申请日2006.10.19
公开(公告)日2007.03.28
IPC分类号C02F3/10; C02F3/02
摘要
一种气提式内循环膜生物反应器处理污水装置及其方法，属于环保技术领域。其特征在于膜生物反应器内筒(5)中放置了柱状膜组件(18)或横排膜组件(21)，柱状膜组件(18)包括膜丝(19)、膜出水管(20)。空气泵产生的经曝气装置进入膜生物反应器内筒的压缩空气沿内筒上升，既可冲刷膜丝减缓膜污染，又提供了活性污泥混合液微生物所需的氧气。沿内筒上升和外筒下降的循环气水流延长了气水的接触路径，强化了氧传质。本发明方法将内循环生物反应器的优势和膜的过滤性能相结合，可在目前一体式膜生物反应器同等曝气量的条件下获得高的膜面流速降低膜污染，提高氧的传质效率、有效的降低水处理能耗12～30%。
权利要求书
1.一种气提式内循环膜生物反应器处理污水装置，包括格栅及筛网(2)、 调节池(3)、循环泵或自吸泵(4)、膜生物反应器内筒(5)、膜生物反应器外 筒(6)、曝气装置(7)、阀门(8)、空气管(9)、空气流量计(10)、空气泵 (11)、阀门(12)、净化水管(13)、净化水流量计(14)、阀门(15)、抽 吸泵(16)、净化水箱(17)，其特征在于膜生物反应器内筒(5)中放置了柱 状膜组件(18)或横排膜组件(21)，柱状膜组件(18)包括膜丝(19)、膜 出水管(20);原水(1)经格栅或筛网(2)进入调节池(3)，经循环泵或自 吸泵(4)进入膜生物反应器外筒(6)的底部，膜生物反应器内筒(5)和膜 生物反应器外筒(6)由两个同心圆柱体组成，曝气装置(7)设在膜生物反应 器内筒(5)的底部，反应器内充满活性污泥混合液;由空气泵(11)产生的 压缩空气经空气流量计(10)、空气管(9)和阀门(8)通经曝气装置(7)进 入膜生物反应器内筒(5);净化水经阀门(12)、净化水管(13)、净化水流量 计(14)、阀门(15)流入净水箱(17)。
2.一种气提式内循环膜生物反应器处理污水方法，其特征在于当由空气 泵(11)产生的压缩空气经空气流量计(10)、空气管(9)和阀门(8)通经 曝气装置(7)释放进入膜生物反应器内筒(5)时，由于气体的推动作用和压 缩空气在水中的裹夹与混合作用，使活性污泥混合液重度减小而向上流动，到 达顶部后大气泡逸出，含有小气泡的混合液则流入膜生物反应器外筒(6);由 于外筒膜生物反应器(6)含气量相对减少导致重度增大，因此混合液在膜生 物反应器内筒(5)向上流，沿膜生物反应器外筒(6)向下流构成内循环，内、 外筒混合液的重度差是循环流动的动力;空气泵(11)产生的经曝气装置(7) 释放进入膜生物反应器内筒(5)的压缩空气，一方面提供活性污泥混合液微 生物所需的氧气，另一方面沿膜生物反应器内筒(5)上升的气流可冲刷膜丝 (19)减缓膜污染，沿膜生物反应器内筒(5)上升和膜生物反应器外筒(6) 下降的循环气水流延长了气水的接触路径，强化了氧传质，提高了氧的利用率; 循环泵或自吸泵(4)使被处理的污水从膜生物反应器的底部进入，在调节池 (3)和膜生物反应器之间实现水循环，混合液沿膜生物反应器内筒(5)上升， 增加了循环流动的动力，加快了液体上升的流速，从而大大加快了微生物和废 水之间的相对运动，强化了传质作用;净化水通过抽吸泵(16)抽吸或通过柱 状膜组件(18)或横排膜组件(21)上方的水位与净化水出水管(13)在净水 箱(17)出水口处水位之间的压差从膜组件自压流出;净化水经阀门(12)、 净化水管(13)、净化水流量计(14)、阀门(15)流入净水箱(17);当净化 水自压出水流量不能满足要求时，关闭阀门(15)，开启抽吸泵(16)，使净化 水通过抽吸泵(16)抽吸进入净化水箱(17)。
说明书
气提式内循环膜生物反应器处理污水装置及其方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，特别涉及一种一体式膜生物反应器。
背景技术
