本發(fā)明涉及污水處理技術領域，尤其是一種兼養(yǎng)式mbbr一體化污水處理設備及其方法。

背景技術：

我國的城市污水處理幾乎完全依賴于大型污水處理廠，但污水收集管網(wǎng)和輸送工程投資約為污水處理廠的3～5倍甚至更大，且常常牽涉到各種社會問題(如道路開挖、拆遷等)，使城市污水收集和輸送管網(wǎng)建設滯后。而在城鄉(xiāng)結合部、小城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村和度假村等較分散的人群聚居地，污水收集和輸送的費用之高，即使是經(jīng)濟發(fā)達國家也難以承受，因此污水分散處理作為城市污水集中處理的補充手段，受到了廣泛的關注。一體化污水處理設備作為污水分散處理手段的一種，得到了廣泛的應用。但是鄉(xiāng)村等地區(qū)缺乏專業(yè)的技術人員進行維護管理，因此開發(fā)處理效果穩(wěn)定、運行費用低、維護管理方便的一體化污水處理設備等顯得尤為重要。

目前的一體化污水處理設備主要采用生物接觸氧化法或活性污泥法的a/o、a²/o等工藝及其改良工藝。以上工藝除磷主要通過排出剩余污泥或投加除磷試劑實現(xiàn)，產(chǎn)生的剩余污泥、化學污泥均需定期收集集中處理或增加新的處理設施；且生物脫氮的硝化、反硝化過程分別在不同的反應區(qū)進行，因此硝化液回流比通常需要達到日處理水量的300％甚至更高，而硝化液的回流增大了污水處理能耗。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是：為了解決經(jīng)過現(xiàn)有的污水處理工藝和設備處理后會產(chǎn)生大量的富含磷的剩余污泥、化學污泥，均需定期收集集中處理或增加新的處理設施進行處理的問題，本發(fā)明提供了一種兼養(yǎng)式mbbr一體化污水處理設備及其方法，通過函數(shù)信號發(fā)生器輸出函數(shù)信號控制兼氧池曝氣機，使得兼氧池曝氣機產(chǎn)生的供氣量及曝氣頻率隨函數(shù)信號發(fā)生器輸出的函數(shù)信號周期性變化，實現(xiàn)兼氧區(qū)的磷酸鹽還原作用及同步硝化反硝化作用，確保脫氮、除磷的同時無剩余污泥產(chǎn)生，同時保障了出水水質(zhì)長期穩(wěn)定達標。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種兼養(yǎng)式mbbr一體化污水處理設備，包括污水處理罐體區(qū)和控制執(zhí)行區(qū)，

所述污水處理罐體區(qū)包括依次連通的缺氧池、兼氧池和mbr膜池，

所述缺氧池內(nèi)設有用于固定填料的第一微生物填料區(qū)，所述第一微生物填料區(qū)將缺氧池分為缺氧池上腔體和缺氧池下腔體，所述缺氧池壁上設有進水口，

所述兼氧池內(nèi)設有用于固定填料的第二微生物填料區(qū)，所述第二微生物填料區(qū)將兼氧池分為兼氧池上腔體和兼氧池下腔體，所述兼氧池下腔體內(nèi)設有硝化液回流泵和曝氣器，所述曝氣器設置在兼氧池下腔體的底部，

所述mbr膜池內(nèi)設有mbr膜組件，所述mbr膜池的底部設有曝氣器，所述mbr膜組件設在曝氣器的上方，

所述硝化液回流泵通過硝化液回流管與缺氧池下腔體連通，所述缺氧池上腔體與兼氧池上腔體連通，所述兼氧池下腔體與mbr膜池連通；

所述控制執(zhí)行區(qū)包括控制裝置、兼氧池曝氣機、函數(shù)信號發(fā)生器、mbr膜池曝氣機和出水泵，所述控制裝置分別與兼氧池曝氣機、函數(shù)信號發(fā)生器、mbr膜池曝氣機、硝化液回流泵和出水泵連接，所述出水泵通過管路與mbr膜組件的頂部連通，所述mbr膜池曝氣機通過管路與mbr膜池內(nèi)的曝氣器連接，其中函數(shù)信號發(fā)生器輸出函數(shù)信號給控制裝置，通過控制裝置控制兼氧池曝氣機，使得兼氧池曝氣機產(chǎn)生的供氣量及曝氣頻率隨函數(shù)信號發(fā)生器輸出的函數(shù)信號周期性變化。

