CN105836878B - 膜生物反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及污水处理装置，公开了膜生物反应器，其包括至少两组污水处理单元和一组膜处理单元，第一壳体(1)内设有折流挡板(8)，折流挡板(8)两侧均设有生物降解性面板(6)，第一壳体(1)底部设有曝气管道(2)，膜处理单元包括第二壳体(13)和膜组件(11)，膜组件(11)的下方由上至下依次设有交错曝气单元(15)和斜板反应单元(16)，膜处理单元底部和污水处理单元底部均连有污泥沉降槽(3)，污泥沉降槽(3)内设有气力污泥搅动装置(5)。本发明为一体式膜生物反应器效率的提升、膜分离运行能耗的下降以及膜组件是寿命的延长提供了全新的思路。

Description

膜生物反应器
技术领域
本发明涉及污水处理装置，尤其涉及了膜生物反应器。
背景技术
膜生物反应器在有效融合微生物分解与膜高效分离双重作用的同时，也不可避免地带来膜的污染问题。大量实践表明，膜污染已成为这一新工艺发展所必需克服的瓶颈问题。从其处理过程和特征来分析，膜污染是与膜接触的微粒、胶体粒子或溶质大分子，通过物理的、化学的、生物的和机械的作用，在膜表面、膜孔内的吸附沉积，以及微生物在膜水界面的堆积，造成膜有效孔径变小甚至堵塞，导致膜的通流量大幅下降，阻力损失大大提升(运行能耗大幅攀升)，从而有效分离特性的大幅下降现象。如上所述，膜生物反应器中膜的污染，是非常复杂的过程，其演化过程受到多重因素相互强烈耦合的影响。
对于一体式膜生物所面临的主要问题则是：针对相应给定的污水种类、生物反应器形式以及膜特性等边界条件下，如何在运行能耗极小化的基础上，在多变的组分、浓度、温度和流量等运行工况下，有效控制膜的污染。根据膜污染的定义，这种有效性必然应表现为：对微粒、胶体颗粒和溶质大分子的吸附积累，以及微生物在膜界面堆积的合理控制上。对于一体式膜生物反应器的膜组件而言，在传统的结构形式下，如何从本质上阻碍膜污染的形成，大幅降低运行阻力，改善运行维护条件成为膜生物反应器亟待解决的根本性问题。
发明内容
本发明针对现有技术中反应器效率低、膜分离运行能耗下降以及膜组件寿命短的缺点，提供了膜生物反应器。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
膜生物反应器，包括至少两组污水处理单元和一组膜处理单元，每组污水处理单元均包括第一壳体，第一壳体顶部左侧设有布水管，第一壳体顶部的右侧设有出水管，右侧污水处理单元的布水管与左侧污水处理单元的出水管相连，第一壳体内设有沿着第一壳体轴向的折流挡板，第一壳体内的折流挡板两侧均设有生物降解性面板，第一壳体底部设有曝气管道，膜处理单元包括第二壳体和安装在第二壳体内的膜组件，第二壳体的顶部左侧设有进水口，进水口与最右侧污水处理单元的出水管连通，第二壳体内设有沿着第二壳体轴向的的污泥挡板，进水口位于污泥挡板的左侧，污泥挡板的右侧设有膜组件，膜组件的下方由上至下依次设有交错曝气单元和斜板反应单元，膜处理单元底部和污水处理单元底部均连有污泥沉降槽，污泥沉降槽为圆锥形，其底部半径小于顶部半径，污泥沉降槽底部连有回流管，污泥沉降槽内设有气力污泥搅动装置，气力污泥搅动装置包括中心轴和搅动管，搅动管上设有气孔。本发明首先通过第一壳体和折流挡板控制泥水的流动的方式，经过两次泥水分离解耦，将膜组件从传统的污泥环境中解脱出来，从根本上破坏膜组件污染的条件；基于流动控制的理念，通过交错曝气单元为膜组件构建独立的交错流剪切***，在尽量低的能耗条件下，在膜表面形成高效剪切作用，破坏污染形成的水力条件；另外，本项发明针对生物反应器中污泥回流效率低下，导致生物降解难度提升的传统问题，从流动控制的角度出发，通过气力污泥搅动装置改善了流动体系；从这三个方面为一体式膜生物反应器效率的提升、膜分离运行能耗的下降以及膜组件是寿命的延长提供了全新的思路。
作为优选，气力污泥搅动装置还包括气泵，气泵的出气口与搅动管的气孔相连，使气孔保持正压状态。气泵和气孔的设置，使得气流源源不断地从搅动管向外冒出，气孔保持正压状态，污泥沉淀槽内的污泥处于被搅动管和气泡扰动的状态，避免了污泥板结堵塞，也避免了污水处理装置内活性污泥中的微生物休眠死亡。
