水处理原位不停水嵌入式MBBR模块及使用方法

技术领域

本发明涉及水处理设备技术领域，具体涉及一种水处理原位不停水嵌入式MBBR模块及使用方法。

背景技术

移动床生物膜反应器(Moving Bed Biofilm Reactor)可实现生化池处理效能的原位提升，国内应用规模已达2500×10

现有技术中可采用筛网笼实现悬浮载体的MBBR模块化管理，但传统筛网笼需要固定在池体底部，需进行停水底部施工，安装不便，工作量大。筛网笼的安装也改变了池体内的水力流态，在不进行针对性优化的情况下，易造成筛网笼内的悬浮载体流化效果不佳、传质差，影响处理效果。因此，现有技术有待于进一步改进和提高，以实现悬浮载体的MBBR模块化投加和转移，并实现MBBR模块的简易化、快速化安装，可不停水改造，降低工作量，提高模块内的悬浮载体流化和传质效果。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的一个目的在于提出水处理原位不停水嵌入式MBBR模块，解决MBBR悬浮载体投放及打捞工作量大，费时费力，成本高，生物膜容易受损，传统笼式MBBR装置需底部固定，存在流化不稳定，挂膜速度慢的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

水处理原位不停水嵌入式MBBR模块，包括筛网箱、顶盖及连接件，所述筛网箱为顶部敞口结构，其底部及侧壁均具有若干个通气孔。

所述顶盖为板壳结构，固定于筛网箱顶部，可将MBBR悬浮载体封存于筛网箱内。

顶盖上具有多个球冠，球冠的内侧为与筛网箱相通的空腔结构。

所述球冠为开口向下的半球状壳体，球冠的底部与顶盖一体成型，所有球冠以规则的方式均匀间隔排布在顶盖上，通过球冠中的气体为筛网箱提供浮力使之可以悬浮于水中。

另外，顶盖上具有规则分布的若干个排气孔，各排气孔均位于球冠的外围，在任意相邻两个球冠之间以带状的形式分布，在底部曝气时通过排气孔释放部分气提以保持筛网箱稳定性。

所述连接件有两组，对称布置在筛网箱的两侧，筛网箱可通过连接件与好氧池的侧壁相连。

进一步地，所述筛网箱是由底板及四个侧板相连构成的方形箱体，顶盖是与筛网箱顶部敞口相匹配的方形结构。

筛网箱的上端具有弯折形成的翻边，顶盖的外边缘与翻边采用螺栓固定密封相连，较焊接方式更加简便灵活。

进一步地，所述底板和侧板均为网孔板，各所述侧板的上部均为非开孔区，侧板上的通气孔均以规则的方式排布在非开孔区的下方。

非开孔区下端至顶盖中心的连线与竖直方向的夹角为β，70°≤β≤75°，通过非开孔区的布置避免在MBBR模块晃动时球冠中的气体溢出。

进一步地，每组连接件均包括至少两个连接件，同组的各连接件间隔布置，其一端与筛网箱侧壁相连，另一端与好氧池的侧壁相连。

进一步地，连接件采用倾斜布置的链条或者钢索，拉直状态下，连接件的轴线与水平方向的夹角为α，15°≤α≤30°。

进一步地，所述底板的开孔率为50％～60％。

各侧板位于非开孔区下侧的部分为开孔区域，所述开孔区域为由上到下依次布置的三段式结构，上段的开孔率为55％～60％，中段的开孔率为45％～50％，下段的开孔率为35％～40％。

顶盖排气孔区域的开孔率为50％～60％，所述通气孔和排气孔的直径均小于MBBR悬浮载体的直径。

筛网箱的各侧板不同高度位置的开孔率采用梯度设置的方式，使污水以不同的流量从筛网箱中溢出，强化传质过程。

本发明的另一个目的在于提出一种水处理原位不停水嵌入式MBBR模块的使用方法，MBBR模块置于好氧池内，通过好氧池曝气提供MBBR悬浮载体的流化动力。

一种水处理原位不停水嵌入式MBBR模块的使用方法，包括如下步骤：

步骤一，根据好氧池的尺寸确定MBBR模块的数量，将各MBBR模块的顶盖打开后，向其内部投放MBBR悬浮载体，填充率不超过60％，在曝气提供流化动力的条件下可实现良好流化。

