專利名稱：基于不銹鋼精濾裝置的膜生物反應(yīng)器在污水處理中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及膜生物反應(yīng)器污水處理方法，尤其涉及一種利用高精度不銹鋼過濾網(wǎng) 作為膜生物反應(yīng)器的核心過濾裝置，取代傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器中常用的有機(jī)和無機(jī)膜過濾
器
背景技術(shù)：
膜生物反應(yīng)器(Membrane Bioreactor，簡(jiǎn)稱MBR)水處理技術(shù)是一種高效膜分離 技術(shù)與活性污泥法相結(jié)合的新型水處理技術(shù)(T.Stephenson，S. Judd, B. Jefferson and K. Brindle,Membrane Bioreactors for Wastewater Treatment,IffA Publishing :London, 2000.)。由于膜的過濾作用，微生物和污泥完全被截留在生物反應(yīng)器中，實(shí)現(xiàn)了水力停留時(shí) 間和污泥齡的徹底分離，使得生物單元具有很高的污泥濃度，提高了其對(duì)有機(jī)物的去除率。從近期國內(nèi)外MBR研究情況來看，過濾器的濾膜大都為較小孔徑的微濾膜，或 能截留較大分子的超濾膜，孔徑范圍為0.01 0.4 μ m(X. Huang，B. Cao，X.H. Wfen and H G.Wei, State-of-the-art of membrane bioreactors research andapplication in China [J] ；Acta Scientiae Circumstantiae，2008，沘(3)，416-432.)。材質(zhì)主要是疏 水性的聚烯烴和親水性的聚砜、纖維素等，還有一些無機(jī)陶瓷膜等(M. H. Al-Malack and G. K. Anderson, Use of crossflow microfiltration inwastewater treatment[J] ；Water Research, 1997，31 (12)，3064-3072.)。疏水性的聚烯烴一般做成中空纖維式膜組件，而親 水性的聚砜、纖維素膜一般做成平板式膜組件。由于大部分MBR采用了由高分子合成物做 成的微濾或超濾膜，膜污染很容易發(fā)生，帶來了膜通量降低，維護(hù)成本增加，膜壽命減少，投 資和運(yùn)營成本增加等問題。為了降低成本，無紡布曾在MBR中被用于固液分離，但是其通量也只在20-40L/ m2 · h 范圍內(nèi)(G. T. Seo, B. H. Moon, Τ. S. Lee, Τ. J. Lim and I. S Kim, Non-woven fabric separation activated sludge reactor for domestic wastewaterreclamation[J]； Water Science and Technology，2002，47(1)，133-138.)。其他廉價(jià)材料，如尼龍，的確良和金屬絲網(wǎng)，也被用于MBR中。他們的孔徑 為IOOym級(jí)，主要是通過所謂的動(dòng)態(tài)生物膜來實(shí)現(xiàn)過濾的[(a)Y.Kiso，Y. -J. Jung, Τ. Ichinari, M Park, Τ.Kitao, K. Nishimura and K.-S.Min, Wastewatertreatment performance of a filtration bio-reactor equipped with a mesh as a filtermaterial[J]，Water Research,2000，34(17)，4143-4150 ； (b) F. Bin, H Xia,X. H. Wen and Y. Yan, Filtration capability of the bio-dynamic membrane[J], Environmental Science, 2003，24 (1)，91-97.]?；趧?dòng)態(tài)膜的MBR在運(yùn)行時(shí)，絲網(wǎng)上形成污泥層，從而實(shí)現(xiàn) 固液分離。但是，由于這層污泥層不穩(wěn)定，特別是在過濾初期，動(dòng)態(tài)膜成熟之前，過濾后的出 水水質(zhì)不能保證，限制了這個(gè)方法在實(shí)際污水處理設(shè)施中的大規(guī)模應(yīng)用。為了克服動(dòng)態(tài)生物膜出水水質(zhì)不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，W. Fuchs研究了尼龍網(wǎng)過濾器在 MBR中的應(yīng)用，尼龍網(wǎng)的孔徑在ΙΟμπι級(jí)O0-30ym)，流量也可高達(dá)150L/m2 · h(ff. Fuchs,C.Resch,M Kernstock, M Mayer, P.Schoeberl and R. Braun, Influence of operational conditions on the performance of a mesh fitlteractivated sludge process[J], Water Research，2005，39 (5)，803-810.)