作为优选，气力污泥搅动装置的搅动管一端与中心轴固接，从固定端到自由端，搅动管的曲率半径逐渐增大。搅动管曲率半径组件增大，搅动管随中心轴旋转一圈对污泥的扰动较直线型搅拌装置更大，能更好的防止污泥干固板结，保持装置处于高效运行状态。搅动管根数为一根到数跟，呈螺旋状安装，使得污泥沉淀槽内的污泥处于缓慢的蠕动状态，即不形成污泥的二次上升，有足够破坏污泥静止沉淀的水力条件，确保污泥可以均匀的从污泥回流管高效流出，避免传统方式的污泥短流，污泥无法回流的问题。
作为优选，气力污泥搅动装置包括至少两层搅动管，每层搅动管均垂直于中心轴。气力污泥搅动装置的中心轴上包括至少两层的污泥搅动管，每层的污泥搅动管又包括至少3跟呈对称排布的垂直于中心轴的搅动管，保证污泥处于缓慢蠕动状态，既不形成污泥的二次上升，又足够打破污泥静止沉降的水力条件。
作为优选，污水沉降槽侧壁上设有振动片。振动片的设置避免污泥板结干固，避免污水短流和确保污泥回流。
作为优选，每一组污水处理单元的回流管均与回流总管相连，回流管和回流总管内壁均设有振动片。污泥能通过回流管和回流总管回流至生物降解性面板，振动片的设置避免污泥板结干固，避免污水短流和确保污泥回流。
作为优选，生物降解性面板内填充有供微生物附着生长的填料。填料的设置限定污水的流向，对污水起到限流的作用，且方便微生物附着生长。
作为优选，交错曝气单元包括至少两根相互交错的曝气管。在膜组件的表面上形成高效剪切的机制，再次破坏污泥沉降的水力条件，进一步确保膜组件分离局部环境良好，促使整个反应装置的高效运行。
作为优选，斜板反应单元包括斜板，斜板上设有与水流方向呈20°-50°倾斜角的斜板槽，斜板槽至少有两条。斜板具有双重作用，其一是斜板沉淀的作用，二次将污泥从水中利用惯性和重力分离出来，另外斜板选用材料可利用利于生物膜成型的材料，在斜板槽内，形成对污水的再次生物降解，尽量减少胶质污染物进入膜分离段的几率。
作为优选，第一壳体的径向与轴向长度之比为1:(1.2～3)。第一壳体轴向长度较长，能够根据污水类型设置为深井反应或其他反应类型，具有很好的适应性。
作为优选，污泥沉降槽高与顶部直径之比为1:(1.8～2.6)。污泥沉淀槽具有一定的倾斜度，方便污泥流至回流管。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：本发明首先通过第一壳体和折流挡板控制泥水的流动的方式，经过两次泥水分离解耦，将膜组件从传统的污泥环境中解脱出来，从根本上破坏膜组件污染的条件；基于流动控制的理念，通过交错曝气单元为膜组件构建独立的交错流剪切***，在尽量低的能耗条件下，在膜表面形成高效剪切作用，破坏污染形成的水力条件；另外，本项发明针对生物反应器中污泥回流效率低下，导致生物降解难度提升的传统问题，从流动控制的角度出发，通过气力污泥搅动装置改善了流动体系；从这三个方面为一体式膜生物反应器效率的提升、膜分离运行能耗的下降以及膜组件是寿命的延长提供了全新的思路。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的气力污泥搅动装置的结构示意图。
附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1—第一壳体、2—曝气管道、3—污泥沉降槽、4—布水管、5—气力污泥搅动装置、6—生物降解性面板、7—出水管、8—折流挡板、9—回流管、10—回流总管、11—膜组件、12—污泥挡板、13—第二壳体、14—进水口、15—交错曝气单元、16—斜板反应单元、17—振动片、51—中心轴、52-搅动管、53-气孔、151—曝气管、161-斜板、162-斜板槽。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
