專利名稱：浸沒式內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器水處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種浸沒式內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器水處理裝置，屬于水處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水是生命之源，是經(jīng)濟發(fā)展、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的元素之一，也是人類存在的 物質(zhì)基礎(chǔ)。幾十年來，隨著我國的改革開放，工業(yè)化的迅速發(fā)展，各種成分復(fù)雜的工業(yè)廢水 和生活污水經(jīng)常未達(dá)標(biāo)就直接進(jìn)入水體，導(dǎo)致飲用水水源水質(zhì)急劇下降，傳統(tǒng)飲用水凈化 技術(shù)面臨著諸多的挑戰(zhàn)。此外，我國是一個嚴(yán)重缺水的國家，人均水資源占有率僅為世界平 均水平的1/4，且萬元GDP的耗水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國際先進(jìn)水平，目前水資源短缺已嚴(yán)重影響我 國的經(jīng)濟發(fā)展和社會進(jìn)步。因此，開發(fā)新型高效飲用水凈化技術(shù)以及廢(污)水深度處理 技術(shù)對于保障飲用水安全、提高廢(污)水重復(fù)利用率、降低水耗、促進(jìn)社會和經(jīng)濟可持續(xù) 發(fā)展具有重要的意義?；炷悄壳皯?yīng)用非常廣泛的一種水及廢水處理技術(shù)，不僅可以用于飲用水凈化， 也可用于廢(污)水預(yù)處理或深度處理。傳統(tǒng)的混凝工藝包括混凝-沉淀、混凝-深床過 濾和混凝-氣浮等，混凝能夠顯著提高沉淀、深床過濾以及氣浮的分離效率。混凝一般分為 混合和絮凝兩個階段。無機絮凝劑在混合階段發(fā)生水解，并與原水中的懸浮顆粒及膠體等 相互作用，使懸浮顆粒及膠體等脫穩(wěn)并相互碰撞、聚結(jié)，形成微小絮體。絮凝是緊隨混合階 段的一個重要反應(yīng)階段，混合階段形成的微小絮體在水力作用下進(jìn)一步通過吸附、網(wǎng)捕等 作用逐漸增大，形成滿足需要的較大絮體。相對絮凝過程而言，混合過程更為復(fù)雜，也更為 重要。因此，強化混凝效果應(yīng)首先從提高混合效果著手，這樣能起到事半功倍的作用。目前 常用的混合方式包括水泵混合、(機械)攪拌混合、隔板混合和管道混合(靜態(tài)混合)等。 靜態(tài)混合器由于具有混合效果好、操作簡單、占地面積小、能耗低、結(jié)構(gòu)緊湊和制造安裝方 便等優(yōu)點，近年應(yīng)用比較普遍。根據(jù)攪拌方式的不同，絮凝主要可分為水力攪拌和機械攪拌 兩種方式，其中前者又可分為往復(fù)式隔板絮凝、回轉(zhuǎn)式隔板絮凝、渦流式絮凝、網(wǎng)格絮凝、管 式絮凝和旋流絮凝等。水力攪拌的運行成本較低，且設(shè)備簡單、操作維護(hù)方便，在我國的應(yīng) 用較多?；谖u旋理論的網(wǎng)格絮凝、旋流擾流絮凝等技術(shù)能夠顯著減少絮凝時間、節(jié)省藥 劑、提高絮凝效果，近年得到廣泛關(guān)注，應(yīng)用日益增多。膜技術(shù)近些年來逐漸成為飲用水凈化及廢(污)水深度處理領(lǐng)域的研究與應(yīng)用 的熱點問題。超濾或微濾能夠最有效地去除水體中的天然有機物(NOM)和氯消毒副產(chǎn)物 (DBPs)的前驅(qū)物，對濁度和細(xì)菌的去除率接近100%。而將膜分離與混凝過程有機結(jié)合的 膜混凝反應(yīng)器技術(shù)是近年來廢(污)水處理與飲用水凈化領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向。以膜 分離代替常規(guī)混凝-沉淀工藝中的沉淀過程不僅可以顯著縮短分離時間，減少占地面積； 同時，混凝能夠去除粒徑< 5 μ m的膠體物質(zhì)，從而降低膜污染，提高膜通量，延長膜的使用 壽命。此外，二者的有機結(jié)合可以大大提高出水水質(zhì)，提高病菌、天然有機物(NOM)、氟、磷等 污染物的去除率。因此，膜混凝反應(yīng)器技術(shù)在飲用水凈化、廢(污)水深度處理及回用等領(lǐng) 域的應(yīng)用研究十分廣泛。
