一种超声波A2OMBR污水处理与污泥减量组合装置及其应用.pdf

一种超声波+A2O+MBR污水处理与污泥减量组合装置及其应用，它属于污水处理与污泥减量同步进行的高效处理技术领域。本发明解决了传统A2O工艺氮磷去除率低、沉淀池占地面积大、污泥产率高、工艺处理时间长，同时出水水质难以达到回用水水质标准的问题。它包括厌氧池、缺氧池、好氧池、膜生物反应器(MBR)以及超声池。该装置用于污水处理与污泥减量。本发明的装置提高了出水水质，缩短了处理时间，实现了高效的污泥减量，占地面积缩小，污泥减量45％以上，基建成本及运营成本降低。

权利要求书
1.  一种超声波+A2O+MBR污水处理与污泥减量组合装置，其特征在于它包括：厌氧池(1)、缺氧池(2)、好氧池(3)、MBR(4)和超声池(5)；其中，待处理的污水由厌氧池进水管(6)进入到厌氧池(1)中，缺氧池进水管(7)的进水口与厌氧池(1)连通，出水口与缺氧池(2)连通；好氧池进水管(8)的进水口与缺氧池(2)连通，好氧池进水管(8)的出水口与好氧池(3)连通；MBR进水管(9)的进水口与好氧池(3)连通，MBR进水管(9)的出水口与和MBR(4)和内循环管(10)的进水口连通；MBR排泥管(12)的出泥口与MBR(4)连通，MBR排泥管(12)的入泥口与超声池(5)连通，超声池污泥回流管二(14)的出泥口与超声池(5)连通，入泥口与MBR(4)连通；超声池污泥回流管一(13)的出泥口与超声池(5)连通，入泥口与缺氧池(2)连通。

2.  根据权利要求1所述的一种超声波+A2O+MBR污水处理与污泥减量组合装置，其特征在于超声池(5)包括超声波换能器(15)、超声波探头(16)、超声波发生器(17)、超声波工控机(18)、超声波污泥回流管一(13)和超声池污泥回流管二(14)。

3.  根据权利要求2所述的一种超声波+A2O+MBR污水处理与污泥减量组合装置，其特征在于污泥通过MBR排泥管(12)排放到超声池(5)中，通过超声波工控机(18)调节超声波功率，同时开启超声波发生器(17)，在超声波换能器(15)作用下使超声波探头(16)震动并发出超声波，实现污泥减量。

4.  根据权利要求1所述的一种超声波+A2O+MBR污水处理与污泥减量组合装置，其特征在于MBR(4)内设置有膜组件(20)和曝气装置(19)；所述的膜组件(20)材质为聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯或沸石分子筛。

5.  根据权利要求4所述的一种超声波+A2O+MBR污水处理与污泥减量组合装置，其特征在于由A2O工艺处理后的泥水混合液经MBR进水管(9)进入MBR(4)中，通过膜组件(20)的真空抽滤作用，实现泥水的分离与污水的深度处理，处理后的污水经MBR出水管(21)排出，分离得到的污泥的其中一部分经MBR排泥管(12)排放到超声池(5)中，另一部分经MBR排泥管(11)排出。

6.  一种超声波+A2O+MBR污水处理与污泥减量组合装置的应用，其特征在于它用于污水处理与污泥减量。

7.  根据权利要求6所述的一种超声波+A2O+MBR污水处理与污泥减量组合装置的应用，其特征在于它是按照以下方法进行污水处理与污泥减量的：
首先，待处理污水由厌氧池进水管(6)进入厌氧池(1)中进行污水的磷释放与氨化反应，经厌氧池(1)处理后的污水再通过缺氧池进水管(7)进入到缺氧池(2)中进行污 水的脱氮，经缺氧池(2)处理后的污水在经过好氧池进水管(8)进入到好氧池(3)中进行污水中BOD的去除、硝化过程以及磷的吸收反应，再将好氧池(3)处理后的泥水混合液一部分经过MBR进水管(9)进入到MBR(4)中，另一部分经内循环回流管(10)回流至缺氧池(2)中，完成A2O处理；
其次，在曝气装置(19)作用下，污水经膜组件(20)真空抽滤后从MBR出水管(21)排出，分离得到的污泥的其中一部分经MBR排泥管(12)排放到超声池(5)中，另一部分经MBR排泥管(11)排出；
然后，开启超声波工控机(18)调节超声波功率，同时开启超声波发生器(17)，向超声波换能器(15)发出信号使超声波探头(16)开始震动并发出超声波，实现污泥减量。

