專利名稱：噴射環(huán)流膜生物反應(yīng)系統(tǒng)污水處理新技術(shù)及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理技術(shù)，具體說就是MJLR污水處理新技術(shù)及其 裝置。
(二)
背景技術(shù)：
好氧生物處理是污水處理最主要的方法和最常用的手段，被廣泛 應(yīng)用于城市污水和工業(yè)廢水的凈化處理工程中，受限于反應(yīng)器中較低 的污泥濃度和較差的傳質(zhì)效率，該技術(shù)在應(yīng)對(duì)要求較少的占地的廢水 處理工程時(shí)，面臨巨大困難。究其原因，其本質(zhì)仍是現(xiàn)有污水處理工 藝和技術(shù)設(shè)施傳質(zhì)效率較低所造成的傳質(zhì)效率低，使污水在反應(yīng)器 中停留時(shí)間過長(zhǎng)，這就大幅度增加了污水處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)容積，造 成工程建設(shè)投資的巨額浪費(fèi)；傳質(zhì)效率低，使鼓風(fēng)機(jī)等曝氣設(shè)備的充 氧效率低下，形成電能消耗巨大損失，大幅度增加了運(yùn)行成本負(fù)擔(dān)； 傳質(zhì)效率低，反應(yīng)器中微生物對(duì)氧與基質(zhì)的需求難以得到充分滿足， 致使^t生物活性下降，影響處理后出水質(zhì)量。因此，只有氧與基質(zhì)的 傳遞得到保證，才能為微生物生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的環(huán)境，才能維持較高的 生物固體濃度，進(jìn)而提高反應(yīng)器的容積負(fù)荷，并獲得較高的反應(yīng)速率， 提高處理效率。
噴射環(huán)流反應(yīng)技術(shù)融合了射流曝氣(Jet Aerobic)技術(shù)與氣升 環(huán)流反應(yīng)器(Air Lift Loop Reactor)技術(shù)的特點(diǎn)，形成生物、化學(xué) 工程常用的噴射環(huán)流反應(yīng)器(jet loop reactor )。噴射環(huán)流反應(yīng)器， 融合了射流曝氣、生物流化床、氣升環(huán)流反應(yīng)器等工藝技術(shù)特點(diǎn)，從 根本上解決了污水處理過程中氧傳質(zhì)受限的問題，使反應(yīng)系統(tǒng)中物料 間的混合、傳質(zhì)得到顯著的改善，具有傳質(zhì)效率高、水力停留時(shí)間短、 容積負(fù)荷高、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、處理效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用 于生活污水和工業(yè)廢水的處理中。由于高速剪切作用，帶來較高的傳 質(zhì)效率，但也帶來較大的缺陷一一反應(yīng)后污泥沉降性很差，噴射環(huán)流 反應(yīng)器在處理生活污水時(shí)，僅僅需要停留45min,但其后脫除微小絮 體粘附的氣泡30min,沉淀分離2-2. 5h，給人印象主反應(yīng)停留很短， 而輔助設(shè)施很大的缺陷。
4膜生物反應(yīng)器是一種高效的泥水分離技術(shù)，它不同于重力泥水分 離，依靠微孔膜和膜表面污泥層過濾截留作用完成泥水分離，不用擔(dān) 心微小絮體不易沉降的問題，但傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器受限與傳質(zhì)速率， 仍需要很長(zhǎng)的生化反應(yīng)時(shí)間，造成高效的泥水分離效率與低下的生化 反應(yīng)效率的不匹配。膜分離單元與噴射環(huán)流生物反應(yīng)器耦合，會(huì)形成
一種高效的噴射環(huán)流膜生物反應(yīng)系統(tǒng)(M幾R(shí))，在處理低濃度有機(jī)污 水僅僅需要約lh的水力停留時(shí)間，處理1000mg/LCOD的易降解有機(jī) 廢水，也僅僅需要2h的水力停留時(shí)間，大大節(jié)省了占地面積和基建
投資。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于捩供一種容積負(fù)荷特別高、占地面積非常少的 MJLR污水處理新技術(shù)及其裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的所述的MJLR污水處理裝置，它是 由噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元12和高效膜分離單元13組成的；噴射環(huán)流 生物反應(yīng)單元12位于主反應(yīng)區(qū)的左側(cè)，高效膜分離單元13位于主反 應(yīng)區(qū)的右側(cè)。
本發(fā)明還有以下技術(shù)特征
