折流曝气增压重力出流膜生物反应器污水处理设备

　　申请日2003.10.21

　　公开(公告)日2005.04.27

　　IPC分类号C02F3/02; C02F3/10

　　摘要

　　本发明涉及环保技术，特别是一种膜生物反应器污水处理设备。本发明的设备，由折流曝气生物反应器和膜组件组成，其折流曝气生物反应器为生化反应区，由隔板分隔为两个以上相对独立的反应区;每个反应区中有一个中心管，中心管与反应器内壁有空隙;每个反应区的混合液通过隔板下端通道连通;a反应区上部气室通过气体连通管与b反应区中心管底部连通;在b反应区下部侧壁开有进水口;其膜组件安装在折流曝气生物反应器的a反应区外侧，低于混合液液面一定高度处。本发明不需要泵即可实现混合液在生化反应区和膜组件之间循环，利用生化反应区液面和膜组件的高度差重力出流，降低了运行能耗;通过折流曝气的方式，可以在生化反应区的液面和膜组件之间的高度差不变的情况下将膜组件的出水压力增加一倍以上，增大了膜的透水量。

　　権利要求書

　　1.一种折流曝气增压重力出流膜生物反应器污水处理设备，由折流曝气生物反应器和膜组件组成，其特征在于，所述的折流曝气生物反应器为生化反应区，由隔板将其分隔为两个以上反应区;每个反应区中安装有一个中心管，中心管与反应器内壁之间有空隙;各个反应区的混合液通过隔板下端的通道连通;a反应区上部气室通过气体连通管与b 反应区的中心管底部连通;在b反应区的下部侧壁开有进水口;

　　所述的膜组件为固液分离设备，安装在折流曝气生物反应器的a反应区外侧，低于混合液液面;膜组件中膜丝的底部布设有曝气孔，在膜组件侧壁的上部开有出水口，在膜组件侧壁的下部开有进气口;在膜组件的底部开有混合液入口，在膜组件的顶部开有浓缩液出口;膜组件混合液入口通过下连接管与a反应区的侧壁和中心管之间的区域连通;膜组件浓缩液出口通过上连接管与a反应区的中心管连通;上、下连接管均装有阀门、接口。

　　2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述的折流曝气生物反应器由隔板将其分隔为两个以上相对独立的反应区。

　　3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述的膜组件混合液入口通过接口与下连接管连接，膜组件浓缩液出口通过接口与上连接管连接。

　　5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述的下连接管设置在折流曝气生物反应器的外侧壁下部，上连接管设置在下连接管的上方。

　　6.如权利要求1或4所述的设备，其特征在于，所述的接口为法兰、螺纹接口或管箍。

　　7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，其工作流程如下：城市生活污水或工业废水由进水口进入b生化反应区与活性污泥充分混合，并通过隔板下端的通道进入a生化反应区，进一步与活性污泥混合;气体通过进气口进入膜组件，并携带膜分离的浓缩液通过上连接管进入a 生化反应区的中心管;气体沿中心管上升带动中心管内外混合液的循环流动，然后气体进入a生化反应区上部的气室中;当气室中的气压大于 b生化反应区的液压时，气体通过气体连通管进入b生化反应区的中心管底部，并带动b生化反应区的中心管内外混合液循环流动，污染物在生化反应区被分解和去除;同时，部分混合液通过下连接管从混合液入口进入膜组件，与进水等量的液体在折流曝气所产生的总的重力水头驱动下，经膜过滤连续出水;被分离的污泥浓缩液则在气体的携带作用下，从浓缩液出口通过上连接管进入a生化反应区的中心管，如此循环往复，废水得以净化。

　　8、如权利要求1所述的设备，其特征在于，可对膜组件进行在线反清洗，其方法是，关闭阀门，从出水口加入清洗液，从进气口排出清洗液。

　　说明书

　　折流曝气增压重力出流膜生物反应器污水处理设备

　　技术领域

　　本发明涉及环保技术，属于利用生化技术和膜分离技术处理污水的设备，特别是一种折流曝气增压重力出流膜生物反应器污水处理设备。

　　背景技术

　　膜生物反应器是一种由生化处理单元和膜组件组合而成的污水处理设备。传统活性污泥法的一个主要问题是靠污泥沉降进行泥水分离，由于污泥沉降性能差，导致出水水质差。而由于膜可把固体及胶体物质截留在生物反应器内，使得出水可直接排入地表水或回用于冷却水、冲厕水、绿化用水，进一步处理后可作为工业用水。膜的高效截留作用使微生物完全截留在反应器内，实现了反应器水力停留时间和污泥停留时间的完全分离。这样可以分别控制水力停留时间和污泥停留时间，有利于增殖缓慢的微生物(如硝化菌或产甲烷菌)的生长，防止反应器中的高效菌或优势菌的流失。膜生物反应器不需二沉池和回用时通常必需的一些深度处理装置，而且可在很高的污泥浓度下运行，污泥膨胀现象不会对其运行带来影响。因此它可以有很高的容积负荷，其占地面积较普通的活性污泥法大为减小。由于膜的高效截留作用使得难降解的高分子化合物在生物反应器内有足够的停留时间，因此大大提高了难降解有机物的降解效率。膜生物反应器的污泥负荷低，导致其污泥产率低，剩余污泥排放量少。因此膜生物反应器具有广阔的应用前景。

