專利名稱：閘門閥分置式膜生物反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于膜生物反應器技術領域，特別涉及新型分置式膜生物反應器。
背景技術：
分置式膜生物反應器由生物反應池單元和膜分離單元組成，其特點是系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，操作管理容易，易于進行膜的清洗、更換及增設。一種公知的分置式膜生物反應器是錯流式膜生物反應器系統(tǒng)，由生物反應池單元和錯流式膜分離器組成，其優(yōu)點是膜單元膜的清洗和維護方便，存在主要問題是運行過程中能耗高。能耗高的原因是生物單元和膜單元之間的循環(huán)水泵所致，處理單位水量能耗約為3.0-5.5kW·h/m3，是傳統(tǒng)活性污泥法的10-15倍。(樊耀波等，環(huán)境科學學報，1997，17(1)68-74；鄭祥等，2000，環(huán)境污染治理技術與設備，Vol.1(5)，12-19)。
為解決能耗高的問題，同時又保留膜維護方便的優(yōu)點，一種采用淺層曝氣浸沒式膜單元，運用氣升原理實現(xiàn)循環(huán)的分置式膜生物反應器(ZL 01123900.X，)被提出，但該種工藝中膜單元和生物單元之間需要較長的循環(huán)管連接，循環(huán)管上需要安裝閥門，特別是在膜生物反應器工程建設為地下式時，還需要在生物反應池側面建設閥門井。長循環(huán)管、安裝閥門和建設閥門井不僅會增加工程建設難度和工程造價，長循環(huán)管和安裝閥門還容易導致污泥循環(huán)不暢和在循環(huán)管中出現(xiàn)污泥沉積的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于為了克服公知分置式膜生物反應器長循環(huán)管、循環(huán)閥以及閥門井帶來的建設、安裝難度較高、造價較高和循環(huán)管易積泥的問題，創(chuàng)造一種由分隔板將生物單元和膜單元隔開，只用閘門閥實現(xiàn)無泵水力循環(huán)的分置式膜生物反應器。該分置式膜生物反應器的技術改進，將使膜生物反應器技術更加高效、經濟，在水處理和廢水資源化領域中有更大應用前景。
本發(fā)明的分置式膜生物反應器主要包括生物反應池(2)、膜濾池(3)、膜組件(16)、閘門閥(14)、抽吸泵(18)，見附圖1。其特征在于生物反應池(2)和膜濾池(3)由一隔板或隔墻或隔箱(15)分隔，隔板或隔墻或隔箱(15)頂部淹沒在池水液面至25cm深度處，生物反應池(2)和膜濾池(3)池水越過隔板或隔墻或隔箱(15)頂部連通；所述的閘門閥(14)位于隔板或隔墻或隔箱(15)的底部，開啟閘門閥(14)時使生物反應池(2)和膜濾池(3)在池底部連通，關閉時將生物反應池(2)和膜濾池(3)分隔開；膜濾池(3)中裝有膜濾池鼓氣管(9)和膜分離單元(16)；在膜濾池鼓氣管(9)鼓氣的作用下，膜濾池(3)的水流自底部上升后，躍過隔板或隔墻或隔箱(15)頂部回流至生物反應器(2)，再經閘門閥(14)返回膜濾池(3)，形成生物反應池(2)和膜濾池(3)之間的水力循環(huán)；生物反應池(2)中裝有生物池鼓氣管(13)對池水具有攪拌作用。隔箱是指由底的箱體。
膜濾池(3)的靜水位在停止鼓氣的條件下同生物反應池(2)的靜水位平齊，膜濾池(3)的底部與生物反應池(2)底部平齊。膜濾池(3)內池水或污泥混合液的上部裝有膜組件(16)，如圖2所示的膜組件自水面起向下布設，即膜組件的上集水管(22)剛好淹沒在水面之下0至25cm水層中，膜組件的下集水管(23)視膜組件長度浸沒入自水面至3.5米水深范圍內的水層中。膜濾池鼓氣管(9)布設在膜組件的下集水管(23)以下水層內。膜濾池鼓氣管(9)為穿孔管。生物池鼓氣管(13)可為穿孔管和微孔曝氣元件，通常與膜濾池鼓氣管(9)安裝在同一深度。
本發(fā)明的工作原理是由于膜濾池鼓氣管(9)的鼓氣作用提升了膜濾池(3)的水位或降低了膜濾池(3)混合液的比重，閘門閥(14)中的水流由于沒有氣泡或只有較少的氣泡而比重較大，因此，閘門閥(14)中較重的水流會下向流入膜濾池(3)，膜濾池(3)的水流又會因氣泡的提升自水面流回生物反應池(2)，從而形成氣升水力循環(huán)。
本發(fā)明分置式膜生物反應器的特點1、只需在隔板或隔墻或隔箱(15)靠底部開閥孔，循環(huán)能耗較低；閘門閥不會堵塞，循環(huán)水量安全性高；2、閘門閥的應用，減低了設備和材料的消耗，減少了建設費用，工程投資?。?、容易實現(xiàn)大規(guī)模膜生物反應器水處理系統(tǒng)和成套設備的建設；4、應用范圍廣，可與各種類型的生物反應池組合，不局限于活性污泥法，可以為生物膜法，如氧化溝反應池、接觸氧化法反應池、生物濾池等；5、系統(tǒng)易維護，進行膜的化學清洗時，只需將閘門閥的閘板放下，將生物反應池和膜濾池分隔開，將膜濾池排空，而不影響生物反應池的運行條件和狀態(tài)，不會損傷生物反應池的微生物。