(1)所述的噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元12包括進(jìn)水單元14和噴射 環(huán)流生物反應(yīng)器15;進(jìn)水單元14連接噴射環(huán)流生物反應(yīng)器15。
(2 )所述的進(jìn)水單元14包括進(jìn)水管1、循環(huán)總進(jìn)水管2和循環(huán) 泵3 ;進(jìn)水管1連接循環(huán)總進(jìn)水管2，循環(huán)總進(jìn)水管2連接循環(huán)泵3。
(3 )所述的噴射環(huán)流生物反應(yīng)器15包括吸氣噴頭4、空氣管5、 噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元外筒6和噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元內(nèi)筒7;空氣 管5位于吸氣噴頭4的內(nèi)部，吸氣噴頭4與空氣管5設(shè)置在反應(yīng)區(qū)上 部，噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元內(nèi)筒7位于噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元外筒6 的內(nèi)部。
(4)所述的高效膜分離單元13由膜組件8、出水管9、鼓風(fēng)機(jī) 氣體10和曝氣頭11組成；膜組件8連接出水管9，鼓風(fēng)機(jī)氣體10 和曝氣頭11位于膜組件8下方。
本發(fā)明MJLR污水處理新技術(shù)，運(yùn)行過程如下混合反應(yīng)區(qū)抽入 的混合液經(jīng)進(jìn)水管1進(jìn)入循環(huán)總進(jìn)水管2,循環(huán)總進(jìn)水管2中的混合液經(jīng)循環(huán)泵3加壓后進(jìn)入導(dǎo)流筒頂端的吸氣噴頭4，混合液高速噴出， 并與從空氣管5吸進(jìn)的空氣混合，沿著內(nèi)環(huán)反應(yīng)區(qū)向下流動(dòng)，到達(dá)底 部后，轉(zhuǎn)為上向流流過外環(huán)反應(yīng)區(qū)，到達(dá)反應(yīng)器頂部后污水分為三部 分 一部分反應(yīng)后的污水被噴嘴再次吸入內(nèi)管反應(yīng)區(qū)循環(huán)； 一部分被 循環(huán)泵卩1入管道與新進(jìn)入的污水混合再經(jīng)噴嘴噴入； 一部分流入右側(cè) 的高效膜分離單元13;
經(jīng)過噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元12處理后的廢水混合高濃度污泥絮 體，擴(kuò)散到右側(cè)的高效膜分離單元13，污泥絮體被膜組件8截留， 處理后廢水經(jīng)出水管9排出反應(yīng)器；為保障高效膜分離單元13的過 流通量，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮在膜組件8下部通入鼓風(fēng)氣體10,鼓風(fēng)氣體 10通過曝氣頭11的釋方文作用，在膜組件8形成無規(guī)則擾動(dòng)， 一定的 剪切作用將延長(zhǎng)膜組件8的出水通量。
本發(fā)明M幾R(shí)污水處理新技術(shù)還有以下技術(shù)特征
所述的噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元外筒6的高度與直徑比設(shè)計(jì)為5: 1 -7: 1; 噴射環(huán)流反應(yīng)單元內(nèi)筒7與噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元外筒6 的直徑比設(shè)計(jì)為0. 3-0. 45;吸氣噴頭4的收縮角為15°-18°;循環(huán)水 量為總進(jìn)水量的4 - 8倍；膜組件8選用超濾膜組件，膜組件8下部 通入空氣量與處理水量的氣水比6: 1-10: 1。
本發(fā)明主要涉及噴射環(huán)流生物反應(yīng)器的導(dǎo)流筒設(shè)計(jì)、噴射單元設(shè) 計(jì)及噴射環(huán)流生物反應(yīng)器與膜生物反應(yīng)器的耦合，新組合的技術(shù)借鑒 了二者的優(yōu)點(diǎn)，是一種容積負(fù)荷特別高、占地面積非常少的廢水好氧 生物處理技術(shù)。噴射環(huán)流膜生物反應(yīng)器為一種新型好氧生物處理技 術(shù)，將噴射環(huán)流反應(yīng)器與膜生物反應(yīng)器耦合，解決了噴射環(huán)流反應(yīng)器 出水污泥沉降性差和膜生物反應(yīng)器停留時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，二者相結(jié)合充 分利用了噴射環(huán)流反應(yīng)器反應(yīng)速率快、氧傳質(zhì)效率高的特點(diǎn)，也充分 利用膜生物反應(yīng)器高效的泥水分離特點(diǎn)，其突出特點(diǎn)是反應(yīng)器傳質(zhì)效 率高、有較高的容積負(fù)荷，特別適合對(duì)占地有嚴(yán)格要求的廢水處理工 程。


