一種雙循環陶瓷膜生物反應器的製作方法

2023-11-03 04:58:22

專利名稱：一種雙循環陶瓷膜生物反應器的製作方法
技術領域：
本發明屬於環保技術領域，具體涉及一種雙循環陶瓷膜生物反應器。
背景技術：
膜生物反應器作為一種新型高效的廢水處理技術在水處理領域日趨活躍，現在已 逐步應用於市政汙水、工業廢水的處理及回用之中。該技術有效地將膜分離技術和汙 水生物處理技術進行了有機結合，形成了一個新的廢水處理工藝。該工藝中的膜分離 裝置相當於普通生物反應器中的二沉池，進行固液分離，截留的汙泥回到生物反應器， 滲透出清潔的水。膜生物反應器具有廢水處理效率高、結構緊湊佔地面積小、容積負 荷率高、產生剩餘汙泥量少、脫氮效率高、易於實現自動控制等優點，因而得到了國 內外有關學者的重視。
根據膜組件與生物反應器的組合方式，可分為分置式和一體式，分置式是指膜組 件與生物反應器分開設置，膜的壓力驅動依靠加壓泵； 一體式是將膜組件置入反應器 內，壓力驅動靠水頭壓差或用真空泵抽吸。分置式具有運行穩定可靠、操作管理簡便、 膜組件易於清洗和更換等特點。但為了減少汙染物在膜面的沉積，由循環泵提供的料 液流速很高，因此動力消耗較高。在一體式中，由於不需要循環泵，抽吸泵的工作壓 力小，其能耗低於分置式的能耗，但在運行穩定性、操作管理和清洗更換方面不及分 置式。(Marrot, B., Barios-Martinez， A.， Moulin, P., et al. Industrial wastewater treatmeat in membrane bioreactor:A review. Environmental Progress, 2004， 23(1): 59-68)。
雖然膜生物反應器是一高效新型的水處理技術，但仍然存在一定的缺陷。由於膜 生物反應器在處理廢水過程中，膜孔不僅可吸附小分子溶質，而且還會被大分子溶質 堵塞，另外膜外表面會附著一層濾餅層，造成膜面汙染，使過濾阻力增加，出水通量 下降，增加了運行能耗，並影響到生物反應器的連續穩定運行，還增加了膜組件過濾 元件的更換和清洗的頻率。因此膜汙染和運行能耗問題是阻礙膜生物反應器在廢水處 理領域中的廣泛應用的主要原因。
目前，為了降低膜汙染，增強連續穩定運行能力，減少運行能耗，主要選用高性 能分離膜(如具有合適的膜孔徑大小、孔隙率、電荷性質、粗糙度和親疏水性質等) 和採用最佳操作條件(包括最佳的汙泥齡、汙泥負荷、活性汙泥混合液性質、曝氣量、 反應器結構、操作壓力、溫度、抽吸時間等)等手段。但這些方法手段考慮的影響因 數複雜多變，再加上不同廢水的性質不同，要想通過這些方式獲得一種最佳處理模式 是相當困難的。因此這些方法並不能從根本上解決膜汙染及運行能耗等問題。

發明內容
本發明其目的就在於提供一種雙循環陶瓷膜生物反應器，該裝置能實現長期連續 穩定運行，可有效地減低膜汙染和運行成本，具有高效、節能、低成本的特點。
實現上述目的而採取的技術方案，包括內置生物填料的生物反應池和膜組件， 所述的生物反應池底部兩側對稱各設置一個膜組件，所述的生物反應池下部左右對稱 設置兩倒四稜錐體，中部豎直設置一檔板，檔板上端間隔設置篩網，檔板下端間隔設 置篩網。
本裝置合理有效地耦合了陶瓷膜管的在線反衝洗和生物反應池的曝氣，即在陶瓷 膜管在線反衝洗再生過程中，不僅可以充氧曝氣，還可以使生物反應池l'l內部和外 部都形成循環流動，即雙循環流動狀態，強化其生化效果，同時獲得清潔的水；另外 通過交替切換反衝洗曝氣和抽濾操作，可周而復始連續穩定運行。本發明具有高效、 節能、低成本等特點，可適用於多種廢水的有效處理。
下面結合附圖對本發明作進一步詳述。


圖1為本發明結構示意圖2為本發明生物反應池內俯視圖，即圖1中A-A視圖； 圖3為本發明生物反應池內側視圖，即圖1中B-B視圖； 圖4為本發明生物反應池內混合物料循環流動示意圖。 附圖標記說明如下
1、 2-三通閥3-膜組件4-陶瓷膜管5、 6、 7-閥門8-布液器9、 16-篩網10-檔板11-生物反應池12-溢流口 13-霧沬擋板14-排氣孔15-生物填料
