申请日2017.08.25
公开(公告)日2017.11.24
IPC分类号C02F3/12
摘要
一种用于含藻水处理的中空纤维重力驱动膜反应器及其使用方法，涉及一种膜反应器及其使用方法。本发明为解决现有重力驱动膜反应器在含藻水处理过程中占地面积大和基建费用高的问题。该反应器由高位水箱、蓄水箱、膜反应容器、收集瓶、称重装置、重力式中空纤维膜组件和光源构成;高位水箱设置于蓄水箱上方，蓄水箱设置于膜反应器上方，光源与高位水箱、蓄水箱和膜反应容器并列设置。该装置中节省了占地面积，节省更多土地面积以及相应的基建费用;运行成本低，使用寿命长。本发明装置适用于含藻水处理。
权利要求书
1.一种用于含藻水处理的中空纤维重力驱动膜反应器，其特征在于：该反应器由高位水箱(1)、蓄水箱(2)、膜反应容器(8)、收集瓶(3)、称重装置(4)、重力式中空纤维膜组件(5)和光源(6)构成;
所述高位水箱(1)设置于蓄水箱(2)上方，蓄水箱(2)设置于膜反应器(8)上方，光源(6)与高位水箱(1)、蓄水箱(2)和膜反应容器(8)并列设置;收集瓶(3)与膜反应容器(8)并列设置，称重装置(4)设置于收集瓶(3)下方，重力式中空纤维膜组件(5)设置于膜反应器主体内部;
所述高位水箱(1)上端为敞开口，高位水箱(1)上部侧面设置有溢流水出口(11)，高位水箱(1)箱底部设置有高位水箱出水口(12);所述蓄水箱(2)上端为敞开口，蓄水箱(2)侧面上部设置有溢流水进口(21);
所述反应容器(8)上端设置有反应容器上盖(81)，反应容器上盖(81)上设置有膜出水管(82)、反应容器进水口(83)和反应容器取水管(84);膜出水管(82)一端设置于反应容器(8)内部且与重力式中空纤维膜组件(5)的出水口连接，膜出水管(82)另一端穿过反应容器上盖(81)伸入至收集瓶(3)内部，反应容器上盖(81)与收集瓶(3)之间的膜出水管(82)上设置有膜出水管阀门(86)，膜出水管阀门(86)与反应容器上盖(81)之间的膜出水管(82)上方设置有竖向的水位观察管(87)，水位观察管(87)下端与膜出水管(82)连通，水位观察管(87)上端为自由端且为敞开口;反应容器取水管(84)一端设置于反应容器(8)内部，反应容器取水管(84)另一端穿过反应容器上盖(81)设置于反应容器上盖(81)上方，反应容器上盖(81)上方的容器取水管(84)上设置有取水管阀门(85);
所述高位水箱(1)和蓄水箱(2)之间设置有循环水泵(7)，循环水泵(7)的进水端设置于蓄水箱(2)内部，循环水泵(7)的出水端设置于高位水箱(1)内部;所述溢流水出口(11)与溢流水进口(21)通过水管连接;高位水箱出水口(12)与反应容器进水口(83)通过水管连接，高位水箱出水口(12)与反应容器进水口(83)之间的水管上设置有进水阀门(13);
所述收集瓶(3)外部和反应容器上盖(81)之间的膜出水管(82)为水平设置且设置于高位水箱出水口(12)下方40～100cm处;
所述高位水箱(1)的箱体为透光材料;所述蓄水箱(2)的箱体为透光材料;所述反应容器(8)的容器壁为透光材料;
所述光源(6)为荧光灯;所述光源(6)照射对象为高位水箱(1)、蓄水箱(2)和膜反应容器(8);
所述光源(6)的运行方式为：24h内首先开启12h，然后关闭12h。
2.根据权利要求1所述的用于含藻水处理的中空纤维重力驱动膜反应器，其特征在于：所述透光材料为玻璃。
3.根据权利要求1所述的用于含藻水处理的中空纤维重力驱动膜反应器，其特征在于：所述重力式中空纤维膜组件(5)中的滤膜为超滤膜。
4.根据权利要求1所述的用于含藻水处理的中空纤维重力驱动膜反应器，其特征在于：所述光源(6)的照度为2000Lux。
5.根据权利要求1所述的用于含藻水处理的中空纤维重力驱动膜反应器，其特征在于：所述称重装置(4)为电子天平。
6.一种如权利要求1所述的用于含藻水处理的中空纤维重力驱动膜反应器的使用方法，其特征在于：该使用方法按以下步骤进行：
装置运行前首先关闭进水阀门(13)、取水管阀门(85)和膜出水管阀门(86)，向蓄水箱(2)中注满含藻水，然后启动循环水泵(7)，当溢流水出口(11)开始向溢流水进口(21)溢水时打开进水阀门(13)，当水位观察管(87)内有液柱上升时，打开膜出水管阀门(86)。
说明书
一种用于含藻水处理的中空纤维重力驱动膜反应器及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种膜反应器及其使用方法。
背景技术
水体中蓝藻爆发以及蓝藻产生的有毒物质对人类和动物有着极高的危害，藻类爆发同时会导致地表水经济价值降低，影响当地旅游业以及居民的生活。