步骤二，MBBR悬浮载体投放完成后，顶盖放置于筛网箱的上方并与其螺栓固定连接，将MBBR悬浮载体封存于筛网箱内。

步骤三，采用吊装设备将MBBR模块居中放入好氧池内，筛网箱与好氧池侧壁的距离大于0.25倍的筛网箱底板边长，小于0.75倍的筛网箱底板边长。此条件下，筛网箱内流速小于筛网箱外流速，污水自底部进入筛网箱，自侧面溢出筛网箱，结合上下不同的开孔率布置，上部溢出流量高，下部溢出流量低，起到促进悬浮载体流化的作用。

筛网箱的底部入水后，筛网箱在水中缓慢下降，当球冠的下部到达水面后，各球冠内部的封存的空气支撑MBBR模块悬浮于水中。

步骤四，MBBR模块两侧的连接件一端与好氧池的内壁连接，筛网箱内的MBBR悬浮载体悬浮于水中，进行生物膜挂膜，对好氧池内的污水进行净化处理。

所用悬浮载体生物膜挂膜成熟后比重为1～1.1，略重于水，在轻微扰动情况下即可实现良好流化，实现良好的污染物去除效果。

进一步地，污水处理工期紧张的情况下，可预先将装有MBBR悬浮载体的MBBR模块放入其他好氧池内完成生物膜挂膜。

之后，解除MBBR模块与其他好氧池侧壁的连接，以吊装的方式把MBBR模块从其他好氧池中取出，将其转移至另一好氧池内，通过MBBR模块两侧的连接件与另一好氧池的侧壁连接。

通过采用上述技术方案，本发明的有益技术效果是：

1)施工安装简单：本MBBR模块可实现不停水施工，通过顶部球冠为自身提供浮力，只需要与池体侧壁固定，不需要进行底部固定，无需进行排空污水池进行清淤，安装简单，大幅节省工作量。

2)安装速度快：通过提前预制可实现项目现场的无焊接安装，实现快速安装，单个MBBR模块安装时间小于24h，可实现多个MBBR模块同时施工，以5万t/d污水厂为例，施工时间小于20d。

3)自稳定性好：本MBBR模块通过球冠可实现在污水中悬浮，侧壁连接件仅起到限制平面移动的功能，同时通过顶部排气孔和侧壁连接件的设置，减少了底部曝气造成的箱体晃动，对池体牵扯力小，对池体的结构强度要求低。

4)挂膜效果好：通过在筛网箱侧板上设置梯度开孔率以及合理规划MBBR模块与池壁的距离，可实现利用水力流态强化悬浮载体流化的效果，较传统笼式悬浮载体箱等装置的传质更优，挂膜速度快，冬季处理常规生活污水硝化负荷可达到0.75gN/m

附图说明

图1是本发明一种水处理原位不停水嵌入式MBBR模块的主视结构示意图。

图2是本发明一种水处理原位不停水嵌入式MBBR模块主体部分的立体图。

图3是图2中主体部分的剖面视图。

图4是图2中某一部分的结构示意图，示出的是筛网箱。

图5是本发明一种水处理原位不停水嵌入式MBBR模块的使用状态图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

实施例1，山西某污水厂需提标改造，处理水量4万吨/天，要求30d内完成施工并调试达标，经核算，采用常规停水施工方式需50d完成现场施工，投加悬浮载体后需10d～15d挂膜培养，总工期预计60d～65d，无法满足改造要求。水处理原位不停水嵌入式MBBR模块应用于污水处理系统的好氧池内，结合图1至图4，其包括筛网箱1、顶盖2及连接件3，所述筛网箱1为顶部敞口的正方形箱体，所述筛网箱1是由底板11及四个侧板12相连构成的，所述底板11和侧板12均为不锈钢材质制成的网孔板，底板11和侧板12上均具有若干个通气孔13。

所述顶盖2为板壳结构，顶盖2是与筛网箱1顶部敞口相匹配的方形结构，顶盖2的外边缘具有与其一体结构的法兰23。筛网箱1的上端具有向外弯折形成的翻边14，顶盖2外边缘的法兰23与筛网箱1上端的翻边14上下正对，且采用螺栓及橡胶垫片固定密封相连。顶盖2固定于筛网箱1顶部，使用状态下，顶盖2将MBBR悬浮载体封存于筛网箱1的内部，便于MBBR悬浮载体的投加、打捞，可实现MBBR工艺的MBBR模块化控制。