圖1為本發(fā)明MJLR污水處理裝置示意圖2為本發(fā)明MJLR污水處理裝置之吸氣噴頭工作原理示意圖。具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1,結(jié)合圖1，本發(fā)明MJLR污水處理裝置，它是由噴射 環(huán)流生物反應(yīng)單元(12 )和高效膜分離單元(13 )組成的；噴射環(huán)流 生物反應(yīng)單元(12)位于主反應(yīng)區(qū)的左側(cè)，高效膜分離單元(13)位 于主反應(yīng)區(qū)的右側(cè)。所述的噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元(12)包括進(jìn)水單 元(l4 )和噴射環(huán)流生物反應(yīng)器(15 );進(jìn)水單元(14 )連接噴射環(huán) 流生物反應(yīng)器(15)。所述的進(jìn)水單元(14)包括進(jìn)水管(1)、循環(huán) 總進(jìn)水管(2 )和循環(huán)泵(3 );進(jìn)水管(1 )連接循環(huán)總進(jìn)水管(2 )， 循環(huán)總進(jìn)水管(2 )連接循環(huán)泵(3 )。所述的噴射環(huán)流生物反應(yīng)器(15 ) 包括吸氣噴頭(4)、空氣管(5)、噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元外筒(6) 和噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元內(nèi)筒(7);空氣管(5)位于吸氣噴頭(4) 的內(nèi)部，吸氣噴頭(4)與空氣管(5)設(shè)置在反應(yīng)區(qū)上部，噴射環(huán)流 生物反應(yīng)單元內(nèi)筒(7 )位于噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元外筒(6 )的內(nèi)部。 所述的高效膜分離單元(13)由膜組件(8)、出水管(9)、鼓風(fēng)機(jī)氣 體(10)和曝氣頭(11)組成；膜組件(8)連接出水管(9)，鼓風(fēng) 機(jī)氣體(10 )和曝氣頭(11 )位于膜組件(8 )下方。
實(shí)施例2，結(jié)合圖1，本發(fā)明M幾R(shí)污水處理新技術(shù)，運(yùn)行過程如 下混合反應(yīng)區(qū)抽入的混合液經(jīng)進(jìn)水管(1)進(jìn)入循環(huán)總進(jìn)水管(2 ), 循環(huán)總進(jìn)水管(2 )中的混合液經(jīng)循環(huán)泵(3 )加壓后進(jìn)入導(dǎo)流筒頂端 的吸氣噴頭(4),混合液高速噴出，并與從空氣管(5)吸進(jìn)的空氣 混合，沿著內(nèi)環(huán)反應(yīng)區(qū)向下流動(dòng)，到達(dá)底部后，轉(zhuǎn)為上向流流過外環(huán) 反應(yīng)區(qū)，到達(dá)反應(yīng)器頂部后污水分為三部分 一部分反應(yīng)后的污水被 噴嘴再次吸入內(nèi)管反應(yīng)區(qū)循環(huán)； 一部分被循環(huán)泵引入管道與新進(jìn)入的 污水混合再經(jīng)噴嘴噴入； 一部分流入右側(cè)的高效膜分離單元(13);
經(jīng)過噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元(12)處理后的廢水混合高濃度污泥 絮體，擴(kuò)散到右側(cè)的高效膜分離單元(13)，污泥絮體被膜組件(8) 截留，處理后廢水經(jīng)出水管(9)排出反應(yīng)器；為保障高效膜分離單 元(13)的過流通量，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮在膜組件(8)下部通入鼓風(fēng)氣 體(10 )，鼓風(fēng)氣體(10 )通過曝氣頭(11 )的釋放作用，在膜組件 (8 )形成無規(guī)則擾動(dòng)， 一定的剪切作用將延長(zhǎng)膜組件(8 )的出水通量。所述的噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元外筒(6)的高度與直徑比設(shè)計(jì)為 5: 1-7: 1; 噴射環(huán)流反應(yīng)單元內(nèi)筒(7 )與噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元 外筒(6)的直徑比設(shè)計(jì)為0, 3-0. 45;吸氣噴頭(4)的收縮角為15°-18°; 循環(huán)水量為總進(jìn)水量的4-8倍；膜組件(8)選用超濾膜組件，膜 組件(8)下部通入空氣量與處理水量的氣水比6: 1-10: 1。
