CN2905773Y - 气升循环流膜生物反应器 - Google Patents

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Abstract

一种气升循环流膜生物反应器，包括箱体、所述箱体内设有膜组件，所述箱体的箱体壁和所述膜组件之间设有分割板，还包括曝气器，所述箱体的箱体壁和所述分隔板之间形成降流区，所述分隔板和所述膜组件之间形成升流区，所述降流区和所述升流区的顶部和底部相通，所述曝气器设置在膜组件的下方。该反应器具有低能耗、清洗维护方便、结构紧凑、抗污染能力强的优点，可广泛用于生活污水和工业污水的处理。

Description

气升循环流膜生物反应器
技术领域
本发明涉及膜生物反应器，特别涉及气升循环流膜生物反应器。
背景技术
膜生物反应器是一种广泛用以处理生活污水或者工业废水的装置，是由生化反应器和膜组件组合而成，该反应器结合了高效的膜分离技术和传统的活性污泥工艺两者的优点。活性污泥处理过的污水(处理水)经反应器中的膜过滤，将水中的悬浮物以及胶体等物质截留，过滤清液可直接达标排放或者进入下一段的深度处理工段中，使之达到回用水的标准。同时膜的高效截留作用使微生物完全截留在反应器内，有利于硝化细菌等世代时间较长、增殖较缓慢的微生物的生长与富集，完全解决了污泥流失问题；并提高了活性污泥对难降解有机物的降解效率。
根据膜组件在膜生物反应器中设置的位置不同，可分为分置式膜生物反应器和内置式膜生物反应器两类。分置式膜生物反应器是将膜组件与生物反应器分开设置，一般采用循环泵使处理废水和活性污泥在膜组件表面进行快速流动，由此所产生的剪切力或者湍流来减缓膜污染。为了维持膜稳定的透水率，膜表面的水流速一般大于2m/s，因而需要较高的循环水量，能耗较高。
而内置式膜生物反应器是将膜组件直接浸泡在生物反应器内的污水中，处理废水通过泵的抽吸，从膜中抽出。通过曝气，废水和活性污泥的混合液随气流上下翻动，由混合液在膜表面所形成的往复剪切力来减缓膜污染。但是这样的剪切力并不能阻止污水中的污染物不断在膜表面进行沉积，细菌不断向膜内部繁殖，其代谢的产物不断粘附在膜表面，进而极易引起膜孔堵塞，从而导致膜的通量下降，膜寿命缩短，清洗维护难度增加，工艺运行的经济性就体现不出优势。同时废水和活性污泥随气流上下翻滚的方式很容易在反应器中留下死角，造成活性污泥不能充分地被利用。因而，如何减缓内置式生物反应器中膜的污染是其有效利用的关键所在。
正是因为现有内置式膜生物反应器有膜抗污染能力差，反应器死角多，并没有有效利用活性微生物来降解废水中的有机物等诸多弊病，所以当其运用在一些成份复杂，很难生物降解的工业废水的处理时，往往效果不理想，膜容易出现堵塞，例如炼钢厂的焦化污水。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种抗污染能力强、低能耗、清洗维护方便、结构紧凑的内置式膜生物反应器一气升循环流膜生物反应器。
为达到上述目的，本实用新型所述的气升循环流膜生物反应器，包括箱体、所述箱体内设有膜组件，所述箱体的箱体壁和所述膜组件之间设有分割板，还包括曝气器，所述箱体的箱体壁和所述分隔板之间形成降流区，所述分隔板和所述膜组件之间形成升流区，所述降流区和所述升流区的顶部和底部相通，所述曝气器设置在膜组件的下方。
较佳地，所述分隔板与所述箱体底部垂直。
较佳地，所述分隔板的端侧(a)和(b)紧贴所述箱体的箱体壁。
较佳地，所述箱体为长方体或者圆柱体。
较佳地，所述分隔板为两块矩形隔板。
较佳地，所述分隔板为两块平行设置的矩形隔板。
较佳地，所述分隔板的顶部和底部分别长出膜组件的顶部和底部。
较佳地，所述膜组件位于所述分隔板和所述箱体壁所围成的立体区域的中间。
较佳地，所述曝气器设置在膜组件的正下方。
较佳地，所述曝气器为微孔曝气器。
较佳地，所述膜组件过滤的出水管和膜清洗的进水管共用同一管路。
较佳地，所述膜组件中的膜采用超滤膜或者微滤膜。
本实用新型气升循环流膜生物反应器的工作原理：
(1)污水处理中：生化反应器供气源来自膜底部的曝气器，***供气后使整个箱体形成升流区和降流区，待处理废水从所述箱体降流区的顶部进入，迅速和箱体中的活性污泥充分混合，从降流区的底部进入升流区，混合液进入升流区后，在气体带动下在升流区内快速上升，并从升流区的顶部进入降流区，这样混合液在气体的带动下在降流区和升流区反复循环流动，循环流动所产生的剪切力大大减缓了膜污染；同时反复循环流动使气体、待处理废水和活性污泥得以充分地混合，提高了混合液中氧的传递效率，进而提高了氧的利用率；增强了废水与活性污泥的接触几率，使活性微生物的利用率也大大提高；从而污水中的可溶性、难降解有机物被微生物充分降解，提高了出水水质。
(2)污水被处理后：在生化反应充分完成之后，处理水通过泵的抽吸透过膜被过滤排出。
所述活性污泥可为本领域常用的活性污泥，例如含有各种胶体、絮状物和微生物(绝大部分是各种细菌)的活性污泥。
本***采用一定时间(30-60min)的过滤和一定时间(30-60s)的反冲洗连续运行，反冲洗可采用过滤水、纯水或者一定浓度的膜污染缓释剂从膜组件的清洗管进入膜组件进行清洗。所述膜污染缓释剂可为本领域常规的膜污染缓释剂。