但是，現(xiàn)有的膜混凝反應(yīng)器技術(shù)只是將混凝與膜分離簡單組合，存在以下問題① 對于混凝反應(yīng)和膜分離分別為兩個獨立單元的分體式膜混凝反應(yīng)器技術(shù)，水體通過二者之 間的管線時，混凝形成的較大絮體易于發(fā)生破碎現(xiàn)象，從而影響混凝作用的發(fā)揮，且存在裝 置占地面積較大的問題；對于混凝反應(yīng)和膜分離完全置于一個反應(yīng)器內(nèi)的現(xiàn)有的一體化膜 混凝反應(yīng)器技術(shù)，由于混凝反應(yīng)的混合階段和絮凝階段需要不同的水力條件，因而存在混 合或絮凝效果不理想、混凝劑用量較大等問題；同時因混凝作用不充分而存在的易于導(dǎo)致 膜污染的微細(xì)絮體或膠體因難于有效混凝而出現(xiàn)濃度逐漸增加的現(xiàn)象，易導(dǎo)致膜污染，影 響膜通量和膜壽命。②對于分體式膜混凝反應(yīng)器及現(xiàn)有的一體化膜混凝反應(yīng)器，混凝形成 的絮體全部進(jìn)入膜分離部分，絮體濃度較高且逐漸升高，易導(dǎo)致膜污染，影響膜通量和膜壽 命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種浸沒式內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器水處理裝置，其目的是緩解水處理 裝置中膜的污染，延長膜使用壽命，同時提高水中的污染物的去除效率。本發(fā)明的浸沒式內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器水處理裝置，包括內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器，其 特征在于所述內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器的主體為一個反應(yīng)池，所述反應(yīng)池分為上、下兩部分， 上部分內(nèi)設(shè)有上下兩端開放的內(nèi)循環(huán)筒；所述內(nèi)循環(huán)筒內(nèi)裝有膜組件，所述膜組件上設(shè)有 出水口，所述膜組件的下方設(shè)有曝氣管或曝氣盤；所述反應(yīng)池的上部分設(shè)有擾流構(gòu)件，所述 擾流構(gòu)件設(shè)置在所述反應(yīng)池內(nèi)壁與所述內(nèi)循環(huán)筒的筒壁之間。所述的浸沒式內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器水處理裝置還可包括混合系統(tǒng)、進(jìn)水系統(tǒng)、加 藥系統(tǒng)、出水系統(tǒng)、污泥排放系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)和反沖洗系統(tǒng)；所述混合系統(tǒng)為靜態(tài)混合器。所述進(jìn)水系統(tǒng)和所述加藥系統(tǒng)通過管道與所述混合系統(tǒng)密封連接；所述混合系統(tǒng) 通過管道經(jīng)所述膜混凝反應(yīng)器的進(jìn)水口與所述膜混凝反應(yīng)器密封相連。所述擾流構(gòu)件的形狀為柵條結(jié)構(gòu)、網(wǎng)型結(jié)構(gòu)、鏤空的球形、鏤空的圓柱形等。所述膜組件為中空纖維膜組件或平板式膜組件。所述反應(yīng)池上設(shè)有進(jìn)水口、曝氣口和排泥口。有益效果本發(fā)明的浸沒式內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器水處理裝置，集絮凝、沉淀與膜分 離作用于一體，可減緩水處理過程中膜的污染，延長膜的使用壽命；使用本發(fā)明的浸沒式內(nèi) 循環(huán)膜混凝反應(yīng)器水處理裝置處理水，可高效去除水中的污染物；本發(fā)明的浸沒式內(nèi)循環(huán) 膜混凝反應(yīng)器水處理裝置占地面積小、建設(shè)投資以及運行成本低。


圖1為本發(fā)明的浸沒式內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器縱剖面的示意圖；圖2為圖1沿A-A方向的剖面圖；圖3為圖1沿B-B方向的剖面圖；圖4為本發(fā)明的浸沒式內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器水處理裝置的示意圖。
具體實施例方式實施例1
