基于MUCT-MBER的生物脱氮除磷耦合膜污染控制装置的制作方法

本实用新型属于污水处理技术领域，特别涉及一种基于muct-mber的生物脱氮除磷耦合膜污染控制装置。

背景技术：

目前，水资源短缺、能源紧张、水污染严重问题是制约我国国民经济发展的三大因素。水资源短缺造成径水流量及地下水源不足，从而使水系统可容纳污染物的总量较小，容易造成水环境污染；能源紧张导致不能采用处理效率高但能耗大的技术来消除污染，从而使削减向水系统排放污染物的能力低，这两者都是不利于水环境保护的重要原因。而面对经济的快速发展，工业生产和人民生活都不可避免地产生水体污染物。水污染物进入水体以后，首先影响的就是水资源。因此消除水污染，特别是高效低能耗地消除水污染不仅是环境保护的重要任务，而且是水资源保护与有效利用的重大任务。同时为了实现污水处理工艺的连续性，不得不采用多个单体设备交替进水周期性运行，其设备利用率较低，占地面积和投资加大，其中生物学未达到优化状态也是造成设备容积负荷不高，需要较大设备容积的重要原因之一。能否在一个单体设备中实现连续的脱有机碳、脱氮、脱磷一直是人们研究的热点问题。

传统a2/o工艺(亦称a-a-o工艺，是anaerobic(厌氧)-anoxic(缺氧)-oxic(好氧)第一个字母的简称，具有污染物去除率高，运行稳定，有较好地耐冲击负荷，但是除磷效果受回流污泥中do和硝态氮氧的影响，因此脱氮除磷效率不会太高，南非开普敦大学研究的uct(univerdityofcapetown)工艺在a2/o工艺的基础上将沉淀池的回流污泥回流至去缺氧池而不是厌氧池，防止了硝酸盐氮进入厌氧池破坏厌氧环境影响除磷效率，同时增加缺氧池到厌氧池的混合液回流，由于反硝化作用使硝态氮浓度大大降低，不会影响厌氧池的厌氧环境，改良型muct(modifieduniverdityofcapetown)工艺是在uct的基础上增加一个缺氧池，系统设置两条内循环，优化系统的除磷效果。

mbr(membranebio-reactor)反应器，又称膜生物反应器，在废水领域的应用始于二十世纪六十年代的美国，mbr反应器具有高效的截留作用，能够有效地截留反应器中的微生物、颗粒物质、大分子有机物，相对于传统的脱氮除磷工艺相比，mbr可以使硝化菌长期停留在好氧池内，满足了硝化菌的生长，减少了硝化菌的流失，同时mbr可以保持较高的污泥浓度，此外可以代替好氧池和二沉池，能够强化对胶体磷的去除效果，所以近些年mbr工艺在强化脱氮除磷方面的应用具有较大的应用前景。

十九世纪末英国人首先将电力应用在废水处理中，而脉冲电化学是一种新型电化学技术，脉冲电化学既具有传统电化学的优点，用能够通过周期性交换电压显著降解电耗和缓解电极钝化的缺点，脉冲电化学法是一种简单可行，便于控制节约能耗的新型水处理技术，同时兼具利用金属电极通电后溶解金属离子与污水中的溶解性磷反应生成难溶性的沉淀物进而实现对磷的去除，由于此过程不需要投加化学药剂，因此避免了对环境的二次污染。

muct-mber工艺系统，首先在一体内实现缺氧、好氧和膜电生物反应器三个反应区域完成多种生化反应过程，从而在节能状态下实现脱除有机物、氮、磷等污染物；其次引入电凝聚形成原位膜电生物反应器工艺，促进微生物生长活性，而且可以实时产生新生态大分子絮凝剂，高效除磷的同时有效减缓膜组件的污染，从而提高出水质量，最后实现在单一反应设备内实现膜电生。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供一种基于muct-mber的生物脱氮除磷耦合膜污染控制装置，在节能状态下实现脱除有机物、氮、磷等污染物，通过引入电凝聚形成原位膜电生物反应器工艺，促进微生物生长活性，而且可以实时产生新生态大分子絮凝剂，高效除磷的同时有效减缓膜组件的污染的装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种基于muct-mber的生物脱氮除磷耦合膜污染控制装置，包括进水箱、厌氧池、第一缺氧池、第二缺氧池和mber池，所述进水箱通过进水泵将原水依次输送至厌氧池、第一缺氧池和第二缺氧池，所述第二缺氧池通过提升泵进入mber池内，所述mber池内设有板式膜组件和曝气泵，所述板式膜组件连接有脉冲电源及电池板，所述mber池连接有do/ph仪。

