专利名称：改良A²/O生物池混合液导流/分流装置

专利号：ZL 2017 2 1010625.1

专利类型：（发明/实用新型）实用新型

授权日期：2018年04月27日

专利权人：中国市政工程中南设计研究总院有限公司

发明人：刘向荣；孙巍；简德武；张卫东；张文胜

（一）发明创新点

膜-生物反应器（Membrane-Bioreactor，简称MBR）是一种将膜分离技术与传统活性污泥生物处理工艺有机结合的新型高效污水处理工艺。该工艺以膜组件取代传统生物处理工艺末端的二沉池，膜生物反应器系统内活性污泥浓度可达8000～12000mg/L；具有污泥浓度高、强化生物处理、出水水质好、节省占地、模块化、自动化、易于改造等诸多优点，已成功应用于国内外多座污水处理厂。目前，改良A²/O+MBR工艺是运用MBR的主流工艺，该工艺中A²/O生物池中活性污泥浓度可达5000～6000mg/L。

高浓度混合液的回流是高浓度改良A²/O+MBR 工艺的核心之一，目前多采用穿墙回流泵进行逐级（MBR→好氧区、好氧区→缺氧区、缺氧区→厌氧区。）向前回流。这种单纯依靠穿墙回流泵回流的方式存在的主要问题是：受用地及池型限制不能完全做到将每段处理区末端的高效混合液回流至其前段处理区的首端，进而使生物回流系统较为低效；低效的混合液回流系统会导致高浓度改良A²/O+MBR 工艺存在以下缺点：

①好氧区：从MBR回流至好氧区的混合液较早进入缺氧区，好氧区不能充分接种MBR回流的高浓度活性污泥混合液，既不利于提高好氧区污泥浓度，也不利于充分利用回流混合液中较高浓度的溶解氧，导致好氧区处理效率低；

②缺氧区：在近好氧区首端处回流至缺氧区的混合液因硝化不彻底、溶解氧含量高，可抑制反硝化速率，导致生物脱氮效果差；

③厌氧区：含有较高溶解氧的回流混合液较早进入厌氧区可抑制聚磷菌磷的有效释放，从而影响生物除磷效果。

针对高浓度改良A²/O+MBR 工艺现有混合液回流系统存在的问题，本实用新型提出一种高效的混合液导流/分流装置，包括分流导板系统、混合液导入系统、混合液导出系统。分流导板系统衔接混合液导入、导出系统，实现来自后段的混合液的导入点及向前段输送混合液的导出点都处于系统运行最佳位置，为高浓度改良A²/O+MBR 工艺提供高效的混合液回流系统，保障整个生物系统高效低耗的优秀处理效果。

该装置的使用具有以下优势：

①提高好氧区处理效率并增加其抗冲击负荷能力；

②提高缺氧区反硝化速率，生物脱氮效果好；

③提高厌氧区释放磷的效率，进而获得较好的生物除磷效果；

④使用灵活，不受池型限制。

本实用新型所述的高效的混合液导流/分流装置，如图1-3所示，包括分流导板系统、混合液导入系统、混合液导出系统。图1是本实用新型所述的高效的混合液导流/分流装置平面图，图2是图1的1-1方向剖面图，图3是图1的2-2方向剖面图，图中各标号的含义如下：1—分流导板；2—穿墙混合液导入泵；3—穿墙混合液导出泵；4—混合液导出孔洞；5—混合液导出井；·—水流流进方向；×—水流流出方向。

图1平面布置图

图2 1-1剖面图

图3 2-2剖面图

分流导板系统包括：分流导流板1。通过分流导流板1将本段处理区域纵向分隔为上下两层，从而将混合液导入与混合液导出在同一平面位置实现空间上的有效分开（导入混合液进入分流导流板1上方的通道，导出混合液从分流导流板下方通道流出），并可通过设计分流导流板1的形状将混合液导流至所需区域。

混合液导入系统包括：穿墙混合液导入泵2。来自本处理区域后段的混合液通过穿墙混合液导入泵2进入，按照分流导流板设计的流道方向前进，进入设计最优导入点。

混合液导出系统包括：穿墙混合液导出泵3、混合液导出孔洞4、混合液导出井5。向本段处理区域上游回流的混合液通过位于分流导流板下方的混合液导出孔洞4，进入混合液导出井5，再通过穿墙混合液导出泵3将本段最优位置的混合液回流至上游段。

（二）应用领域和范围

污水处理技术领域。

本装置可广泛应用于各种生物池中，通过对同一平面位置进行竖向分隔形成两个相对独立空间的方式，为同一平面位置的混合液导入与导出、进水与回流、混合液与进水的导流提供简易快捷的解决方案，方便使用、效率高效。

（三）实施效果

针对高浓度改良A²/O+MBR 工艺现有混合液回流系统存在的问题，本实用新型提出一种高效的混合液导流/分流装置。

本实用新型所述的高效混合液导流/分流装置利用分流导板系统的导流/分流作用可以优化来自后段的混合液导入及向前段输送混合液的导出位置，可有效解决高浓度改良A2/O+MBR 工艺因混合液回流低效而导致的好氧区处理效率低、生物脱氮除磷效果差等主要问题。

