專利名稱：弓形穿流式膜分離器及弓形穿流式膜生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膜生物反應(yīng)器，更具體的涉及弓形穿流式膜分離器及弓形穿流式膜生物反應(yīng)器。
一種公知的膜生物反應(yīng)器，即錯流式膜生物器，由生物反應(yīng)器單元和錯流式膜分離器單元組成，存在以下缺點；為了防止膜污染，膜分離器的循環(huán)水量與透水量之比高達(dá)100-600∶1，循環(huán)水流速度一般在1-4m/s之間(樊耀波等，環(huán)境科學(xué)學(xué)報，1997，17(1)68-74)。這樣高的水流速度產(chǎn)生的剪切力不僅可將微生物細(xì)胞打碎，降低了微生物的活性，而且造成錯流式膜分離器的運行能耗高，為5-8kWh/m3，是傳統(tǒng)活性污泥法的15-20倍，因此，膜分離器內(nèi)水溫升高，有時需要冷卻設(shè)備。為了克服錯流式膜分離器存在的缺點，特別是能耗高的問題，日本學(xué)者Yamamoto在1989年提出了一體式膜生物反應(yīng)器，由膜組件浸沒在生物反應(yīng)器中組成。一體式膜生物反應(yīng)器已經(jīng)實現(xiàn)商品化，在日本等國已有大規(guī)模應(yīng)用的實例，其能耗一般在2-4kWh/m3(Yamamoto K.et al.，1989，Wat.Sci.Tech.，Vol21(4/5)，43-54)。但一體式膜生物反應(yīng)器仍存在以下缺點采用特殊的制膜工藝，如日本的三菱公司，久保田公司和加拿大的Zenon公司就采用特殊的制膜工藝，而這些制膜工藝我國還沒有完全掌握；為了防止膜污染，一般采用低負(fù)壓間歇抽吸，單位面積產(chǎn)水量低，產(chǎn)水不連續(xù)；不能進(jìn)行在線的化學(xué)清洗；膜組件浸沒在生物反應(yīng)器中，給安裝，清洗帶來不便。為了克服一體式膜生物反應(yīng)器存在的缺點，進(jìn)一步降低能耗，荷蘭Triqua公司提出了穿流式膜分離器，穿流式膜分離器的膜絲排列方式使得膜分離器不需要附加的湍流發(fā)生器，本身具有增大湍流的功能。同時膜分離器的膜絲填裝密度可高達(dá)800m2/m3，膜分離器的體積更小，可以同生物反應(yīng)器單元組成穿流式膜生物反應(yīng)器，極有希望在未來大樓、小區(qū)廢水處理中應(yīng)用的新興污水處理技術(shù)。穿流式膜生物反應(yīng)器及穿流式膜分離器至今沒有實現(xiàn)商品化，其研究現(xiàn)在仍處在實驗室階段。Artemis Sakel1ariou在1999年研究了穿流式膜生物反應(yīng)器，能耗為1.15kWh/m3，但試驗過程中出現(xiàn)了斷絲的問題(Artemis Sakellariou，MSc ThesisZero Sludge Production In APilot Activated Sludge Plant，1997-1998，pp44)。我國至今沒有穿流式膜生物反應(yīng)器及穿流式膜分離器研究的報道。
本發(fā)明的目的在于提供一種弓形穿流式膜分離器及弓形穿流式膜生物反應(yīng)器。弓形穿流式膜分離器，膜絲在膜組件單元內(nèi)呈弓型排列，降低膜絲兩端的所受拉力，解決斷絲問題。弓形穿流式膜生物分離器裝置可維持穩(wěn)定的透水率，降低單位產(chǎn)水能耗。
