專(zhuān)利名稱(chēng)：一種雙循環(huán)陶瓷膜生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙循環(huán)陶瓷膜生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
膜生物反應(yīng)器作為一種新型高效的廢水處理技術(shù)在水處理領(lǐng)域日趨活躍，現(xiàn)在已 逐步應(yīng)用于市政污水、工業(yè)廢水的處理及回用之中。該技術(shù)有效地將膜分離技術(shù)和污 水生物處理技術(shù)進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，形成了一個(gè)新的廢水處理工藝。該工藝中的膜分離 裝置相當(dāng)于普通生物反應(yīng)器中的二沉池，進(jìn)行固液分離，截留的污泥回到生物反應(yīng)器， 滲透出清潔的水。膜生物反應(yīng)器具有廢水處理效率高、結(jié)構(gòu)緊湊占地面積小、容積負(fù) 荷率高、產(chǎn)生剩余污泥量少、脫氮效率高、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了國(guó) 內(nèi)外有關(guān)學(xué)者的重視。
根據(jù)膜組件與生物反應(yīng)器的組合方式，可分為分置式和一體式，分置式是指膜組 件與生物反應(yīng)器分開(kāi)設(shè)置，膜的壓力驅(qū)動(dòng)依靠加壓泵； 一體式是將膜組件置入反應(yīng)器 內(nèi)，壓力驅(qū)動(dòng)靠水頭壓差或用真空泵抽吸。分置式具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠、操作管理簡(jiǎn)便、 膜組件易于清洗和更換等特點(diǎn)。但為了減少污染物在膜面的沉積，由循環(huán)泵提供的料 液流速很高，因此動(dòng)力消耗較高。在一體式中，由于不需要循環(huán)泵，抽吸泵的工作壓 力小，其能耗低于分置式的能耗，但在運(yùn)行穩(wěn)定性、操作管理和清洗更換方面不及分 置式。(Marrot, B., Barios-Martinez， A.， Moulin, P., et al. Industrial wastewater treatmeat in membrane bioreactor:A review. Environmental Progress, 2004， 23(1): 59-68)。
雖然膜生物反應(yīng)器是一高效新型的水處理技術(shù)，但仍然存在一定的缺陷。由于膜 生物反應(yīng)器在處理廢水過(guò)程中，膜孔不僅可吸附小分子溶質(zhì)，而且還會(huì)被大分子溶質(zhì) 堵塞，另外膜外表面會(huì)附著一層濾餅層，造成膜面污染，使過(guò)濾阻力增加，出水通量 下降，增加了運(yùn)行能耗，并影響到生物反應(yīng)器的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，還增加了膜組件過(guò)濾 元件的更換和清洗的頻率。因此膜污染和運(yùn)行能耗問(wèn)題是阻礙膜生物反應(yīng)器在廢水處 理領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用的主要原因。
目前，為了降低膜污染，增強(qiáng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行能力，減少運(yùn)行能耗，主要選用高性 能分離膜(如具有合適的膜孔徑大小、孔隙率、電荷性質(zhì)、粗糙度和親疏水性質(zhì)等) 和采用最佳操作條件(包括最佳的污泥齡、污泥負(fù)荷、活性污泥混合液性質(zhì)、曝氣量、 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)、操作壓力、溫度、抽吸時(shí)間等)等手段。但這些方法手段考慮的影響因 數(shù)復(fù)雜多變，再加上不同廢水的性質(zhì)不同，要想通過(guò)這些方式獲得一種最佳處理模式 是相當(dāng)困難的。因此這些方法并不能從根本上解決膜污染及運(yùn)行能耗等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明其目的就在于提供一種雙循環(huán)陶瓷膜生物反應(yīng)器，該裝置能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期連續(xù) 穩(wěn)定運(yùn)行，可有效地減低膜污染和運(yùn)行成本，具有高效、節(jié)能、低成本的特點(diǎn)。