（四）产业化及市场应用情况

本实用新型装置目前已成功应用于具体的工程设计当中，为设计方案的优化提供了有效解决途径。具体的工程应用案例有：北湖污水处理厂及其附属工程的高浓度改良A²/O生物池、南阳市污水处理厂三期及中水回用工程的改良A²/O生物池、孝感市城区污水处理厂提标改造工程的厌氧/缺氧反应池。

北湖污水处理厂及其附属工程

北湖污水处理厂位于湖北省武汉市青山区，近期建设规模80万m³/d，其中40万m³/d采用高浓度改良A²/O+MBR组合工艺，具体位置详图4中红色虚线包围区域。

图4 北湖污水处理厂鸟瞰图

改良A²/O生物池混合液导流/分流装置在北湖厂的高浓度改良A2/O生物池中得到了最典型的应用，本实用新型装置也是为解决该生物池高浓度混合液回流问题而具体提出。

图5中阴影部分为单组高浓度改良A2/O生物池平面布置图，单组规模10万m³/d，共4组。绿色箭头表示每个反应区的进、出水位置，蓝色箭头表示每个区域内的水流方向，红色大箭头表示混合液回流的位置。混合液回流方式采用三级逐级向前回流，分别是:①MBR→好氧区、②好氧区→缺氧区、③缺氧区→选择区，但②与③的最佳回流位置在平面上发生了冲突，通过采用本实用新型装置完美的解决了此矛盾，具体解决方案详图6。

图5 北湖高浓度改良A2/O生物池单组平面布置图

图6 生物池同一位置实现不同功能混合液回流的解决方案

南阳市污水处理厂三期及中水回用工程

南阳市污水处理厂位于河南省南阳市，总规模40万m³/d，其中20万m³/d采用高浓度改良A²/O+MBR组合工艺，具体位置详图7中红色虚线包围区域。

图7 南阳市污水处理厂三期及中水回用工程鸟瞰图

图8中阴影部分为单组高浓度改良A²/O生物池平面布置图，单组规模5万m³/d，共4组。本实用新型装置在南阳三期的高浓度改良A2/O生物池中进行了变形应用。该生物池受制于用地及池型布置限制，导致缺氧区的末端距离选择区较远，中间隔了几个廊道，通过本实用新型装置的使用较好的解决了缺氧区向选择区的回流通道问题，没有额外增加土建及运行电耗，简单高效，具体解决方案详图9。

图8 南阳高浓度改良A²/O生物池单组平面布置图

A-A剖面图

平面图

图9 缺氧区至选择区回流通道解决方案

（五）技术优势

本实用新型装置利用分流导板系统的导流/分流作用可以优化来自后段的混合液导入及向前段混合液导出的位置，可有效解决高浓度改良A2/O+MBR组合工艺以及其他形式的生物池，因混合液回流低效而导致的好氧区处理效率低、生物脱氮除磷效果差等主要问题。具体的使用优势有以下几点：

（1）可提高好氧区处理效率并增加其抗冲击负荷能力：通过提高好氧区的污泥浓度及空间使用效率，能够有效降低污泥负荷及容积负荷，具有更高的处理效率、抗冲击负荷能力。

（2）提高缺氧区反硝化速率，生物脱氮效果好：一方面可以提供硝化反应进行较为彻底的高效混合液，另一方面可以提供完整的反硝化池容，确保反硝化的有效反应时间，两个维度的优化可有效改善生物脱氮效果。

（3）提高厌氧区释放磷的效率，进而获得较好的生物除磷效果：提供缺氧区末端的混合液回流至厌氧区首段，一是回流混合液反硝化反应进行的比较完全，含有的硝态氮、亚硝态氮浓度低，对厌氧释放磷的制约作用小，可保证厌氧释放磷的效果；二是可提供完整适合的厌氧反应时长，双重改善提高了生物除磷的效果。

（4）使用灵活，不受池型限制：本装置实施方式简便快捷，为受制于用地、池型布置等客观条件无法回避的问题提供新的解决方案。

（六）专利运用及保护

无

（七）效益分析

①提高好氧区处理效率并增加其抗冲击负荷能力；

②提高缺氧区反硝化速率，生物脱氮效果好；

③提高厌氧区释放磷的效率，进而获得较好的生物除磷效果；

④使用灵活，不受池型限制。

（八）应用前景

高浓度改良A²/O+MBR 组合工艺具有用地集约、处理效率高、出水水质好、自动化程度高等显著优点，在很多有高品质出水要求的污水厂中得到了广泛的应用。高浓度混合液逐级向前回流是这一组合工艺的核心之一，而传统回流方式受制于用地、池型限制存在较多弊端，导致生物处理效果不甚理想。改良A²/O生物池混合液导流/分流装置的提出因具体工程设计优化的需求而触发，它由分流导板系统、混合液导入系统、混合液导出系统组成，其使用可以实现来自后段的混合液的导入点及向前段输送混合液的导出点都处于系统运行最佳位置，为高浓度改良A²/O+MBR 工艺提供高效的混合液回流系统，保障整个生物系统高效低耗的优秀处理效果。此外，本装置可广泛应用于各种生物池中，通过对同一平面位置进行竖向分隔形成两个相对独立空间的方式，为同一平面位置的混合液导入与导出、进水与回流、混合液与进水的导流提供简易快捷的解决方案，方便使用、效率高效。

（九）获奖情况

无