化设备已广泛应用于生活污水、黑臭水体、医院、啤酒、食品、酿造等废水处理领域，成为近年来污水处理设备的一个研发和应用热点。目前，市场上常见的一体化污水处理设备主要有以接触氧化法、MBR、生物转盘及生物流化床为核心的几种类型。其中，接触氧化法针对填料要求较高，出水水质一般且易波动，检修维护难度大；MBR法能耗较高，出水水质好但TP波动较大，中空纤维膜易损坏且清洗维护量大；生物转盘占地较大，核心部件昂贵易损，处理规模受限，出水水质一般且易波动；生物流化床结构复杂，载体选择要求高，出水水质较差且易波动。由于结构设计与设备选型等问题，上述设备外形往往不够美观，在使用过程中往往还存在剩余污泥、臭气与噪音等二次污染问题。因此，开发新型一体化设备以解决上述问题，是目前市场的需求热点。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种集装箱式污水处理一体化设备，主要解决了现有的污水处理设备由于结构设计不合理，使出水水质差、二次污染严重的问题，目的在于，设计一种整体结构设计合理美观、便于运输、出水更加优质稳定、可大幅削减二次污染、成本低廉，实现资源化利用的一体化污水处理设备。
为实现上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：所述集装箱式污水处理一体化设备，其特征在于，包括集装箱式外壳以及集装箱式外壳内依次设置的相连通的缺氧区、好氧区、膜池区和设备区，膜池区内设置MBR膜组件，设备区内设置与好氧区相连通的除磷系统、与好氧区和膜池区相连通的曝气管路系统、与膜池区相连通的抽吸消毒系统和用于清洗MBR膜组件的清洗系统。
进一步地，所述缺氧区和好氧区之间设置反硝化系统，反硝化系统包括设置在好氧区内的反硝化潜污泵，反硝化潜污泵通过反硝化管道与缺氧区相连通。
进一步地，所述除磷系统包括除磷药剂桶、除磷药剂桶内设置的除磷剂计量泵和搅拌器、与除磷剂计量泵相连的除磷剂流通管道，所述除磷剂流通管道与好氧区相连通。
进一步地，所述曝气管路系统包括鼓风机、与鼓风机相连的主管道、与主管道相连的第一支管道，所述主管道与MBR膜组件底部相连通，所述第一支管道与好氧区相连通。
进一步地，所述好氧区内设置有环绕其底部的第一盘绕连通管道，第一盘绕连通管道的入口与第一支管道相连，第一盘绕连通管道上安装有曝气盘，第一盘绕连通管道围成有多个空置区域，每个空置区域内设置有含微生物固定化载体的不锈钢筛箱。
进一步地，所述主管道上还连通设置有第二支管道，第二支管道的一端连通有将膜池区内的高浓度活性污泥输送至好氧区的气提回流装置。
进一步地，所述抽吸消毒系统包括与MBR膜组件相连通的出水管道、出水管道中设置的压差变送器、防虹吸电磁球阀、自吸泵和紫外消毒器；所述清洗系统包括清洗药剂桶、将清洗药剂桶与MBR膜组件连通的清洗管道、清洗管道中设置的清洗计量泵。
进一步地，所述MBR膜组件的顶部连接有出水清洗一体化管道，出水清洗一体化管道分别与抽吸消毒系统和清洗系统相连通，所述出水清洗一体化管道上设置有排气电磁球阀。
进一步地，所述膜池区内设置有静压式液位计，所述设备区内设置有含PLC控制单元的电控柜，所述PLC控制单元的信号输入端与静压式液位计、压差变送器相连，PLC控制单元的信号输出端与除磷系统、曝气管路系统、抽吸消毒系统和清洗系统相连。
