一种新型膜生物反应器的制作方法

本实用新型涉及污水处理领域，特别涉及一种新型膜生物反应器，通过在改进型的生化+MBR工艺中，利用气提技术实现大比例低能耗回流和在生化系统原位实现泥水分离和使污泥量积累的技术方案。

背景技术：

MBR(Membrane Bio-Reactor，膜生物反应器，下同)工艺是膜分离处理技术与生物处理技术进行结合的现代污水处理工艺，近年来在国内受广泛推广和使用。MBR工艺将膜丝(或膜片)浸没在生化污泥中，直接抽吸过滤出水。但在其出水水质好，稳定等优点同时，也有一些自身缺陷：

1、MBR工艺利用浸泡在生化污泥中的微孔膜抽吸过滤实现泥水分离，并利用大比例回流浓缩污泥至生化池，通常回流污泥至好氧池，再回流(或逐级回流)至生化池最前端，这样可大大浓缩整个生化系统污泥浓度，提高生化系统处理能力。但同时带来了回流污泥能耗高的问题。

2、由于MBR膜池污泥浓度较高，因此导致膜丝的气擦洗能耗较高，跨膜压差TMP高导致抽吸泵需要更大的能耗，同时产生膜丝的污堵严重，需要更浓更频繁的药剂清洗，导致能耗、药剂、人力、时间成本上升。

3、由于MBR膜池污泥浓度较高，为了降低膜丝的污堵，清洗，和延长膜丝的使用寿命，往往MBR膜池的通量(LMH，每平方膜面积每小时透过水量)设定较低，因此在保障产水量要求的下，需要安装更多的膜。并直接导致了膜配套设备的增加，膜工艺占地的增加，最终导致投资成本运行成本上升。

浸没式超滤：

1、浸没式超滤置于二沉池后，进水为二沉池出水，再利用超滤膜过滤，作为深度处理工艺中的一种新工艺。虽然对比MBR工艺，污泥浓度降低，大大提高了膜产水的能力，但无法浓缩生化池的污泥，生化系统依然按传统的模式运行，没有提升处理能力。综合考虑处理效果、投资、运行成本等，膜过滤比起其他深度处理工艺，优势并不突出。

2、浸没式超滤由于置于二沉池后，需要新建膜池和膜设备间，对比MBR没有节省占地。

因此，现有的生化+膜处理工艺在实际应用中，还需要进一步改进。

技术实现要素：

针对现有技术MBR工艺和浸没式超滤两种工艺各自的优缺点，本实用新型的目的在于提供一种新型膜生物反应器，通过改进现有MBR污水处理工艺的流程结构，大大降低现有MBR污水处理的能耗，同时在好氧池配套设置预处理的斜管泥水分离装置，以此提高中空纤维膜的膜通量，具有处理效果好，运行费用低，投资省能特点，克服MBR在投资和运行成本较高的问题。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种新型膜生物反应器，依次包括相连通的缺氧池、厌氧池、好氧池、以及通过生化池溢流管与好氧池相连的MBR膜池，所述缺氧池上和厌氧池上安装有进水管，所述好氧池和MBR膜池内分别安装有前气提装置和后气提装置，所述前气提装置和所述后气提装置分别设置有通过管线对其供气的前风机和后风机，所述前气提装置和前风机连接管线上安装有控制气提功率的前气提控制阀门，所述后气提装置和后风机连接管线上安装有控制气提功率的后气提控制阀门,同时好氧池上设置有与缺氧池相连用于好氧池污水溢流至缺氧池的前回流渠，并且前回流渠内设置有控制溢流量的控制闸门；同时，好氧池尾端安装有对污水进行预处理的斜管泥水分离装置，斜管泥水分离装置的出液口与生化池溢流管相连；所述MBR膜池内设置有由中空纤维膜构成的污水膜处理装置和处理出液管，同时MBR膜池上设置有与好氧池前端相连用于MBR膜池混合液溢流至好氧池的后回流渠。

进一步优选为：所述缺氧池和厌氧池均至少设置有两个，并且前回流渠配套设置有至少两个。

进一步优选为：前气提控制阀门和所述前风机之间的管线上通过风管连通有曝气装置，所述曝气装置安装于好氧池的池底、并位于好氧池的尾端。

处理过程：

污水经过格栅、沉砂池、初沉池等传统预处理设施后，进入生化系统，生化系统采用倒置多点进水倒置AA0(缺氧池-厌氧池-好氧池)工艺，在可以调节进水分配时满足缺氧池和厌氧池中碳源的分配，更好的实现脱氮除磷。