實(shí)施例3,結(jié)合圖2，本發(fā)明M幾R(shí)污水處理裝置之噴射環(huán)流生 物反應(yīng)器的核心部件——吸氣噴頭的工作原理如下高速液體從吸氣 噴頭高速噴出，由吸氣噴頭引入的液流在套筒內(nèi)形成一個(gè)剪切區(qū)，在 剪切區(qū)內(nèi)由吸力吸進(jìn)的空氣被分散形成超細(xì)氣泡(初級(jí)分散)。氣泡 直徑越小，越能有效的進(jìn)行氧的傳質(zhì)?；亓魑勰嘀械纳锞鷪F(tuán)同時(shí)也 被分解為薄膜，產(chǎn)生希望得到的液相和細(xì)菌之間的大的接觸面，使被 處理的污水真正的形成完全混合狀態(tài)。氣泡、廢水和細(xì)菌薄膜的混合 物沿導(dǎo)流筒向下流動(dòng)，在反應(yīng)器底部轉(zhuǎn)向一起向上流過外套筒。在導(dǎo) 流筒的上端一部分混合物由于兩相噴嘴的抽吸作用再次進(jìn)入導(dǎo)流筒， 氣泡和細(xì)菌薄膜再次被分散(二次分散)，以此運(yùn)行，氣泡和細(xì)菌薄 膜可被多次分散，從而提高氧的利用速率。
實(shí)施例4,結(jié)合圖1、圖2，本發(fā)明MJLR污水處理新技術(shù)及其裝 置，主要特點(diǎn)在于
(1) 生化傳質(zhì)速率和泥水分離效率大幅度提高噴射環(huán)流膜生物 反應(yīng)技術(shù)M幾R(shí)融合了噴射環(huán)流生物反應(yīng)技術(shù)和膜分離反應(yīng)單元的優(yōu) 點(diǎn)，生化傳質(zhì)速率和泥水分離效率大幅度提高。系統(tǒng)處理有機(jī)廢水時(shí)， 可以保證污泥濃度達(dá)到8000 - 10000g/L，反應(yīng)器容積負(fù)荷達(dá)到20-30kgCOD/m3. d，反應(yīng)體積^又為傳鄉(xiāng)克生物處理工藝的1/6 - 1/10。
(2) 系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷的能力強(qiáng)噴射循環(huán)生物反應(yīng)為完全混合型 運(yùn)行方式，系統(tǒng)受沖擊時(shí)，通過均勻混合稀釋作用、強(qiáng)烈曝氣的微生 物加快新陳代謝作用，可能減少?zèng)_擊所造成的部分影響。
(3) 污泥產(chǎn)量少由于噴射和高速剪切作用，強(qiáng)烈曝氣4吏微生物 代謝速度快，由此引起的生化反應(yīng)加大內(nèi)源消耗，微生物以異化作用 為主，污泥同化作用產(chǎn)污泥量較少，為傳統(tǒng)活性污泥工藝的70%-80%。
(4) 膜分離單元泥水分離效率高，膜分離單元出水水質(zhì)較好，出 水可以達(dá)到回用水要求，節(jié)約水資源。
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權(quán)利要求
1.一種MJLR污水處理裝置，它是由噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元(12)和高效膜分離單元(13)組成的，其特征在于噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元(12)位于主反應(yīng)區(qū)的左側(cè)，高效膜分離單元(13)位于主反應(yīng)區(qū)的右側(cè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種M幾R(shí)污水處理裝置，所述的噴射 環(huán)流生物反應(yīng)單元(12 )包括進(jìn)水單元(14 )和噴射環(huán)流生物反應(yīng)器(15 )，其特征在于進(jìn)水單元(14 )連接噴射環(huán)流生物反應(yīng)器(15 )。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種MJLR污水處理裝置，所述的進(jìn)水 單元(14 )包括進(jìn)水管(1 )、循環(huán)總進(jìn)水管(2 )和循環(huán)泵(3 )，其 特征在于進(jìn)水管(1)連接循環(huán)總進(jìn)水管(2)，循環(huán)總進(jìn)水管(2) 連接循環(huán)泵(3 )。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種MJLR污水處理裝置，所述的噴射 環(huán)流生物反應(yīng)器(15)包括吸氣噴頭(4)、空氣管(5)、噴射環(huán)流生 物反應(yīng)單元外筒(6)和噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元內(nèi)筒(7)，其特征在 于空氣管(5)位于吸氣噴頭(4)的內(nèi)部，吸氣噴頭(4)與空氣 管(5 )設(shè)置在反應(yīng)區(qū)上部，噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元內(nèi)筒(7 )位于噴 射環(huán)流生物反應(yīng)單元外筒(6)的內(nèi)部。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MJLR污水處理裝置，所述的高效 膜分離單元(13 )由膜組件(8 )、出水管(9 )、鼓風(fēng)機(jī)氣體(10 )和 曝氣頭(11)組成，其特征在于膜組件(8)連接出水管(9)，鼓 風(fēng)機(jī)氣體(10 )和曝氣頭(11)位于膜組件(8 )下方。
