本實用新型涉及污水處理及污水回用領域，特別是涉及一種MBR設備。

背景技術：

膜生物反應器（Membrane Bio-Reactor，MBR）是一種將膜分離技術與生物處理技術相結(jié)合的污水處理系統(tǒng)。以膜組件取代傳統(tǒng)生物處理技術末端二沉池，不僅減少了工程占地面積，而且生物反應器中保持高活性污泥濃度，提高了系統(tǒng)處理有機負荷的能力。同時由于分離膜的截留，世代周期較長的微生物，如硝化菌，能在系統(tǒng)內(nèi)充分繁殖，因此MBR系統(tǒng)的硝化效果顯著。

MBR系統(tǒng)廣泛適用于生活小區(qū)、賓館飯店、度假區(qū)、學校、寫字樓、等分散用戶的日常生活污水處理，以及啤酒、制革、食品、化工等行業(yè)的高濃度有機污水處理。MBR系統(tǒng)的產(chǎn)水可用于灌溉、洗滌、環(huán)衛(wèi)、造景等非飲用功能。如果加入反滲透和消毒等工藝，則產(chǎn)水可用于工業(yè)和飲用等用途。

在傳統(tǒng)的MBR系統(tǒng)中，往往將曝氣裝置和膜設備安裝在一起。目的是通過曝氣減少膜污染。這種配置方式存在兩個問題：一是曝氣量大、運行能耗高；二是前后進入的污水混合在一起，不利于系統(tǒng)連續(xù)式運行。這兩個問題嚴重地制約了MBR技術的應用推廣。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型通過對傳統(tǒng)MBR系統(tǒng)的改進，將曝氣裝置和膜組件分離，并用過渡池連接，能顯著減少曝氣量、增加污水有效處理時間、靈活地控制系統(tǒng)的生化反應環(huán)境。尤其是在曝氣池、過渡池和/或膜分離池中安裝固定的多孔材料作為微生物的負載體，促進微生物的多樣性和增殖，并通過多孔材料對污染物質(zhì)的吸附提高生化反應效率，從而可在水力停留時間較短的情況下得到良好的污水處理結(jié)果。

本實用新型公開的一種固定床MBR設備，包括曝氣池、過渡池、膜分離池和設備運行所需的其他組件及設施。該固定床MBR設備的特征之一在于：曝氣池、過渡池和膜分離池均設計為狹窄的垂直空間，其中過渡池用隔斷形成狹長的通道使污水以推流方式前進，從而使污水流形成污染物濃度由高到低的梯度。所述改進的MBR設備盡量避免了傳統(tǒng)MBR設備的混流狀態(tài)，使污水流形成溶解氧濃度由高到低的梯度，使過渡池中形成由好氧至缺氧的生化反應環(huán)境。

該固定床MBR設備的另一個特征在于：在曝氣池、過渡池和膜分離池這三個生化反應池中，至少在一個反應池中安裝固定的多孔材料作為微生物的負載體。

本實用新型所述MBR設備的運行方法和各部分功能具體描述如下：

污水先進入曝氣池，再進入過渡池，然后進入膜分離池，經(jīng)過分離膜過濾后達標排放；曝氣池為污水提供好氧生化反應環(huán)境，過渡池提供好氧至缺氧狀態(tài)下的生化反應環(huán)境，膜分離池提供好氧生化反應環(huán)境及微濾過程。

進入曝氣池的污水，可經(jīng)過或不經(jīng)過包括澄清、厭氧、缺氧、超級氧化等在內(nèi)的預處理。

在所述曝氣池中，靠近底部設置有污水入口和曝氣裝置。污水入口可設置于曝氣管上方或下方。污水入口可采用分布式的多孔管。曝氣裝置可采用分布式的多孔管或多孔板。由于曝氣池為狹窄的垂直空間，因此曝氣氣泡在升至水面的過程中有較長時間與污水接觸，從而提高氧氣在污水中的溶解濃度。優(yōu)選地，曝氣裝置可采用孔徑細小、孔密度大的多孔材料制造，使曝氣氣泡細膩，既降低了氣泡的上升速度，又增加了氣泡與污水的接觸面積，從而提高了氧氣的溶解效率，可降低曝氣強度，降低運行能耗。