所述连接件3有两组，对称布置在筛网箱1的左右两侧，筛网箱1可通过连接件3与好氧池的侧壁相连。每组连接件3均包括两个连接件3，同组的两个连接件3一前一后间隔布置，每个连接组件的一端与筛网箱1的侧壁相连，另一端与好氧池的侧壁相连，在筛网箱1及其上方顶盖2的重力作用下，连接件3处于拉伸状态，筛网箱1约束在好氧池的中间位置。

所述好氧池的底部安装有曝气装置，使用状态下，曝气可通过筛网箱1的底板11上的通气孔13进入筛网箱1的内部，为筛网箱1的MBBR悬浮载体提供好氧条件和流化动力，促进生物膜生长挂膜，实现对污染物的去除。曝气在向上进入筛网箱1内部时，会对筛网箱1施加向上的推力，使其产生较小范围内的上下浮动及左右摇摆。

连接件3采用倾斜布置的链条或者钢索，拉直状态下，连接件3的轴线与水平方向的夹角为α，α＝20°。连接件3采用对称布置的方式，能够较好地使筛网箱1在好氧池中保持平衡，连接件3采用较小的倾斜角度，能够有效减小筛网箱1在水平方向的移动范围，保持筛网箱1在好氧池内的稳定性。

具体地，各所述侧板12的上部均为非开孔区121，其中下部为开孔区，侧板12上的通气孔13均以矩阵分布的方式排布在开孔区内。所述非开孔区121下端至顶盖2中心的连线与竖直方向的夹角为β，β＝70°。所述筛网箱1侧壁上部的非开孔区与顶盖2配合形成相对封闭的空间。

顶盖2上具有上凸形成的球冠21，球冠21的内侧为与筛网箱1内部相通的空腔结构，所述球冠21有四个，四个球冠21以方阵的形式在顶盖2上均匀间隔排布。球冠21在顶盖2均匀分布，其内部封存的气体对顶盖2的支持力分布均匀，有利于保持筛网箱1在好氧池内的稳定性。侧板12上部的非开孔区121可起到保持球冠21内部气压稳定的作用。

所有排气孔22在任意相邻两个球冠21之间以带状的形式分布。底板通气孔和顶盖上的排气孔22的分布区域的开孔率为50％，以保证有充足的曝气由底板11进入筛网箱1内。各侧板位于非开孔区下侧的部分为开孔区域，所述开孔区域为由上到下依次布置的三段式结构，每一段的高度均为开孔区域高度的三分之一，筛网箱1各侧壁开孔区域内的开孔率自下向上呈梯度分布，上段、中段和下段的开孔率分别为45％、50％和55％。筛网箱1内的曝气可通过侧板12上的通气孔13自由进出，降低曝气对筛网箱1的冲击，保持其稳定性。筛网箱内的污水以不同的流量通过通气孔13，自下向上流量增大，带动悬浮载体向上流动，提高了流化效果。

另外，顶盖2上具有规则分布的若干个排气孔22，各排气孔22均位于球冠21的外围，呈带状均匀分布，所有排气孔22分布的区域为顶盖排气孔区域。曝气在筛网箱1的水体中向上运动，可通过顶盖2的排气孔22排出，保持球冠21内部封存空气的压力稳定，避免筛网箱1在垂直方向的震荡过大。

所述通气孔13和排气孔22的直径均小于MBBR悬浮载体的尺寸，保证MBBR悬浮载体不会通过通气孔13和排气孔22到达筛网箱1的外部。

筛网箱1向下放入好氧池的过程中，筛网箱1保持姿态不变，筛网箱1整体进入水面以下并继续下沉一端距离，顶盖2底面与水面接触后，水面将各球冠21内侧的空气封闭并压缩至一定压力状态，球冠21内的空气压力对顶盖2提供支撑力，有效降低连接件3对好氧池侧壁的拉力，避免因拉力过大导致好氧池受损。

项目采用MBBR模块最终仅用时15d即完成了安装调试出水达标，实现了改造期间不停水，满足了项目改造需求，出水氨氮浓度稳定低于3mg/L。

实施例2，结合图1至图5，一种水处理原位不停水嵌入式MBBR模块的使用方法，包括如下步骤：

步骤一，根据好氧池4的尺寸确定MBBR模块的数量，沿将各MBBR模块顶部的顶盖打开后，向筛网箱1的内部投放MBBR悬浮载体。对于长方形的好氧池4，MBBR模块的数量为18，所有MBBR模块沿好氧池4的长度方向依次间隔布置。