8.  根据权利要求7所述的一种超声波+A2O+MBR污水处理与污泥减量组合装置的应用，其特征在于所述的超声波为功率相对高的超声波和功率相对低的超声波。

9.  根据权利要求8所述的一种超声波+A2O+MBR污水处理与污泥减量组合装置的应用，其特征在于功率相对高的超声波加速释放污泥中细胞内物质，所述的细胞内物质包括有机物质和酶类；功率相对低的超声波降低污泥中丝状菌数量。

10.  根据权利要求7所述的一种超声波+A2O+MBR污水处理与污泥减量组合装置的应用，其特征在于MBR(4)内设置有膜组件(20)和曝气装置(19)；所述的膜组件(20)材质为聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯或沸石分子筛。

说明书一种超声波+A2O+MBR污水处理与污泥减量组合装置及其应用
技术领域
本发明属于同步进行污水处理与污泥减量的高效处理技术领域。特别涉及超声波+A2O+MBR污水处理与污泥减量组合工艺
背景技术
A2O工艺是一种以活性污泥法为基础的污水处理工艺，它主要由厌氧反应-缺氧反应-好氧反应三段生物处理单元组成。其工艺流程简单、污染物去除效果较高、污泥沉降性能良好等优点，一直被广泛应用。但其污泥产率高增加了污泥后续处置费用；同时沉淀池占地面积大，难以满足城市土地资源短缺的现状；并且其出水水质无法满足再回用水质标准，这些都增加了工艺的投资及运营成本，限制了该工艺更广泛的应用和发展。因此如何在保持A2O工艺原有优点的基础上进行改良，提高出水水质、减小占地面积、实现高效的污泥减量，成为了人们关注的焦点问题。
MBR膜生物反应器，是一种高效的污水处理技术，它将活性污泥法与膜分离技术进行结合，利用膜组件的高效截留特性，实现高效的泥水分离，取代传统活性污泥法中的二沉池，减小了工艺的占地面积；同时经膜组件过滤后的出水高质稳定，能够满足再回用水质标准。
超声波处理污泥是一种新型的污泥减量技术，研究表明超声波产生的空穴作用，可以有效破坏污泥的细胞壁，功率相对较高的超声波可以加速污泥细胞的破裂释放有机物质，功率相对较小的超声波可以有效破坏丝状菌提高污泥沉降性，同时污泥经超声波破壁溶胞后释放细胞内物质，主要包括有机营养物质以及酶类物质，释放的有机物回流至MBR及缺氧池中继续被活性污泥代谢再利用，即通过隐形生长实现污泥减量；释放的酶类物质回流至MBR和缺氧池中，加速了活性污泥对有机污染物的降解反应，提高反应速率，缩短反应时间。
因此，开发一种出水水质高、工艺占地面积小、污泥产率低、处理时间短的超声波+A2O+MBR污水处理与污泥减量组合工艺，具有重要研究意义和广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种超声波+A2O+MBR污水处理与污泥减量组合装置及其应用。它克服了传统A2O工艺污泥产率高、沉淀池占地面积大、出水水质难以达到再回用的水质标准等方面的缺陷。为污水处理厂提供了一种更高效经济的污水污泥处理工艺和设备。
本发明的一种超声波+A2O+MBR污水处理与污泥减量组合装置，它包括：厌氧池、缺氧池、好氧池、MBR和超声池；其中，待处理的污水由厌氧池进水管进入到厌氧池中，缺氧池进水管的进水口与厌氧池连通，出水口与缺氧池连通；好氧池进水管的进水口与缺氧池连通，好氧池进水管的出水口与好氧池连通；MBR进水管的进水口与好氧池连通，MBR进水管的出水口与和MBR、内循环回流管连通；MBR排泥管的出泥口与MBR连通，MBR排泥管的入泥口与超声池连通，超声池污泥回流管二的出口与超声池连通，入口与MBR连通；超声池污泥回流管一的出口与超声池连通，入口与缺氧池连通。
本发明的一种超声波+A2O+MBR污水处理与污泥减量组合装置的应用，它用于污水处理与污泥减量。
本发明包含以下有益效果：
本发明一种超声波+A2O+MBR污水处理与污泥减量组合装置提高了出水水质，缩短了处理时间，实现了高效的污泥减量，占地面积缩小，污泥减量45％以上，基建成本及运营成本降低。
经本发明装置处理后污水NH4+-N去处率可达94～99％，PO43--P的去除率可达91～96％；sCOD去除率可达92～97％，均较传统A2O提高27％以上，污泥产率较传统活性污泥法污泥产率降低45％以上。
附图说明
图1本发明的超声波+A2O+MBR污水处理与污泥减量组合装置工艺流程图；
图2为本发明装置的MBR内部结构示意图；