膜分离生物反应器采用超滤膜或微滤膜组件截留反应器中的生物固体，通过 维持较高的生物量浓度，使进水中有机物实现降解，由于膜的高效分离性能，与 采用重力沉淀分离为主的传统活性污泥法污水处理工艺相比具有出水水质优异， 操作运行简单，结构紧凑、容积负荷高、剩余污泥产量少等优点，膜生物反应器 在污水处理的应用范围和规模不断扩大和增加。然而，膜污染、较高的动力费用 和氧的利用率低是阻碍膜生物反应器技术广泛应用的瓶颈，膜污染导致膜通量下 降，增加膜组件更换和膜清洗的频率，是造成膜生物反应器能耗较高的主要原因。 一体式膜生物反应器，膜组件直接置入反应器内，曝气器设置在膜的正下方，冲 洗膜组件上的污染物和给池内微生物充氧需鼓入空气消耗较高的鼓气能耗，为获 得更好的水动力学特性，以在同等曝气量下取得较大的膜间液体错流流速，“一 体式膜生物反应器的水动力学特性”，2000，环境科学Vo.21(9)：47);“Design and operation considerations for wastewater treatment using a flat submerged membrane bioreactor”，Process Biochemistry 38(2002)279_285);“Treatment of hospital wastewater using a submerged membrane bioreactor”，Process Biochemistry 39(2004)1427_1431);“Operational performance of a submerged membrane bioreactor for reclamation of bath wastewater”，Process Biochemistry40(2005)125_130)对一体式膜生物反应器进行了改进，其共同点是用 隔板把生物反应器隔成升流区和降流区，膜组件置于升流区，下设曝气装置以提 供水流循环动力和微生物分解有机物所需氧气，从研究的结果看，处于每块膜组 件中间的液体上升流速比膜两边的流速约大6.2%～21%，减缓了膜污染，降低 了能耗，反应器采用的方形隔板便于适应膜组件的形状且易于加工，但反应器的 方形箱体结构和方形隔板存在死角、水流阻力较大、氧利用率不高等缺点。
发明内容
本发明针对改进的一体式膜生物反应器方形箱体结构和方形隔板存在死角、 水流阻力较大、氧利用率不高等问题，提出一种气提式内循环膜生物反应器处理 污水的方法和相应的膜生物反应器装置，可以在目前一体式膜生物反应器同等曝 气量的条件下获得高的膜面流速、高的氧传质效率、有效的降低水处理能耗，减 缓膜污染，延长膜清洗周期。
一种气提式内循环膜生物反应器处理污水装置，该装置由格栅及筛网2、调 节池3、循环泵或自吸泵4、膜生物反应器内筒5、膜生物反应器外筒6、曝气装 置7、阀门8、空气管9、空气流量计10、空气泵11、阀门12、净化水管13、 净化水流量计14、阀门15、抽吸泵16、净化水箱17组成，其特征在于膜生物 反应器内筒5中放置了柱状膜组件18或横排膜组件21，膜组件18包括膜丝19、 膜出水管20。原水1经格栅或筛网2进入调节池3，经循环泵或自吸泵4进入膜 生物反应器外筒6的底部，膜生物反应器内筒5和膜生物反应器外筒6由两个同 心圆柱体组成，曝气装置7设在内筒5的底部，反应器内充满活性污泥混合液。 当由空气泵11产生的压缩空气经空气流量计10、空气管9和阀门8通经曝气装 置7释放进入膜生物反应器内筒5(升流筒)时，由于气体的推动作用和压缩空 气在水中的裹夹与混合作用，使活性污泥混合液重度减小而向上流动，到达顶部 后以大气泡逸出，含有小气泡的混合液则流入外筒6(降流筒)。由于外筒6含 气量相对减少导致重度增大，因此混合液在内筒5向上流，外筒6向下流构成内 循环，内、外筒混合液的重度差是循环流动的动力。空气泵11产生的经曝气装 置7释放进入膜生物反应器内筒5的压缩空气，一方面提供活性污泥混合液微生 物所需的氧气，另一方面沿内筒5上升的气流可冲刷膜丝19减缓膜污染，沿内 筒5上升和外筒6下降的循环气水流延长了气水的接触路径，强化了氧传质，提 高了氧的利用率。本发明使用的循环泵或自吸泵4使被处理的污水从膜生物反应 器6的底部进入，在调节池3和反应器6之间实现水循环，混合液也将沿内筒5 上升，增加了循环流动的动力，加快了液体上升的流速，从而大大加快了微生物 和废水之间的相对运动，强化了传质作用。净化水通过抽吸泵16抽吸或通过膜 组件18上方的水位与净化水出水管13在净水箱17出水口处水位之间的压差从 膜组件自压流出。净化水经阀门12、净化水管13、净化水流量计14、阀门15 流入净水箱17。当净化水自压出水流量不能满足要求时，关闭阀门15，开启抽 吸泵16，使净化水通过抽吸泵16抽吸进入净化水箱17。
本发明方法将内循环生物反应器的优势和膜的过滤性能相结合，可在目前一 体式膜生物反应器同等曝气量的条件下获得高的膜面流速降低膜污染，提高氧的 传质效率、有效的降低水处理能耗12～30%。