适用于进水波动的小型一体化MBR污水处理装备的制作方法

适用于进水波动的小型一体化mbr污水处理装备
技术领域
1.本实用新型涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种适用于进水波动的小型一体化mbr污水处理装备。


背景技术：

2.常规的小型mbr一体化污水处理装备工艺流程如图1所示。一体化设备目前主要应用于分散式农村污水处理和部分工业废水的处理。但分散式村镇污水处理类的小型污水处理系统通常存在大幅度的处理水量波动及水质波动性的问题，导致工艺上的运行管理困难，难以保证出水达标，造成严重的环境影响。
3.其次，规模小的污水处理系统往往存在机电设备匹配难的问题，如调节池无法选到流量匹配度高的潜污泵；生化池无法选到风量匹配的鼓风机，存在普遍的系统运行能耗高与工艺操作难问题。长期运行还容易导致潜污泵和风机的故障进而影响生化系统的稳定性。尤其对于有脱氮要求的小型mbr生化处理系统，进水水量波动大；总氮指标波动大；生化池溶解氧控制难等问题导致系统出水指标超标，甚至整个mbr生化处理系统的活性污泥系统的崩溃，种种问题导致了小型mbr污水处理系统的应用及推广。
4.有鉴于此，特提出本实用新型。


技术实现要素：

5.本实用新型的第一目的在于提供一种适用于进水波动的小型一体化mbr污水处理装备，以解决上述问题中的至少一种。
6.第一方面，本实用新型提供了一种适用于进水波动的小型一体化mbr污水处理装备，包括控制系统以及依次连通的格栅井、调节池、生化反应池、mbr膜池；
7.所述控制系统根据调节池液位控制所述小型一体化mbr污水处理装备的启停；
8.所述mbr膜池设置溢流口，所述溢流口与调节池或者格栅井以管道连通，用于将mbr膜池中的混合液通过溢流口回流至调节池或者格栅井。
9.作为进一步技术方案，所述调节池设置低液位标高限位；
10.当调节池液位低于低液位标高限位时，所述控制系统控制所述小型一体化mbr污水处理装备停止运行，调节池存蓄污水。
11.作为进一步技术方案，所述调节池设置高液位标高限位；
12.当调节池液位达到高液位标高限位时，所述控制系统控制所述小型一体化mbr污水处理装备启动运行。
13.作为进一步技术方案，所述调节池中安装搅拌器和潜污泵。
14.作为进一步技术方案，所述潜污泵的提升管道上不设置流量调节阀。
15.作为进一步技术方案，所述生化反应池为好氧池、厌氧池和缺氧池的组合或者好氧池。
16.作为进一步技术方案，所述生化反应池内部不设置回流泵或回流管道；
17.mbr膜池内部不设置污泥回流泵和回流管道。
18.作为进一步技术方案，所述溢流口为圆形溢流口或者矩形溢流渠；
19.作为进一步技术方案，所述溢流口与调节池以管道连通，所述管道的过水流速为0.6-2.0m/s。
20.作为进一步技术方案，所述mbr膜池不设置液位标高限位。
21.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
22.本实用新型提供的适用于进水波动的小型一体化mbr污水处理装备，控制系统根据调节池液位控制小型一体化mbr污水处理装备的启停，结构简单实用，减少在线数据反馈仪表的安装，实现系统的自动化控制，减少对运维人员的要求。mbr膜池设置溢流口，溢流口与调节池或者格栅井以管道连通，用于将mbr膜池中高于溢流口的泥水混合液回流至调节池或者格栅井。由于调节池进水具有优质碳源，通过mbr膜池溢流的混合液不仅将具有脱氮除磷作用的活性污泥带入调节池，还将经过好氧硝化的硝态氮带入调节池，并随后在调节池中实现了进水、活性污泥、碳源的均匀混合与生化反应。由于调节池池容足够大，不仅可以快速地削减溢流混合液中溶解氧，并且为生物反硝化与厌氧生物释磷反应创造了有利条件，完成总氮的高效去除与磷的充分释放。
23.本实用新型对于出水总氮、总磷指标不达标的常规小型mbr工艺装备系统的提升改造具有良好的指导意义。无需对原有设备进行大幅度整改，不需要新增水泵、风机等机电设备即可保证了出水的达标排放。