6. —種M幾R(shí)污水處理新技術(shù)，其特征在于運(yùn)行過程如下混 合反應(yīng)區(qū)抽入的混合液經(jīng)進(jìn)水管(1)進(jìn)入循環(huán)總進(jìn)水管(2)，循環(huán) 總進(jìn)水管(2 )中的混合液經(jīng)循環(huán)泵(3 )加壓后進(jìn)入導(dǎo)流筒頂端的吸 氣噴頭(4),混合液高速噴出，并與從空氣管(5)吸進(jìn)的空氣混合， 沿著內(nèi)環(huán)反應(yīng)區(qū)向下流動(dòng)，到達(dá)底部后，轉(zhuǎn)為上向流流過外環(huán)反應(yīng)區(qū)， 到達(dá)反應(yīng)器頂部后污水分為三部分 一部分反應(yīng)后的污水被噴嘴再次 吸入內(nèi)管反應(yīng)區(qū)循環(huán)； 一部分被循環(huán)泵引入管道與新進(jìn)入的污水混合 再經(jīng)噴嘴噴入； 一部分流入右側(cè)的高效膜分離單元(13);經(jīng)過噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元(12)處理后的廢水混合高濃度污泥絮體，擴(kuò)散到右側(cè)的高效膜分離單元(13)，污泥絮體被膜組件(8)截留，處理后廢水經(jīng)出水管(9)排出反應(yīng)器；為保障高效膜分離單元(13)的過流通量，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮在膜組件(8)下部通入鼓風(fēng)氣體(10),鼓風(fēng)氣體(10)通過曝氣頭(11)的釋放作用，在膜組件(8 )形成無規(guī)則擾動(dòng)， 一定的剪切作用將延長(zhǎng)膜組件(8 )的出水通量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種MJLR污水處理新技術(shù)，所述的噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元外筒(6)的高度與直徑比設(shè)計(jì)為5: 1-7: 1;噴射環(huán)流反應(yīng)單元內(nèi)筒(7 )與噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元外筒(6 )的直徑比設(shè)計(jì)為0. 3-0. 45;吸氣噴頭(4 )的收縮角為15°-18°;循環(huán)水量為總進(jìn)水量的4 - 8倍；膜組件(8 )選用超濾膜組件，膜組件(8 )下部通入空氣量與處理水量的氣水比6: 1-10: 1。
全文摘要
本發(fā)明提供一種容積負(fù)荷高、占地面積少的MJLR(噴射環(huán)流膜生物反應(yīng)系統(tǒng))污水處理新技術(shù)及其裝置。MJLR污水處理裝置，由噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元和高效膜分離單元組成；噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元位于主反應(yīng)區(qū)的左側(cè)，高效膜分離單元位于主反應(yīng)區(qū)的右側(cè)。所述的噴射環(huán)流生物反應(yīng)單元包括進(jìn)水單元和噴射環(huán)流生物反應(yīng)器；進(jìn)水單元連接噴射環(huán)流生物反應(yīng)器。所述的高效膜分離單元由膜組件出水管、鼓風(fēng)機(jī)氣體和曝氣頭組成；膜組件連接出水管，鼓風(fēng)機(jī)氣體和曝氣頭位于膜組件下方。本發(fā)明主要涉及噴射環(huán)流生物反應(yīng)器的導(dǎo)流筒設(shè)計(jì)、噴射單元設(shè)計(jì)及噴射環(huán)流生物反應(yīng)器與膜生物反應(yīng)器的耦合，是一種容積負(fù)荷特別高、占地面積非常少的廢水好氧生物處理技術(shù)。
文檔編號(hào)C02F3/12GK101591126SQ20091007165
公開日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者溫沁雪, 陳志強(qiáng) 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)