进一步地，所述缺氧区内设置有大阻力管道配水系统，大阻力管道配水系统包括进水管道以及和进水管道相连通的第二盘绕连通管道，第二盘绕连通管道上设置有多个通孔，第二盘绕连通管道围成多个空置区域，每个空置区域内设置有含微生物固定化载体的不锈钢筛箱。
本实用新型的有益效果是：
1、集装箱式污水处理一体化设备采用集装箱式外壳，集装箱式外壳内设置相连通的缺氧区、好氧区、膜池区和设备区，使污水依次流经缺氧区、好氧区和膜池区，在此过程中，污水在通过除磷系统将好氧区内的污水除磷，从源头上消除了富营养化风险；曝气管路系统给好氧区和膜池区不仅提供了微生物反应所需的充足的氧气，而且防止了污泥沉积，使反应分解更充分；抽吸消毒系统将膜池区内的三次去除污染物后的污水再次通过消毒去污再排出，进一步减少了二次污染，提高了出水质量；根据需要运用清洗系统及时清洗MBR膜组件，而不影响其去污性能，进一步提高了出水质量；
2、缺氧区和好氧区之间设置反硝化系统，好氧区内发生硝化反应后通过反硝化系统进入缺氧区除氮，从源头上进一步消除了富营养化风险；
3、采用将膜池区内的高浓度活性污泥输送至好氧区的气提回流装置，取代了传统的动力设备，节能降耗，促使污泥内部循环，保证了工艺效果；
4、MBR膜组件的顶部连接有出水清洗一体化管道，出水清洗一体化管道分别与抽吸消毒系统和清洗系统相连通，大幅简化相关管路设计同时实现了在线加药自动清洗功能，无需人工与离线清洗，提高了清洗效率；
5、采用集装箱式外壳结构，保证了设备的机械强度同时大幅改善了外观形状，增加了运输便利性，同时改善了设备美观性；
6、设备区内设置有含PLC控制单元的电控柜，PLC控制单元通过监控膜池区内的液位，并使之与设定液位值相比较，若达到设定的液位值，则驱动设备区内的除磷系统、曝气管路系统、抽吸消毒系统工作，同时，PLC控制单元监控压差变送器的压差信号，并使之与设定的压差值相比较，若小于设定的压差值范围，则判断MBR膜组件的污染程度较大，进而自动控制清洗系统工作，而停止抽吸消毒系统从MBR膜组件内抽水，同时停止除磷系统和曝气管路系统的工作，实现了污水处理的自动化监控操作，节约了人工成本，提高了设备运行的效率和安全性；
7、好氧区内设置的环绕其底部的第一盘绕连通管道，第一盘绕连通管道上设置曝气盘，可防止污泥沉积还可为微生物反应提供充足氧气以去除部分有机污染物，设置的微生物固定化载体能够为微生物、污染因子及氧气提供更广阔的反应场所，提升容积负荷与反应速率，提高系统抗冲击性；缺氧区内设置有含第二盘绕连通管道的大阻力管道配水系统，第二盘绕连通管道上设置通孔，有效保证了进水分配均匀稳定，无需传统动力设备搅拌也可保证污泥不沉降，保证了工艺处理效果；
综上，所述集装箱式污水处理一体化设备结构设计合理美观、便于运输、出水更加优质稳定、节能降耗、大幅削减了二次污染、成本低廉而且自动化监控运行效率高，实现了资源利用的一体化。
附图说明
下面对本实用新型说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本实用新型内部俯视图的结构示意图；
图2为本实用新型外部俯视图的结构示意图；
图3为本实用新型后视图的结构示意图；
图4为本实用新型主视图的结构示意图；
图5为本实用新型右视图的结构示意图；
