專利名稱：用于污水處理的動態(tài)過濾膜生物反應器及其過濾方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于污水處理的動態(tài)過濾膜反應器及其過濾方法。
背景技術：
膜生物反應器是將膜分離技術和生物反應過程有機結合，以膜技術的高效分離作 用取代傳統(tǒng)活性污泥法中的二沉池，實現(xiàn)傳統(tǒng)工藝所無法比擬的泥水分離和污泥濃縮效 果，消除了污泥膨脹的影響。它還大幅度提高了曝氣池中活性污泥的濃度，省卻了污泥回流 系統(tǒng)，減少了剩余污泥量，并通過膜對廢水中SS、有機物、病原菌和病毒的高效截留作用，大 大提高了處理出水水質(zhì)。采用微濾或超濾的膜生物反應器存在一些局限，如膜組件的成本 過高、運行費用的消耗太高、在膜的分離過程中由于懸浮物不斷被截留在膜表面，造成膜污 染，出水通量的衰減非常大等等。在膜過濾過程中，溶液中的膠體和懸浮物顆粒在過濾壓力下被截留在膜表面形成 濾餅層，造成膜通量下降的現(xiàn)象，通常被稱為膜污染。而這濾餅層增強了膜的截留能力，使 孔徑較大的膜可以截留細菌病毒甚至小分子有機物，就好像在原有的膜上又形成了一層 膜，由于這層膜是在過濾中形成的，而且其組成和厚度是隨著膜生物反應器的工藝參數(shù)條 件的變化而變化，所以把這層膜稱為自生動態(tài)膜。中國專利CN200510135563. 2公開了一種動態(tài)微濾膜組件及水處理工藝方法，它 的目的是提供一種增加膜的裝填密度，降低制造成本和運行成本，延長膜使用壽命的動態(tài) 微濾膜組件及水處理工藝。其技術構成所述動態(tài)膜組件包括濾室和過濾網(wǎng)，濾室壁開有微 孔，側面裝有反沖進水管和過濾出水管，頂部裝排空氣管，過濾網(wǎng)折成凹凸曲面固定于濾室 的前后壁上，濾室下端與反沖洗布氣系統(tǒng)相連，反沖洗布氣系統(tǒng)包括配氣管和曝氣頭，配氣 管連接進氣管，濾室上下兩端連接有凹凸面承托件，承托件上放置過濾網(wǎng)，凹凸面壓固件固 定在過濾網(wǎng)上，承托件外側和壓固件內(nèi)側為與過濾網(wǎng)相應的曲面。所述動態(tài)微濾膜組件水 處理工藝方法，包括掛膜，過濾出水，動態(tài)膜的清洗。中國專利CN01144189. 5公開了一種應用動態(tài)膜對生物反應器混合液進行過濾的 方法及裝置，它的目的是提供一種合理控制運行條件以使動態(tài)膜過濾阻力很小，同時可以 達到較好的固液分離效果，出水中的懸浮固體濃度接近于零的應用動態(tài)膜對生物反應器混 合液進行過濾的方法及裝置。其技術構成以普通多孔材料為基材加工成過濾組件，將其 放入具有連續(xù)的進水、生物反應和出水的生物反應器中并使之淹沒，使反應器液面高于其 出水口，形成水位差。在具有膜面錯流的情況下，隨著過濾的進行，微生物代謝產(chǎn)物以及細 菌本身等會在基材表面通過吸附、粘附、沉積等形成生物質(zhì)層，可以達到較好的固液分離效果o上述兩個專利作為現(xiàn)有動態(tài)膜過濾的代表性技術，其不足之處在于專利 CN200510135563. 2公開的動態(tài)微濾膜組件構成較為復雜，過濾動力不明確，清洗方式采用 氣水反沖，需要定期拿出清洗，在結構和應用方式上都較為復雜，工業(yè)放大能力差，難以作為成型產(chǎn)品進行應用。專利CN01144189. 5公開的動態(tài)膜過濾方法和裝置膜組件較為粗糙， 組件中心缺乏對膜面的支撐能力，不能在較高壓力下進行動態(tài)膜過濾，動態(tài)膜污染的清洗 方式比較簡單，難以對比較嚴重的膜污染進行清洗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種成本低廉、適于大規(guī)模生產(chǎn)、安裝維護簡便、穩(wěn)定可靠的 用于污水處理的動態(tài)過濾膜生物反應器裝置。