根据需要，本实用新型的膜生物反应器可进行串联组合，例如可采用两级膜生物反应器串联使用，第一个膜生物反应器的出水进入第二个膜生物反应器中进一步处理，以提高最终出水的质量。也可将本实用新型的生物反应器与常规的废水处理设备进行组合使用，以便灵活有效地运用本实用新型膜生物反应器。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1、待处理废水和活性污泥组成的混合液，在一定强度的曝气下，在所述膜生物反应器的降流区和升流区反复循环流动，废水和活性污泥得以充分接触混合，在混合液中含有较大浓度的活性污泥的情况下，不仅有效地减缓膜的污染；而且使废水与活性污泥得以充分地接触，大大加强了活性污泥的降解效率。
2、由于箱体内的分隔板起到曝气效果局部增强的作用，气液固三相流在膜表面的流速增加，剪切力增强，大大减缓了膜污染。
3、待处理废水和活性污泥组成的混合液在所述膜生物反应器的降流区和升流区之间反复循环流动，在同样的曝气气量下，加之分隔板的作用，提高了氧气在反应器内的传递效率，从而增加了氧气的利用率。因此在同样的需氧条件下，可以减少反应器的曝气量，降低工艺成本。
4、膜组件中过滤的出水管和反冲洗水的进水管共用一个管路，一定时间(30-60min)的过滤和一定时间(30-60s)的反冲洗定时切换，清洗维护方便，节约了空间，降低了工艺成本。
附图说明
以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。其中：
图1为本实用新型实施例的正视图；
图2为图1沿A-A线的剖面俯视图。
具体实施方式
如图1和图2所示的是本实用新型气升循环流膜生物反应器一较佳实施例，包括箱体1，所述长方体箱体1内设有膜组件2，所述箱体1的箱体壁和所述膜组件2之间平行设置的两块矩形分隔板3，所述箱体壁和所述分隔板3之间形成降流区5，所述分隔板3和所述膜组件2之间形成升流区6，所述降流区5和所述升流区6的顶部和底部相通；还包括微孔曝气器4。
如图1所示，所述分隔板3的顶部和底部分别长出膜组件2的顶部和底部；所述分隔板3的端侧(a)和(b)紧贴所述箱体1的箱体壁；如图1和图2所示，所述膜组件2位于所述分隔板3和所述箱体1的箱体壁所围成的立体区域的中间，这样以使混合液在升流区6和降流区5形成较佳的流化效果。
所述分隔板3与所述箱体1底部垂直。分隔板3更加有效地在升流区6内起到局部增强曝气效果的作用，使三相混合液在膜表面流速增加，剪切力增强，大大减缓了膜污染。
本实施例中，所述曝气器4设置在膜组件2的正下方；为了使气液固三相混合液循环流动所产生的剪切力尽可能地作用于膜的表面，更加有效减缓膜污染的效果，提高反应器中的膜的抗污染能力。
本实施例中，所述曝气器4采用微孔曝气体，也可采用本领域常规的曝气器，例如旋混式曝气器，只要使气液固三相能充分地混合，并能有效地循环流动即可。
本实施例中，箱体1也可采用其它形状，如圆柱形，只要便于气液固三相循环流动，减少循环流动中的死角，同时方便操作者的操作或与另一反应器或者本领域常规污水处理设备的连接。
本实用新型中，分隔板3也可采用其它形状，如圆柱体，只要便于气液固三相循环流动，同时能起到气量局部增强的作用即可。
本实施例中，膜组件2过滤时的出水管7和膜反冲洗时进水管7共用同一管路，进一步节约反应器的制造成本。
本实施例中，所述膜组件2中的膜为微滤膜，所述微滤膜采用较小孔径的微滤膜；本实用新型所述的膜组件2中的膜也可以采用超滤膜，所述超滤膜可采用较大截留分子量的超滤膜。
所述微滤膜或者超滤膜所采用的原料是耐污染的膜材料，可为聚烯烃类、聚醚砜类和偏四氟乙烯等。
化学需氧量(COD)为1500mg/L，氨氮(NH3-N)为150mg/L，挥发酚为30mg/L，色度(稀释倍数)为250，悬浮固体物(SS)为100mg/L的炼钢厂的焦化污水，从所述气升循环流膜生物反应器的降流区5的顶部进入有效容积为160L的箱体1，所述箱体1内的活性污泥浓度为10000-15000mg/L，曝气器4的曝气量为0.6-1.4m3/h，箱体1内混合液的温度保持在25-35℃。这样废水和污泥充分混合后通过分隔板3底部的通道进入箱体1的升流区6，混合液在气体的带动下在箱体1的升流区6快速上升，并通过顶部流至所述降流区5，这样混合液就在降流区5和升流区6之间反复循环流动，废水在此过程中逐步被微生物降解。
处理废水经泵的抽吸过滤，从微滤膜组件2的出水管7排出。活性污泥则继续留在所述箱体1循环流动。经检测，过滤水中COD的含量在100mg/L以下，氨氮含量在5mg/L以下，挥发酚未检测出，SS未检测出，色度在60-120倍。从以上数据明显地看出：过滤出水可进入下一步深度处理，而COD、氨氮、酚已经达到国家工业排放二级标准。
上述过滤水中COD的检测采用重铬酸钾消解法；氨氮的测定采用纳氏试剂分光光度法；挥发酚的检测方法采用蒸馏后用4-氨基安替比林分光光度法；色度采用稀释倍数法；悬浮固体物的检测采用重量法。
同时***采用30分钟过滤30秒反冲洗的运行方法。反冲洗时，将过滤出水、纯水或者膜污染缓释剂从进水管7通过泵打入膜组件2中，进行30s反冲洗。
本实用新型的气升循环流膜生物反应器在活性污泥浓度为10500mg/L，曝气量为1.0m3/h下，所述膜组件2中的膜在一个过滤周期(30-60min)内跨膜压差(TMP)只增加了0.020-0.100Kpa，而且经过30s反冲洗后，TMP能迅速恢复到其初始水平。过滤与反冲洗连续反复运行120天后，TMP仅仅增加了0.05-0.63Kpa。
本说明书所述的只是本实用新型的较佳具体实施例。但凡本技术领域技术人员依本实用新型的构思所做的改变或修饰，皆应落在本实用新型权利要求保护范围内。