圖1為本發(fā)明所述閘門閥分置式膜生物反應器水處理技術工藝流程示意圖。其中1-原水、2-生物反應池、3-膜濾池、4-凈水箱、5-空氣泵、6-膜空氣閥門、7-膜空氣流量計、8-膜濾池空氣管、9-膜濾池鼓氣管、10-生物空氣閥門、11-生物空氣流量計、12-生物池空氣管、13-生物池鼓氣管、14-閘門閥、15-隔板或隔墻或隔箱、16-膜組件、17-出水管、18-凈化水泵、19-凈化水閥門、20-凈化水流量計、21-凈化水管。
圖2為本發(fā)明所述閘門閥分置式膜生物反應器水處理技術所用膜組件的示意圖。其中22-上集水管、23-下集水管、24-膜絲。
圖3為本發(fā)明所述閘門閥分置式膜生物反應器閘門閥(14)結構示意圖。
具體實施例方式
經預處理過的污水(1)進入生物反應池(2)，生物反應池(2)內有活性污泥混合液?？諝庥煽諝獗?5)經生物空氣閥門(10)、生物空氣流量計(11)、生物池空氣管(12)通入生物反應池(2)的生物池鼓氣管(13)，生物池鼓氣管(13)對活性污泥混合液鼓氣，使其混合均勻和部分充氧后，經閘門閥(14)進入膜濾池(3)。同時，進行沖洗膜絲(24)的空氣由空氣泵(5)經膜空氣閥門(6)、膜空氣流量計(7)、膜濾池空氣管(8)接入膜濾池(3)的膜濾池鼓氣管(9)，膜濾池鼓氣管(9)鼓氣除了起到對膜清洗的作用外主要有給混合液充氧、氣力提升混合液，使混合液在生物反應池(2)和膜濾池(3)之間形成循環(huán)的作用。凈化水通過膜組件上方的水位與凈化水管(21)在凈水箱(4)出水口處的水位差和抽吸泵(18)的抽吸作用，自膜組件(16)，經出水管(17)、凈化水閥門(19)、凈化水流量計(20)、凈化水管(21)進入凈水箱(4)。
權利要求
1.一種閘門閥分置式膜生物反應器，主要包括生物反應池(2)、膜濾池(3)、膜組件(16)、閘門閥(14)、抽吸泵(18)等，其特征在于生物反應池(2)和膜濾池(3)由一隔板或隔墻或隔箱(15)分隔，隔板或隔墻或隔箱(15)頂部淹沒在池水液面至25cm深度處，生物反應池(2)和膜濾池(3)池水越過隔板或隔墻或隔箱(15)頂部連通；所述的閘門閥(14)開啟時使生物反應池(2)和膜濾池(3)在池底部連通，關閉時將生物反應池(2)和膜濾池(3)分隔開；膜濾池(3)中裝有膜濾池鼓氣管(9)和膜組件(16)；在膜濾池鼓氣管(9)鼓氣的作用下，膜濾池(3)的水流自底部上升后，躍過隔板或隔墻或隔箱(15)頂部回流至生物反應池(2)，再經位于隔板或隔墻或隔箱(15)靠底部的閘門閥(14)返回膜濾池(3)，形成生物反應池(2)和膜濾池(3)之間的水力循環(huán)；生物反應池(2)中裝有生物池鼓氣管(13)對池水具有攪拌作用。隔箱是指由底的箱體。
2.如權利要求1所述的膜生物反應器，其特征在于所述的閘門閥(14)開啟時形成生物反應池(2)和膜濾池(3)之間的水力循環(huán)，關閉時將生物反應池(2)和膜濾池(3)分隔開。
3.如權利要求1所述的膜生物反應器，其特征在于所述的膜組件(16)由上集水管(22)、下集水管(23)和膜絲(24)組成。膜絲(24)采用超濾膜或微濾膜，上集水管(22)淹沒在水面之下0至25cm水層中，膜組件下集水管(23)根據(jù)膜絲(24)長度浸沒入自水面至3.5米水深度范圍內的水層中。
4.如權利要求1所述的膜生物反應器，其特征在于所述的膜濾池鼓氣管(9)為穿孔管，置于膜組件下集水管(23)以下水層內。
5.如權利要求1所述的膜生物反應器，其特征在于所述的生物池鼓氣管(13)為穿孔管和微孔曝氣元件，安裝在生物池液面至池底水深范圍內，通常與膜濾池鼓氣管(9)安裝在同一深度。
全文摘要
本發(fā)明屬于膜生物反應器技術領域，特別涉及一種分置式膜生物反應器。為了克服公知分體式膜生物反應器能耗高和長循環(huán)管帶來的建設安裝難度較大、造價較高和長循環(huán)管易積泥等問題，創(chuàng)造一種膜清洗時由隔板或隔墻或隔箱和閘門閥將生物反應池和膜濾池隔開，進行浸沒式膜清洗，正常運行時，打開閘門閥，實現(xiàn)無泵水力循環(huán)的分置式膜生物反應器。膜分離單元采用淺水層鼓氣進行膜沖洗，有效降低單位水處理能耗；開啟閘門閥，實現(xiàn)無泵水力循環(huán)更加安全可靠和經濟。該分置式膜生物反應器的技術改進，使膜生物反應器技術更加高效、經濟，在水處理和廢水資源化中有更大應用前景。
文檔編號C02F3/12GK1861530SQ200510069410
公開日2006年11月15日 申請日期2005年5月9日 優(yōu)先權日2005年5月9日
發(fā)明者樊耀波, 徐國良, 李剛, 董春松, 孫友峰, 孫召昆, 陳子剛 申請人:中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心