本發(fā)明的另一目的是提供一種為城市污水的 處理提供一種操作簡便的、低能耗的、可自動控制的用于污水處理的動態(tài)過濾膜生物反應 器裝置的過濾方法。本發(fā)明的技術解決方案是所述用于污水處理的動態(tài)過濾膜裝置，包括生物反應 器的生物反應槽，其特殊之處在于所述生物反應槽的兩側裝有曝氣器，生物反應槽的中間 裝有膜框架、該膜框架凹槽內(nèi)插接且以防水膠密封接口的動態(tài)過濾膜組件。所述膜框架由一長方體、該長方體自上而下凹設的封閉形凹槽、該封閉形凹槽底 部凹設的過水內(nèi)槽、與該封閉形凹槽垂直的一端端壁外接一與過水內(nèi)槽連通的出水管組 成。所述動態(tài)過濾膜組件由自外到內(nèi)依次為動態(tài)過濾膜基材、尼龍濾網(wǎng)、彎折成波浪 形的支撐件組成；動態(tài)過濾膜基材、尼龍濾網(wǎng)、支撐件之間經(jīng)防水膠分別粘合。所述尼龍濾網(wǎng)孔徑為10目 50目。所述動態(tài)過濾膜基材由聚酯或滌綸材料制成，其孔徑為100目 400目，厚度為 50 u m ~ 200 u m。所述動態(tài)過濾膜支撐板由方形且彎折成波浪形的PVC板材構成，PVC板材厚0. 4 0. 8cm，波浪形PVC板材截面的波峰與波谷之間距離差為1 3cm，相鄰兩個波峰之間距離為 1 4cm，波浪形PVC板材長為50 150cm，寬為15 80cm。所述動態(tài)過濾膜生物反應器的曝氣系統(tǒng)與所引用權1的述語一致為穿孔管式曝 氣器，曝氣管長度與生物反應器長度一致，曝氣管空氣流速為2 lOm/s，孔眼直徑為3 5_，孔眼間距10 15_，孔眼向下。所述生物反應槽為長方體型，長寬比為1 2 1 4，寬深比為1 2 2 1 ；生物反應 槽兩側各于四分之一處安裝用于引導曝氣形成環(huán)流的導流槽，導流槽厚1 3cm，導流槽上 沿低于液面10 50cm，導流槽下沿高于反應器底部20 50cm。本發(fā)明的另一技術解決方案是所述動態(tài)過濾膜裝置的過濾方法，其特殊之處在 于
⑴將膜過濾裝置浸沒入具有活性污泥的生物反應器中，并將生物反應器的出水口與動 態(tài)過濾膜的出水管互通連接；生物反應器的出水口比內(nèi)部液面低20cm 50cm，通過液面壓 差自流出水；
⑵位于生物反應器底部動態(tài)過濾膜兩側的曝氣器進行曝氣，給生物反應器中的活性污 泥的生長增殖供氧，同時由于曝氣器的激流作用在反應器中形成環(huán)流，在動態(tài)過濾膜表面 形成錯流；
⑶在液面壓差的推動下，生物反應器中的混合液有選擇性的透過動態(tài)過濾膜，透過液 通過膜支撐件的波浪形流道，進入膜框架的凹槽內(nèi)，經(jīng)與外部連通的出水管得到膜出水；
4⑷當動態(tài)過濾膜污染情況達到通量小于10L/m2h水平或動態(tài)過濾膜連續(xù)運行48 72 小時后，啟動水力反沖，使用反沖流速10L/m2min 20L/m2 min,反沖水壓0. 2MPa 0. 4MPa， 反沖時間20s lmin ；
(5)當膜污染清除后，重復上述步驟⑵和步驟⑶。所述步驟⑵中，動態(tài)過濾膜生物反應器單位面積曝氣強度為2. 5m3/m2h 5. 5m3/m2h。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點是