Claims (12)

1、一种气升循环流膜生物反应器，包括箱体、所述箱体内设有膜组件，所述箱体的箱体壁和所述膜组件之间设有分割板，还包括曝气器，其特征在于，所述箱体的箱体壁和所述分隔板之间形成降流区，所述分隔板和所述膜组件之间形成升流区，所述降流区和所述升流区的顶部和底部相通，所述曝气器设置在膜组件的下方。
2、如权利要求1所述的一种气升循环流膜生物反应器，其特征在于，所述分隔板与所述箱体底部垂直。
3、如权利要求1所述的一种气升循环流膜生物反应器，其特征在于，所述分隔板的端侧(a)和(b)紧贴所述箱体的箱体壁。
4、如权利要求1所述的一种气升循环流膜生物反应器，其特征在于，所述箱体为长方体或者圆柱体。
5、如权利要求1所述的一种气升循环流膜生物反应器，其特征在于，所述分隔板为两块矩形隔板。
6、如权利要求1所述的一种气升循环流膜生物反应器，其特征在于，所述分隔板为两块平行设置的矩形隔板。
7、如权利要求1所述的一种气升循环流膜生物反应器，其特征在于，所述分隔板的顶部和底部分别长出膜组件的顶部和底部。
8、如权利要求1所述的一种气升循环流膜生物反应器，其特征在于，所述膜组件位于所述分隔板和所述箱体壁所围成的立体区域的中间。
9、如权利要求1所述的一种气升循环流膜生物反应器，其特征在于，所述曝气器设置在膜组件的正下方。
10、如权利要求1所述的一种气升循环流膜生物反应器，其特征在于，所述曝气器为微孔曝气器。
11、如权利要求1所述的一种气升循环流膜生物反应器，其特征在于，所述膜组件过滤的出水管和膜清洗的进水管共用同一管路。
12、如权利要求1～11任一所述的一种气升循环流膜生物反应器，其特征在于，所述膜组件中的膜采用超滤膜或者微滤膜。
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