為了保證進入的污水與從兼氧池中抽出的硝化液混合均勻，提高缺氧池的反硝化反應效果，所述污水處理罐體區(qū)還包括罐體和導流槽，所述罐體內(nèi)設有隔板，所述隔板將罐體從左至右分為缺氧池、兼氧池和mbr膜池，所述導流槽固定連接在缺氧池的內(nèi)側壁上，所述導流槽的進水端與進水口連通，所述導流槽的出水端與缺氧池下腔體連通；所述硝化液回流泵通過硝化液回流管與導流槽連通。

為了使污水依次從缺氧池、兼氧池和mbr膜池流動形成u形水流，使污水充分與填料上的微生物接觸，避免形成短流，提高污水處理效果，所述缺氧池與兼氧池之間的隔板的上部設有污水溢流孔，所述缺氧池上腔體通過污水溢流孔與兼氧池上腔體連通；所述兼氧池和mbr膜池之間的隔板的下部設有污水孔，所述兼氧池下腔體通過污水孔與mbr膜池連通。

具體地，所述硝化液回流泵安裝在靠近mbr膜池的兼氧池壁上。

為了方便檢修和查看，所述缺氧池、兼氧池和mbr膜池的頂部分別設有操作口。

為了保證填料固定牢靠，所述第一微生物填料區(qū)和第二微生物填料區(qū)分別包括用于固定填料的上隔網(wǎng)和下隔網(wǎng)，其中。

上隔網(wǎng)和下隔網(wǎng)與缺氧池壁連接形成第一微生物填料區(qū)，上隔網(wǎng)和下隔網(wǎng)與兼氧池壁連接形成第二微生物填料區(qū)。

一種兼養(yǎng)式mbbr一體化污水處理方法，包括如下步驟，

步驟1、缺氧工藝段：將調(diào)節(jié)池內(nèi)的污水通入缺氧池內(nèi)，進行反硝化反應，同時去除部分cod；

步驟2、兼氧工藝段：將經(jīng)過反硝化反應的污水通入兼氧池內(nèi)，通過函數(shù)信號發(fā)生器控制兼氧池曝氣機的供氣量及曝氣頻率，實現(xiàn)周期性的調(diào)整兼氧池的溶解氧氣的濃度來完成cod的去除反應、硝化反應、磷酸鹽還原反應、同步硝化反硝化過程；