24.同样，基于上述原理，本实用新型用于小型mbr装备的新项目工程设计时，可以增加系统对于水质水量波动情况的适应性，减少了系统机电设备配套数量，降低了运维难度，并达到节约工程投资的目的，具有技术推广价值。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为常规一体化aao-mbr污水处理工艺；
27.图2为实施例1提供的适用于进水波动的小型一体化mbr污水处理装置；
28.图3为实施例1提供的适用于进水波动的小型一体化mbr污水处理工艺；
29.图4为实施例2提供的适用于进水波动的小型一体化mbr污水处理工艺；
30.图5为实施例3提供的适用于进水波动的小型一体化mbr污水处理工艺。
31.图标：1-格栅井；1-1-进水口；1-2-格栅；2-调节池；2-1-搅拌器；2-2-潜污泵；2-3-低液位标高限位；2-4-高液位标高限位；3-厌氧池；4-缺氧池；5-好氧池；5-1-曝气盘；5-2-风机；6-mbr膜池；6-1-mbr膜组件；6-2-穿孔曝气管；6-3-溢流口；6-4-产水泵；6-5-产水口；6-6-污泥外排管；6-7-溢流液回流管道。
具体实施方式
32.下面将结合实施方式和实施例对本实用新型的实施方案进行详细描述，但是本领
域技术人员将会理解，下列实施方式和实施例仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
33.第一方面，本实用新型提供了一种适用于进水波动的小型一体化mbr污水处理装备，包括控制系统以及依次连通的格栅井、调节池、生化反应池、mbr膜池，其中，格栅井用于去除污水中尺寸较大的污染物；调节池用于调节污水的进水水量及均匀水质等；生化反应池用于实现污水中总磷、总氮、氨氮、bod的去除；mbr膜池用于膜过滤出水与截留并回流活性污泥。
34.所述控制系统根据调节池液位控制小型一体化mbr污水处理装备的启停；
35.所述mbr膜池设置溢流口，所述溢流口与调节池或者格栅井以管道连通，用于将mbr膜池中的混合液通过溢流口回流至调节池或者格栅井。
36.优选地，mbr膜池的标高高于格栅井或者调节池，通过重力将mbr膜池中高于溢流口的混合液回流至格栅井或者调节池，节省能源消耗。
37.本实用新型提供的小型一体化mbr污水处理装备为在进水总氮负荷高于设计值时产水的达标排放需求提供了有利保证；为在进水水量严重偏小的情况提供了系统稳定运行保证；解决了由于原设计厌氧池、缺氧池池容偏小导致脱氮除磷效果差的问题；减少膜池在线数据反馈仪表的安装，简化了污水处理装备的控制，减少了工程投资和对运维人员的要求。
38.在一些优选的实施方式中，调节池的容积需满足6小时以上的调节时间，所述调节池中安装搅拌器和潜污泵。其中，搅拌器用于保证水质均匀，潜污泵用于将调节池中的污水提升至生化反应池进行生化反应处理，本实用新型中，潜污泵选型宜为设计水量的2-4倍。
39.在一些优选的实施方式中，潜污泵的最小流量需满足3-5倍以上平均处理流量条件，所述潜污泵的提升管道上不设置流量调节阀。
40.目前，小型污水处理系统一般难以选到匹配度高的水泵设备规格，通常选择的型号偏大，需通过提升管道上的阀门控制流量，从而造成能耗偏大，长期运行还会存在阀门堵塞，甚至出现潜污泵电机被烧坏的现象，需要频繁的人工干预。而本实用新型提供的小型一体化mbr污水处理装备中的调节池配套潜污泵出水管路上无需安装调节阀门，在充分利用提升泵的富余流量的同时取消了常规mbr工艺中的硝化液回流泵与污泥回流泵的配置，简化了工艺设备配置并保证了系统的长期稳定运行。
41.在一些优选的实施方式中，所述调节池设置低液位标高限位；
42.当调节池液位低于低液位标高限位时，所述控制系统控制所述小型一体化mbr污水处理装备停止运行，调节池存蓄污水。
43.本实用新型提供的小型一体化mbr污水处理装备，整个设备的控制为调节池液位控制，当调节池液位高于低液位标高限位时，潜污泵连续提升污水，mbr系统正常运行，当调节池液位低于低液位标高限位时，潜污泵停止提升，mbr系统停止产水。