實(shí)現(xiàn)上述目的而采取的技術(shù)方案，包括內(nèi)置生物填料的生物反應(yīng)池和膜組件， 所述的生物反應(yīng)池底部?jī)蓚?cè)對(duì)稱(chēng)各設(shè)置一個(gè)膜組件，所述的生物反應(yīng)池下部左右對(duì)稱(chēng) 設(shè)置兩倒四棱錐體，中部豎直設(shè)置一檔板，檔板上端間隔設(shè)置篩網(wǎng)，檔板下端間隔設(shè) 置篩網(wǎng)。
本裝置合理有效地耦合了陶瓷膜管的在線反沖洗和生物反應(yīng)池的曝氣，即在陶瓷 膜管在線反沖洗再生過(guò)程中，不僅可以充氧曝氣，還可以使生物反應(yīng)池l'l內(nèi)部和外 部都形成循環(huán)流動(dòng)，即雙循環(huán)流動(dòng)狀態(tài)，強(qiáng)化其生化效果，同時(shí)獲得清潔的水；另外 通過(guò)交替切換反沖洗曝氣和抽濾操作，可周而復(fù)始連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。本發(fā)明具有高效、 節(jié)能、低成本等特點(diǎn)，可適用于多種廢水的有效處理。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明生物反應(yīng)池內(nèi)俯視圖，即圖1中A-A視圖； 圖3為本發(fā)明生物反應(yīng)池內(nèi)側(cè)視圖，即圖1中B-B視圖； 圖4為本發(fā)明生物反應(yīng)池內(nèi)混合物料循環(huán)流動(dòng)示意圖。 附圖標(biāo)記說(shuō)明如下
1、 2-三通閥3-膜組件4-陶瓷膜管5、 6、 7-閥門(mén)8-布液器9、 16-篩網(wǎng)10-檔板11-生物反應(yīng)池12-溢流口 13-霧沬擋板14-排氣孔15-生物填料
具體實(shí)施例方式
包括內(nèi)置生物填料15的生物反應(yīng)池11和膜組件3，如圖1所示，所述的生物 反應(yīng)池11底部?jī)蓚?cè)對(duì)稱(chēng)各設(shè)置一個(gè)膜組件3，所述的生物反應(yīng)池11下部左右對(duì)稱(chēng)設(shè) 置兩倒四棱錐體，中部豎直設(shè)置一檔板10，檔板10上端間隔設(shè)置篩網(wǎng)16，檔板10 下端間隔設(shè)置篩網(wǎng)9。
所述的生物反應(yīng)池11上部為擴(kuò)大段，頂部設(shè)置排氣孔14，排氣孔14前端設(shè)有 霧沫擋板13，所述的生物反應(yīng)池11上部側(cè)面設(shè)有溢流口 12。
所述的生物反應(yīng)池11兩側(cè)膜組件3下端殼程開(kāi)口通過(guò)管道直接相連，上端殼程 開(kāi)口通過(guò)管道和闊門(mén)6連接并連接生物反應(yīng)池11，上端管程開(kāi)口通過(guò)管道和閥門(mén)7 相連，下端管程開(kāi)口和三通閥1相連。
所述的兩倒四棱錐體上部中心位置設(shè)置布液器8，所述的布液器8底部都并列 安裝兩根進(jìn)液管，其中一根進(jìn)液管和閥門(mén)6相連，另一根進(jìn)液管和三通閥2相連。本發(fā)明的原理是處理廢水時(shí)，打開(kāi)其中生物反應(yīng)池11 一側(cè)閥門(mén)7，關(guān)閉另一
側(cè)閥門(mén)7，且三通閥1在該側(cè)方向處于截止?fàn)顟B(tài)，三通閥2在另一側(cè)方向處于截止?fàn)?態(tài)，廢水通過(guò)三通閥2進(jìn)入該側(cè)布液器8，打開(kāi)空壓機(jī)使該側(cè)膜組件處于空氣反沖洗 狀態(tài)，打開(kāi)真空泵，另一側(cè)膜組件在真空泵的作用下進(jìn)行抽濾獲得清潔的水，在空壓 機(jī)的作用下，空氣進(jìn)入膜組件管程，透過(guò)陶瓷膜管壁進(jìn)入殼程和廢水混合，混合后的 氣液混合物經(jīng)過(guò)閥門(mén)6進(jìn)入該側(cè)布液器8，再和新進(jìn)入廢水混合，混合后向上流動(dòng)并 和生物填料混合接觸，形成氣、液、固三相混合物，當(dāng)該混合物上升到擋板上端后進(jìn) 入生物反應(yīng)池ll擴(kuò)大段，則上升速度下降，從反應(yīng)液中逸出的氣體經(jīng)尾氣排放口 14 排放，尾氣排放口 14以下的圓弧形霧沫檔板9可以防止尾氣霧沫夾帶，少部分微小 氣泡隨液固混合物從檔板另一側(cè)向下流動(dòng)，流動(dòng)到下端時(shí)，部分廢水混合物從檔板 10下端連通空間流進(jìn)檔板原來(lái)一側(cè)，和從原來(lái)一側(cè)布液器8流入的混合液匯合，再 向上流動(dòng)，形成內(nèi)循環(huán)流動(dòng)狀態(tài)。檔板另一側(cè)剩下部分廢水混合物流進(jìn)同一側(cè)布液器 8，再進(jìn)入同一側(cè)膜組件3的殼程，在真空泵的抽吸作用下，清潔水透過(guò)膜管壁進(jìn)入 膜組件管程，再經(jīng)三通閥l流出，剩下的截留余液進(jìn)入另一膜組件殼程，和反沖洗透 過(guò)氣體混合，形成氣、液混合物，再經(jīng)過(guò)閥門(mén)6進(jìn)入布液器8，再進(jìn)入生物反應(yīng)池11， 而形成外循環(huán)流動(dòng)狀態(tài)，如此循環(huán)。當(dāng)清潔水出水通量下降到一定程度或每隔一定時(shí) 間段，調(diào)節(jié)閥門(mén)1、 2和7，切換兩側(cè)膜組件的反沖洗曝氣和抽濾操作，利用已反沖 洗完畢的膜組件進(jìn)行抽吸過(guò)濾，再利用空氣反沖洗已污染陶瓷膜管，同時(shí)對(duì)生物反應(yīng)