本發(fā)明的弓形穿流式膜分離器，包括筒狀殼體和封蓋，在筒狀殼體1的兩端，分別安裝有中間帶有孔洞的法蘭2一帶有嘴4的封蓋5，通過法蘭與弓形穿流式膜分離器13的一端的法蘭2連按，其間有密封膠墊3一帶有水嘴6和氣嘴7的封蓋5，通過法蘭與弓形穿流式膜分離器13的另一端的法蘭2連接，其間有密封膠墊3，在弓形穿流式膜分離器13的里面，有由弓形膜絲的膜塊組成的膜組件集成單元，在弓形穿流式膜生物分離器13的壁上有水嘴10。
所述的膜塊8的框架對應(yīng)壁上開有通孔11，在通孔11里填有膜絲12。
所述的膜組件集成單元9里的膜塊8，膜絲呈弓型排列。
所述的弓形容流式膜分離器13筒狀殼體1為圓筒形；所述的封蓋為半圓形，所述的膜塊8為正方形。
本發(fā)明弓形穿流式膜分離器的膜絲既不與循環(huán)水流方向平行，也不與水流方向垂直，而是呈弓形排列，與水流方向有一定的角度。這種膜絲的粘結(jié)方法容易使膜組件進(jìn)液產(chǎn)生湍流效果；同時采用鼓泡的方法強(qiáng)化湍流，有效防止循環(huán)液中的懸浮物和膠體污染膜絲，維持穩(wěn)定的透水率，降低能耗；膜絲在弓形穿流式膜分離反應(yīng)器裝置內(nèi)呈弓型排列，降低了膜絲兩端的所受拉力，解決了斷絲問題。
利用弓形穿流式膜生物反應(yīng)器處理廢水時，能耗可降低到錯流式膜分離器的1/3-1/5。


圖1表示本發(fā)明所述的弓形穿流式膜生物反應(yīng)器水處理技術(shù)工藝流程圖；圖2表示本發(fā)明所述的弓型穿流式膜分離器的原理圖；圖3為膜組件的框架圖。
參照圖1為弓型穿流式膜生物反應(yīng)器水處理技術(shù)工藝流程圖，包括調(diào)節(jié)池，生物反應(yīng)器，預(yù)濾器，弓型穿流式膜組件以及水泵，循環(huán)水泵，氣泵和相應(yīng)管道。格柵對廢水進(jìn)行初步過濾，截留廢水中的尺寸較大的懸浮物。調(diào)節(jié)池對廢水的水量和水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，減小廢水的水量和水質(zhì)波動幅度。調(diào)節(jié)池中的廢水經(jīng)泵輸入生物反應(yīng)器，生物反應(yīng)器內(nèi)有曝氣管，廢水中的可被生物降解的物質(zhì)在生物反應(yīng)器內(nèi)通過復(fù)雜的生化反應(yīng)被活性污泥吸附、降解。生物反應(yīng)器內(nèi)的懸浮液經(jīng)過預(yù)濾器預(yù)過濾后以低的循環(huán)水流量與膜透水率之比，經(jīng)循環(huán)泵輸入弓型穿流式膜分離器。弓型穿流式膜分離器內(nèi)膜絲橫向弓型粘結(jié)，同時采用鼓泡的方法強(qiáng)化湍流，防止循環(huán)液中的懸浮物污染膜絲，維持穩(wěn)定的透水率，降低能耗。弓型穿流式膜分離器截留循環(huán)液中的懸浮物，凈水則由引水水泵負(fù)壓抽吸或自流出水。循環(huán)液返回到生物反應(yīng)器繼續(xù)進(jìn)行生化反應(yīng)。
圖2是本發(fā)明的用于泥水分離的弓型穿流式膜分離器的剖面圖。弓型穿流式膜分離器由膜組件單元、軟料、法蘭盤和帶有法蘭盤的圓柱型有機(jī)玻璃外殼組成。正方形的有機(jī)玻璃框架的一對側(cè)面開有槽，中空纖維膜絲填充在槽內(nèi)，通過膠粘劑與有機(jī)玻璃框架粘結(jié)成一體，構(gòu)成一個膜組件單元。膜組件單元積成放置在帶有法蘭盤的圓柱型有機(jī)玻璃外殼內(nèi)，它們之間用軟料分開，通過法蘭壓實膜組件單元。位于弓型穿流式膜分離器的底部的法蘭盤有一個水嘴和一個氣嘴，分別接循環(huán)泵和氣泵。位于弓型穿流式膜分離器的上部的法蘭盤有一個嘴，氣液混合通過這個嘴流入生物反應(yīng)器。弓型穿流式膜分離器的圓柱型有機(jī)玻璃外殼結(jié)有一個水嘴，接引水泵。