1、本發(fā)明中的過濾動態(tài)膜組件作為一種處理廢水的膜過濾裝置，優(yōu)化了膜支撐件結構 和膜框架結構設計，使透過液具有更好的流態(tài)，膜組件可以具有更大的膜通量、可以廉價高 效的對廢水進行處理，達標排放。2、本發(fā)明中用于污水處理的動態(tài)過濾膜的過濾方法，利用水頭差自流出水的出水 方式，減少了抽吸泵，可節(jié)省大量運行能耗費用；自流出水壓頭選擇為20cm 50cm，在工程 施工中較易實現(xiàn)；反沖采用一定壓力的水力反沖，反沖耗水少，時間短，效果良好；動態(tài)過 濾膜生物反應器供氧采用底部兩側曝氣方式，水流通過導流板在反應器中形成環(huán)流，對動 態(tài)過濾膜面進行一定程度的沖刷，減輕了膜污染；動態(tài)過濾膜出水通量大。
3、本發(fā)明中用于污水處理的動態(tài)過濾膜組件及過濾方法具有容易工業(yè)放大的優(yōu)點。4、過濾膜支撐件呈長方形或正方形，為波浪形起伏的PVC板，外部用尼龍濾網(wǎng)包 裹，位于膜組件中心，起到支撐動態(tài)過濾膜膜面和利于過濾后液體引流的作用。5、膜框架呈長條形，中心開有一條凹槽，利用凹槽與膜支撐件和膜面的一側契合， 起到將動態(tài)過濾膜組件與外部固定和將過濾液弓I出的作用。6、動態(tài)過濾膜基材采用來源廣泛的工業(yè)濾布，通過粘接方式包裹在支撐件外，作 為自生生物動態(tài)膜生長的載體，同時也起到過濾生物反應器混合液中較大顆粒的作用。


圖1是本發(fā)明動態(tài)過濾膜裝置及其過濾方法的工作原理示意圖。圖2是本發(fā)明膜框架的結構示意圖。圖3是圖2中A-A向的剖視圖。圖4是本發(fā)明動態(tài)過濾膜組件的支撐件的結構示意圖。主要零部件符號說明
膜框架1長方體11膜框架凹槽12過水內(nèi)槽121出水管13 動態(tài)過濾膜組件2支撐件21生物反應槽3軟管31曝氣器4 曝氣管41閥門5流量計6曝氣氣泵7側面標尺8。
具體實施例方式本發(fā)明下面將結合附圖作進一步詳述
請參閱圖1所示，在本實施例中，所述用于污水處理的動態(tài)過濾膜裝置，包括生物反 應器的生物反應槽3、所述生物反應槽3的兩側裝有穿孔管式曝氣器4，曝氣管41長度與生 物反應器長度一致，曝氣管41空氣流速為2 lOm/s，孔眼直徑為3 5mm，孔眼間距10 15mm，孔眼向下，曝氣器4經(jīng)曝氣管41與生物反應器外部經(jīng)管路依次連通的閥門5、流量計 6、曝氣氣泵7連接；生物反應槽3的底部經(jīng)管路與生物反應器外部的軟管31連通，軟管31
5的出水端設有側面標尺8。所述生物反應槽3為長方體型，長寬比為1:2 1:4，寬深比為1:2 2:1 ；生物反 應槽3兩側各于四分之一處安裝用于引導曝氣形成環(huán)流的導流槽，導流槽厚1 3cm，導流 槽上沿低于液面10 50cm，導流槽下沿高于反應器底部20 50cm。請參閱圖2、圖3、圖4所示，生物反應槽3的中間裝有膜框架1，該膜框架凹槽12 內(nèi)插接且以防水膠密封接口的動態(tài)過濾膜組件2。所述膜框架1由一長方體11、該長方體11自上而下凹設的封閉形凹槽12、該封閉 形凹槽12底部凹設的過水內(nèi)槽121、與該封閉形凹槽12垂直的一端端壁外接一與過水內(nèi)槽 121連通的出水管13組成。膜框架1利用凹槽12與膜支撐件21和膜面的一側契合，起到 將動態(tài)過濾膜組件2與外部固定和將過濾液引出的作用；動態(tài)過濾膜材料采用來源廣泛的 工業(yè)濾布，通過粘接方式包裹在支撐件21外，作為自生生物動態(tài)膜生長的載體，同時也起 到過濾生物反應器混合液中較大顆粒的作用。封閉形凹槽12用以與膜片(圖中未示)契 合，凹槽12長0. 5m,凹槽寬2cm，凹槽12內(nèi)有過水內(nèi)槽121，寬0. 6cm,凹槽深3cm。