步驟3、硝化液回流混合：將在兼氧池內(nèi)未徹底去除硝酸鹽的污水回流并與缺氧池入口處的污水混合；

步驟4、mbr工藝段：污水在兼氧池內(nèi)處理后，進入mbr膜池，經(jīng)mbr膜過濾去除懸浮物后排放。

作為優(yōu)選，步驟2中供氣量及曝氣頻率采用方形波函數(shù)、正玄波函數(shù)、鋸齒波函數(shù)控制，周期為10分鐘-90分鐘。

所述兼氧池溶解氧隨機供氣量及曝氣頻率的改變在0-5mg/l之間周期性變化。

步驟1中缺氧池的溶解氧濃度范圍為0.2-1mg/l。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種兼養(yǎng)式mbbr一體化污水處理設備，在兼氧區(qū)實現(xiàn)了磷酸鹽還原及同步硝化反硝化過程，磷酸鹽還原過程的實現(xiàn)，使一體化設備在高效除磷的同時，無剩余污泥產(chǎn)生，解決了普通一體化污水處理設備剩余污泥的問題；同步硝化反硝化的實現(xiàn)，使一部分氮在兼氧區(qū)得以去除，減少了硝化液回流量，能夠有效降低一體化設備能耗，減小一體化設備體積，進一步降低一體化設備成本；本設備中，微生物附著生長于填料上，缺氧區(qū)微生物群落分別以異養(yǎng)菌及反硝化細菌為主，兼氧區(qū)的微生物群落則以磷酸鹽還原菌、硝化細菌、反硝化細菌為主，區(qū)別于普通一體化污水處理設備，兼氧區(qū)回流的硝化液為含極少量懸浮物的污水，減輕了普通活性污泥法回流的混合硝化液中污泥對缺氧區(qū)微生物系統(tǒng)的沖擊，可以有效保障各缺氧區(qū)、兼氧區(qū)微生物的優(yōu)勢種群。

本發(fā)明提供了一種兼養(yǎng)式mbbr一體化污水處理方法主要包括缺氧工藝段、兼氧工藝段、mbr工藝段，其特點是，兼氧段通過函數(shù)信號發(fā)生器控制曝氣量及曝氣頻率，在兼氧段實現(xiàn)高頻率、短周期的好氧、缺氧過程，促進填料中的磷酸鹽還原系統(tǒng)的形成，最終將污水中的磷還原為磷化氫氣體得以去除，該過程不產(chǎn)生剩余污泥，生物膜法的處理系統(tǒng)，可以有效防止硝化液回流過程中磷酸鹽還原菌的流失；在高頻率的好氧、缺氧過程中，氨氮通過同步硝化反硝化被去除，最大限度的減少了硝酸鹽、亞硝酸鹽對磷酸鹽還原過程的影響；同步硝化反硝化的進行，大大降低了硝化液回流量，有效降低了一體化設備體積及能耗。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是本發(fā)明一種兼養(yǎng)式mbbr一體化污水處理設備的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明一種兼養(yǎng)式mbbr一體化污水處理設備的控制圖；

圖3是本發(fā)明一種兼養(yǎng)式mbbr一體化污水處理方法的流程圖；

圖4是兼氧池內(nèi)供氣量及曝氣頻率的波形控制函數(shù)圖；

圖5是在圖4的控制下兼氧池的溶解氧變化曲線圖。

具體實施方式

現(xiàn)在結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結構，因此其僅顯示與本發(fā)明有關的構成。

如圖1所示，一種兼養(yǎng)式mbbr一體化污水處理設備，包括污水處理罐體區(qū)和控制執(zhí)行區(qū)，污水處理罐體區(qū)包括依次連通的缺氧池1、兼氧池2和mbr膜池3，缺氧池1內(nèi)設有用于固定填料的第一微生物填料區(qū)11，第一微生物填料區(qū)11將缺氧池1分為缺氧池上腔體12和缺氧池下腔體13，缺氧池1壁上設有進水口15，兼氧池2內(nèi)設有用于固定填料的第二微生物填料區(qū)21，第二微生物填料區(qū)21將兼氧池2分為兼氧池上腔體22和兼氧池下腔體23，兼氧池下腔體23內(nèi)設有硝化液回流泵24和曝氣器4，曝氣器4設置在兼氧池下腔體23的底部，mbr膜池3內(nèi)設有mbr膜組件31，mbr膜池3的底部設有曝氣器4，mbr膜組件31設在曝氣器4的上方，硝化液回流泵24通過硝化液回流管5與缺氧池下腔體13連通，缺氧池上腔體12與兼氧池上腔體22連通，兼氧池下腔體23與mbr膜池3連通；如圖2所示，控制執(zhí)行區(qū)包括控制裝置61、兼氧池曝氣機62、函數(shù)信號發(fā)生器63、mbr膜池曝氣機64和出水泵65，控制裝置61分別與兼氧池曝氣機62、函數(shù)信號發(fā)生器63、mbr膜池曝氣機64、硝化液回流泵24和出水泵65連接，出水泵65通過管路與mbr膜組件31的頂部連通，mbr膜池曝氣機64通過管路與mbr膜池3內(nèi)的曝氣器4信號連接，通過函數(shù)信號發(fā)生器63輸出函數(shù)信號給控制裝置61，然后再通過控制裝置61控制兼氧池曝氣機62，使得兼氧池曝氣機62產(chǎn)生的供氣量及曝氣頻率隨函數(shù)信號發(fā)生器63輸出的函數(shù)信號周期性變化，如圖4所示，供氣量及曝氣頻率采用方形波函數(shù)、正玄波函數(shù)、鋸齒波函數(shù)控制，周期為10分鐘-90分鐘。