步骤二，MBBR悬浮载体投放完成后，顶盖2放置于筛网箱1的上方并与其螺栓固定连接，将MBBR悬浮载体封存于筛网箱1内。

步骤三，采用吊装设备将MBBR模块居中放入好氧池4内，筛网箱与好氧池侧壁的距离大于0.25倍的筛网箱底板边长，小于0.75倍的筛网箱底板边长。此条件下，筛网箱内流速小于筛网箱外流速，污水自底部进入筛网箱，自侧面溢出筛网箱。

筛网箱1的底部入水后，筛网箱1在水中缓慢下降，当球冠21的下部到达水面后，各球冠21内部的封存的空气支撑MBBR模块悬浮于水中。

步骤四，MBBR模块两侧的连接件3一端与好氧池的内壁连接，筛网箱1内的MBBR悬浮载体悬浮于水中，进行生物膜挂膜，MBBR悬浮载体表层挂膜完成后，对好氧池4内的污水进行净化处理。

所用悬浮载体生物膜挂膜成熟后比重为1～1.1，略重于水，在轻微扰动情况下即可实现良好流化。

在污水处理工期紧张的情况下，可将装有MBBR悬浮载体的MBBR模块放入正常运行的其他好氧池内完成生物膜挂膜，预先进行MBBR悬浮载体的生物膜培养。

之后，解除MBBR模块与其他好氧池侧壁的连接，以吊装的方式把MBBR模块从正常运行的其他好氧池中取出，实现MBBR悬浮载体从其他好氧池内快速打捞，并将MBBR模块及其内部的MBBR悬浮载体转移至另一好氧池内，通过MBBR模块两侧的连接件3与另一好氧池的侧壁连接，已经完成生物膜挂膜的MBBR悬浮载体可直接应用于污水处理，缩短启动时间。

实施例3，结合图5，某污水处理厂进行提标改造，采用MBBR工艺将好氧区改造为好氧MBBR区，采用本MBBR模块，直接悬浮于好氧池中，通过铰链与池壁相连，底部无需固定，大幅减少了工作量。该项目生化段4组并联，单组好氧池尺寸为100m×7m×7m，MBBR模块下部的筛网箱1尺寸为5m×5m×5m，厚度5mm，不锈钢材质，密度8g/cm

校核MBBR模块扣除自身浮力重量＝4864.7kg＜8373kg，可实现自浮，无需借助外力。

项目每组好氧池共放置18个MBBR模块，池体完成施工后直接进行吊装安装，方便快捷，运行期间出水稳定达标，进行底部曝气维护时仅需将其吊出即可。

实施例4，某污水处理厂A进行停水改造，改造周期2个月，污水通过管路调度至污水厂B进行处理，污水厂B处理能力不足，需实现短期内处理负荷提升，该厂好氧池共设置两组，单组好氧池尺寸为40m×8m×6m，厂内原采用筛网笼将悬浮载体投加进好氧池中以实现处理负荷的原位提升，筛网笼尺寸为5m×7m×5m，开孔率均为50％，此条件下未考虑筛网对于池内流态的影响，导致悬浮载体在筛网笼内流化不佳传质较差，核算处理负荷仅为0.53gN/m2/d，未达到要求。因此采用本MBBR模块进行升级，MBBR模块的筛网箱尺寸为5m×5m×5m，与池体侧壁的间距为1.5m，MBBR悬浮载体的填充率为60％，比重为0.97～1.00，MBBR悬浮载体挂膜后比重为1.07。筛网箱侧壁开孔率自下向上为梯度设置，分别为40％、45％和55％，笼外污水向上流速高于笼内，笼内污水向外溢出，且上部流量大，底部流量小，带动悬浮载体向上作循环运动，强化传质。筛网箱厚度5mm，不锈钢材质，密度8g/cm

实施例5，山东某一体化污水处理项目，生化段好氧池采用MBBR工艺，在进行底部曝气盘更换时，需将悬浮载体完全从池内捞出，共计15m

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型或替换，应属于本发明的保护范围。