公布日：2023.03.07
申请日：2022.12.02
分类号：C02F3/30(2006.01)I
摘要
本申请公开一种双气路协同污水处理装置和污水处理系统。双气路协同污水处理装置包括同步硝化反硝化膜组件、氢自养反硝化膜组件、池体、空气提供组件以及含氢气体提供组件。池体具有进水口和出水口，同步硝化反硝化膜组件和氢自养反硝化膜组件设置于池体内部，且同步硝化反硝化膜组件沿污水的流向处于氢自养反硝化膜组件的上游。空气提供组件与同步硝化反硝化膜组件连接，用于向同步硝化反硝化膜组件提供空气，以使得同步硝化反硝化膜组件在池体内无泡曝气。含氢气体提供组件与氢自养反硝化膜组件连接，用于向氢自养反硝化膜组件提供含氢气体，向氢自养反硝化膜组件的表面的微生物提供无泡含氢气体。
权利要求书
1.一种双气路协同污水处理装置，其特征在于，包括同步硝化反硝化膜组件、氢自养反硝化膜组件、池体、空气提供组件以及含氢气体提供组件；所述池体具有进水口和出水口，所述进水口用于污水流入所述池体，所述出水口用于所述污水流出所述池体，所述同步硝化反硝化膜组件和所述氢自养反硝化膜组件设置于所述池体内部，且所述同步硝化反硝化膜组件沿所述污水的流向处于所述氢自养反硝化膜组件的上游；所述空气提供组件与所述同步硝化反硝化膜组件连接，用于向所述同步硝化反硝化膜组件提供空气，以使得所述同步硝化反硝化膜组件在所述池体内无泡曝气；所述含氢气体提供组件与所述氢自养反硝化膜组件连接，用于向所述氢自养反硝化膜组件提供含氢气体，向所述氢自养反硝化膜组件的表面的微生物提供无泡含氢气体。
2.根据权利要求1所述的双气路协同污水处理装置，其特征在于，所述池体包括侧壁、底壁以及隔板，所述侧壁围设于所述底壁的边缘以形成反应池；所述隔板设置于所述反应池内并将所述反应池分隔为第一反应池和第二反应池；所述进水口形成于所述侧壁并连通所述第一反应池，所述出水口形成于所述侧壁并连通所述第二反应池，所述隔板形成有连通所述第一反应池和所述第二反应池的过水口；所述同步硝化反硝化膜组件位于所述第一反应池内，所述氢自养反硝化膜组件位于所述第二反应池内。
3.根据权利要求2所述的双气路协同污水处理装置，其特征在于，所述进水口和所述出水口均位于所述侧壁的远离所述底壁的一端，所述隔板的面向所述底壁的端部形成有缺口，所述缺口形成所述过水口。
4.根据权利要求1所述的双气路协同污水处理装置，其特征在于，所述双气路协同污水处理装置还包括第一粗气泡曝气机构和第二粗气泡曝气机构；所述第一粗气泡曝气机构设置于所述池体内且位于所述同步硝化反硝化膜组件的下方，用于冲洗所述同步硝化反硝化膜组件的表面；所述第二粗气泡曝气机构设置于所述池体内且位于所述氢自养反硝化膜组件的下方，用于冲洗所述氢自养反硝化膜组件的表面。
5.根据权利要求4所述的双气路协同污水处理装置，其特征在于，所述第一粗气泡曝气机构包括第一曝气穿孔管和第一曝气支管，所述第一曝气穿孔管设于所述同步硝化反硝化膜组件的下方并与所述第一曝气支管连接；所述第二粗气泡曝气机构包括第二曝气穿孔管和第二曝气支管，所述第二曝气穿孔管设于所述氢自养反硝化膜组件的下方并与所述第二曝气支管连接；所述双气路协同污水处理装置还包括冲洗空气管路，所述冲洗空气管路连接所述第一曝气支管和所述第二曝气支管。
6.根据权利要求5所述的双气路协同污水处理装置，其特征在于，所述第一曝气支管设置有第一自动控制阀门，所述第一自动控制阀门的开启周期为T1(分钟)，开启时间为T2(秒)，满足，1≤T1≤30；5≤T2≤60；所述第二曝气支管设置有第二自动控制阀门，所述第二自动控制阀门的开启周期为T3(分钟)，开启时间为T4(秒)，满足，5≤T3≤60；5≤T4≤60。