本實施例結(jié)合圖1至圖4詳細(xì)闡明本發(fā)明的浸沒式內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器水處理裝置。本發(fā)明的浸沒式內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器水處理裝置，包括膜混凝反應(yīng)器，膜混凝反 應(yīng)器的主體為一個反應(yīng)池7，反應(yīng)池7分為上(I)、下(II)兩部分，上部分(I)主要發(fā)生絮 凝和膜分離兩個過程，為絮凝-膜分離區(qū)；下部分(II)主要發(fā)生絮體重力沉淀及重力濃縮 過程，為沉淀區(qū)。上部分(I)內(nèi)部空間設(shè)有內(nèi)循環(huán)筒10，內(nèi)循環(huán)筒10為兩端均未完全封閉 的圓筒(截面可以是方形或矩形)；內(nèi)循環(huán)筒10內(nèi)部為膜分離反應(yīng)區(qū)，設(shè)有內(nèi)部出水的膜 組件8，膜組件8為中空纖維膜組件或平板式膜組件，本發(fā)明的膜混凝反應(yīng)器通過膜組件8 發(fā)生膜分離作用；膜組件8上的出水口 22通過管道與外界連通，膜組件8的正下方設(shè)有曝 氣盤9，也可用曝氣管替代曝氣盤9，曝氣范圍不超過內(nèi)循環(huán)筒10的內(nèi)部截面范圍；內(nèi)循環(huán) 筒10的側(cè)壁與反應(yīng)池7內(nèi)壁之間的空間發(fā)生絮凝反應(yīng)，為絮凝反應(yīng)區(qū)，裝有擾流構(gòu)件23，擾 流構(gòu)件23的形狀為柵條，也可以是網(wǎng)型結(jié)構(gòu)、鏤空的球形、鏤空的圓柱形等，只要能起到擾 流作用即可。擾流構(gòu)件23可以由金屬、塑料或陶瓷等材料制成。反應(yīng)池7的上部分池壁上 設(shè)有進(jìn)水口 21和曝氣口 ；所述反應(yīng)池的下部分池壁上設(shè)有排泥口，反應(yīng)池上也可不設(shè)置進(jìn) 水口 21、曝氣口和排泥口，金屬管道，曝氣管道和排泥管道可從反應(yīng)池上方進(jìn)入反應(yīng)池。本發(fā)明的浸沒式內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器水處理裝置，除包括上述的膜混凝反應(yīng)器水 處理裝置，還包括進(jìn)水系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、混合系統(tǒng)、出水系統(tǒng)、污泥排放系統(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)和 曝氣系統(tǒng)。進(jìn)水系統(tǒng)由水箱1、進(jìn)水泵2、流量計3通過管道密封連接構(gòu)成；加藥系統(tǒng)由加藥 箱4、計量泵5通過管道密封連接構(gòu)成；混合系統(tǒng)由靜態(tài)混合器6構(gòu)成；進(jìn)水系統(tǒng)和加藥系 統(tǒng)通過管道與混合系統(tǒng)密封連接；混合系統(tǒng)通過管道經(jīng)膜混凝反應(yīng)器的進(jìn)水口與膜混凝反 應(yīng)器密封連接，進(jìn)水口 21位于膜混凝反應(yīng)器水處理裝置的膜混凝反應(yīng)器的上部分，混有混 凝劑的原水切向進(jìn)入膜混凝反應(yīng)器的絮凝反應(yīng)區(qū)；膜混凝反應(yīng)器的曝氣管或曝氣盤9通過 曝氣管道M經(jīng)曝氣口密封連接氣泵17，曝氣管道與曝氣口密封連接，同時曝氣管道M上設(shè) 有氣體流量計16，曝氣管道M、氣泵17和氣體流量計16構(gòu)成了曝氣系統(tǒng)；膜組件8的出水 口 22通過管道與出水泵13密封連接，膜組件8與出水泵13之間的管道上設(shè)有閥門12和真 空壓力表11。出水系統(tǒng)主要由閥門12、真空壓力表11、出水泵13、閥門20等通過管道連接 而成。出水泵13和閥門20之間的管道上連接一個支管，該支管的另一端連接在閥門12和 膜組件8之間的管道上，該支管上設(shè)有閥門19，該支管為反沖洗水的通道。閥門12和出水 泵13之間的管道上連接一個支管，該支管上設(shè)有閥門18，該支管也為反沖洗水的通道。反 沖洗系統(tǒng)與膜組件出水口 22密閉連接，主要由出水泵13、反沖洗閥門18和閥門19通過管 道連接構(gòu)成。反沖洗操作時，須開啟反沖洗閥門18和閥門19，關(guān)閉閥門12和閥門20。而 膜正常出水時，則須關(guān)閉反沖洗閥門18和閥門19，開啟閥門12和閥門20。反應(yīng)池7的下 部分池壁上設(shè)有排泥管15和排泥閥，二者組成污泥排放系統(tǒng)，利用重力作用進(jìn)行排泥。以微污染河水、湖泊水或達(dá)標(biāo)排放的生活污水、城市污水或工業(yè)廢水為例進(jìn)行水 處理首先開啟閥門12、閥門20，反沖洗閥門18、閥門19關(guān)閉，開啟進(jìn)水泵2、水泵13和 氣泵17，采用連續(xù)曝氣方式曝氣；待處理的原水，由水箱1經(jīng)進(jìn)水泵2的泵送作用進(jìn)入靜態(tài) 混合器6，同時混凝劑經(jīng)由計量泵5也進(jìn)入靜態(tài)混合器6。