44.在一些优选的实施方式中，所述调节池设置高液位标高限位；
45.当调节池液位达到高液位标高限位时，所述控制系统控制所述小型一体化mbr污
水处理装备启动运行。
46.本实用新型提供的小型一体化mbr污水处理装备，当调节池液位低于低液位标高限位时，控制系统会停运潜污泵及后续污水处理装备运行，至调节池达到高液位标高限位后，调节池潜水泵及后续污水处理装备启动运行，无需单独对一体化mbr污水处理装备进行控制设计。相较于常规的mbr工艺，本实用新型取消了mbr膜池高低二个液位标高限位控制，减少了在线仪表的配置，简化了控制程序，减少量设备故障点，降低了运维要求，增大了工程的经济性。
47.本实用新型中对于调节池的高液位标高限位和低液位标高限位可以采用液位计控制。
48.在一些优选的实施方式中，所述生化反应池为好氧池、厌氧池和缺氧池的组合，用于污水的脱氮除磷，也可以选择为生物膜法工艺或生物膜/活性污泥混合工艺的生化反应系统，如果调节池池容足够(hrt＞8h)可以将调节池设置为厌/缺氧池，生化反应池设置好氧池即可。
49.在一些优选的实施方式中，所述生化反应池内部不设置回流泵或回流管道；mbr膜池内部不设置污泥回流泵和回流管道。
50.本实用新型提供的小型一体化mbr污水处理装备无需硝化液回流泵设备，尤其是在进水量严重偏少，进水污染物负荷严重偏低时，避免了常规工艺过程中的好氧池溶解氧控制难的问题，同时也避免了因溶解氧过高导致的微生物消亡，保证了活性污泥微生物种群的正常生存环境条件。
51.在一些优选的实施方式中，所述mbr膜池溢流口为圆形溢流口或者矩形溢流渠，可设置于mbr膜池末端池壁的顶部。
52.所述mbr膜池溢流口与调节池以管道连通，所述管道的过水流速为0.6-2.0m/s。
53.在一些优选的实施方式中，所述mbr膜池不设置液位标高限位，依据调节池液位高低标高限位控制提升泵的启停，并联动控制小型一体化mbr污水处理装备启停。
54.采用上述小型一体化mbr污水处理装备处理污水的工艺如下：
55.该污水处理工艺在进水总氮负荷高于设计值时能保证污水的达标排放；在进水水量偏小时能保证在污水系统的稳定运行；解决了由于原设计厌氧池、缺氧池设计偏小导致脱氮除磷效果差的问题，改造过程不需要新增反硝化池池体，节约了构筑物占地与工程投资。
56.具体处理步骤例如可以如下：
57.s1、污水经过格栅井处理去除尺寸较大的颗粒性污染物后进入调节池，同时mbr膜池溢流的混合液同步进入调节池，在调节池潜水搅拌器的混合作用下进行生物反硝化脱氮和生物厌/缺氧反应，然后再经潜污泵提升至生化反应池进一步进行总氮、总磷、cod、氨氮等污染物指标的降解与去除；经过微生物处理后的污水进入mbr膜池实现泥水分离，实现出水达标排放；
58.s2、格栅井截留的污染物通过人工清捞或机械排渣集中处理，定期外运；
59.s3、小型一体化mbr污水处理装备剩余污泥可定期通过mbr膜池的溢流混合液系统排放，保证处理系统中微生物的代谢平衡；
60.s4、mbr膜池中剩余污泥排放至污泥浓缩池，定期外运处置；
61.s5、mbr膜池的溢流的混合液通过溢流管道回流至调节池进水端与进水混合后在调节池内进行生物反硝化脱氮和生物厌氧释磷反应。
62.s6、在调节池内经过生物反硝化脱氮及厌氧释磷的混合液由提升泵提升至后续生化处理系统继续完成生物脱氮、除磷、硝化、降解cod等反应过程，并最终经过mbr膜过滤后达标外排。
63.下面通过具体的实施例和对比例进一步说明本实用新型，但是，应当理解为，这些实施例仅仅是用于更详细地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本实用新型。
64.实施例1