具體實施例方式
包括內置生物填料15的生物反應池11和膜組件3，如圖1所示，所述的生物 反應池11底部兩側對稱各設置一個膜組件3，所述的生物反應池11下部左右對稱設 置兩倒四稜錐體，中部豎直設置一檔板10，檔板10上端間隔設置篩網16，檔板10 下端間隔設置篩網9。
所述的生物反應池11上部為擴大段，頂部設置排氣孔14，排氣孔14前端設有 霧沫擋板13，所述的生物反應池11上部側面設有溢流口 12。
所述的生物反應池11兩側膜組件3下端殼程開口通過管道直接相連，上端殼程 開口通過管道和闊門6連接並連接生物反應池11，上端管程開口通過管道和閥門7 相連，下端管程開口和三通閥1相連。
所述的兩倒四稜錐體上部中心位置設置布液器8，所述的布液器8底部都並列 安裝兩根進液管，其中一根進液管和閥門6相連，另一根進液管和三通閥2相連。本發明的原理是處理廢水時，打開其中生物反應池11 一側閥門7，關閉另一
側閥門7，且三通閥1在該側方向處於截止狀態，三通閥2在另一側方向處於截止狀 態，廢水通過三通閥2進入該側布液器8，打開空壓機使該側膜組件處於空氣反衝洗 狀態，打開真空泵，另一側膜組件在真空泵的作用下進行抽濾獲得清潔的水，在空壓 機的作用下，空氣進入膜組件管程，透過陶瓷膜管壁進入殼程和廢水混合，混合後的 氣液混合物經過閥門6進入該側布液器8，再和新進入廢水混合，混合後向上流動並 和生物填料混合接觸，形成氣、液、固三相混合物，當該混合物上升到擋板上端後進 入生物反應池ll擴大段，則上升速度下降，從反應液中逸出的氣體經尾氣排放口 14 排放，尾氣排放口 14以下的圓弧形霧沫檔板9可以防止尾氣霧沫夾帶，少部分微小 氣泡隨液固混合物從檔板另一側向下流動，流動到下端時，部分廢水混合物從檔板 10下端連通空間流進檔板原來一側，和從原來一側布液器8流入的混合液匯合，再 向上流動，形成內循環流動狀態。檔板另一側剩下部分廢水混合物流進同一側布液器 8，再進入同一側膜組件3的殼程，在真空泵的抽吸作用下，清潔水透過膜管壁進入 膜組件管程，再經三通閥l流出，剩下的截留餘液進入另一膜組件殼程，和反衝洗透 過氣體混合，形成氣、液混合物，再經過閥門6進入布液器8，再進入生物反應池11， 而形成外循環流動狀態，如此循環。當清潔水出水通量下降到一定程度或每隔一定時 間段，調節閥門1、 2和7，切換兩側膜組件的反衝洗曝氣和抽濾操作，利用已反衝 洗完畢的膜組件進行抽吸過濾，再利用空氣反衝洗已汙染陶瓷膜管，同時對生物反應
池進行充氧曝氣，另外通過閥門5定期排放沉積汙泥。
其結構包括生物反應池11和膜組件3，生物反應池11兩側各設置一個膜組件3， 生物反應池11下部左右對稱設置兩倒四稜錐體作為汙泥沉降室，中部豎直設置一檔 板10，上部為擴大段，頂部設置排氣孔14，生物反應池11擴大段上部設置溢流口 12，氣孔14下面設置霧沬擋板13，生物反應池11中兩倒四稜錐體頂端設置篩網9， 底部通過管道和閥門5相連，距檔板IO上端一定距離設置篩網16，在生物反應池11 中，篩網9以上及擋板10以下左右空間連通，在篩網9和篩網16組成的空間投放生 物填料15，生物填料15粒徑略小於篩網9和篩網16的孔徑，在兩倒四稜錐體上部 中心位置各設有布液器8，兩布液器8底部並列安裝兩根進液管，其中一根進液管和 三通閥2相連，另一根進液管和閥門6相連，三通閥2再和廢水進水管相連，閥門6 通過管道和膜組件3上端殼程開口連接，兩膜組件3下端殼程開口通過管道直接相連， 上端管程開口通過管道和閥門7相連，閥門7再和空壓機相連，下端管程開口都和三 通閥1相連，三通閥1再和真空泵相連。
參照附圖l、 2、 3、 4，本發明主要包括生物反應池11和兩個膜組件3，具體實
5施方式為廢水通過三通閥2進入其中一個布液器8，該側的膜組件在空壓機的作用 下處於空氣反衝洗狀態，即空氣從膜組件管程透過管壁進入殼程和循環廢水混合，混 合後的氣液混合物經過閥門6進入布液器8和新進入廢水混合，混合後向上流動並和 生物填料15混合接觸，形成氣、液、固三相混合物，當該混合物上升到擋板上端後， 進入生物反應池ll擴大段，上升速度下降，從反應液中逸出的氣體經尾氣排放口 14 排放，部分微小氣泡隨液固混合物流進檔板另一側，再向下流動，流到下端時，部分 廢水混合物從檔板10下端連通空間流進檔板原來一側，和原來一側布液器8流進的 混合液匯合，再向上流動，形成內循環流動狀態。