所述曝氣池與所述過渡池相鄰，曝氣池中的污水可溢流至過渡池中。過渡池沿其長度和寬度方向被隔斷，使污水只能從隔斷的上部或下部通過，從而形成一組垂直的折疊通道。污水流經(jīng)過渡池時，溶解氧逐漸被微生物消耗，因而其濃度逐漸降低。如果增加隔斷的數(shù)量，則過渡池的通道長度和污水的流經(jīng)時間相應增加，此時，在過渡池的末端可形成缺氧微生物環(huán)境。因此，在過渡池中，可發(fā)生好氧至缺氧的一系列生化反應，使難降解有機物充分停留降解，使硝化和反硝化反應得到強化，并保證了除磷效果。

所述過渡池中的污水最終溢流至相鄰的膜分離池中。所述膜分離池的下部設置有分離膜組件。分離膜組件兼具曝氣和過濾功能。曝氣使膜分離池形成好氧生物環(huán)境，強化降COD和除磷效果。過濾則截留池中的微小顆粒，包括微生物、寄生蟲（卵）等，使出水濁度和細菌數(shù)量達到出水要求。

在所述膜分離池中，幾組分離膜組件可交替出水和空氣反沖。出水時，出水壓力可來自于膜分離池的液位靜壓，也可來自自吸泵的真空。空氣反沖時，既可對分離膜進行清潔，又可起到曝氣的作用。與所述曝氣池相似，膜分離池也是狹窄的垂直空間，因此液位靜壓比較大、曝氣效率比較高，從而大大降低了膜分離池的運行能耗。

所述膜分離池中的污水可全部或大部分經(jīng)分離膜排出。小部分污水可回流至所述MBR設備前端的缺氧池中或所述MBR設備的曝氣池中。

本實用新型所述固定床MBR設備，將多孔材料以包括但不限于貼附、懸掛和堆疊在內(nèi)的方式設置在設備的曝氣池、過渡池和/或膜分離池中，形成生物固定床。多孔材料不溶于水、且耐微生物侵蝕，可選用包括但不限于無機材料、有機高分子材料和金屬材料。多孔材料為通孔結(jié)構，優(yōu)選地，材料由尺寸大于2 mm的大孔和尺寸小于10 μm的微孔組成，大孔有利于污水的流通傳質(zhì)，微孔有利于微生物的附著和有機污染物的吸附；更優(yōu)地，宏觀上，材料為包括但不限于海綿狀、蜂窩狀、網(wǎng)狀等大孔結(jié)構，而微觀上，其骨架由包含但不限于微孔、凹凸等結(jié)構形成高比表面。常見的這類材料包括聚氨酯泡沫、蜂窩陶瓷、泡沫陶瓷、水泥網(wǎng)格、不銹鋼網(wǎng)、蜂窩炭等等。

尤其在過渡池中，通過隔斷形成狹長的水道，類似于氧化溝工藝設施。不同的是，氧化溝工藝需要大面積的工程用地，而本實用新型則充分利用垂直空間大大降低設備占地面積。為提高狹小空間的水處理能力，生物固定床發(fā)揮了重要作用：

1）為微生物提供負載，促進了微生物的增殖和多樣性；

2）吸附污染性物質(zhì)，使其與微生物有足夠的作用時間，尤其有利于難降解有機物的分解；

3）由于多孔材料的吸附作用，反應池水流中的污染物濃度大大降低，因此可減少水力停留時間。

總之，該流化床MBR設備可以很方便地設置各反應池，尤其是過渡池的生化反應環(huán)境，以適應MBR進水的性質(zhì)?？筛鶕?jù)進水中污染物種類、可生化性及濃度等狀況，將各反應池的溶解氧調(diào)整至合適濃度，使設備中的水處理效率達到最佳狀態(tài)。

本實用新型的有益效果是：固定床MBR設備具有結(jié)構緊湊、工藝靈活、生化反應效率高、運行能耗低等特點；固定生物床促進了微生物的增殖和多樣性，并通過多孔材料對污染物質(zhì)的吸附，提高了生化反應效率，尤其有助于難降解有機物的分解；該設備技術既適合制造小型一體化污水處理設備，也適合大規(guī)模污水處理應用；既可應用于普通生活污水的處理，也可應用于垃圾滲濾液、工業(yè)廢水等高濃度污水的處理，并可獲得更顯著的處理效果。