在一種具體實施中，污水處理罐體區(qū)還包括罐體8和導流槽14，罐體8內(nèi)設有隔板9，隔板9將罐體8從左至右分為缺氧池1、兼氧池2和mbr膜池3，導流槽14固定連接在缺氧池1的內(nèi)側壁上，導流槽14的進水端與進水口15連通，導流槽14的出水端與缺氧池下腔體13連通；硝化液回流泵24通過硝化液回流管5與導流槽14連通。

作為優(yōu)選，缺氧池的內(nèi)壁設掛扣，導流槽上設有與掛扣相匹配的卡扣。

作為優(yōu)選，缺氧池和兼氧池隔板頂部預留有污水溢流孔及硝化液回流管孔

其中一種兼養(yǎng)式mbbr一體化污水處理設備的罐體8的橫截面為橢圓形或長方形。

在一種具體實施例中，缺氧池1與兼氧池2之間的隔板9的上部設有污水溢流孔91，缺氧池上腔體12通過污水溢流孔91與兼氧池上腔體22連通；兼氧池2和mbr膜池3之間的隔板9的下部設有污水孔92，兼氧池下腔體23通過污水孔92與mbr膜池3連通。

作為優(yōu)選，硝化液回流泵24安裝在靠近mbr膜池3的兼氧池2壁上。

作為優(yōu)選，缺氧池1、兼氧池2和mbr膜池3的頂部分別設有操作口7。

作為優(yōu)選，第一微生物填料區(qū)11和第二微生物填料區(qū)21分別包括用于固定填料的上隔網(wǎng)和下隔網(wǎng)，上隔網(wǎng)和下隔網(wǎng)與缺氧池1壁連接形成第一微生物填料區(qū)11，上隔網(wǎng)和下隔網(wǎng)與兼氧池2壁連接形成第二微生物填料區(qū)21，其中缺氧池、兼氧池的內(nèi)壁設有卡槽，上隔網(wǎng)和下隔網(wǎng)的四周設有卡扣，通過卡扣和卡槽內(nèi)固定。

此一體化設備從左至右分別是缺氧池1、兼氧池2、mbr膜池3及控制裝置61，缺氧池1、兼氧池2、mbr膜池3頂部均設有操作口7；缺氧池1和兼氧池2中布置有填料，以提高缺氧池1和兼氧池2內(nèi)功能菌反硝化菌、磷酸鹽還原菌等的種群優(yōu)勢，同時增大污水的生化接觸面積，填料采用上隔網(wǎng)和下隔網(wǎng)圍成的填料區(qū)進行固定；進水管15位于缺氧池1的池壁上，進水管15伸入固定于缺氧池1池壁上的導流槽內(nèi)14；兼氧池2與缺氧池1通過池體之間隔板9上的污水溢流孔91連通，硝化液液回流管5一端安裝在兼氧池2靠近mbr池3一側池壁上，伸出兼氧池下空腔23的底部，另一端穿過缺氧池1與兼氧池2的隔板9上的預留管孔伸入導流槽14內(nèi)；兼氧池2底部裝安裝有曝氣器4，曝氣器4與兼氧池曝氣機62連接，曝氣機4由函數(shù)信號發(fā)生器63控制，在兼氧池2內(nèi)采用設定的函數(shù)信號頻率進行曝氣；mbr膜池3與兼氧池2通過隔板9上的污水孔92連通；mbr膜池3裝有mbr膜組件31，mbr膜組件31頂部裝有mbr出水管，mbr出水管與出水泵65連接，mbr膜池3底部裝有曝氣器4，曝氣器4與mbr膜池曝氣機64連接，用于沖刷mbr膜絲；出水泵65、mbr膜池曝氣機64、兼氧池曝氣機62、函數(shù)信號發(fā)生器63和硝化液回流泵24均由控制裝置61控制。