池進(jìn)行充氧曝氣，另外通過(guò)閥門(mén)5定期排放沉積污泥。
其結(jié)構(gòu)包括生物反應(yīng)池11和膜組件3，生物反應(yīng)池11兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)膜組件3， 生物反應(yīng)池11下部左右對(duì)稱(chēng)設(shè)置兩倒四棱錐體作為污泥沉降室，中部豎直設(shè)置一檔 板10，上部為擴(kuò)大段，頂部設(shè)置排氣孔14，生物反應(yīng)池11擴(kuò)大段上部設(shè)置溢流口 12，氣孔14下面設(shè)置霧沬擋板13，生物反應(yīng)池11中兩倒四棱錐體頂端設(shè)置篩網(wǎng)9， 底部通過(guò)管道和閥門(mén)5相連，距檔板IO上端一定距離設(shè)置篩網(wǎng)16，在生物反應(yīng)池11 中，篩網(wǎng)9以上及擋板10以下左右空間連通，在篩網(wǎng)9和篩網(wǎng)16組成的空間投放生 物填料15，生物填料15粒徑略小于篩網(wǎng)9和篩網(wǎng)16的孔徑，在兩倒四棱錐體上部 中心位置各設(shè)有布液器8，兩布液器8底部并列安裝兩根進(jìn)液管，其中一根進(jìn)液管和 三通閥2相連，另一根進(jìn)液管和閥門(mén)6相連，三通閥2再和廢水進(jìn)水管相連，閥門(mén)6 通過(guò)管道和膜組件3上端殼程開(kāi)口連接，兩膜組件3下端殼程開(kāi)口通過(guò)管道直接相連， 上端管程開(kāi)口通過(guò)管道和閥門(mén)7相連，閥門(mén)7再和空壓機(jī)相連，下端管程開(kāi)口都和三 通閥1相連，三通閥1再和真空泵相連。
參照附圖l、 2、 3、 4，本發(fā)明主要包括生物反應(yīng)池11和兩個(gè)膜組件3，具體實(shí)
5施方式為廢水通過(guò)三通閥2進(jìn)入其中一個(gè)布液器8，該側(cè)的膜組件在空壓機(jī)的作用 下處于空氣反沖洗狀態(tài)，即空氣從膜組件管程透過(guò)管壁進(jìn)入殼程和循環(huán)廢水混合，混 合后的氣液混合物經(jīng)過(guò)閥門(mén)6進(jìn)入布液器8和新進(jìn)入廢水混合，混合后向上流動(dòng)并和 生物填料15混合接觸，形成氣、液、固三相混合物，當(dāng)該混合物上升到擋板上端后， 進(jìn)入生物反應(yīng)池ll擴(kuò)大段，上升速度下降，從反應(yīng)液中逸出的氣體經(jīng)尾氣排放口 14 排放，部分微小氣泡隨液固混合物流進(jìn)檔板另一側(cè)，再向下流動(dòng)，流到下端時(shí)，部分 廢水混合物從檔板10下端連通空間流進(jìn)檔板原來(lái)一側(cè)，和原來(lái)一側(cè)布液器8流進(jìn)的 混合液匯合，再向上流動(dòng)，形成內(nèi)循環(huán)流動(dòng)狀態(tài)。
另一側(cè)膜組件3在真空泵的抽吸作用下，使生物反應(yīng)池11中部分廢水混合物流 進(jìn)同一側(cè)布液器8，再流進(jìn)該膜組件3的殼程，清潔水透過(guò)膜管壁進(jìn)入膜組件管程獲 得清潔的水，經(jīng)三通閥l流出，剩下的截留余液進(jìn)入另一膜組件3殼程，和反沖洗透 過(guò)空氣混合，形成氣、液混合物，再經(jīng)過(guò)闊門(mén)6進(jìn)入另一布液器8，再進(jìn)入生物反應(yīng) 池ll，而形成外循環(huán)流動(dòng)狀態(tài)，如此循環(huán)。
當(dāng)清潔水出水通量下降到一定程度或每隔一定時(shí)間段，只需調(diào)節(jié)閥門(mén)l、 2和7， 切換兩側(cè)膜組件的反沖洗曝氣和抽濾操作，利用已反沖洗的膜組件進(jìn)行抽吸過(guò)濾，同 時(shí)利用空氣反沖洗已污染陶瓷膜管，同時(shí)對(duì)生物反應(yīng)池進(jìn)行充氧曝氣，通過(guò)交替切換 操作，可周而復(fù)始連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。 實(shí)例某小區(qū)生活污水處理