附圖說明

圖1是本實用新型一種固定床MBR設備實例1的主體結(jié)構示意圖；

附圖中各部件的標記如下：1、曝氣池；11、污水入口；12、曝氣裝置；2、過渡池；21、隔斷；22、溢流液位；23、系統(tǒng)排氣口/系統(tǒng)溢流口；24、隔斷下部的污水流通口（黑色標記）；25、隔斷上部的污水溢流口（白色標記）；3、膜分離池；31、分離膜組件（帶出水及氣反沖管路）；4、污泥排出口；5、多孔材料載體。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的較佳實施例進行詳細闡述，以使本實用新型的優(yōu)點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本實用新型的保護范圍做出更為明確的界定。

實施例1

圖1是本實用新型實施例1的主體結(jié)構示意圖。這種固定床MBR設備用不銹鋼材料制造，包括曝氣池1、過渡池2、膜分離池3，還包括圖中沒有顯示的、能保證該設備運行所需的其他組件及設施。設備主體尺寸為長1.3 m、寬0.3 m、高1 m，其中曝氣池1長0.25 m，過渡池2長0.75 m，膜分離池3長0.3 m。設備小巧緊湊，適合于家庭用戶的污水處理和回用。

本實例中，曝氣池1中設置了污水入口11和曝氣裝置12。曝氣裝置12由中空結(jié)構的平板式陶瓷分離膜組成，陶瓷分離膜的孔徑為1~5 μm。污水入口11位于曝氣裝置12的上方，是由不銹鋼管組成的分布式排水裝置；不銹鋼管的下部有一排直徑2 mm的圓孔，以利于污水流向曝氣裝置12，使污水與氣泡充分混合，并防止不銹鋼管中沉積固態(tài)雜物，造成污水入口11堵塞。

過渡池2用3塊隔斷21分隔成4個狹長的空間。如圖所示，這4個狹長的空間通過隔斷21上部的溢流口或下部的出口連通，形成一個約4 m長的水流通道，使污水以推流方式前進，防止不同生化階段的污水混合。

在過渡池2的內(nèi)壁上粘貼5 cm厚的聚氨酯泡沫塑料作為微生物的多孔載體5。聚氨酯泡沫的宏觀孔徑大約為5 mm，保證了污水的傳質(zhì)。泡沫骨架表面粗糙，為微生物的附著提供了巨大的表面。

膜分離池3中設置有兩組分離膜組件31，分離膜元件采用具有中空結(jié)構的平板式陶瓷分離膜，分離膜孔徑為0.1~0.5 μm。這兩組分離膜組件交替進行出水和空氣反沖洗過程。其中空氣反沖洗過程起到兩個方面的作用：一是清潔分離膜使之保持通量，二是起曝氣作用。清潔和曝氣的雙重作用，有利于降低膜分離池的運行能耗。

在膜分離池的上部，設有系統(tǒng)排氣口/系統(tǒng)溢流口23，用于系統(tǒng)氣壓和水位的平衡。溢流的污水可回流到曝氣池1，也可回流到本設備的前端污水池（如緩沖池，或缺氧池等）。

設備運行時，污水先進入曝氣池，再進入過渡池，然后進入膜分離池，經(jīng)過分離膜過濾后達標排放。污水在設備中的流動，來自于液位的靜壓。

曝氣池為污水提供好氧生化反應環(huán)境，過渡池提供好氧至缺氧狀態(tài)下的生化反應環(huán)境，膜分離池提供好氧生化反應環(huán)境及微濾過程。

本實例具有結(jié)構緊湊、工藝靈活、生化反應效率高、運行能耗低等特點，適合于家庭等小量污水產(chǎn)量的處理。

實施例2

本實施例的主體與實例1的相同，只是過渡池中的多孔材料采用蜂窩陶瓷。蜂窩陶瓷為邊長200 mm的正方體，孔道為邊長3 mm的正方形，孔壁上分布1 μm左右的微孔。所述蜂窩陶瓷以錯位排列的方式堆積在過渡池中，污水流過其孔道。由于蜂窩陶瓷質(zhì)地堅硬、不變形， 因此微生物可在其孔壁上穩(wěn)定地附著、增殖。

以上所述僅為本實用新型的實施例，設備的尺寸、部件及材質(zhì)等只是該應用實例所擁有的特種，并非因此限制本實用新型的專利范圍，根據(jù)應用環(huán)境和規(guī)模，設備可選用合適的尺寸、部件及材質(zhì)等。凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。