目前重力驱动膜反应器通常采用超滤膜、微滤膜，一般采用40-100cm的水头作为压力。重力膜设备设计简单便捷，方便使用，对于病原体和悬浮颗粒物有很好的去除效果。目前，重力驱动膜反应器大多采用平板膜，平板膜反应器在实际应用中存在占地面积大和基建费用高等问题;并且现有的采用重力驱动膜反应器处理含藻水体的成功案例较少。
发明内容
本发明为解决现有重力驱动膜反应器在含藻水处理过程中占地面积大和基建费用高的问题，进而提出一种用于含藻水处理的中空纤维重力驱动膜反应器及其使用方法。
本发明用于含藻水处理的中空纤维重力驱动膜反应器，该反应器由高位水箱、蓄水箱、膜反应容器、收集瓶、称重装置、重力式中空纤维膜组件和光源构成;
所述高位水箱设置于蓄水箱上方，蓄水箱设置于膜反应器上方，光源与高位水箱、蓄水箱和膜反应容器并列设置;收集瓶与膜反应容器并列设置，称重装置设置于收集瓶下方，重力式中空纤维膜组件设置于膜反应器主体内部;
所述高位水箱上端为敞开口，高位水箱上部侧面设置有溢流水出口，高位水箱箱底部设置有高位水箱出水口;所述蓄水箱上端为敞开口，蓄水箱侧面上部设置有溢流水进口;
所述反应容器上端设置有反应容器上盖，反应容器上盖上设置有膜出水管、反应容器进水口和反应容器取水管;膜出水管一端设置于反应容器内部且与重力式中空纤维膜组件的出水口连接，膜出水管另一端穿过反应容器上盖伸入至收集瓶内部，反应容器上盖与收集瓶之间的膜出水管上设置有膜出水管阀门，膜出水管阀门与反应容器上盖之间的膜出水管上方设置有竖向的水位观察管，水位观察管下端与膜出水管连通，水位观察管上端为自由端且为敞开口;反应容器取水管一端设置于反应容器内部，反应容器取水管另一端穿过反应容器上盖设置于反应容器上盖上方，反应容器上盖上方的容器取水管上设置有取水管阀门;
所述高位水箱和蓄水箱之间设置有循环水泵，循环水泵的进水端设置于蓄水箱内部，循环水泵的出水端设置于高位水箱内部;所述溢流水出口与溢流水进口通过水管连接;高位水箱出水口与反应容器进水口通过水管连接，高位水箱出水口与反应容器进水口之间的水管上设置有进水阀门;
所述收集瓶外部和反应容器上盖之间的膜出水管为水平设置且设置于高位水箱出水口下方40～100cm处;
所述高位水箱的箱体为透光材料;所述蓄水箱的箱体为透光材料;所述反应容器的容器壁为透光材料;所述透光材料为玻璃;
所述重力式中空纤维膜组件中的滤膜为超滤膜;
所述光源为荧光灯;所述光源的照度为2000Lux;所述光源照射对象为高位水箱、蓄水箱和膜反应容器;
所述光源的运行方式为：24h内首先开启12h，然后关闭12h;
所述称重装置为电子天平;
上述用于含藻水处理的中空纤维重力驱动膜反应器的使用方法按以下步骤进行：
装置运行前首先关闭进水阀门、取水管阀门和膜出水管阀门，向蓄水箱中注满含藻水，然后启动循环水泵，当溢流水出口开始向溢流水进口溢水时打开进水阀门，当水位观察管内有液柱上升时，打开膜出水管阀门;
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明装置中，高位水箱起到固定水头压力并分配水至反应容器的作用，蓄水箱内储存待处理含藻水;循环水泵将含藻水从蓄水箱输送至高位水箱，当高位水箱中液面高于溢流水出口时，液体会经过溢流水出口流回至蓄水箱，以此达到稳定水头的作用。
反应容器中设置有中空纤维超滤膜，可以对含藻水中各种污染成分如无机大颗粒如黏土、有机大颗粒如藻细胞等有去除效果;当反应器运行一段时间后，膜表面形成较为稳定生物层后会对各种污染物有进一步的截留降解作用;通过光源的照射，可以保证高位水箱、蓄水箱以及反应容器中藻类的生长繁殖，可以通过藻类自身的繁殖降解含藻水中的氨氮、有机物等成分，并且有利于反应容器中膜表面生物层的形成。
2、本发明装置反应容器中设置的空纤维膜的可以直立式放置，而平板膜只能平铺放置，在相同膜表面的条件下，中空纤维膜可以采用多条膜并列直立放置极大的节省了占地面积，进而节省更多土地面积以及相应的基建费用;本发明装置运行需要极小的压力，是一般的超滤膜压力的十分之一，因此使反应容器中设置的空纤维膜的污染变小，减少了反冲洗清洗的次数，甚至不用采用反冲洗。而反冲洗会增加耗电以及用水量，并且反洗本身会有破坏膜内部膜孔等结构的风险，因此节省了运行成本，延长了使用寿命。
3、本发明装置可以通过称重设备自动记录出水质量，方便计算膜通量的变化，膜反应器重要的一个参数是膜通量变化，这个可以反映膜污染的情况，用来指示膜组件使用寿命，是否需要反冲洗等。
4、本发明装置可以达到除藻同时利用藻细胞去除水体中污染物质如氨氮、部分有机物的目的同时，还可以利用藻类光合作用释放氧气提高水体中溶解氧的浓度，有利于好氧微生物的生长，对有机污染物可以进一步去除，达到净化水体的目的。