7.根据权利要求1所述的双气路协同污水处理装置，其特征在于，所述空气提供组件包括工艺空气稳压罐和工艺空气管，所述工艺空气稳压罐储存有空气，所述工艺空气稳压罐通过工艺空气管连接所述同步硝化反硝化膜组件。
8.根据权利要求7所述的双气路协同污水处理装置，其特征在于，所述空气提供组件包括含氢气体稳压罐和含氢气体供气管，所述含氢气体稳压罐储存有氢气或者甲烷，所述含氢气体稳压罐通过含氢气体供气管连接所述氢自养反硝化膜组件。
9.根据权利要求8所述的双气路协同污水处理装置，其特征在于，所述工艺空气管和所述含氢气体供气管均设置有阀门。
10.一种污水处理系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的双气路协同污水处理装置。
发明内容
本申请提供了一种双气路协同污水处理装置和污水处理系统，本申请提供的技术方案实现高效曝气和零碳源投加的高效脱氮。
本申请的目的是由下述技术方案实现的：
第一方面，本申请提供了一种双气路协同污水处理装置，包括同步硝化反硝化膜组件、氢自养反硝化膜组件、池体、空气提供组件以及含氢气体提供组件；
所述池体具有进水口和出水口，所述进水口用于污水流入所述池体，所述出水口用于所述污水流出所述池体，所述同步硝化反硝化膜组件和所述氢自养反硝化膜组件设置于所述池体内部，且所述同步硝化反硝化膜组件沿所述污水的流向处于所述氢自养反硝化膜组件的上游；
所述空气提供组件与所述同步硝化反硝化膜组件连接，用于向所述同步硝化反硝化膜组件提供空气，以使得所述同步硝化反硝化膜组件在所述池体内无泡曝气；
所述含氢气体提供组件与所述氢自养反硝化膜组件连接，用于向所述氢自养反硝化膜组件提供含氢气体，向所述氢自养反硝化膜组件的表面的微生物提供无泡含氢气体。
上述方案中，双气路协同污水处理装置可以为一种耦合膜曝气生物反应器同步硝化反硝化与自养反硝化的污水处理系统，通过在池体中设置空气扩散膜(同步硝化反硝化膜组件)和氢气(甲烷)扩散膜(氢自养反硝化膜组件)，空气扩散膜表面的环境适宜硝化细菌和异养反硝化细菌的富集，由于空气扩散膜处于氢气(甲烷)扩散膜的上游，故空气扩散膜可利用污水中的有机物，实现同步硝化反硝化，而因碳源不足未完成反硝化的硝态氮进入液相中，在氢气(甲烷)扩散膜的表面富集的自养反硝化菌作用下，利用氢气(甲烷)的电子供体，无需额外投入碳源就能够将剩余的硝态氮反硝化为氮气，实现协同脱氮。
根据本申请的一些实施例，所述池体包括侧壁、底壁以及隔板，所述侧壁围设于所述底壁的边缘以形成反应池；
所述隔板设置于所述反应池内并将所述反应池分隔为第一反应池和第二反应池；
所述进水口形成于所述侧壁并连通所述第一反应池，所述出水口形成于所述侧壁并连通所述第二反应池，所述隔板形成有连通所述第一反应池和所述第二反应池的过水口；
所述同步硝化反硝化膜组件位于所述第一反应池内，所述氢自养反硝化膜组件位于所述第二反应池内。
上述方案中，池体结构简单，便于制造。通过隔板将腔室分隔为第一反应池和第二反应池，以保证污水可先经过同步硝化反硝化膜组件以利用污水中的有机物，实现同步硝化反硝化，再经过氢自养反硝化膜组件以在氢自养反硝化膜组件的表面富集的自养反硝化菌作用下，利用氢气(甲烷)的电子供体，无需额外投入碳源地将剩余的硝态氮反硝化为氮气，实现协同脱氮，使得整个污水处理系统具有较高的污水处理效率以及较低的污水处理成本。
根据本申请的一些实施例，所述进水口和所述出水口均位于所述侧壁的远离所述底壁的一端，所述隔板的面向所述底壁的端部形成有缺口，所述缺口形成所述过水口。