缺氧池中的兼氧细菌在缺氧环境中，发生反硝化作用，将水中的硝态氮还原为亚硝态氮再还原成氮气，从而降低水中的总氮；

污水经过缺氧后，进入厌氧池，混合部分污水原水带来的碳源，聚磷菌在厌氧环境中释放出体内的磷酸盐。

作为本发明的改进，在厌氧池的出水进入好氧池时，通过气提装置，提升水位的同时，还起到一定预充氧的效果。本发明采用阀门控制气量，实现调节回流量的目的(汽水比1:700-900m3/m3)，相比水泵提升大幅降低能耗；

厌氧池出水进入好氧池，在好氧池中，水中的有机物在好氧环境中被异养菌大幅氧化降解。同时，自养的硝化细菌将水中的氨氧化成硝态氮。好氧池的高程经过气提的提升，因此可利用自流，回流至缺氧池，同时利用回流渠中的闸门调节回流量和去往膜池的流量。

作为本发明的改进，在好氧池末端，未进入膜池时，安装斜管分离泥水装置，实现部分泥水分离，使生化池出水污泥浓度<1000mg/L，在生化池原位实现生物量积累，提高生化池污泥浓度，提高生化系统的处理能力；

同时，由于系统中存在大比例回流，因此水流量较大，污泥在斜管底部流速快，可带动斜管中污泥的沉降，避免斜管中常见的污泥堵塞问题；

斜管分离装置的出水进入膜池，在膜池中采用中空纤维膜进一步泥水分离。由于斜管分离后出水污泥浓度相比较一般MBR大大降低(MLSS<1000mg/L)，因此，MBR系统的膜污染情况大幅减轻，可以用更大的膜通量，也意味着更少的膜，更少的鼓风机就满足处理量的要求；

作为本发明的改进，浓缩后的混合液在回流渠中再一次利用气提回流至好氧池前端，通过控制供气量(汽水比1:700-900m3/m3)以控制回流污泥量，实现污泥大比例回流(4倍回流比)。

基于上述新型膜生物反应器的研制，对应延伸出一种AC-MBR污水处理工艺，即一种新型膜生物反应器工艺，采用如下步骤：

(1)污水处理工艺

a、污水经过格栅、沉砂池、初沉池等传统预处理设施后，进入缺氧池，缺氧池中的兼氧细菌在缺氧环境中，发生反硝化作用，将水中的硝态氮还原为亚硝态氮再还原成氮气，从而降低水中的总氮；

b、污水经过缺氧后，进入厌氧池，聚磷菌在厌氧环境中释放出体内的磷酸盐。在厌氧池的出水进入好氧池时，通过气提装置，提升水位的同时，还起到一定预充氧的效果；

c、厌氧池出水进入好氧池，在好氧池中，水中的有机物在好氧环境中被异养菌大幅氧化降解。同时，自养的硝化细菌将水中的氨氧化成硝态氮。好氧池的高程经过气提的提升，因此可利用自流，回流至缺氧池，同时利用回流渠中的闸门调节回流量和去往膜池的流量；

d、好氧池的另一部分出水进入末端安装的斜管沉淀区，利用斜管沉淀将污泥部泥水分离，上清液进入膜池；

e、膜池，在膜池中采用中空纤维膜过滤泥水分离，浓缩后的混合液在回流渠中再一次利用气提回流至好氧池前端。

综上所述，本实用新型对比于现有技术的有益效果为：

相比较一般的生化MBR系统，AC-MCR在生化池末端已实现泥水分离，从而大大降低了进入后续膜分离系统的污泥量，减轻膜系统由于高污泥浓度来的污染；从而可以降低跨膜压差，风机擦洗的能耗，药剂清洗量，进一步可以减少膜面积，节省膜系统设备和土建的投资成本，因此本发明具有处理效果好，运行费用低，投资省能特点，克服MBR在投资和运行成本较高的问题。

附图说明

图1为实施例的工艺流程示意图；

图2为实施例的平面布置示意图。

附图标记：1、缺氧池；2、厌氧池；3、前气提装置；4、好氧池；5、MBR膜池；6、后气提装置；7、进水管；8、生化池溢流管；9、处理出液管；10、后回流渠；11、前回流渠；12、前风机；13、后风机；14、前气提控制阀门；15、后气提控制阀门；16、斜管泥水分离装置。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

一种新型膜生物反应器，参照图1所示，依次包括相连通的缺氧池1、厌氧池2、好氧池4、以及通过生化池溢流管8与好氧池4相连的MBR膜池5。

参照图1所示，缺氧池1上和厌氧池2上均安装有进水管7，好氧池4和MBR膜池5内分别安装有前气提装置3和后气提装置6，前气提装置3和后气提装置6分别设置有通过管线对其供气的前风机12和后风机13，并且前气提装置3和前风机12连接管线上安装有控制气提功率的前气提控制阀门14，后气提装置6和后风机13连接管线上安装有控制气提功率的后气提控制阀门15；同时好氧池4上设置有与缺氧池1相连用于好氧池4污水溢流至缺氧池1的前回流渠11，并且前回流渠11内设置有控制溢流量的控制闸门。