如圖3所示，一種兼養(yǎng)式mbbr一體化污水處理方法，包括如下步驟，

s01：缺氧工藝段：污水從調(diào)節(jié)池由進水管進入缺氧池1，在缺氧異養(yǎng)菌、反硝化細菌等的共同作用下，發(fā)生反硝化反應及缺氧降解，同時去除部分cod，其中缺氧池1的溶解氧濃度范圍為0.2-1mg/l；

s02：兼氧工藝段：將經(jīng)過反硝化反應的污水通過污水溢流口進入兼氧池2內(nèi)，通過函數(shù)信號發(fā)生器63控制兼氧池曝氣機62的供氣量及曝氣頻率，如圖4和5所示，供氣量及曝氣頻率采用方形波函數(shù)、正玄波函數(shù)、鋸齒波函數(shù)控制，周期為10分鐘-90分鐘，兼氧池2溶解氧隨機供氣量及曝氣頻率的改變在0-5mg/l之間周期性變化，通過周期性的調(diào)整兼氧池2的溶解氧氣的濃度來完成cod的去除反應、硝化反應、磷酸鹽還原反應、同步硝化反硝化過程，兼氧池2通過曝氣器產(chǎn)生的氣泡量周期性的隨函數(shù)信號變化，使得污染物被填料上生長的磷酸鹽還原菌、硝化細菌、反硝化細菌等降解；

s03：硝化液回流混合：將在兼氧池2內(nèi)未徹底去除硝酸鹽的污水通過硝化液回流管回流至導流管與進水口的污水混合，然后進入缺氧池1進行反硝化反應；

s04：mbr工藝段：將兼氧池2中處理后的污水通過污水孔進入mbr膜池3，經(jīng)mbr膜過濾去除懸浮物后排放，完成整個污水處理過程。

其中s01-s02-s03循環(huán)進行，并通過調(diào)節(jié)硝化液回流量控制循環(huán)次數(shù)，從而保證有效的cod的去除反應、硝化反應、磷酸鹽還原反應、同步硝化反硝化過程。

作為優(yōu)選，運行時兼氧池分別采用方形波、正玄波、鋸齒波控制曝氣量，頻率為1h，溶解氧濃度在0-5mg/l之間波動，污水中的污染物cod、氮、磷等在硝化細菌、反硝化細菌、磷酸鹽還原菌、異養(yǎng)菌的共同作用下，被降解去除。

運行時，缺氧、兼氧工藝循環(huán)進行，通過調(diào)節(jié)硝化液回流量控制循環(huán)次數(shù)，缺氧工藝段控制溶解氧濃度為0.5-1mg/l，兼氧工藝段通過函數(shù)信號發(fā)生器控制曝氣機供氣量及頻率，溶解氧濃度在0-5mg/l之間周期性波動，污水中的污染物cod、氮、磷等在硝化細菌、反硝化細菌、磷酸鹽還原菌、異養(yǎng)菌的共同作用下，被降解去除。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接或信號連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個或更多個用于實現(xiàn)特定邏輯功能或過程的步驟的可執(zhí)行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的范圍包括另外的實現(xiàn)，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據(jù)所涉及的功能按基本同時的方式或按相反的順序，來執(zhí)行功能，這應被本發(fā)明的實施例所屬技術領域的技術人員所理解。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權利要求范圍來確定其技術性范圍。