膜框架 1 長 0. 6m,寬 2cm,高 4cm。所述動態(tài)過濾膜組件2由自外到內(nèi)依次為動態(tài)過濾膜基材(圖中未示)、尼龍濾 網(wǎng)(圖中未示)、彎折成波浪形的支撐件21組成；動態(tài)過濾膜基材(圖中未示)、尼龍濾網(wǎng) (圖中未示)、彎折成波浪形的支撐件21之間經(jīng)防水膠分別粘合。所述尼龍濾網(wǎng)孔徑為10目 50目。所述動態(tài)過濾膜基材由聚酯或滌綸材料制成， 其孔徑為100目 400目，厚度為50 i! m 200 i! m與權3重復。所述動態(tài)過濾膜支撐件21由方形且彎折成波浪形的PVC板材構成，PVC板材厚 0.4 0.8cm，PVC板材的外部用尼龍濾網(wǎng)(圖中未示)包裹，位于動態(tài)過濾膜組件中心，起 到支撐動態(tài)過濾膜膜面(圖中未示)和利于過濾后液體引流的作用；波浪形PVC板材截面 的波峰與波谷之間距離差為1 3cm，相鄰兩個波峰之間距離為1 4cm，波浪形PVC板材 長為50 150cm，寬為15 80cm。所述動態(tài)過濾膜裝置的過濾方法，包括
⑴將膜過濾裝置浸沒入具有活性污泥的生物反應器中，并將生物反應器的出水口與動 態(tài)過濾膜的出水管互通連接；生物反應器的出水口比內(nèi)部液面低20cm 50cm，通過液面壓 差自流出水；
⑵位于生物反應器底部動態(tài)過濾膜兩側的曝氣器進行曝氣，給生物反應器中的活性污 泥的生長增殖供氧，同時由于曝氣器的激流作用在反應器中形成環(huán)流，在動態(tài)過濾膜表面 形成錯流；動態(tài)過濾膜生物反應器單位面積曝氣強度為2. 5m3/m2h 5. 5m3/m2h ；
⑶在液面壓差的推動下，生物反應器中的混合液有選擇性的透過動態(tài)過濾膜，透過液 通過膜支撐件的波浪形流道，進入膜框架的凹槽內(nèi)，經(jīng)與外部連通的出水管得到膜出水；
⑷當動態(tài)過濾膜污染情況達到通量小于10L/m2h水平或動態(tài)過濾膜連續(xù)運行48 72 小時后，啟動水力反沖，使用反沖流速10L/m2min 20L/m2min，反沖水壓0. 2MPa 0. 4MPa， 反沖時間20s lmin ；
(5)當膜污染清除后，重復上述步驟⑵和步驟⑶。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權利要求范圍所做的均等變化與 修飾，皆應屬本發(fā)明權利要求的涵蓋范圍。
權利要求
一種用于污水處理的動態(tài)過濾膜生物反應器, 包括生物反應器的生物反應槽，其特征在于所述生物反應槽的兩側裝有曝氣器，生物反應槽的中間裝有膜框架、該膜框架凹槽內(nèi)插接且以防水膠密封接口的動態(tài)過濾膜組件。
2.根據(jù)權利要求1所述用于污水處理的動態(tài)過濾膜生物反應器，其特征在于所述膜 框架由一長方體、該長方體自上而下凹設的封閉形凹槽、該封閉形凹槽底部凹設的過水內(nèi) 槽、與該封閉形凹槽垂直的一端端壁外接一與過水內(nèi)槽連通的出水管組成。
3.根據(jù)權利要求1所述用于污水處理的動態(tài)過濾膜生物反應器，其特征在于所述動 態(tài)過濾膜組件由自外到內(nèi)依次為動態(tài)過濾膜基材、尼龍濾網(wǎng)、彎折成波浪形的支撐件組成； 動態(tài)過濾膜基材、尼龍濾網(wǎng)、支撐件之間經(jīng)防水膠分別粘合。
4.根據(jù)權利要求3所述用于污水處理的動態(tài)過濾膜生物反應器，其特征在于所述尼 龍濾網(wǎng)孔徑為10目 50目。
5.根據(jù)權利要求3所述用于污水處理的動態(tài)過濾膜生物反應器，其特征在于所述動 態(tài)過濾膜基材由聚酯或滌綸材料制成，其孔徑為100目 400目，厚度為50i!m 200i!m。