。目前，尼龍網(wǎng)過濾器在生化池中的長期運(yùn)行效果 也在研究中。本發(fā)明利用高精度不銹鋼過濾網(wǎng)制作成過濾器，應(yīng)用于膜生物反應(yīng)器，作為污水 處理中固液分離的核心器件；過濾網(wǎng)的孔徑介于IOtl-IO1 μ m(l-10 μ m)。該過濾器聯(lián)接自動(dòng) 控制的出水和反沖裝置，保證了出水的高品質(zhì)，同時(shí)過濾網(wǎng)也被及時(shí)清洗，保留了相當(dāng)高的通量。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服傳統(tǒng)MBR中膜通量低，污染嚴(yán)重，膜壽命短，投資成本高，維護(hù)費(fèi)用高，運(yùn) 行能耗高等問題，本發(fā)明提出了一種利用高精度不銹鋼過濾網(wǎng)為核心過濾器件的新型膜生 物反應(yīng)器(MBR)，成為新一代革新的污水處理設(shè)備及方法。從過濾孔徑來說，該技術(shù)填補(bǔ) 了傳統(tǒng)MBR和動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器的空隙。傳統(tǒng)MBR所用的膜的孔徑在ΚΓμπι級(jí)，而動(dòng)態(tài) 膜生物反應(yīng)器所用絲網(wǎng)的孔徑在IO2 μ m級(jí)。(Z. J. Pang，Dynamic membrane and its new applicationin wastewater treatment [J], Water Purification Technology,2008, 27 (6)，5-7，23.)本發(fā)明利用的不銹鋼絲網(wǎng)的孔徑介于IO0-IO1 μ m(l_10 μ m)，代表了 MBR污 水處理技術(shù)中又一個(gè)新的過濾方法。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下1)本發(fā)明利用的不銹鋼絲網(wǎng)的孔徑介于IOci-IO1ym(I-IOym),絕大部分的固體 可被截留；將該過濾器置于生化反應(yīng)池中，出水的品質(zhì)可與傳統(tǒng)沙濾的出水媲美；如果生 化反應(yīng)池中的MLSS得于提高，出水的品質(zhì)也可進(jìn)一步提高；2)本發(fā)明由于利用不銹鋼絲網(wǎng)的直接過濾，而不是依靠動(dòng)態(tài)生物污泥來過濾，出水的水質(zhì)穩(wěn)定，在實(shí)際應(yīng)用中，明顯優(yōu)于動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器；3)相比于傳統(tǒng)的MBR中的膜過濾器，本發(fā)明所用的過濾器具有投資成本低，運(yùn)行 成本低，維護(hù)成本低和壽命長等優(yōu)點(diǎn)；4)相比于傳統(tǒng)的活性污泥法，本發(fā)明所涉及的污水處理技術(shù)的投資成本基本與之 相當(dāng)，但由于反應(yīng)器中的MLSS濃度增加，處理后的出水品質(zhì)要高得多，運(yùn)行也要穩(wěn)定；5)本發(fā)明利用高精度不銹鋼過濾網(wǎng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)膜生物反應(yīng)器(MBR)中的有機(jī)膜，無 紡布，陶瓷膜及其它材料的膜；高精度不銹鋼過濾網(wǎng)可由304，304L，316，316L不銹鋼絲編 織而成，可耐酸、耐堿、耐高溫、抗拉力和耐磨性強(qiáng)。編織方式為平紋編織、斜紋編織、荷蘭 編織(平紋)、荷蘭編織(斜紋)等；孔徑在1-10微米；絲徑在1-10微米；6)不銹鋼絲網(wǎng)可加工性好，可以被加工成平板，管狀，褶疊型筒式或其它形狀的過 濾器件，也可直接被焊接，用機(jī)械的方法或用合成樹脂連接在框架上，結(jié)合組件支架，出水 孔及集水管，用于生物反應(yīng)器中，成為新型的污水處理設(shè)備；不銹鋼網(wǎng)平板，管狀過濾裝置 或褶疊型筒式濾芯也可如有機(jī)膜一樣，用合成樹脂粘合成組件；7)用不銹鋼絲網(wǎng)加工的過濾器壽命長；8)不銹鋼絲網(wǎng)的優(yōu)良物理性能使新型過濾器件更易于清洗，反沖壓力可以更高， 甚至在運(yùn)行中，就可用機(jī)械的方法(如毛刷)清理污垢，保持高的水通量；也可用藥劑，如稀的堿液或氧化劑進(jìn)行反沖清洗；徹底解決了傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器(MBR)中膜污染和低膜通量 帶來的困擾；另外，無須如傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器那樣需把膜組件從反應(yīng)器中取出，進(jìn)行清洗， 大大降低了膜生物反應(yīng)器的維護(hù)強(qiáng)度；9)不銹鋼絲網(wǎng)的孔徑大小可從幾百目到幾千目(即從幾微米到幾十微米)，視污 水處理要求，可選擇合適的不銹鋼絲網(wǎng)作為MBR的過濾器件；可完全依靠重力水壓出水，通 常所需的壓力為1-2米水柱；如需加大水通量，適當(dāng)增加小功率的自吸泵就可?？