另一側膜組件3在真空泵的抽吸作用下，使生物反應池11中部分廢水混合物流 進同一側布液器8，再流進該膜組件3的殼程，清潔水透過膜管壁進入膜組件管程獲 得清潔的水，經三通閥l流出，剩下的截留餘液進入另一膜組件3殼程，和反衝洗透 過空氣混合，形成氣、液混合物，再經過闊門6進入另一布液器8，再進入生物反應 池ll，而形成外循環流動狀態，如此循環。
當清潔水出水通量下降到一定程度或每隔一定時間段，只需調節閥門l、 2和7， 切換兩側膜組件的反衝洗曝氣和抽濾操作，利用已反衝洗的膜組件進行抽吸過濾，同 時利用空氣反衝洗已汙染陶瓷膜管，同時對生物反應池進行充氧曝氣，通過交替切換 操作，可周而復始連續穩定運行。 實例某小區生活汙水處理
利用上述裝置處理某小區生活汙水，汙水的CODer為250~350mg/l，氨氮為 40 60mg/l，該裝置生物反應池ll的有效反應容積在0.21113左右，控制生物反應池溫 度為30°C左右。過濾膜元件為單通道陶瓷膜管，管長為0.8m，內徑9mm，外徑13mm， 膜孔徑為0.8iJm，採用顆粒狀活性碳為生物填料，規格為lOmmXlO mmX10mm。 抽吸負壓穩定在0.08MPa，反衝洗氣速(已校正)為穩定在6L/min。每隔1小時切換兩 膜組件的反衝洗曝氣和抽濾操作，每隔20分鐘監測出水水質指標。監測結果表明 出水CODcr都可控制在30mg/l以下，氨氮都在5mg/l以下，達到國家生活雜用水水 質標準。且每個運行周期平均出水通量保持在150L.md.h"左右，可長期連續穩定運 行。
權利要求
1、一種雙循環陶瓷膜生物反應器，包括內置生物填料(15)的生物反應池(11)和膜組件(3)，其特徵在於，所述的生物反應池(11)底部兩側對稱各設置一個膜組件(3)，所述的生物反應池(11)下部左右對稱設置兩倒四稜錐體，中部豎直設置一檔板(10)，檔板(10)上端間隔設置篩網(16)，檔板(10)下端間隔設置篩網(9)。
2、 根據權利要求l所述的一種雙循環陶瓷膜生物反應器，其特徵在於，所述的生 物反應池(11)上部為擴大段，頂部設置排氣孔(14)，排氣孔(14)前端設有霧沫擋 板(13)，所述的生物反應池(11)上部側面設有溢流口 (12)。
3、 根據權利要求1所述的一種雙循環陶瓷膜生物反應器，其特徵在於，所述的生 物反應池(11)兩側膜組件(3)下端殼程開口通過管道直接相連，上端殼程開口通過 管道和閥門(6)連接並連接生物反應池(11)，上端管程開口通過管道和閥門(7)相 連，下端管程開口和三通閥(1)相連。
4、 根據權利要求1所述的一種雙循環陶瓷膜生物反應器，其特徵在於，所述的兩 倒四稜錐體上部中心位置設置布液器(8)，所述的布液器(8)底部都並列安裝兩根進 液管，其中一根進液管和閥門(6)相連，另一根進液管和三通閥(2)相連。
全文摘要
本發明涉及一種雙循環陶瓷膜生物反應器，包括內置生物填料的生物反應池和膜組件，所述的生物反應池底部兩側對稱各設置一個膜組件，所述的生物反應池下部左右對稱設置兩倒四稜錐體，中部豎直設置一檔板，檔板上端間隔設置篩網，檔板下端間隔設置篩網。從而合理有效地耦合了陶瓷膜管的在線反衝洗和生物反應池的曝氣，即在陶瓷膜管在線反衝洗再生過程中，不僅可以充氧曝氣，還可以使生物反應池內部和外部都形成循環流動狀態，強化其生化效果，同時獲得清潔的水；另外通過交替切換反衝洗曝氣和抽濾操作，可周而復始連續穩定運行。具有高效、節能、低成本等特點，可適用於多種廢水的有效處理。
文檔編號C02F3/00GK101503245SQ20091011510
公開日2009年8月12日 申請日期2009年3月27日 優先權日2009年3月27日
發明者劉祥麗, 李國朝, 濤 楊, 楊期勇 申請人:九江學院