利用上述裝置處理某小區(qū)生活污水，污水的CODer為250~350mg/l，氨氮為 40 60mg/l，該裝置生物反應(yīng)池ll的有效反應(yīng)容積在0.21113左右，控制生物反應(yīng)池溫 度為30°C左右。過(guò)濾膜元件為單通道陶瓷膜管，管長(zhǎng)為0.8m，內(nèi)徑9mm，外徑13mm， 膜孔徑為0.8iJm，采用顆粒狀活性碳為生物填料，規(guī)格為lOmmXlO mmX10mm。 抽吸負(fù)壓穩(wěn)定在0.08MPa，反沖洗氣速(已校正)為穩(wěn)定在6L/min。每隔1小時(shí)切換兩 膜組件的反沖洗曝氣和抽濾操作，每隔20分鐘監(jiān)測(cè)出水水質(zhì)指標(biāo)。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明 出水CODcr都可控制在30mg/l以下，氨氮都在5mg/l以下，達(dá)到國(guó)家生活雜用水水 質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。且每個(gè)運(yùn)行周期平均出水通量保持在150L.md.h"左右，可長(zhǎng)期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn) 行。
權(quán)利要求
1、一種雙循環(huán)陶瓷膜生物反應(yīng)器，包括內(nèi)置生物填料(15)的生物反應(yīng)池(11)和膜組件(3)，其特征在于，所述的生物反應(yīng)池(11)底部?jī)蓚?cè)對(duì)稱(chēng)各設(shè)置一個(gè)膜組件(3)，所述的生物反應(yīng)池(11)下部左右對(duì)稱(chēng)設(shè)置兩倒四棱錐體，中部豎直設(shè)置一檔板(10)，檔板(10)上端間隔設(shè)置篩網(wǎng)(16)，檔板(10)下端間隔設(shè)置篩網(wǎng)(9)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種雙循環(huán)陶瓷膜生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的生 物反應(yīng)池(11)上部為擴(kuò)大段，頂部設(shè)置排氣孔(14)，排氣孔(14)前端設(shè)有霧沫擋 板(13)，所述的生物反應(yīng)池(11)上部側(cè)面設(shè)有溢流口 (12)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙循環(huán)陶瓷膜生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的生 物反應(yīng)池(11)兩側(cè)膜組件(3)下端殼程開(kāi)口通過(guò)管道直接相連，上端殼程開(kāi)口通過(guò) 管道和閥門(mén)(6)連接并連接生物反應(yīng)池(11)，上端管程開(kāi)口通過(guò)管道和閥門(mén)(7)相 連，下端管程開(kāi)口和三通閥(1)相連。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙循環(huán)陶瓷膜生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的兩 倒四棱錐體上部中心位置設(shè)置布液器(8)，所述的布液器(8)底部都并列安裝兩根進(jìn) 液管，其中一根進(jìn)液管和閥門(mén)(6)相連，另一根進(jìn)液管和三通閥(2)相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙循環(huán)陶瓷膜生物反應(yīng)器，包括內(nèi)置生物填料的生物反應(yīng)池和膜組件，所述的生物反應(yīng)池底部?jī)蓚?cè)對(duì)稱(chēng)各設(shè)置一個(gè)膜組件，所述的生物反應(yīng)池下部左右對(duì)稱(chēng)設(shè)置兩倒四棱錐體，中部豎直設(shè)置一檔板，檔板上端間隔設(shè)置篩網(wǎng)，檔板下端間隔設(shè)置篩網(wǎng)。從而合理有效地耦合了陶瓷膜管的在線反沖洗和生物反應(yīng)池的曝氣，即在陶瓷膜管在線反沖洗再生過(guò)程中，不僅可以充氧曝氣，還可以使生物反應(yīng)池內(nèi)部和外部都形成循環(huán)流動(dòng)狀態(tài)，強(qiáng)化其生化效果，同時(shí)獲得清潔的水；另外通過(guò)交替切換反沖洗曝氣和抽濾操作，可周而復(fù)始連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。具有高效、節(jié)能、低成本等特點(diǎn)，可適用于多種廢水的有效處理。
文檔編號(hào)C02F3/00GK101503245SQ20091011510
公開(kāi)日2009年8月12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)明者劉祥麗, 李國(guó)朝, 濤 楊, 楊期勇 申請(qǐng)人:九江學(xué)院