65.一种适用于进水波动的小型一体化mbr污水处理装备，如图2所示，包括控制系统以及依次连通的格栅井1、调节池2、厌氧池3、缺氧池4、好氧池5和mbr膜池6。其中，格栅井1中设置进水口1-1和格栅1-2；调节池2中设置搅拌器2-1、潜污泵2-2、低液位标高限位2-3和高液位标高限位2-4；好氧池5底部设置曝气盘5-1，曝气盘5-1和mbr膜池6底部的穿孔曝气管6-2与风机5-2管道连通，用于曝气；mbr膜池6内包括mbr膜组件6-1，墙壁设置溢流口6-3，溢流口6-3和调节池2通过溢流液回流管道6-7连通，mbr膜池6底部设置污泥外排管6-6，mbr膜池6还设置有产水口6-5，采用产水泵6-4将处理达标的水排出。
66.工艺流程图如图3所示，具体步骤如下：
67.s1、污水经过格栅井1预处理去除尺寸较大的颗粒装及纤维状杂质后进入调节池2，进入调节池2的污水与mbr膜池6的溢流混合液通过搅拌器2-1搅拌充分混合，在调节池2内发生反硝化脱氮及生物厌氧反应，然后再经潜污泵2-2提升至厌氧池3、缺氧池4、好氧池5进一步进行总氮、总磷、氨氮、cod等指标的降解与去除；经过微生物处理后的污水进入mbr膜池6经mbr膜组件6-1过滤后从出水口6-5达标排放；
68.s2、格栅井1截留的污染物通过人工清捞或机械排渣集中处理，定期外运；
69.s3、mbr膜池6的剩余污泥定期通过污泥外排管6-6外排，保证处理系统中微生物的生长代谢平衡；
70.s4、mbr膜池6中剩余污泥排放至污泥浓缩池，定期外运处理；
71.s5、mbr膜池6的溢流混合液通过溢流液回流管道6-7回流至调节池2进水端与进水混合后在调节池2内进行反硝化脱氮和生物释磷反应。
72.s6、在调节池2内经过生物反硝化脱氮及生物释磷的混合液由潜污泵2-2提升至后续生化处理系统继续完成生物脱氮、除磷、硝化、降解cod等反应过程，并最终经过mbr膜组件6-1过滤后达标外排。
73.当调节池2液位高于低液位标高限位2-3时，控制系统控制mbr装备系统启动运行；
74.当调节池2液位低于低液位标高限位2-3时，控制系统控制mbr装备系统停止运行，调节池2存蓄污水。
75.设备停止运行后，当调节池2液位达到高液位标高限位2-4时，控制系统控制mbr装备系统启动运行。
76.试验例1
77.以某分散式农污一体化处理设备为例，设计的处理能力为150m3/d，进水codcr小于350mg/l，nh
3-n小于30mg/l，tn小于35mg/l，tp小于5mg/l，出水水质标准为一级a，采用aao-mbr处理工艺，如图1所示，膜池至好氧池的污泥回流300％，好氧池至反硝化池硝化液
回流为200％，hrt设计时间为10h。实际进水量低于100m3/d，进水codcr在50～900mg/l，tn在40～70mg/l，初期调试运行过程发现来水数量及水质波动比较大，并且由于mbr膜池回流液带来的溶解氧量比较多，好氧池内溶解氧do值经常超过8mg/l以上(标准值为2～4mg/l)，造成系统硝化/反硝化菌种难以存活，出水nh
3-n及tn指标超标，无法达标排放。
78.按照本实用新型的技术路线将上述mbr装备系统改造为本实用新型实施例1的一体化mbr污水处理装备，工艺流程如图3所示，包括在mbr膜池设溢流管到调节池进水端，同时确保调节池的提升水量达到5倍平均运行流量。随后经过二周的运行后，出水效果达到codcr＝15～25mg/l，nh
3-n＝0～2.5mg/l，tn＝5～12mg/l，tp＝0.2～0.5mg/l，最终实现达标排放。
79.实施例2
80.一种适用于进水波动的小型一体化mbr污水处理装备及工艺，如图4所示，包括控制系统以及依次连通的格栅井、调节池、好氧池、mbr膜池，其中，格栅井中设置粗格栅；调节池中设置高液位标高限位、低液位标高限位，底部设置潜水搅拌器和提升泵；好氧池底部设置曝气盘，曝气盘与供气管连接用于供氧；mbr膜池设置溢流口，与格栅井管道连接。
81.污水处理流程如下：
82.污水经过格栅井预处理去除尺寸较大的污染物，然后进入调节池进行厌/缺氧处理，调节池停留时间8h，处理后的污水再通过提升泵(提升水量100％-400％)经进水管流至过滤区去除颗粒尺寸较小的污染物，进入好氧池、mbr膜池处理后，产水达标排放。
83.mbr膜池的标高高于格栅井和调节池，当mbr膜池的液位高于高位溢流口时，mbr膜池的污水会从溢流口通过回流管(100％-300％回流比)回流至格栅井；