上述方案中，污水由池体的顶端经进水口进入，充分地与同步硝化反硝化膜组件接触以充分地进行硝化反应和反硝化反应，随后混有硝态氮的污水经底部的过水口进入第二反应池中，与氢自养反硝化膜组件充分地接触，在氢自养反硝化膜组件表面富集的自养反硝化菌作用下，利用氢气(甲烷)的电子供体对，硝态氮进行反硝化，最终经过处理后的污水则由处于顶端的出水口排出。
根据本申请的一些实施例，所述双气路协同污水处理装置还包括第一粗气泡曝气机构和第二粗气泡曝气机构；
所述第一粗气泡曝气机构设置于所述池体内且位于所述同步硝化反硝化膜组件的下方，用于冲洗所述同步硝化反硝化膜组件的表面；
所述第二粗气泡曝气机构设置于所述池体内且位于所述氢自养反硝化膜组件的下方，用于冲洗所述氢自养反硝化膜组件的表面。
上述方案中，通过设置第一粗气泡曝气机构和第二粗气泡曝气机构，以能够根据需求对同步硝化反硝化膜组件和氢自养反硝化膜组件进行冲洗，控制同步硝化反硝化膜组件的表面和氢自养反硝化膜组件的表面的生物膜的生长厚度在适当的数值，发挥最大效果，保证硝化反应和反硝化反应的速率。
根据本申请的一些实施例，所述第一粗气泡曝气机构包括第一曝气穿孔管和第一曝气支管，所述第一曝气穿孔管设于所述同步硝化反硝化膜组件的下方并与所述第一曝气支管连接；
所述第二粗气泡曝气机构包括第二曝气穿孔管和第二曝气支管，所述第二曝气穿孔管设于所述氢自养反硝化膜组件的下方并与所述第二曝气支管连接；
所述双气路协同污水处理装置还包括冲洗空气管路，所述冲洗空气管路连接所述第一曝气支管和所述第二曝气支管。
上述方案中，冲洗空气管路外接气源以分别向第一曝气支管和第二曝气支管提供气体，使得第一曝气穿孔管和第二曝气穿孔管分别向同步硝化反硝化膜组件和氢自养反硝化膜组件提供粗气泡，以冲洗同步硝化反硝化膜组件和氢自养反硝化膜组件的表面。
根据本申请的一些实施例，所述第一曝气支管设置有第一自动控制阀门，所述第一自动控制阀门的开启周期为T1(分钟)，开启时间为T2(秒)，满足，1≤T1≤30；5≤T2≤60；
所述第二曝气支管设置有第二自动控制阀门，所述第二自动控制阀门的开启周期为T3(分钟)，开启时间为T4(秒)，满足，5≤T3≤60；5≤T4≤60。
上述方案中，分别在第一曝气支管和第二曝气支管上设置自动控制阀门，按照设定的频次和开启时间控制第一粗气泡曝气机构和第二粗气泡曝气机构的冲洗操作。同步硝化反硝化膜组件可设置间隔1-30分钟开启5-60秒，氢自养反硝化膜组件可设置间隔5-60分钟开启5-60秒。间歇冲洗可控制生物膜的生长厚度在适当的数值，发挥最大效果。
根据本申请的一些实施例，所述空气提供组件包括工艺空气稳压罐和工艺空气管，所述工艺空气稳压罐储存有空气，所述工艺空气稳压罐通过工艺空气管连接所述同步硝化反硝化膜组件。
上述方案中，工艺空气稳压罐为同步硝化反硝化膜组件提供特定压力的工艺空气，空气通过膜组件的中空微孔膜向反应池内扩散，实现无泡曝气，提供微生物所需的氧气。
根据本申请的一些实施例，所述空气提供组件包括含氢气体稳压罐和含氢气体供气管，所述含氢气体稳压罐储存有氢气或者甲烷，所述含氢气体稳压罐通过含氢气体供气管连接所述氢自养反硝化膜组件。
上述方案中，含氢气体稳压罐为氢自养反硝化膜组件提供一定压力的氢气或者甲烷，氢气或甲烷通过膜组件的中空膜扩散，向膜表面微生物提供无泡氢气或甲烷。
根据本申请的一些实施例，所述工艺空气管和所述含氢气体供气管均设置有阀门。
上述方案中，通过在工艺空气管和所述含氢气体供气管设置阀门，以控制同步硝化反硝化膜组件和氢自养反硝化膜组件开启和关闭，灵活调整运行方式，实现节约能源和氢气(甲烷)。
第二方面，本申请还提供一种污水处理系统，其包括第一方面任一项所述的双气路协同污水处理装置。
（发明人：薛晓飞;景香顺;李凌云）