梢灶A(yù)見， 隨著科技和加工技術(shù)的發(fā)展，不銹鋼絲網(wǎng)的孔徑可以進(jìn)一步縮小到1微米以下，成為超濾 不銹鋼絲網(wǎng)；徹底取代現(xiàn)有的MBR中的有機(jī)和無機(jī)過濾膜；10)為了取得穩(wěn)定的出水效果，一般過濾壓力達(dá)到20_25kPa時(shí)，出水流量可達(dá) 150L/m2 ；比傳統(tǒng)的膜過濾器要高出一個(gè)數(shù)量級(jí)；在高通量的要求下，也可采用50微米孔 徑的過濾器，出水中的懸浮物并不會(huì)顯著增加；11)如出水需要回用，可按回用要求，增加超濾或反滲透設(shè)備；因?yàn)槌鏊呀?jīng)經(jīng)過 精濾，水中的不可溶解物已被絕大部分去除，超濾或反滲透設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用將大大 降低；本發(fā)明的應(yīng)用，給污水處理工藝提供了多種選擇。在不需要回用的地區(qū)，經(jīng)過本發(fā) 明的MBR后可直接排放，節(jié)省了處理成本。傳統(tǒng)MBR只能提供高品質(zhì)的出水，在水資源豐富， 無需中水回用的地區(qū)，過度的優(yōu)化處理浪費(fèi)了能源，增加了不必要的投資和處理成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是提供高精度不銹鋼過濾網(wǎng)在膜生物反 應(yīng)器中的應(yīng)用，該膜生物反應(yīng)器的核心精濾裝置包括高精度不銹鋼過濾網(wǎng)，出水口，封頭 (或封邊)，連接器材(不銹鋼條)，自動(dòng)控制的出水系統(tǒng)和反沖系統(tǒng)。圖2是由高精度不銹 鋼網(wǎng)組合而成的平板精濾元件。圖3是由高精度不銹鋼精濾元件組成的精濾組件，10個(gè)精濾元件被接在一起，固 定成一個(gè)組件，每個(gè)精濾裝置的出水口也由較大的不銹鋼管連接起來，成為統(tǒng)一的出水口。


圖1為本發(fā)明裝有不銹鋼過濾網(wǎng)精濾器的MBR ；圖2為本發(fā)明單個(gè)不銹鋼過濾網(wǎng)精濾元件；圖3為本發(fā)明不銹鋼過濾網(wǎng)精濾組件。附圖標(biāo)記說明1-污水泵及入口 ；2-生物反應(yīng)器；3-不銹鋼絲網(wǎng)精濾組件；4-出 水壓力表；5-出水閥；6-出水泵；7-出水流量計(jì)；8-儲(chǔ)水池；9-反沖壓力表；10-反沖流 量計(jì)；11-反沖閥；12-反沖泵；13-風(fēng)機(jī)；14-空氣閥；15-空氣流量計(jì)；16-污泥回流泵； 17-曝氣器；18-液位計(jì)；19-不銹鋼精濾網(wǎng)；20-出水口 ；21-反沖水管；22-框架；23-出水 總管；24-反沖總管；25-連接器材。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明是如何實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例圖1展示了具有不銹鋼絲網(wǎng)精濾組件的膜生物反應(yīng)器。經(jīng)過粗濾和初部沉淀后，污水被泵入生物反應(yīng)器2中。污水的液位由液位計(jì)18監(jiān)測(cè)，并將信號(hào)傳到PLC控制柜，控制污水泵及入口 1的開閉。生化池的曝氣系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)13， 空氣閥14，空氣流量計(jì)15和曝氣器17組成?？諝獾牧髁客ㄟ^PLC控制空氣閥14來調(diào)節(jié)。 不銹鋼絲網(wǎng)精濾組件3連接出水系統(tǒng)。該出水系統(tǒng)由出水壓力表4，出水閥5，出水泵6和出 水流量計(jì)7組成。出水流量計(jì)將信號(hào)傳遞到PLC控制系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)出水閥5來保持衡流 出水(150-200L/m2 · h)。出水的負(fù)壓小于0. 02MPa。過濾器由反沖水清洗。反沖系統(tǒng)由反 沖壓力表9，反沖流量計(jì)10，反沖閥11和反沖泵12組成。當(dāng)出水流量低于150L/m2 · h時(shí)， 啟動(dòng)反沖系統(tǒng)約30秒。反沖時(shí)，出水閥5閉，反沖閥11開。出水時(shí)，出水閥5開，反沖閥11 閉。經(jīng)過過濾后，污泥被截留在反應(yīng)器內(nèi)。啟動(dòng)污泥回流泵16，確保污泥在反應(yīng)器內(nèi)保 持均勻。