84.当调节池液位高于低液位标高限位时，控制系统控制设备运行；
85.当调节池液位低于低液位标高限位时，控制系统控制设备停止运行，调节池存蓄污水。
86.设备停止运行后，当调节池液位达到高液位标高限位时，控制系统控制设备启动运行。
87.实施例3
88.一种适用于进水波动的小型一体化mbr污水处理装备及工艺，如图5所示，包括控制系统以及依次连通的格栅井、调节池、缺氧池、好氧池、mbr膜池和紫外消毒设备，其中，格栅井中设置粗格栅；调节池中设置高液位标高限位、低液位标高限位，底部设置潜水搅拌器和提升泵；缺氧池底部设置搅拌器；好氧池底部设置曝气盘；mbr膜池设置高位溢流口，与调节池以溢流管道连接；溢流管道还与污泥池连通，用于将污泥转移至污泥池。
89.污水处理流程如下：
90.污水经过格栅井预处理去除尺寸较大的污染物，然后进入调节池，处理后的污水依次通过缺氧池、好氧池、mbr膜池处理后，经紫外消毒处理后达标排放，mbr膜池的剩余污泥流排放至污泥池，污泥定期外运处理。
91.mbr膜池的标高高于调节池，当mbr膜池的液位高于溢流口时，mbr膜池的污水会从溢流口通过回流管回流至调节池；
92.当调节池液位高于低液位标高限位时，控制系统控制设备运行；
93.当调节池液位低于低液位标高限位时，控制系统控制设备停止运行，调节池存蓄
污水。
94.设备停止运行后，当调节池液位达到高液位标高限位时，控制系统控制设备启动运行。
95.试验例2
96.由于某村污水处理设备不达标，该村设置有三个污水处理站点，针对该问题，对1、2、3号站点在原污水处理设备的基础上进行改进，改进得到实施例3的适用于进水波动的小型一体化mbr污水处理设备，采用该设备对该村的污水进行处理。系统正常运行后，对1、2、3号站取水检测，第三方检测机构检测结果如表1和表2所示。
97.1、2号站设计日处理量为50m3/d，低水量时日进水量仅有10m3/d；3号站设计日处理量为20m3/d，高水量时日进水量可达30m3/d。3个站点的来水量均对系统造成了严重的冲击。按照本实用新型整改后，出水水质仍然能稳定达标。
98.检测结果：
99.表1水样检测结果
100.站点bod(mg/l)cod(mg/l)氨氮(mg/l)总磷(mg/l)总氮(mg/l)1号站3.87.80.470.181.62号站2.64.180.1790.0580.93号站3.25.250.320.111.3出水标准6301.5(2.5)*0.35
101.表2第三方公司水样检测结果
102.站点bod(mg/l)cod(mg/l)氨氮(mg/l)总磷(mg/l)总氮(mg/l)1号站3.6280.1970.011.412号站2.2170.1520.030.93号站3.8280.2670.062.37出水标准6301.5(2.5)*0.35
103.对比例1
104.一种常规的mbr污水处理设备，包括依次连通的厌氧池、缺氧池、好氧池和mbr膜池，其中缺氧池末端至厌氧池始端设置反硝化液回流管(回流比r1＝40％-100％)，好氧池末端至缺氧始端设置硝化液回流管(回流比r2＝100％-300％)，mbr膜池至好氧池始端设置污泥回流管(回流比r3＝200％-400％)；好氧池和mbr膜池设置曝气系统。
105.工艺流程如图1所示，污水依次经格栅井、调节池、厌氧池、缺氧池、好氧池和mbr膜池处理后达标排放，该工艺中，膜池末端污泥回流，好氧池末端硝化液回流、缺氧池末端反硝化液回流。
106.与本实用新型提供的污水处理设备相比，对比例1至少存在如下缺点：
107.1.工艺回流点多，每处污水回流的回流比存在明显差别；
108.2.工艺的能耗较高。从图1可以看出mbr工艺能耗点主要集中在上述三道回流及二道曝气(好氧池充氧曝气、膜堆擦洗曝气)。
109.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部
技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。