一种用于污水处理的缺氧-好氧两段式膜光生物反应器

1.本实用新型属于污水处理设备领域，具体涉及一种用于污水处理的缺氧-好氧两段式膜光生物反应器。


背景技术：

2.随着经济及城镇化建设的发展，生活污水排放量居高不下，这类污水含有机物、氮、磷等污染物，如不经过有效处理，直排入环境中会造成水体黑臭或富营养化。
3.现有的污水处理工艺对一般的有机物具有较好的处理效果，但对氮磷的去除效果较差。目前，一般采用a/o或者a2/0结合物化处理工艺去除污水中的氮磷污染物，处理后的氮以氮气的形式排放至空气中，处理后的磷以磷酸盐的形式去除。这类工艺难以实现对污染物的资源化利用。同时，由于脱氮除磷工艺需要延长反应时间或提高污水回流来提升污水中氮磷的去除效果，故存在能耗高、药耗高、运行成本高等问题。
4.研究发现，与活性污泥处理系统耦合的微藻处理系统能够同时处理污水中的有机污染物和氮磷，且缩短水力停留时间，实现高效固碳，减少出水中污染物排放，实现资源化利用。因此，寻求一种与活性污泥处理耦合微藻处理的光反应装置具有重大意义。


技术实现要素：

5.为解决背景技术中的技术问题，本实用新型的目的是提供一种用于污水处理的缺氧-好氧两段式膜光生物反应器。
6.为实现上述实用新型的目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种用于污水处理的缺氧-好氧两段式膜光生物反应器，包括反应器壳体，所述反应器壳体内由下至上依次设置缺氧区和好氧区，所述缺氧区和好氧区间设置有间隔组件，所述缺氧区底部设置有布水器；所述好氧区内设置有膜组件，所述膜组件下方且位于所述好氧区内设置有曝气管，所述好氧区为微藻生长区，所述缺氧区持留污泥。
7.优选的：所述反应器壳体侧壁沿其轴线方向设置有多个固定所述间隔组件的固定件。
8.优选的：所述固定件为固定夹，所述固定夹固定设置在所述反应器壳体的内侧壁上。
9.优选的：所述固定件为法兰；所述反应器壳体的壳体由多段壳体拼接而成，相邻两段所述壳体之间采用所述法兰连接。
10.优选的：所述缺氧区底部设置有进水口，所述进水口一端连接有进水管，另一端与所述布水器连接。
11.优选的：所述好氧区上方设置有出水口和排气口，所述出水口内穿设有出水管，所述出水管一端伸入好氧区内与所述膜组件连通。
12.优选的：所述间隔组件为无纺布。
13.优选的：所述膜组件为陶瓷膜。
14.优选的：所述好氧区四周设置有多个横向和竖向排列的光源。
15.本实用新型具有以下有益效果：
16.1、本装置通过设置间隔组件，阻隔活性污泥从缺氧区进入好氧区，缺氧区内持留的活性污泥快速分解污水中有机物，代谢的小分子物质促进好氧区微藻的生长；活性污泥中部分微生物通过间隔组件进入好氧区内，微藻与微生物的协同作用能够促进污水中的污染物降解，通过膜组件分离微藻与水，收集微藻，实现资源化利用。
17.2、本装置通过在好氧区内设置膜组件，能够有效截留好氧区内的藻菌等，提高了藻类在装置中的生物量，进而提高污染物的处理效率。
18.3、本装置通过在好氧区内、膜组件下方设置曝气管，通过曝气能够有效实现藻液混合，不仅能够提供二氧化碳作为藻菌的碳源，也能够为藻菌体系的生长提供氧气。曝气过程形成的气泡在好氧区内不断上浮，能够对附着在膜组件的藻泥进行吹脱，提高膜组件的膜通量，减轻膜组件污染，提高膜组件的使用寿命。
19.4、本装置中藻菌的生物质转化过程产生的藻体和代谢产物可以作为生物燃料的原材料，将污水中的氮磷转化为有机物被微藻利用，实现藻菌耦合的体系能够相互利用代谢产物，从而减小代谢产物对膜组件的影响。
附图说明
20.图1为本实用新型两段式膜光生物反应器的正视示意图(间隔组件固定夹固定)；
21.图2为本实用新型图1的左视示意图；
22.图3为本实用新型图1的右视示意图；
23.图4为本实用新型图1中1-1截面示意图；
24.图5为本实用新型图1中2-2截面示意图；
25.图6为本实用新型图1中3-3截面示意图；
26.图7为本实用新型两段式膜光生物反应器的正视示意图(间隔组件法兰固定)；
27.图8为本实用新型图7的右视示意图。
28.图中：反应器壳体1、缺氧区2、好氧区3、间隔组件4、膜组件5、布水器6、曝气管7、进水口8、污泥排出口9、曝气管支架10、气管11、出水管14、排气口15、出水管固定控件16、取样口17、固定夹19、法兰20。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