6.根據(jù)權利要求3所述用于污水處理的動態(tài)過濾膜生物反應器，其特征在于所述動 態(tài)過濾膜支撐板由方形且彎折成波浪形的PVC板材構成，PVC板材厚0. 4 0. 8cm,波浪形 PVC板材截面的波峰與波谷之間距離差為1 3cm，相鄰兩個波峰之間距離為1 4cm，波浪 形PVC板材長為50 150cm，寬為15 80cm。
7.根據(jù)權利要求1所述用于污水處理的動態(tài)過濾膜生物反應器，其特征在于所述動 態(tài)過濾膜生物反應器的曝氣器為穿孔管式曝氣器，曝氣管長度與生物反應器長度一致，曝 氣管空氣流速為2 lOm/s，孔眼直徑為3 5mm，孔眼間距10 15mm，孔眼向下。
8.根據(jù)權利要求1所述用于污水處理的動態(tài)過濾膜生物反應器，其特征在于所述生 物反應槽為長方體型，長寬比為1 2 1 4，寬深比為1 2 2 1 ；生物反應槽兩側各于四分 之一處安裝用于引導曝氣形成環(huán)流的導流槽，導流槽厚1 3cm，導流槽上沿低于液面10 50cm,導流槽下沿高于反應器底部20 50cm。
9.一種用于污水處理的動態(tài)過濾膜生物反應器的過濾方法，其特征在于⑴將動態(tài)過濾膜組件浸沒入具有活性污泥的生物反應器中，并將生物反應器的出水口 與動態(tài)過濾膜的出水管互通連接；動態(tài)過濾膜生物反應器的出水口比內(nèi)部液面低20cm 50cm，通過液面壓差自流出水；⑵位于生物反應器底部動態(tài)過濾膜兩側的曝氣器進行曝氣，給生物反應器中的活性污 泥的生長增殖供氧，同時由于曝氣器的激流作用在反應器中形成環(huán)流，在動態(tài)過濾膜表面 形成錯流；動態(tài)過濾膜生物反應器單位面積曝氣強度為2. 5m3/m2 h 5. 5m3/m2h ；⑶在液面壓差的推動下，生物反應器中的混合液有選擇性的透過動態(tài)過濾膜，透過液 通過膜支撐件的波浪形流道，進入膜框架的凹槽內(nèi)經(jīng)與外部連通的出水管，得到膜出水；⑷當動態(tài)過濾膜出水通量小于10L/m2 h或動態(tài)過濾膜連續(xù)出水48 72小時后，啟 動水力反沖，使用反沖流速10L/m2min 20L/m2min，反沖水壓0. 2MPa 0. 4MPa，反沖時間 20s lmin ；(5)當膜污染清除后，重復上述步驟⑵和步驟⑶。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于市政污水處理的動態(tài)過濾膜裝置及其過濾方法。該動態(tài)過濾膜裝置由膜框架、插接在該膜框架凹槽內(nèi)并以防水膠密封接口的動態(tài)過濾膜組件組成。該過濾方法，包括⑴將膜過濾裝置浸沒入具有活性污泥的生物反應器中，并將生物反應器的出水口與動態(tài)過濾膜的出水管互通連接；⑵位于生物反應器底部動態(tài)過濾膜兩側的穿孔管曝氣器進行曝氣，給生物反應器中的活性污泥的生長增殖供氧并形成環(huán)流，在動態(tài)過濾膜表面形成錯流；⑶在液面壓差的推動下，生物反應器中的混合液有選擇性的透過動態(tài)過濾膜而進入膜框架的長凹槽內(nèi)經(jīng)與外部連通的出水管得到膜出水；⑷當動態(tài)過濾膜污染情況嚴重時，啟動水力反沖；⑸當膜污染清除后，重復步驟⑵和步驟⑶。
文檔編號C02F3/12GK101857304SQ20101021849
公開日2010年10月13日 申請日期2010年7月6日 優(yōu)先權日2010年7月6日
發(fā)明者劉淑杰, 李旭寧, 甘文釗, 趙晶晶, 陳福明 申請人:深圳清華大學研究院