上述图中的标记均为：1.集装箱式外壳，2.缺氧区，21.大阻力管道配水系统，211.进水管道，212.第二盘绕连通管道，3.好氧区，31.第一盘绕连通管道，32.曝气盘，33.不锈钢筛箱，4.膜池区，41.MBR膜组件，42.静压式液位计，5.设备区，6.反硝化系统，61.反硝化潜污泵，62.反硝化管道，7.除磷系统，71.除磷药剂桶，72.除磷剂计量泵，73.搅拌器，74.除磷剂流通管道，8.曝气管路系统，81.鼓风机，82.主管道，83.第一支管道，84.第二支管道，9.抽吸消毒系统，91.出水管道，92.压差变送器，93.防虹吸电磁球阀，94.自吸泵，95.紫外消毒器，10.清洗系统，101.清洗药剂桶，102.清洗管道，103.清洗计量泵，11.气提回流装置，12.出水清洗一体化管道，13.排气电磁球阀，14.电控柜，15.排泥放空口，16.设备检修人孔，17.通风线缆弯管组，18.防盗门，19.通风扇，20.电缆孔。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。
本实用新型具体的实施方案为：如图1所示，一种集装箱式污水处理一体化设备，包括集装箱式外壳1以及集装箱式外壳1内依次设置的相连通的缺氧区2、好氧区3、膜池区4和设备区5，膜池区4内设置MBR膜组件41，设备区5内设置与好氧区3相连通的除磷系统7、与好氧区3和膜池区4相连通的曝气管路系统8、与膜池区4相连通的抽吸消毒系统9和用于清洗MBR膜组件41的清洗系统10。
具体地，集装箱式外壳1是由碳钢板与三种规格的碳钢空心方管焊接组成，碳钢空心方管分别通过横向与纵向焊接在碳钢板表面，组合后起到结构加强与外形美观的作用。
具体地，缺氧区2、好氧区3、膜池区4和设备区5之间通过三块分隔板分割，缺氧区2、好氧区3之间的分隔板和好氧区3、膜池区4之间的分隔板上设置有使污水流通的通孔，使污水逐级反应流通到设备区5进行最终处理。
具体地，缺氧区2和好氧区3之间设置反硝化系统6，反硝化系统6包括设置在好氧区3内的反硝化潜污泵61，反硝化潜污泵61通过反硝化管道62与缺氧区2相连通，污水在好氧区3内发生硝化反应后在反硝化潜污泵61的作用下将污水进入缺氧区进行反硝化反应，而降低TN类污染物的含量，反硝化管道62上可设置电磁流量计来观察流入缺氧区2内的污水量，判断反硝化系统6的工作状态。
具体地，除磷系统7包括除磷药剂桶71、除磷药剂桶71内设置的除磷剂计量泵72和搅拌器73、与除磷剂计量泵72相连的除磷剂流通管道74，除磷剂流通管道74与好氧区3相连通，液体精度除磷药剂在除磷药剂桶71内通过搅拌器73搅拌均匀后，在除磷剂计量泵72的作用下将液体精度除磷药剂通过除磷剂流通管道74流到好氧区3内，大幅强化了对TP的去除效率，保证了出水质量。
具体地，曝气管路系统8包括鼓风机81、与鼓风机81相连的主管道82、与主管道82相连的第一支管道83，主管道82与MBR膜组件41底部相连通，第一支管道83与好氧区3相连通，其中，鼓风机81采用低频回转式鼓风机或旋涡高压鼓风机，大幅减少运行过程的噪音，而且鼓风机还可采用上下层叠结构，有效节省设备区占地空间，便于操作；主管道82与MBR膜组件41底部相连通，在MBR工艺处理过程中，可防止污泥沉积还可为微生物反应提供充足氧气，污水中的有机污染物及SS绝大部分被去除；
进一步地，第一支管道83通过集装箱式外壳顶部的气流管道与好氧区3相连通，第一支管道83上设置气体转子流量计，可观察气体的实际流量，根据需要也可调整流量，使用更方便，具体地，好氧区3内设置有环绕其底部的第一盘绕连通管道31，第一盘绕连通管道31的入口与第一支管道83相连，第一盘绕连通管道31上安装有曝气盘32，采用第一盘绕连通管道31和曝气盘32的结构，可防止污泥沉积与为微生物反应提供充足氧气以去除部分有机污染物，而且第一盘绕连通管道31围成有多个空置区域，每个空置区域内设置有含微生物固定化载体的不锈钢筛箱33，能够为微生物、污染因子及氧气提供更广阔的反应场所，提升容积负荷与反应速率，提高系统抗冲击性；第一盘绕连通管道31通过活接与法兰连接，便于拆卸更换，检修更方便；