膜生物反应器，包括至少两组污水处理单元和一组膜处理单元，每组污水处理单元均包括第一壳体1，第一壳体1顶部左侧设有布水管4，第一壳体1顶部的右侧设有出水管7，右侧污水处理单元的布水管4与左侧污水处理单元的出水管7相连，第一壳体1内设有沿着第一壳体1轴向的折流挡板8，第一壳体1内的折流挡板8两侧均设有生物降解性面板6，第一壳体1底部设有曝气管道2，膜处理单元包括第二壳体13和安装在第二壳体13内的膜组件11，第二壳体13的顶部左侧设有进水口14，进水口14与最右侧污水处理单元的出水管7连通，第二壳体13内设有沿着第二壳体13轴向的的污泥挡板12，进水口14位于污泥挡板12的左侧，污泥挡板12的右侧设有膜组件11，膜组件11的下方由上至下依次设有交错曝气单元15和斜板反应单元16，膜处理单元底部和污水处理单元底部均连有污泥沉降槽3，污泥沉降槽3为圆锥形，其底部半径小于顶部半径，污泥沉降槽3底部连有回流管9，污泥沉降槽3内设有气力污泥搅动装置5，气力污泥搅动装置5包括中心轴51和搅动管52，搅动管52上设有气孔53。
气力污泥搅动装置5还包括气泵，气泵的出气口与搅动管52的气孔53相连，使气孔53保持正压状态。
气力污泥搅动装置5的搅动管52一端与中心轴51固接，从固定端到自由端，搅动管52的曲率半径逐渐增大。
气力污泥搅动装置5包括至少两层搅动管52，每层搅动管52均垂直于中心轴51。
污水沉降槽3侧壁上设有振动片17。
每一组污水处理单元的回流管9均与回流总管10相连，回流管9和回流总管10内壁均设有振动片17。
生物降解性面板6内填充有供微生物附着生长的填料。
交错曝气单元15包括三根相互交错的曝气管151。
斜板反应单元16包括斜板161，斜板161上设有与水流方向呈30°倾斜角的斜板槽162。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (9)

1.膜生物反应器，其特征在于：包括至少两组污水处理单元和一组膜处理单元，每组污水处理单元均包括第一壳体(1)，第一壳体(1)顶部左侧设有布水管(4)，第一壳体(1)顶部的右侧设有出水管(7)，右侧污水处理单元的布水管(4)与左侧污水处理单元的出水管(7)相连，第一壳体(1)内设有沿着第一壳体(1)轴向的折流挡板(8)，第一壳体(1)内的折流挡板(8)两侧均设有生物降解性面板(6)，第一壳体(1)底部设有曝气管道(2)，膜处理单元包括第二壳体(13)和安装在第二壳体(13)内的膜组件(11)，第二壳体(13)的顶部左侧设有进水口(14)，进水口(14)与最右侧污水处理单元的出水管(7)连通，第二壳体(13)内设有沿着第二壳体(13)轴向的的污泥挡板(12)，进水口(14)位于污泥挡板(12)的左侧，污泥挡板(12)的右侧设有膜组件(11)，膜组件(11)的下方由上至下依次设有交错曝气单元(15)和斜板反应单元(16)，膜处理单元底部和污水处理单元底部均连有污泥沉降槽(3)，污泥沉降槽(3)为圆锥形，其底部半径小于顶部半径，污泥沉降槽(3)底部连有回流管(9)，污泥沉降槽(3)内设有气力污泥搅动装置(5)，气力污泥搅动装置(5)包括中心轴(51)和搅动管(52)，搅动管(52)上设有气孔(53)。
2.根据权利要求1所述的膜生物反应器，其特征在于：气力污泥搅动装置(5)还包括气泵，气泵的出气口与搅动管(52)的气孔(53)相连，使气孔(53)保持正压状态。
3.根据权利要求1所述的膜生物反应器，其特征在于：气力污泥搅动装置(5)的搅动管(52)一端与中心轴(51)固接，从固定端到自由端，搅动管(52)的曲率半径逐渐增大。
4.根据权利要求1所述的膜生物反应器，其特征在于：气力污泥搅动装置(5)包括至少两层搅动管(52)，每层搅动管(52)均垂直于中心轴(51)。
5.根据权利要求1所述的膜生物反应器，其特征在于：污水沉降槽(3)侧壁上设有振动片(17)。
6.根据权利要求1所述的膜生物反应器，其特征在于：每一组污水处理单元的回流管(9)均与回流总管(10)相连，回流管(9)和回流总管(10)内壁均设有振动片(17)。
7.根据权利要求1所述的膜生物反应器，其特征在于：生物降解性面板(6)内填充有供微生物附着生长的填料。
8.根据权利要求1所述的膜生物反应器，其特征在于：交错曝气单元(15)包括至少两根相互交错的曝气管(151)。
9.根据权利要求1所述的膜生物反应器，其特征在于：斜板反应单元(16)包括斜板(161)，斜板(161)上设有与水流方向呈20°-50°倾斜角的斜板槽(162)，斜板槽(162)至少有两条。
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