图3为本发明装置的超声池内部结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图说明本实施方式，本实施方式的一种超声波+A2O+MBR污水处理与污泥减量组合装置，它包括：厌氧池1、缺氧池2、好氧池3、MBR4和超声池5；其中，待处理的污水由厌氧池进水管6进入到厌氧池1中，缺氧池进水管7的进水口与厌氧池1连通，出水口与缺氧池2连通；好氧池进水管8的进水口与缺氧池2连通，好氧池进水管8的出水口与好氧池3连通；MBR进水管9的进水口与好氧池3连通，MBR进水管9的出水口与和MBR4连通；MBR排泥管12的出泥口与MBR4连通，MBR排泥管12的入泥口与超声池5连通，超声池污泥回流管二14的出泥口与超声池5连通，入泥口与MBR4连通；超声池污泥回流管一13的出泥口与超声池5连通，入泥口与缺氧池2连通；该装置剩余的污泥经MBR排泥管11排出。
本实施方式的各单元的功能如下：
厌氧池：主要进行原污水中磷的释放以及氨化反应；
缺氧池：主要进行有机物的脱氮反应；
好氧池：主要进行BOD的去除、硝化以及磷的吸收；
MBR：主要进行污水的深度处理与泥水分离
超声池：主要进行污泥减量以及污泥活性和沉降性的改善；
具体实施方式二：结合图说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：该装置剩余的污泥经MBR排泥管11排出。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：超声池5包括超声波换能器15、超声波探头16、超声波发生器17、超声波工控机18、超声波污泥回流管一13和超声池污泥回流管二14。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：经MBR排泥管12的污泥排放到超声池5中，开启超声波工控机18调节超声波功率，同时开启超声波发生器17，向超声波换能器15发出信号使超声波探头16开始震动并发出超声波，实现污泥减量。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
本实施方式超声波工控机18主要作用在于调节超声波功率。主要原理在于功率相对较高的超声波可以快速降解生物污泥，释放其中有机物，功率相对较小的超声波可以有效破坏污泥中丝状菌，改善污泥沉降特性，提高污泥脱水性，即超声波可以通过隐形生长实现污泥的高效减量同时提高污泥活性。
具体实施方式五：结合图说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：MBR4内设置有膜组件20和曝气装置19；所述的膜组件20材质为聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯或沸石分子筛。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：结合图说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：由A2O工艺处理后的泥水混合液经MBR进水管9进入MBR4中，通过膜组件20的真空抽滤作用，实现泥水的分离与污水的深度处理，处理后的污水经MBR出水管21排出，分离得到的污泥的其中一部分经MBR排泥管12排放到超声池5中，另一部分经MBR排泥管11排出。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式的一种超声波+A2O+MBR污水处理与污泥减量组合装置的应用，它用于污水处理与污泥减量。
具体实施方式八：结合图说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式七不同点在于：它是按照以下方法进行污水处理与污泥减量的：
首先，待处理污水由厌氧池进水管6进入厌氧池1中进行污水的磷释放与氨化反应，经厌氧池1处理后的污水再通过缺氧池进水管7进入到缺氧池2中进行污水的脱氮，经缺氧池2处理后的污水在经过好氧池进水管8进入到好氧池3中进行污水中BOD的去除、硝化过程以及磷的吸收反应，再将好氧池3处理后的泥水混合液一部分经过MBR进水管9进入到MBR4中，另一部分经内循环回流管10回流至缺氧池2中，完成A2O处理；
其次，在曝气装置19作用下，污水经膜组件20真空抽滤后从MBR出水管21排出，分离得到的污泥的其中一部分经MBR排泥管12排放到超声池5中，另一部分经MBR排泥管11排出；
然后，开启超声波工控机18调节超声波功率，同时开启超声波发生器17，向超声波换能器15发出信号使超声波探头16开始震动并发出超声波，实现污泥减量。
其它组成和连接方式与具体实施方式七相同。
本实施方式的超声池5工作详细说明如下：污泥进入超声池5，开启超声波工控机18调节超声功率，同时超声发生器17发出信号，超声换能器15在电信号的作用下，将电能转换为机械能，超声波探头16开始震动发出超声波。污泥在超声波空穴作用下进行破壁溶胞，释放细胞内物质，回流至MBR和缺氧池中继续降解，即通过隐性生长实现污泥减量。