进一步地，主管道82上还连通设置有第二支管道84，第二支管道84的一端连通有将膜池区4内的高浓度活性污泥输送至好氧区3的气提回流装置11，气提回流装置11设置为伸入膜池区4底部的L形管道，L形管道的一侧通过集装箱式外壳顶部的气流管道与第二支管道84相通连，在鼓风机81的作用下将被截留的部分高浓度活性污泥输送至好氧区3，一方面减少了MBR膜组件41的污染程度，另一方面保证了前级系统同样拥有高活性的污泥组份，保证了整个工艺系统的平衡；第二支管道84上也可设置气体转子流量计，来观察气体的实际流量，根据需要调整流量，使用更方便。
具体地，抽吸消毒系统9包括与MBR膜组件41相连通的出水管道91、出水管道91中设置的压差变送器92、防虹吸电磁球阀93、自吸泵94和紫外消毒器95，压差变送器92实时监控MBR膜组件41的出水压差的大小，进而判断MBR膜组件41的污染程度，采取相应的清理措施；防虹吸电磁球阀93的作用是，当自吸泵94运行时，防虹吸电磁球阀93保持开启，当自吸泵94停止运行时，防虹吸电磁球阀93自动关闭，防止由于液位差导致MBR膜组件41虹吸出水；紫外消毒器95的作用是，经过处理后的水，通过自吸泵94抽吸后经过紫外消毒器95消毒后即可达标外排，优于GB18918-2002中一级A标准，特别是TP的去除效率可达99.5％左右；
具体地，清洗系统10包括清洗药剂桶101、将清洗药剂桶101与MBR膜组件41连通的清洗管道102、清洗管道102中设置的清洗计量泵103，清洗计量泵103启动，通过清洗管道102往MBR膜组件41内部注入清洗药剂，经过预设时间后，清洗计量泵103自动停止；
进一步地，为了大幅简化相关管路设计同时实现在线加药自动清洗功能，提高清洗效率，MBR膜组件41的顶部连接有出水清洗一体化管道12，可将清洗药剂从MBR膜组件41的顶部均匀分配，保证了MBR膜组件41的清洗效果，出水清洗一体化管道12分别与抽吸消毒系统9和清洗系统10相连通，出水清洗一体化管道12上设置有排气电磁球阀13，当清洗系统10开始工作时，排气电磁球阀13打开排出清洗管道102、出水清洗一体化管道12和MBR膜组件41内部的空气，以便向MBR膜组件41内部顺利注入清洗药剂，进一步提高了清洗效率和清洗质量；
进一步地，膜池区4内设置有静压式液位计42，设备区5内设置有含PLC控制单元的电控柜14，PLC控制单元的信号输入端与静压式液位计42、压差变送器92相连，PLC控制单元的信号输出端与除磷系统7、曝气管路系统8、抽吸消毒系统9和清洗系统10相连，PLC控制单元通过静压式液位计42监控膜池区4内的液位，并使之与设定液位值相比较，若达到设定的液位值，则驱动设备区5内的除磷系统7、曝气管路系统8、抽吸消毒系统9工作；同时，PLC控制单元监控压差变送器92的压差信号，并使之与设定的压差值相比较，若小于设定的压差值范围，则判断MBR膜组件41的污染程度较大，进而自动控制清洗系统10工作，而停止抽吸消毒系统9从MBR膜组件41内抽水，同时停止除磷系统7和曝气管路系统8的工作，即自动控制防虹吸电磁球阀93和排气电磁球阀13自动打开，使清洗计量泵103启动，通过清洗管道102、出水清洗一体化管道12往MBR膜组件41内部注入清洗药剂，经过预设时间后，清洗计量泵103自动停止，经过预设的清洗浸泡时间后，排气电磁球阀13自动关闭，鼓风机81启动，自吸泵94启动，紫外消毒器95工作，设备开始正常运行。这种自动化监控操作节约了人工成本，提高了设备运行的效率和安全性。而且，为了防止膜池区4中的曝气导致的波动，静压式液位计42外部可设保护套管，进一步提高了监控的精确性；