弓型穿流式膜分離器的工作原理如下由于膜絲采用橫向的排列方式，循環(huán)液流經(jīng)膜絲時產(chǎn)生水流紊動；氣泡在上升的過程中不斷被膜絲切割成小氣泡，增強(qiáng)了水流的紊動；膜絲在上升混合液的作用下擺動，相互之間摩擦將吸附在膜絲表面的污染物沖刷掉，防止膜絲被污染。引水泵在膜絲表面形成壓差或膜組件內(nèi)循環(huán)液水壓與出水管下口的液位差，作為膜的工作壓力將凈化水過濾出膜。
如上所述，在本發(fā)明中，膜組件工藝簡單，可以實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)；弓型穿流式膜分離器裝置牢固，管理、維修方便。弓型穿流式膜生物反應(yīng)器能耗可降低到目前錯流式膜生物反應(yīng)器的1/3-1/5。弓型穿流式膜生物反應(yīng)器可用于工業(yè)廢水處理系統(tǒng)和中小規(guī)模城市污水處理系統(tǒng)中，處理水可以適宜回用。
權(quán)利要求
1.一種膜生物反應(yīng)器，其特征在于由生物反應(yīng)器單元和弓形穿流式膜分離器組成。
2.一種弓形穿流式膜分離器，其包括筒狀殼體和封蓋，在筒狀殼體(1)的兩端，分別安裝有中間帶有孔洞的法蘭(2)；一帶有嘴(4)的封蓋(5)，通過法蘭與弓形穿流式膜生物分離器(13)的一端的法蘭(2)連接，其間有密封膠墊(3)；一帶有水嘴(6)和氣嘴(7)的封蓋(5)，通過法蘭與弓形穿流式膜生物分離器(13)的另一端的法蘭(2)連接，其間有密封膠墊(3)，其特征在于在所述的膜組件集成單元(9)里的膜塊(8)中，膜絲呈弓形排列。
3.如權(quán)利要求2所述的弓形穿流式膜分離器，其特征在于其中所述的膜塊(8)的框架對應(yīng)側(cè)壁上開有通孔(11)，在通孔(11)里填充有膜絲(12)。
4.如權(quán)利要求2所述的弓形穿流式膜分離器，其特征在于所述的弓形穿流式膜分離器(13)筒狀殼體(1)為圓筒形。
5.如權(quán)利要求2所述的弓形穿流式膜分離器，其特征在于所述的封蓋為半圓形。
6.如權(quán)利要求2所述的弓形穿流式膜分離器，其特征在于所述的膜塊(8)為正方形。
7.如權(quán)利要求2所述的弓形容流式膜分離器，其特征在于所述的膜絲(12)為中空纖維超濾膜或微濾膜。
8.如權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于其可以是活性污泥法、生物膜法的反應(yīng)器如活性污泥池、接觸氧化池、氧化溝等。
全文摘要
本發(fā)明涉及弓形穿流式膜生物反應(yīng)器及弓形穿流式膜分離器。弓形穿流式膜分離器在筒狀殼體的兩端,分別安裝有法蘭,其間有封蓋,通過法蘭與弓形穿流式膜分離筒狀殼體兩端相連,其間有密封膠墊,在弓形穿流式膜生物分離器的里面,有帶有弓形膜絲的膜塊組成的膜組件集成單元,膜絲在弓形穿流式膜分離器裝置內(nèi)呈弓型排列,降低膜絲兩端的所受拉力,解決了斷絲問題。弓形穿流式膜分離器裝置容易安裝且維修方便,維持穩(wěn)定的透水率,降低單位產(chǎn)水能耗。
文檔編號C02F9/08GK1358676SQ0013458
公開日2002年7月17日 申請日期2000年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月12日
發(fā)明者樊耀波, 朱小龍, 鄭祥, 張紹園, 姜兆春 申請人:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心