具体实施方式九：结合图说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：所述的超声波为功率相对高的超声波和功率相对低的超声波。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式十：结合图说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：功率相对高的超声波可有效加速释放污泥中细胞内物质，所述的细胞内物质包括有机物质和酶类；功率相对低的超声波可有效降低污泥中丝状菌数量。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
本实施方式经功率相对低的超声波处理后的污泥丝状菌数量减少，污泥沉降性能提高，回流至MBR以及缺氧池中，改善污泥活性；经功率相对高的超声波处理后的污泥加速释放细胞内物质，其中包括许多酶类，这部分物质回流至MBR及缺氧池后，可以提高反应速率，缩短反应时间。
本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同 样也可以实现发明的目的。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1
本实施例的一种超声波+A2O+MBR污水处理与污泥减量组合装置，它包括：厌氧池1、缺氧池2、好氧池3、MBR4和超声池5；
超声池5包括超声波换能器15、超声波探头16、超声波发生器17、超声波工控机18、超声波污泥回流管一13和超声池污泥回流管二14；
MBR4内设置有膜组件20和曝气装置19；
其中，待处理的污水由厌氧池进水管6进入到厌氧池1中，缺氧池进水管7的进水口与厌氧池1连通，出水口与缺氧池2连通；好氧池进水管8的进水口与缺氧池2连通，好氧池进水管8的出水口与好氧池3连通；MBR进水管9的进水口与好氧池3连通，MBR进水管9的出水口与和MBR4、内循环回流管10的进水口连通；MBR排泥管12的出泥口与MBR4连通，MBR排泥管12的入泥口与超声池5连通，超声池污泥回流管二14的出泥口与超声池5连通，入泥口与MBR4连通；超声池污泥回流管一13的出泥口与超声池5连通，入泥口与缺氧池2连通；剩余的污泥经MBR排泥管11排出。
该装置用于处理污水的过程为：
当原污水从厌氧池进水管6进入厌氧池1中进行污水的磷释放与氨化反应，经厌氧池1处理后的污水再通过排水管7进入到缺氧池2中实现污水的脱氮，经缺氧池2处理后的污水在经过好氧池进水管8进入到好氧池中实现污水中BOD的去除、硝化过程以及磷的吸收，好氧池的泥水混合液一部分经过MBR进水管9进入到MBR4中，另一部分经内循环回流管10回流至缺氧池2中，自此A2O工艺完成；
经A2O工艺处理后的泥水混合液进入到MBR4中，在MBR曝气装置19的作用下，污水经膜组件20真空抽滤后从MBR出水管21排出，分离得到的污泥部分从MBR排泥管12进入到超声池5中，部分经排泥管11排出系统外；污泥进入超声池5，超声波工控机18调节超声功率，同时超声发生器17发出信号，超声换能器15在电信号的作用下，将电能转换为机械能，超声波探头16开始震动发出超声波。污泥在超声波空穴作用下进行破壁溶胞，释放细胞内物质，回流至MBR和缺氧池中继续降解，即通过隐性生长实现污泥减量。经功率相对较小的超声波处理后的污泥丝状菌数量减少，污泥沉降性能提高，回流至MBR以及缺氧池中，改善污泥活性；经功率相对较大的超声波处理后的污泥加速释放细胞内物质，其中包括许多酶类，这部分物质回流至MBR及缺氧池后，可以提高反 应速率，缩短反应时间。
本实施例采用的是普通的城镇生活污水，其中MBR内污泥浓度维持在5000mg/L-6000mg/L，水温维持在20±5℃，pH中性。处理结果显示：NH4+-N去处率可达94.3±2.5％，PO43--P的去除率可达91.8±4.1％，sCOD去除率可达到92.1±3.6％，均较传统A2O提高25％以上。污泥产率较传统活性污泥法污泥产率降低45％以上。
实施例2
本实施例采用的是工厂的工业废水，MBR内污泥浓度维持在6000mg/L～7000mg/L，水温维持在20±5℃，pH中性。其它与实施例1相同。
本实施例处理结果显示：NH4+-N去处率可达96.1±3.2％，PO43--P的去除率可达94.2±2.5％，sCOD去除率可达到93.2±4.1％，均较传统A2O提高27％以上。污泥产率较传统活性污泥法污泥产率降低45％以上。