　　膜生物反应器有两种形式。一种是分置式膜生物反应器(见图2)。利用循环泵21使混合液在膜组件10的膜表面快速流动，由此产生剪切力或湍流以减轻膜污染。为了维持稳定的透水率，膜面流速一般大于2m/s，这就需要较高的循环水量，造成较高的单位产水能耗。另一种是一体式膜生物反应器(见图3)。在一体式膜生物反应器中，膜组件10直接浸没在生物反应器内的混合液中，通过真空泵22或其他类型泵的抽吸，得到过滤液。膜表面的错流由空气搅动产生，曝气器20设置在膜组件10的正下方;混合液随气流向上流动，在膜表面产生剪切力，在剪切力的作用下，减少污泥悬浮颗粒在膜表面的附着，让水透过。

　　这两种形式的膜生物反应器各有其优缺点。分置式膜生物反应器的膜通量较大，膜组件清洗维护方便，但能耗高;而一体式膜生物反应器的能耗低，但由于膜组件淹没在混合液中，清洗维护困难。

　　发明内容

　　本发明的目的在于综合分置式膜生物反应器和一体式膜生物反应器的优点，克服二者存在的缺陷，提供一种低能耗的，膜组件清洗维护方便的，利用生化反应区的液面和膜组件的高度差重力出流的膜生物反应器污水处理设备及其操作方法。为了保证足够的膜过滤压力以提高膜的透水量，采用折流曝气增压的方式。

　　为达到上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种折流曝气增压重力出流膜生物反应器污水处理设备，由折流曝气生物反应器和膜组件组成，其所述的折流曝气生物反应器为生化反应区，由隔板将其分隔为两个以上相对独立的反应区;每个反应区中安装有一个中心管，中心管与反应器内壁之间有空隙;两个反应区的混合液通过隔板下端的通道连通;a反应区上部气室通过气体连通管与b反应区的中心管底部连通; 在b反应区的下部侧壁开有进水口;

　　所述的膜组件为固液分离设备，安装在折流曝气生物反应器的a反应区外侧，低于混合液液面一定高度处;膜组件中膜丝的底部布设有曝气孔，在膜组件侧壁的上部开有出水口，在膜组件侧壁的下部开有进气口; 在膜组件的底部开有混合液入口，在膜组件的顶部开有浓缩液出口;膜组件混合液入口通过下连接管与a反应区的侧壁和中心管之间的区域连通;膜组件浓缩液出口通过上连接管与a反应区的中心管连通;上、下连接管均装有阀门、接口。

　　所述的设备，其所述的折流曝气生物反应器的生化反应区，由隔板将其分隔为数个相对独立的反应区。

　　所述的设备，其所述的膜组件混合液入口通过接口与下连接管连接，膜组件浓缩液出口通过接口与上连接管连接。

　　所述的设备，其所述的下连接管设置在折流曝气生物反应器的外侧壁下部，上连接管设置在下连接管的上方。

　　所述的设备，其所述的接口为法兰、螺纹接口或管箍。

　　所述的设备，其工作流程如下：城市生活污水或工业废水由进水口进入b生化反应区与活性污泥充分混合，并通过隔板下端的通道进入a 生化反应区，进一步与活性污泥混合;气体通过进气口进入膜组件，并携带被膜分离的浓缩液通过上连接管进入a生化反应区的中心管;气体沿中心管上升带动中心管内外混合液的循环流动，然后气体进入a生化反应区上部的气室中;当气室中的气压大于b生化反应区的液压时，气体通过气体连通管进入b生化反应区的中心管底部，并带动b生化反应区的中心管内外混合液循环流动，污染物在生化反应区被分解和去除; 同时，部分混合液通过下连接管从混合液入口进入膜组件，与进水等量的液体在折流曝气所产生的总的重力水头驱动下，经膜过滤连续出水; 被分离的污泥浓缩液则在气体的携带作用下，从浓缩液出口通过上连接管进入a生化反应区的中心管，如此循环往复，废水得以净化。

　　所述的设备，其可对膜组件进行在线反清洗，方法是，关闭阀门，从出水口加入清洗液，从进气口排出清洗液。

　　本发明的设备具有如下优点：

　　1.系统省去传统分置式膜生物反应器的混合液循环泵和一体式膜生物反应器的出水抽吸泵与间歇出水的控制单元，利用生化反应所必需的充氧来冲刷膜表面，并实现混合液的循环，从而降低系统的运行能耗。

　　2.通过折流曝气增压的方式保证膜组件具有足够的出水压力，这种增压方式解决了由于空间所限反应器不能达到膜过滤所需要的高度时所遇到的困难。

　　3.膜组件安装在生化反应器的外侧，通过连接管与生化反应器连通，而且在连接管上设置阀门和接口，使得膜组件的安装和拆卸非常简便，有利于膜的维护和清洗。