同时，参照图1和图2所示，好氧池4尾端安装有对污水进行预处理的斜管泥水分离装置16，斜管泥水分离装置16的出液口与生化池溢流管8相连；MBR膜池5内设置有由中空纤维膜构成的污水膜处理装置和处理出液管9，同时MBR膜池5上设置有与好氧池4前端相连用于MBR膜池5混合液溢流至好氧池4的后回流渠10。

其中，缺氧池1和厌氧池2均至少设置有两个，并且前回流渠11配套设置有至少两个，在此实施例中，缺氧池1和厌氧池2暂时均设置为两个，由此配合设置的前回流渠11也设置有两个。而且前气提控制阀门14和前风机12之间的管线上连通有风管和曝气装置，曝气装置安装于好氧池4的池底、并位于好氧池4的尾端，提高好氧池4内的充氧量，以提高好氧池4的处理效率。

处理过程：

污水经过格栅、沉砂池、初沉池等传统预处理设施后，进入生化系统，生化系统采用倒置多点进水倒置AA0(缺氧池1-厌氧池2-好氧池4)工艺，在可以调节进水分配时满足缺氧池1和厌氧池2中碳源的分配，更好的实现脱氮除磷。

缺氧池1中的兼氧细菌在缺氧环境中，发生反硝化作用，将水中的硝态氮还原为亚硝态氮再还原成氮气，从而降低水中的总氮；

污水经过缺氧后，进入厌氧池2，混合部分污水原水带来的碳源，聚磷菌在厌氧环境中释放出体内的磷酸盐。

作为本发明的改进，在厌氧池2的出水进入好氧池4时，通过气提装置，提升水位的同时，还起到一定预充氧的效果。本发明采用阀门控制气量，实现调节回流量的目的(汽水比1:700-900m3/m3)，相比水泵提升大幅降低能耗；

厌氧池2出水进入好氧池4，在好氧池4中，水中的有机物在好氧环境中被异养菌大幅氧化降解。同时，自养的硝化细菌将水中的氨氧化成硝态氮。好氧池4的高程经过气提的提升，因此可利用自流，回流至缺氧池1，同时利用回流渠中的闸门调节回流量和去往膜池的流量。

作为本发明的改进，在好氧池4末端，未进入膜池时，安装斜管分离泥水装置，实现部分泥水分离，使生化池出水污泥浓度<1000mg/L，在生化池原位实现生物量积累，提高生化池污泥浓度，提高生化系统的处理能力；

同时，由于系统中存在大比例回流，因此水流量较大，污泥在斜管底部流速快，可带动斜管中污泥的沉降，避免斜管中常见的污泥堵塞问题；

斜管分离装置的出水进入膜池，在膜池中采用中空纤维膜进一步泥水分离。由于斜管分离后出水污泥浓度相比较一般MBR大大降低(MLSS<1000mg/L)，因此，MBR系统的膜污染情况大幅减轻，可以用更大的膜通量，也意味着更少的膜，更少的鼓风机就满足处理量的要求；

作为本发明的改进，浓缩后的混合液在回流渠中再一次利用气提回流至好氧池4前端，通过控制供气量(汽水比1:700-900m3/m3)以控制回流污泥量，实现污泥大比例回流(4倍回流比)。

基于上述新型膜生物反应器的研制，对应延伸出一种AC-MBR污水处理工艺，即一种新型膜生物反应器工艺，采用如下步骤：

(1)污水处理工艺

a、污水经过格栅、沉砂池、初沉池等传统预处理设施后，进入缺氧池1，缺氧池1中的兼氧细菌在缺氧环境中，发生反硝化作用，将水中的硝态氮还原为亚硝态氮再还原成氮气，从而降低水中的总氮；

b、污水经过缺氧后，进入厌氧池2，聚磷菌在厌氧环境中释放出体内的磷酸盐。在厌氧池2的出水进入好氧池4时，通过气提装置，提升水位的同时，还起到一定预充氧的效果；

c、厌氧池2出水进入好氧池4，在好氧池4中，水中的有机物在好氧环境中被异养菌大幅氧化降解。同时，自养的硝化细菌将水中的氨氧化成硝态氮。好氧池4的高程经过气提的提升，因此可利用自流，回流至缺氧池1，同时利用回流渠中的闸门调节回流量和去往膜池的流量；

d、好氧池4的另一部分出水进入末端安装的斜管沉淀区，利用斜管沉淀将污泥部泥水分离，上清液进入膜池；

e、膜池，在膜池中采用中空纤维膜过滤泥水分离，浓缩后的混合液在回流渠中再一次利用气提回流至好氧池4前端。

以上所述仅是本实用新型的示范性实施方式，而非用于限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围由所附的权利要求确定。