專利名稱：一體化膜－間歇式活性污泥反應器設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種污水處理及中水回用一體化設備，特別是涉及一種一體化膜-間歇式活性污泥反應器設備(以下簡稱為M-CASS一體化設備)，屬于環保處理技術，適于城市在處理生活污水時使用。
背景技術：
目前，一體化CASS設備大部分是采用潷水器出水，潷水器有多種形式，如垂直升降式潷水器、螺桿旋轉式潷水器和浮筒式潷水器等。多數CASS主體反應器采用負荷法、曝氣時間內負荷法、動力學設計法進行設計。上述各種潷水器動力消耗高，而且自動化要求較高，實際生產中的潷水器往往很難完全達到設計的要求，而且出水濁度較高，經常帶有懸浮物質，出水水質不能保證。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服現有技術存在的上述不足，通過研究改進，給出一種新型的M-CASS一體化設備，該設備具有結構緊湊、運行成本較低和全自動控制的特點，在城市污水處理與回用、中水回用、生活污水、醫院廢水、屠宰場廢水、高濃度工業廢水等處理中將得到廣泛的應用，既可緩解水資源短缺所引起的茅盾，又保護了環境，促進經濟的可持續性發展。
本實用新型給出的技術解決方案是這種新型的M-CASS一體化設備主要包括有CASS生化反應池、水平懸浮濾膜系統和單板機自動控制系統，其特點是所述的CASS生化反應池由生物選擇區、厭氧區和好氧區組成，其體積比為1∶5∶30，其中生物選擇區為微生物創造高濃度、高負荷的競爭環境，選擇出適應該環境的微生物，活性污泥快速吸附有機污染物，對難降解的有機物水解；厭氧區輔助生物選擇區的緩沖作用，釋放磷，強化反硝化；好氧區設計采用總污泥量綜合設計法，以提供反應池好氧區一定的活性污泥量為前提，并滿足適合的SVI條件，保證在沉降階段時和排水階段歷時內的沉降距離和沉淀面積，據此推算出最低水深下的最小污泥沉降所需的體積，然后根據最大周期進水量求算貯水容積，兩者之和即為所求CASS池容，并由此驗算曝氣時間內的活性污泥濃度及最低水深下的污泥濃度，以判別計算結果的合理性。所述的水平懸浮濾膜系統設置在CASS生化反應池的好氧區內，包括有水平懸浮濾膜組件、膜組件懸浮球、膜組件集水管路框架、框架滑軌和塑料耐壓軟管，其中膜組件主要起到截留上清液中的懸浮物、過濾出水的作用；膜組件懸浮球為輕質材料制成，例如PVC塑料等，呈半球狀，懸浮球內充滿空氣，可產生一定的浮力，并均勻分布在膜組件塑料框架上，使水平懸浮濾膜組件始終保持在保護高度(距水面0.3～0.5米)的液面以下；膜組件集水管路框架由U-PVC塑料管連接而成，并將多層水平放置的膜組件固定為一體，膜濾出水通過此管路由泵吸出；框架滑軌由兩條相對的、嵌入池體的“L”型不銹鋼鋼條構成，內形成倒“T”字槽，連接在膜組件集水管路框架上的“T”字型不銹鋼鋼體在其中滑動；塑料耐壓軟管連接在膜組件集水管路框架上，做為輸水管可隨著集水管路框架的升降而自由伸縮。所述的單片機自動控制系統包括有單片機控制部分、輸入通道、輸出通道及控制面板，其中單片機控制部分由8031芯片、2732芯片、74L373芯片和晶振電路組成，2732芯片構成4KB的外擴展程序存儲器，74L373芯片作為地址鎖存器；輸入通道由超聲波液位探測器和自制液位探測器構成，輸出通道由光電耦合器和繼電器構成，超聲波液位探測器實時監控上清液高度、沉淀污泥層高度和混合液的高度，自制液位探測器實時監控膜組件在混合液中的位置，當膜組件露出水面后，自制液位探測器斷開并發出警報，系統停止運行。
為更好地實現本實用新型的目的，所述的水平懸浮濾膜系統中的水平懸浮濾膜組件為偏氟聚乙烯中空纖維膜組件，膜組件公稱孔徑為0.2μm，是懸浮固體、膠體等的有效屏障，中空纖維膜絲較細，有較好的柔韌性，能保持較長的壽命，即使有膜絲破損的現象發生，由于膜絲內徑僅為270μm，可被污泥迅速堵住，對處理水質完全沒有影響。