作为优选，所述mber池还连接有产水泵，所述产水泵的管路上设有真空压力表。

作为优选，所述mber池与厌氧池之间设有回流泵。

作为优选，所述厌氧池、第一缺氧池和第二缺氧池内均设有搅拌器。

作为优选，所述进水箱、厌氧池、第一缺氧池、第二缺氧池和mber池壳体的材质均为有机玻璃。

作为优选，所述板式膜组件材质为pvdf，所述膜组件长度为40cm，高为30cm，且设置有38cm×20cm×0.2cm的铁板作为电化学的阴极和阳极。

本实用新新型的基于muct-mber的生物脱氮除磷耦合膜污染控制装置，具有以下有益效果：本实用新型通过在mber膜电生物反应器中，利用电凝聚作用实现新生态大分子絮凝剂的实时补充，为微生物菌群提供电子载体，实现在节能的条件下强化去除有机物、氮、磷等污染物质，同时带电污染物颗粒在电场中泳动，其中部分电荷在被电极中和进而促进其脱稳聚沉，减少对板式膜的污染从而减少对膜组件的清洗频率，最终实现在muct-mber一体式系统中实现高效脱氮除磷同时控制膜污染的工艺耦合。

附图说明

图1为本实用新型中的基于muct-mber的生物脱氮除磷耦合膜污染控制装置的结构示意图。

图中：1、进水箱；2、进水泵；3、搅拌器；4、厌氧池；5、第一缺氧池；6、第二缺氧池；7、回流泵；8、提升泵；9、mber池；10、do/ph仪；11、脉冲电源及电池板；12、产水泵；13、曝气泵；14、回流泵；15、真空压力表。

具体实施方式

使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作详细说明。

如图1所示，本实用新型的实施例公开了一种基于muct-mber的生物脱氮除磷耦合膜污染控制装置，包括进水箱1、厌氧池4、第一缺氧池5、第二缺氧池6和mber池9，进水箱1通过进水泵2将原水依次输送至厌氧池4、第一缺氧池5和第二缺氧池6，第二缺氧池6通过提升泵8进入mber池9内，mber池9内设有板式膜组件14和曝气泵13，板式膜组件14连接有脉冲电源及电池板11，mber池9连接有do/ph仪10。进水箱1内人工配水由进水泵2首先进入厌氧池4，分别流经第一缺氧池5和第二缺氧池6，再由提升泵8进入mber池9。mber池9与厌氧池4之间回流泵7。

第二缺氧池6至厌氧池4的内回流2(回流比为100％～400％)；mber池9至第一缺氧池5的内回流1(回流比为100％～200％)。

本实施例中，mber池9还连接有产水泵12，产水泵12的管路上设有真空压力表15。曝气泵13的曝气强度由do/ph仪10实时监控进行调节，通过产水过程真空压力表15的变化，观察电絮凝过程对膜污染的影响效果。

本实施例中，厌氧池4、第一缺氧池5和第二缺氧池6内均设有搅拌器3，使反应器内没有水力死角，增加反应器内污水与污泥充分接触，以保障泥水充分接触混匀。

本实施例中，进水箱1、厌氧池4、第一缺氧池5、第二缺氧池6和mber池9的壳体的材质均为有机玻璃，总容积72l，有效容积56.7l。

板式膜组件材质为pvdf，所述膜组件长度为40cm，高为30cm，同时设置有38cm×20cm×0.2cm的铁板作为电化学的阴极和阳极，内放置有do/ph仪10，实时监控反应器内的参数变化。