进一步地，缺氧区2内设置有大阻力管道配水系统21，大阻力管道配水系统21包括进水管道211以及和进水管道211相连通的第二盘绕连通管道212，第二盘绕连通管道212上设置有多个通孔，有效保证了进水分配均匀稳定，无需传统动力设备搅拌也可保证污泥不沉降，保证了工艺处理效果，而且第二盘绕连通管道212围成多个空置区域，每个空置区域内设置有含微生物固定化载体的不锈钢筛箱33，能够为微生物、污染因子及氧气提供更广阔的反应场所，提升容积负荷与反应速率，提高系统抗冲击性；进水管道211和第二盘绕连通管道212之间还设置活接与法兰，便于拆卸更换，检修方便。
另外，如图2、图3、图4、图5所示，缺氧区2、好氧区3、膜池区4外侧底部均设置有排泥放空口15，排泥放空口上安装有F型法兰式不锈钢快速接头，便于拆卸更换，设备区5外侧设置有通过软管与出水管道91相连的出水口；集装箱式外壳1上采用加盖形式，有效提升了好氧区3曝气时氧气溶解效率与利用率，而且集装箱式外壳1的盖上设置有便于检修设备的设备检修人孔16，大幅度降低了检修维护工作量，集装箱式外壳1的盖上还设置可拆卸的通风线缆弯管组17，实现了少量气体高空排放，大幅减少臭气产生，确保了运输安全性与便利性，而且反硝化潜污泵61的接电线缆从通风线缆弯管组接入，避免设备额外开孔，保证了设备美观性；设备区大门采用防盗门18，设置于右侧板中下部区域，相比普通集装箱双开门，更好的起到隔音、保护设备安全的功效，设备区上部还设置通风扇19，及时对设备散热，电缆孔20设置于前侧板左下方，便于穿接电缆与电控柜14连接；为了保证运输过程中管路不因碰撞、位移等造成损伤，主管道82与MBR膜组件41底部之间、出水清洗一体化管道12与抽吸消毒系统9之间、清洗系统10中的清洗管道102可采用软管连接。
所述集装箱式污水处理一体化设备的工作过程是：
首先，污水经过机械格栅与调节池预处理后，通过提升泵从进水口进入大阻力管道配水系统21，依次进入进水管道211和第二盘绕连通管道212，通过第二盘绕连通管道212上设置的多个通孔对污水均匀分配，防止缺氧区2内的污泥沉积，污水由进水口通过设置圆孔的隔板依次进入缺氧区2、好氧区3、膜池区4，位于膜池区4内的静压式液位计42监控膜池区4内的液位，并将液位信号传输给电控柜14中的PLC控制单元，并使之与设定液位值相比较，当达到设定的液位值时，启动设备区5内的鼓风机81、除磷剂计量泵72、自吸泵94工作，即驱动除磷系统7、曝气管路系统8、抽吸消毒系统9工作；
好氧区3内设置的第一盘绕连通管道31和曝气盘32防止了污泥沉积，同时为微生物反应提供充足的氧气来去除部分有机污染物，而且含微生物固定化载体的不锈钢筛箱33，为微生物、污染因子及氧气提供更广阔的反应场所，提升容积负荷与反应速率，提高系统抗冲击性，而且好氧区3还进行去除TP(总磷)和TN(总氮)类污染物的工作，即液体精度除磷药剂在除磷药剂桶71内通过搅拌器73搅拌均匀后，在除磷剂计量泵72的作用下将液体精度除磷药剂通过除磷剂流通管道74流到好氧区3内，大幅强化了对TP(总磷)的去除效率；同时，污水在好氧区3内发生硝化反应后在反硝化潜污泵61的作用下将污水进入缺氧区2进行反硝化反应，而降低TN(总氮)类污染物的含量；