本實用新型給出的這種新型的M-CASS一體化設備的尺寸可隨日處理量的不同而定，主體反應池采用污泥總量法設計，可保證污泥的沉降性能，水平懸浮濾膜組件的獨特結構保證了出水的回用要求。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果是1.設備結構緊湊，制造方便；2.運行成本較低，實現全自動控制；3.新型的M-CASS一體化設備出水水質好，出水濁度可到ONTU，達到建設部中水回用標準；
4.生物反應器內能維持高濃度的微生物量，使處理裝置容積負荷提高，占地面積大幅度減小；5.膜的截留可以延長增殖速度緩慢的微生物如硝化細菌在反應器中的停留時間，有利于提高系統硝化效率，同時還可延長一些難降解有機物在系統中的停留時間，有利于提高難降解有機物的降解效率；6.剩余污泥產量低，污泥處理費用少；7.耐沖擊負荷，易于擴容；8.易于實現自動控制，操作管理方便。
圖1為本實用新型給出的一個實施例的反應池平面圖；圖2為圖1中的反應池I-I剖面圖；圖3為圖2中的反應池IV-IV剖面圖；圖4為圖1中的反應池好氧區II-II剖面圖；圖5為圖1中的反應池厭氧區III-III剖面圖；圖6為給出的實施例的反應池及水管路框架與框架滑軌連接圖；圖7為本實用新型的控制系統原理框圖；圖8為本實用新型的自動控制流程圖。
圖中標號為1.膜組件，2.微孔曝氣頭，3.止水套管，4.蝶閥，5.提升泵，6.閘閥，7.止回閥，8.膜組件懸浮球，9.膜組件集水管路框架，10.框架滑軌，11.自制液位探測器，12.超聲波液位探測器，13.塑料耐壓軟管，14好氧區，15.厭氧區，16.生物選擇區，17.污泥回流管道。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體技術方案及工作過程做進一步說明如圖1～圖8所示，本實用新型給出的這種新型的M-CASS一體化設備主要包括有CASS生化反應池、水平懸浮濾膜系統和單板機自動控制系統，其中CASS生化反應池由生物選擇區16、厭氧區15和好氧區14組成，其體積比為1∶5∶30，水平懸浮濾膜系統設置在CASS生化反應池的超聲波液位探測器內，包括有水平懸浮濾膜組件1、膜組件懸浮球8、膜組件集水管路框架9、框架滑軌10和塑料耐壓軟管13，其中水平懸浮濾膜組件1為偏氟聚乙烯中空纖維膜組件，膜組件懸浮球8為PVC塑料輕質材料制成，呈半球狀，懸浮球內充滿空氣，可產生一定的浮力，并均與分布在膜組件塑料框架9上，使水平懸浮濾膜組件1始終保持在保護高度(距水面0.3～0.5米)的液面以下；膜組件集水管路框架9由U-PVC塑料管連接而成，并將多層水平放置的膜組件1固定為一體，膜濾出水通過此管路由泵吸出；框架滑軌10由兩條相對的、嵌入池體的“L”型不銹鋼鋼條構成，內形成倒“T”字槽，連接在膜組件集水管路框架9上的“T”字型不銹鋼鋼體在其中滑動；塑料耐壓軟管連接在膜組件集水管路框架9上，做為輸水管可隨著集水管路框架9的升降而自由伸縮。單片機自動控制系統包括有單片機控制部分、輸入通道、輸出通道及控制面板，其中單片機控制部分由8031芯片、2732芯片、74L373芯片和晶振電路組成，2732芯片構成4KB的外擴展程序存儲器，74L373芯片作為地址鎖存器；輸入通道由超聲波液位探測器12和自制液位探測器11構成，超聲波液位探測器12實時監控上清液高度、沉淀污泥層高度和混合液的高度，自制液位探測器11實時監控膜組件1在混合液中的位置，當膜組件1露出水面后，自制液位探測器11斷開并發出警報，系統停止運行。