將以上裝置置于傳統(tǒng)活性污泥池中，經(jīng)過10 μ m不銹鋼絲網(wǎng)精濾組件的過濾，在 不提高M(jìn)LSS的情況下，出水的水質(zhì)高于普通二沉池出水的水質(zhì)，與沙濾出水的水質(zhì)相當(dāng) (COD < 50ppm, SS < 10ppm)。如果需要對(duì)出水進(jìn)一步純化，在出水后可接超濾或反滲透裝置。圖2展示了不銹鋼絲網(wǎng)過濾元件。該元件由不銹鋼精濾網(wǎng)19，出水口 20，反沖水 入口 21及框架22組成?？蚣?2可由不銹鋼，合成樹脂等做成。兩面不銹鋼精濾網(wǎng)19可 以焊接或用膠水粘在框架上，形成過濾箱體。當(dāng)這個(gè)過濾箱體浸入生化反應(yīng)池中時(shí)，混合液 體透過過濾網(wǎng)，成為清澈的出水。當(dāng)高壓水被泵入箱體時(shí)，反沖開始，絲網(wǎng)被清洗干凈。圖3展示了不銹鋼絲網(wǎng)過濾組件。該組件由10個(gè)元件組合而成。每個(gè)元件與總 出水管23和反沖總管M相連。
權(quán)利要求
1.一種基于不銹鋼精濾裝置的膜生物反應(yīng)器在污水處理中的應(yīng)用，該膜生物反應(yīng)器的 核心精濾元件包括不銹鋼過濾網(wǎng)、封頭/封邊和出水口，其特征在于所述的不銹鋼過濾 網(wǎng)被加工成平板、管狀或褶疊型筒式，并結(jié)合焊接、機(jī)械或合成樹脂粘結(jié)封頭/封邊、連接 出水口及組成精濾元件；將10個(gè)所述的精濾元件連接在一起，固定成一個(gè)組件，每個(gè)精濾 元件的出水口由不銹鋼管連接起來，成為統(tǒng)一的出水口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于不銹鋼精濾裝置的膜生物反應(yīng)器在污水處理中的應(yīng)用， 其特征在于所述的不銹鋼網(wǎng)的孔徑尺寸為1 μ m 10 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于不銹鋼精濾裝置的膜生物反應(yīng)器在污水處理中的應(yīng)用， 其特征在于所述的不銹鋼網(wǎng)的孔徑尺寸為50 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于不銹鋼精濾裝置的膜生物反應(yīng)器在污水處理中的應(yīng)用， 其特征在于所述的不銹鋼網(wǎng)的孔徑尺寸小于1 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于不銹鋼精濾裝置的膜生物反應(yīng)器在污水處理中的應(yīng)用， 其特征在于所述的不銹鋼過濾網(wǎng)MBR組件在污水處理中的實(shí)際應(yīng)用，污水經(jīng)過粗格柵和 細(xì)格柵的過濾，去除大部分的漂浮物，進(jìn)入初沉池，得到初步澄清，再進(jìn)入不銹鋼過濾網(wǎng)MBR 的主要處理階段_，在此，污染物得到有效消解，經(jīng)過精濾，活性污泥和處理后的水被分離 開，出水即達(dá)標(biāo)排放，如需回用，增設(shè)超濾或反滲透裝置，進(jìn)行進(jìn)一步純化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于不銹鋼精濾裝置的膜生物反應(yīng)器在污水處理中的應(yīng)用， 其特征在于所述的出水和反沖過程由PLC自動(dòng)控制，不銹鋼過濾網(wǎng)做成的組件能夠用機(jī) 械的方法清理污垢，保持高的水通量；或者采用藥劑進(jìn)行反沖清洗。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于不銹鋼精濾裝置的膜生物反應(yīng)器在污水處理中的應(yīng)用，對(duì)傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器(Membrane Bioreactor，簡(jiǎn)稱MBR)進(jìn)行改進(jìn)-用高精度不銹鋼過濾網(wǎng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)MBR中的有機(jī)膜，無紡布，陶瓷膜及其它材料的膜。不銹鋼過濾網(wǎng)的孔徑大小可從從1μm到10μm。不銹鋼過濾網(wǎng)可以被加工成平板，管狀，褶疊型筒式或其它形狀的過濾組件，結(jié)合組件支架，出水孔及集水管，用于生物反應(yīng)器中，成為新型的污水處理設(shè)備。本發(fā)明徹底解決了傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器(MBR)中膜污染和低膜通量帶來的困擾，給MBR在污水處理中的應(yīng)用帶來了更廣闊的前景。
文檔編號(hào)C02F3/12GK102145936SQ201010622939
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者楊國英 申請(qǐng)人:普愛環(huán)保科技私人有限公司