膜池区4内至少采用一组MBR膜组件，主管道82与MBR膜组件41底部相连通，通过MBR工艺进一步处理，不仅防止了内部的污泥沉积还为微生物反应提供了充足氧气，污水中的有机污染物及SS绝大部分被去除，同时气提回流装置11将被截留的部分高浓度活性污泥输送至好氧区3，一方面减少了对MBR膜组件41的污染程度，一方面保证了前级系统同样拥有高活性的污泥组份，保证整个工艺系统的平衡；
最后，经过膜池区4处理后的水在自吸泵94的抽吸作用下，由MBR膜组件41上部流入出水清洗一体化管道12后进入出水管道91，然后经过紫外消毒器95消毒后通过出水口进行达标外排，优于GB18918-2002中一级A标准，特别是TP的去除效率可达99.5％左右，达标外排的水可回用于绿化、清扫、冲厕及工程化应用，特别是黑臭水体修复工程的补水，实现资源化利用；在此过程中，出水管道91上的压差变送器92检测MBR膜组件41的出水压差，电控柜14内的PLC控制单元将实际压差值与设定范围(-0.03～-0.04mpa)比较：若实际压差值大于或等于设定范围则保持原始状态向外排水，若实际压差值小于此设定范围，则MBR膜组件41的污染程度较大，则PLC控制单元自动控制自吸泵94、紫外消毒器95、除磷剂计量泵72和鼓风机81停止工作，且防虹吸电磁球阀93和排气电磁球阀13自动打开，使清洗计量泵103启动，通过清洗管道102、出水清洗一体化管道12往MBR膜组件41内部注入清洗药剂，经过预设时间后，清洗计量泵103自动停止，经过预设的清洗浸泡时间后，排气电磁球阀13自动关闭，鼓风机81启动，自吸泵94启动，紫外消毒器95、除磷剂计量泵72开始工作，设备开始正常的污水处理工作。
此设备曾在广东省江门市XX村300吨/天乡镇生活污水处理项目中运用，由于该村地处偏于地区，经济较为落后，由于地形及经济因素，居民生活污水采用成建制的排水管网输送至污水处理厂难度较大，绝大多数采用地表泼洒与明渠排放，造成了受纳水体的严重污染，采用本实用新型提供的设备，针对居民聚集区进行片区划分，仅需少量管道即可就地实现生活污水的高精度处理。根据化验结果分析，进水水质：CODcr≤300mg/L、BOD5≤150mg/L、NH4+-N≤25mg/L、TN≤35mg/L、TP≤5mg/L、SS≤130mg/L；出水水质：CODcr≤15mg/L、BOD5≤6mg/L、NH4+-N≤0.3mg/L、TN≤3mg/L、TP≤0.03mg/L、SS≤1mg/L；该设备针对相关污染因子去除率可分别稳定达到≥95％、≥96％、≥98.8％、≥91.4％、≥99.4％、≥99.2％；根据现场实测与居民反馈，设备周边2m处测定噪音≤40db，且无明显不悦气味；该设备连续运行10个月期间，仅通过吸粪车少量排泥一次；为该村落水环境治理与生态文明建设打下了良好基础，适宜于推广应用。
综上，所述集装箱式污水处理一体化设备结构设计合理美观、便于运输、出水更加优质稳定、节能降耗、大幅削减了二次污染、成本低廉而且自动化监控运行效率高，实现了资源利用的一体化。
以上所述，只是用图解说明本实用新型的一些原理，本说明书并非是要将本实用新型局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。