本實用新型的工作過程為緊接著上一個運行周期的最后一道工序，出水階段結束后，自動控制系統自動開啟進水提升泵和空氣壓縮機，初始化開始，進水和反應池內的活性污泥在曝氣的作用下充分混合，超聲波液位探測器12實時傳送混合液深度，當反應器內混合液深度大于設定值H1時，提升泵停止工作。反應器的活性污泥在曝氣的條件下進行生物降解作用，經過水力停留時間T1，混合液中的有機污染物被分解，污水得以凈化。自動控制系統發出信號，停止曝氣。經過沉淀時間T2后，反應池中混合液在重力的作用下泥水分離，池體上部為上清液，上清液水深H2，池體下部為因重力沉淀壓縮的活性污泥，其沉淀厚度為H3。此時由超聲波液位探測器12對反應池內上清液的高度進行探測，并向自動控制系統發出信號，自動控制系統接受信號后，發出啟動出水泵的信號，出水泵在自動控制系統控制下開啟，抽取反應池內的上清液。水平懸浮濾膜系統隨著水位的下降而沿滑軌下滑，分布在膜組件集水管路框架9上的塑料耐壓軟管13沿出水方向伸長。當排水高度達到H2-h(h為保護高度)，超聲波液位探測器12向自動控制系統傳輸關閉出水泵信號，自動控制系統接受信號后，發出停止出水泵的信號，出水泵在自動控制系統控制下停止抽水。同時自動控制系統發出啟動空氣壓縮機和提升泵的信號，反應池內開始曝氣并且同時進水，開始下一周期的動作。
故障處理一.出水過程中單片機通過超聲波液位探測器12監控當前時刻和設定時刻t前的上清液液面的變化情況，若無變化停止出水，并發出警報。
二.進水過程中單片機通過超聲波液位探測器12監控當前時刻和設定時刻t前的上清液液面的變化情況，若無變化停止出水，并發出警報。
三.靜止沉淀后，超聲波液位探測器12檢測上清液深度，若該值小于設定值發出警報。
四.自制液位探測器11斷開發出警報后，實施人工干預，調節水平懸浮濾膜組件在反應池的位置，使之保持在液面以下保護高度h。
權利要求1.一種一體化膜-間歇式活性污泥反應器設備，主要包括有CASS生化反應池、水平懸浮濾膜系統和單板機自動控制系統，其特征在于所述的CASS生化反應池由生物選擇區、厭氧區和好氧區組成，其體積比為1∶5∶30；所述的水平懸浮濾膜系統設置在CASS生化反應池的好氧區內，包括有水平懸浮濾膜組件、膜組件懸浮球、膜組件集水管路框架、框架滑軌和塑料耐壓軟管，其中膜組件懸浮球為輕質材料制成，并均勻分布在膜組件塑料框架上，膜組件集水管路框架由U-PVC塑料管連接而成，并將多層水平放置的膜組件固定為一體，框架滑軌由兩條相對的、嵌入池體的“L”型不銹鋼鋼條構成，內形成倒“T”字槽，塑料耐壓軟管連接在膜組件集水管路框架上；所述的單片機自動控制系統包括有單片機控制部分、輸入通道、輸出通道及控制面板，其中單片機控制部分由8031芯片、2732芯片、74L373芯片和晶振電路組成，2732芯片構成4KB的外擴展程序存儲器，74L373芯片作為地址鎖存器，輸入通道由超聲波液位探測器和自制液位探測器構成，輸出通道由光電耦合器和繼電器構成。
2.根據權利要求1所述的一體化膜-間歇式活性污泥反應器設備，其特征在于所述的水平懸浮濾膜系統中的水平懸浮濾膜組件為偏氟聚乙烯中空纖維膜組件。
專利摘要一體化膜－間歇式活性污泥反應器設備，主要包括有CASS生化反應池、水平懸浮濾膜系統和單板機自動控制系統，其中CASS生化反應池由生物選擇區、厭氧區和好氧區組成，水平懸浮濾膜系統設置在反應池的好氧區內，包括有水平懸浮濾膜組件、膜組件懸浮球、膜組件集水管路框架、框架滑軌和塑料耐壓軟管，單片機自動控制系統包括有單片機控制部分、輸入通道、輸出通道及控制面板。該設備具有結構緊湊、運行成本較低和全自動控制的特點，在城市污水處理與回用、中水回用、生活污水、醫院廢水、屠宰場廢水、高濃度工業廢水等處理中將得到廣泛的應用，既可緩解水資源短缺所引起的矛盾，又保護了環境，促進經濟的可持續性發展。
文檔編號C02F3/12GK2675653SQ20042003005
公開日2005年2月2日 申請日期2004年1月8日 優先權日2004年1月8日
發明者蘇錦明, 張家瑞, 周晴 申請人:沈陽建筑工程學院