投加混凝劑可去除大分子有機 物、懸浮物、總磷、色度等，混凝劑可選擇目前應(yīng)用較廣泛的聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、硫酸5鋁、氯化鐵等無機混凝劑以及各種復(fù)合絮凝劑，同時也可以選用高錳酸鉀、粉末活性炭等材 料；原水與混凝劑在靜態(tài)混合器6中混合接觸反應(yīng)，隨后通過管道切向進(jìn)入膜混凝反應(yīng)器 的絮凝反應(yīng)區(qū)，切向進(jìn)入可形成旋流，利用旋流形成的離心力以及擾流構(gòu)件的擾流作用形 成的微渦旋可強化絮凝作用。由于曝氣管或曝氣盤9曝氣所產(chǎn)生的氣體提升作用，膜混凝 反應(yīng)器的進(jìn)水圍繞內(nèi)循環(huán)筒10旋轉(zhuǎn)向下流動，在自上而下旋流過程中，由于摩擦作用以及 擾流構(gòu)件的擾流作用，旋流速度逐漸降低，能夠滿足不斷增大的絮體對水力條件的要求；絮 凝反應(yīng)后的原水自內(nèi)循環(huán)筒10的下部端口進(jìn)入內(nèi)循環(huán)筒10后向上流動，進(jìn)入膜分離區(qū)，通 過膜完成分離過程；未穿過膜的原水自內(nèi)循環(huán)筒10的上部端口流出后與混有混凝劑的原 水混合而向下旋轉(zhuǎn)流動，進(jìn)一步發(fā)生絮凝反應(yīng)，如此則形成內(nèi)循環(huán)。絮凝反應(yīng)區(qū)和膜分離區(qū) 相鄰，并且直接相聯(lián)能夠最大程度避免生成的較大絮體發(fā)生破碎現(xiàn)象，利于沉淀及膜分離。 絮凝形成的粒徑較大且密實的絮體由于能夠克服上升水流的作用而沉降下來，從而可避免 因污泥濃度太高而加劇膜污染；而粒徑較小的絮體則隨上升水流經(jīng)膜分離區(qū)進(jìn)入絮凝反應(yīng) 區(qū)，再次發(fā)生絮凝反應(yīng)而增大。沉淀區(qū)設(shè)有排泥閥，根據(jù)污泥產(chǎn)生量定期進(jìn)行排泥，控制反 應(yīng)器內(nèi)污泥量，從而有利于進(jìn)一步減緩膜污染。由于上升水流及上浮氣泡的存在，原水在流 經(jīng)膜組件時發(fā)生所謂的“動態(tài)過濾”，從而可以減少絮體、尤其是微小絮體在膜表面的沉積 與吸附，降低膜污染，緩解濃差極化，減小過濾阻力，從而提高膜通量。由于氣泡的擾動，原 水中將形成微小渦旋，利于絮體的相互碰撞及絮凝作用。膜混凝反應(yīng)器水處理系統(tǒng)運行一段時間后，通過排泥閥15對膜混凝反應(yīng)器水處 理系統(tǒng)進(jìn)行排泥，根據(jù)原水水質(zhì)的波動情況不同，排泥周期約為1 5天。根據(jù)膜污染的情 況定期進(jìn)行反沖洗，反沖洗時關(guān)閉出水閥12、20，開啟閥門18、19，關(guān)閉進(jìn)水泵2和氣泵17， 開啟水泵13對膜組件8進(jìn)行反沖洗。按照上述方法進(jìn)行水處理，出水水質(zhì)與原水水質(zhì)的各項指標(biāo)的對比結(jié)果如表1所7J\ ο表1中濁度測定參照水和廢水監(jiān)測分析方法(第四版)便攜式濁度計法；PH測定 參照水和廢水監(jiān)測分析方法(第四版)玻璃電極法；TOC測定采用總有機碳測定儀；UV254通 過通過分光光度計測定；CODsfa測定參照水和廢水監(jiān)測分析方法(第四版)酸性法；通過離 子色譜法測定水和廢水中總磷。表權(quán)利要求
1.一種浸沒式內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器水處理裝置，包括內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器，其特征在 于所述內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器的主體為一個反應(yīng)池，所述反應(yīng)池分為上、下兩部分，上部分 內(nèi)設(shè)有上下兩端開放的內(nèi)循環(huán)筒；所述內(nèi)循環(huán)筒內(nèi)裝有膜組件，所述膜組件上設(shè)有出水口， 所述膜組件的下方設(shè)有曝氣管或曝氣盤；所述反應(yīng)池的上部分設(shè)有擾流構(gòu)件，所述擾流構(gòu) 件設(shè)置在所述反應(yīng)池內(nèi)壁與所述內(nèi)循環(huán)筒的筒壁之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸沒式內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器水處理裝置，其特征在于還包 