本实用新型中的改良型muct工艺即在传统uct工艺中厌氧池与好氧池中间增加一个缺氧池，系统内设置两个内回流，内回流1：从mber池(好氧膜池)9至第一缺氧池5的内回流；内回流2：从第二缺氧池6至厌氧池4的内回流。第一缺氧池5利用好氧膜池9中回流的硝化混合液进行反硝化，通过提高好氧膜池至第一缺氧池5的回流比提高系统的脱氮效率，进入第二缺氧池的含碳有机物浓度比进入第一缺氧池5的含碳有机物浓度低，而且容易生物降解的含碳有机物在第一缺氧池5中一部分被反硝化消耗，通过第二缺氧池6至厌氧池4的回流减少no3^--n对除磷功能的干扰，优化系统的除磷作用，使得脱氮除磷效果较好；同时在好氧膜池中加入双铁电极和脉冲电源构成mber系统，重组形成一体式muct-mber工艺系统，在mber膜电生物反应器中，利用电凝聚作用实现新生态大分子絮凝剂的实时补充，为微生物菌群提供电子载体，实现在节能的条件下强化去除有机物、氮、磷等污染物质，同时带电污染物颗粒在电场中泳动，其中部分电荷在被电极中和进而促进其脱稳聚沉，减少对板式膜的污染从而减少对膜组件的清洗频率，最终实现在muct-mber一体式系统中实现高效脱氮除磷同时控制膜污染的工艺耦合。

优化muct-mber的高效生物脱氮除磷耦合膜污染，采用本装置包括以下步骤：

第一：首先是反应器的启动，控制hrt在(10h～20h)变化；第二缺氧池6至厌氧池4的内回流2(回流比为100％～400％)；mber池9至第一缺氧池5的内回流1(回流比为100％～200％)，其次是强化富集dnpaos及稳定运行时菌群的变化，最后考察对有机物和氮的去除效果。

第二：在系统稳定运行下对于膜污染的影响因素的探究，对于跨膜压差的变化，以及在膜丝表面的污染物的分析。

第三：通过优化曝气强度与回流比对muct-mber工艺的协同影响规律，研究曝气强度和回流比对脱氮除磷效果的影响及其变化规律。

第四：不同曝气强度对脉冲电化学除磷的影响以及脉冲电化学的絮凝效果对膜污染的影响评价。

第五：通过不同影响因子对muct-mber工艺系统的影响规律的研究，实现muct-mber工艺的高效生物脱氮除磷耦合膜污染的控制。

本实用新型的基于muct-mber的生物脱氮除磷耦合膜污染控制装置具体实施流程如下：

板式膜组件14在进行试验之前进行清水试验，测定板式膜组件14的清水通量；实验前电极板需用粗砂纸和细砂纸进行打磨，然后用10％的稀盐酸溶液进行冲洗去除表面的铁锈，最后用清水清洗极板然后放入反应器内，并在mber底部设置穿孔曝气装置保证池内溶解氧均匀分布。

一体式的muct-mber反应器，进水泵2将进水箱1的原水首先送至厌氧池4然后分别经过第一缺氧池5、第二缺氧池6最后进入mber池9内，内回流2控制在100％～400％；内回流1控制在100％～200％。

本试验在长期运行条件下完成，实施过程分为三个阶段运行：

阶段ⅰ：muct-mber工艺系统启动阶段，控制hrt在为15h左右；srt为25d左右；好氧膜池到第一缺氧池5的回流比为400％；第二缺氧池6到厌氧池4的回流比为100％；曝气强度为100l·h^-1；温度控制在23℃，控制脉冲密度为16a/m²，当稳定运行时研究系统对于有机物、氮、磷的去除效果以及膜污染变化。

阶段ⅱ：研究不同曝气强度下、回流比脉冲密度协同作用的影响规律。即在控制hrt在(10h～20h)变化；好氧膜池到缺氧池1的回流比为(100％～400％)，第二缺氧池6到厌氧池4的回流比为(100％～200％)，曝气强度在(100l·h^-1～300l·h^-1)，脉冲密度在(6a/m²～40a/m²)变化情况下对于有机物、氮、磷的去除效果以及跨膜压差的变化。

阶段ⅲ：即在muct-mber工艺脱氮除磷耦合膜污染过程中的优化评价，在阶段ⅱ的基础上优化实验过程，找到协同脱氮除磷耦合控制膜污染的最后条件。

本实用新型实现了在高效脱氮除磷的条件下，通过加入电化学有效的控制了膜污染，减少了对于膜组件的清洗频率同时电化学在除磷方面有也起到重要作用，膜电组合工艺在脱氮除磷耦合膜污染控制方面具有很广的应用前景价值，为今后的实际工程提供了重要的参考。

以上实施例仅为本实用新型的示例性实施例，不用于限制本实用新型，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。