30.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖向”、“水平”、“顶”、“底”、“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实用新型，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实用新型的限制。
31.本实用新型公开了一种用于污水处理的缺氧-好氧两段式膜光生物反应器，如图
1-8所示，包括反应器壳体1，反应器壳体1内由下至上依次设置缺氧区2和好氧区3，缺氧区2和好氧区3之间通过间隔组件4隔开。缺氧区2的侧壁上设置有进水口8和污泥排出口9，缺氧区2内底部设置有布水器6，布水器6与进水口8连接。进水口8连接有外部污水进水管。好氧区3内设置有膜组件5，膜组件5下方且位于好氧区3内设置有曝气管7，好氧区3为微藻生长区，用于微藻生产。缺氧区2用于持留包含细菌的污泥。
32.进一步的，好氧区3上方设置有出水口和排气口15，出水口和排气口15设置在反应器壳体1顶部，出水管14穿过出水口伸入好氧区3内与膜组件5连接，出水管14通过出水管固定控件16设置在反应器壳体1顶部，通过调节出水管固定控件16可以上下移动出水管14，即调节出水管14在好氧区3内的位置。排气口15用于排出好氧区3内的气体。
33.优选的技术方案是，反应器壳体1内沿其轴线方向设置有多组固定件，固定件用于将间隔组件4固定在反应器壳体1上，通过改变间隔组件4在反应器壳体1内的位置，能够对缺氧区2和好氧区3内的水力停留时间进行修改，改变藻泥投加比。
34.进一步的，反应器壳体1侧壁上设置有与间隔组件4相对应的取样口17，即每设置一间隔组件4，就对应设置一个取样口17，取样口17用于好氧区3内藻菌的取样或者排出。优选的，取样口17设置在位于相对应间隔组件4的上方且靠近间隔组件4处。
35.需要说明的是，间隔组件4在反应器壳体1内的两种设置方式。第一种设置方式：如图1-3所示，通过在反应器壳体1的内壁上固定设置多个用于固定间隔组件4的固定件，固定件可以为固定夹19。第二种设置方式：如图7、8所示，反应器壳体1的壳体由多段壳体拼接而成，多段壳体之间采用法兰20连接，也就是说，将间隔组件4设置在一组法兰20之间，两片法兰20之间通过螺栓固定。
36.优选的技术方案，膜组件5为陶瓷膜。装置运行时，陶瓷膜能够对好氧区3内的藻菌、微生物及残留的污染物等进行截留，进一步分离污水，得到较干净的水，并通过出水口排出，极大程度提高污水处理效率。同时，通过设置陶瓷膜能够将微藻在微藻区内富集，通过取样口排放到外部，便于实现微藻的富集与回收。
37.进一步的，曝气管7通过气管11与气源连接，气管11与气源之间设置有外部气泵，曝气管7通过曝气管支架10固定设置在反应器壳体1内壁上。曝气管7上开设有多个曝气孔，气体通过曝气孔进入微藻区。曝气管7的形状可以为环形、方形等，优选环形曝气管，环形曝气管上均布设置有多个曝气孔。
38.更优的技术方案是，间隔组件4可以为无纺布。通过设置无纺布将微藻与活性污泥进行分隔，以削弱藻菌之间的相互影响。部分微生物能够通过无纺布的孔隙进入微藻区内，微藻与微生物的协同作用能够促进污水中的污染物降解，实现资源化利用。但由于污水的流动方向从缺氧区2流向好氧区3，好氧区3内聚集的微藻难以穿过无纺布进入缺氧区2，故微藻对缺氧区2内活性污泥的影响较小。
39.进一步的，布水器6形状为环形布水器，环形布水器上开设有多个出水通孔。当然，本实用新型的布水器6也可以是穿孔管、喷头、滤头等。
40.需要说明的是，该两段式膜光生物反应器壳体1的侧壁由透光材质制成，如树脂、玻璃等。为了模拟实际环境中的光照和光强，好氧区3四周设置有多个光源。优选的技术方案是，好氧区3四周设置多个横向和竖向排列的led荧光灯管。
41.该缺氧-好氧两段式膜光生物反应器的工作过程：污水通过进水管进入布水器6，
布水器6使污水均匀进入缺氧区2底部，缺氧区2内含有约占缺氧区2有效容积三分之一的活性污泥，连续运行期间，缺氧区2在缺氧条件下运行。活性污泥出水通过间隔组件4进入好氧区3，活性污泥停留在缺氧区2内，最终从污泥排出口9排出。
42.活性污泥出水进入好氧区3内，先进行微藻生化处理，再通过膜组件5将藻菌进行截留至微藻区内。曝气管7为好氧区3内提供气体，能够有效混合藻液，且曝气过程形成的气泡在上浮过程中能够撞击膜组件5使附着在膜组件5表面的藻菌脱落，提高膜组件5的通过率，减轻膜组件5污染。在好氧区3内处理后的污水最终从出水口流出，藻菌从取样口17排出。
43.以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形、变型、修改、替换，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。