括混合系統(tǒng)、進(jìn)水系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、出水系統(tǒng)、污泥排放系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)和反沖洗系統(tǒng)；所述 混合系統(tǒng)為靜態(tài)混合器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的浸沒式內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器水處理裝置，其特征在于所述 進(jìn)水系統(tǒng)和所述加藥系統(tǒng)通過管道與所述混合系統(tǒng)密封連接；所述混合系統(tǒng)通過管道經(jīng)所 述膜混凝反應(yīng)器的進(jìn)水口與所述內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器密封相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的浸沒式內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器水處理裝置，其特征在 于所述擾流構(gòu)件的形狀為柵條結(jié)構(gòu)、網(wǎng)型結(jié)構(gòu)、鏤空的球形或鏤空的圓柱形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的浸沒式內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器水處理裝置，其特征在 于所述膜組件為中空纖維膜組件或平板式膜組件。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的浸沒式內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器水處理裝置，其特征在于所述 膜組件為中空纖維膜組件或平板式膜組件。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的浸沒式內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器水處理裝置，其特征在于所述 反應(yīng)池上設(shè)有進(jìn)水口、曝氣口和排泥口。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的浸沒式內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器水處理裝置，其特征在于所述 反應(yīng)池上設(shè)有進(jìn)水口、曝氣口和排泥口。
9.一種水處理方法，是用權(quán)利要求1至8中任一所述的水處理裝置處理水。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種浸沒式內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器水處理裝置，屬于水處理領(lǐng)域。本發(fā)明的浸沒式內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器水處理裝置，包括內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器，所述內(nèi)循環(huán)膜混凝反應(yīng)器的主體為一個反應(yīng)池，所述反應(yīng)池分為上、下兩部分，上部分內(nèi)設(shè)有上下兩端開放的內(nèi)循環(huán)筒；所述內(nèi)循環(huán)筒內(nèi)裝有膜組件，所述膜組件上設(shè)有出水口，所述膜組件的下方設(shè)有曝氣管或曝氣盤；所述反應(yīng)池的上部分設(shè)有擾流構(gòu)件，所述擾流構(gòu)件設(shè)置在所述反應(yīng)池內(nèi)壁與所述內(nèi)循環(huán)筒的筒壁之間。本發(fā)明的水處理裝置可高效緩解水處理裝置中膜的污染，去除水中的污染物，并且占地面積小、建設(shè)投資以及運行成本低。
文檔編號C02F1/44GK102050529SQ20091021021
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月28日
發(fā)明者劉丹, 宋云, 張忠國, 李繼定, 程言君, 榮立明, 錢宇 申請人:輕工業(yè)環(huán)境保護(hù)研究所