專利名稱：氣升式氧化溝型膜生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水和廢水處理與凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種氣升式氧化溝型膜生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
膜生物反應(yīng)器是一種將膜分離技術(shù)與生物處理單元相組合的新型污水處理與回用エ藝。該エ藝由于采用高效的膜分離替代傳統(tǒng)活性污泥エ藝中的ニ沉池，通過膜分離可以截留微生物，實(shí)現(xiàn)水力停留時(shí)間和污泥齡的分離，固液分離效率高，出水好且穩(wěn)定，可直接回用；反應(yīng)器內(nèi)可保持高濃度的微生物量，處理容積負(fù)荷高，占地面積省；剩余污泥產(chǎn)生量小；操作管理方便，自動(dòng)化程度高等。鑒于膜生物反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)，國內(nèi)外已建立了相當(dāng)規(guī)模和數(shù)量的MBR污水處理和資源化工程，已經(jīng)用于城市生活污水處理與回用、高濃度有機(jī)廢水的處理、糞便廢水的處理和垃圾滲濾液廢水的處理等領(lǐng)域。
投資成本和運(yùn)行能耗較高是MBR技術(shù)的主要缺點(diǎn)，近年來隨著膜生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展、膜質(zhì)量的提高和成本的降低，MBR的投資與運(yùn)行費(fèi)用已有較大幅度的下降。但與傳統(tǒng)污水處理工藝相比，運(yùn)行能耗仍然偏高。目前MBR用于城市污水處理的運(yùn)行能耗為0. 6-0. 8kffh/m3,高出傳統(tǒng)污水處理工藝約一倍。能耗是工程運(yùn)行中的持續(xù)支出，因而是污水處理技術(shù)的重要評價(jià)指標(biāo)。高運(yùn)行能耗已成為影響MBR技術(shù)推廣應(yīng)用中的限制性因素，是亟待解決的關(guān)鍵問題。氧化溝是具有完全混合和整體推流水力學(xué)特征的延時(shí)曝氣活性污泥法水處理工藝，它集厭氧-缺氧-好氧多段生物反應(yīng)于一體，使各種生物菌體在不同的反應(yīng)區(qū)具有不同的活性，有效地實(shí)現(xiàn)廢水中各種污染物的去處，從而具備良好的去處COD和脫氮除磷的功倉^:。氣升式氧化溝將傳統(tǒng)的氧化溝進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，它采用氣升式深水曝氣，使廢水中的溶解氧含量増加，可以有效提高有機(jī)污染物的去除效率，但是需要采用污泥回流設(shè)施進(jìn)行回流處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種氣升式氧化溝型膜生物反應(yīng)器。本發(fā)明提供的氣升式氧化溝型膜生物反應(yīng)器，包括由外溝壁13圍成的氧化溝，所述氧化溝內(nèi)設(shè)有隔墻(4);該反應(yīng)器包括至少ー個(gè)處理單元，且各個(gè)粗粒単元相互連通。所述處理単元沿水流方向依次形成缺氧區(qū)7、厭氧區(qū)8和好氧區(qū)6 ;所述好氧區(qū)包括至少ー個(gè)曝氣段；曝氣段的數(shù)量由所需要安裝的膜組件數(shù)量和廢水生物處理所需要提供的好氧停留時(shí)間確定；所述曝氣段由所述隔墻的一部分、所述外溝壁的一部分及第ー擋板I圍成的第一曝氣區(qū)9和第二曝氣區(qū)5 ;在所述第一曝氣區(qū)和所述第二曝氣區(qū)之間設(shè)有第三擋板3 ；第一曝氣區(qū)可與所述厭氧區(qū)相鄰，也可以為第二曝氣區(qū)與所述厭氧區(qū)相鄰。所述第一曝氣區(qū)內(nèi)設(shè)有第二擋板2，所述第二擋板將所述第一曝氣區(qū)沿水流方向依次分為分離區(qū)和曝氣區(qū)；所述第一擋板和所述第三擋板固設(shè)在所述隔墻和所述氧化溝的側(cè)壁的上部，且所述第ー擋板和所述第三擋板均與所述氧化溝的底部有間隙；所述第二擋板固設(shè)在所述隔墻和所述氧化溝的側(cè)壁的下部，所述第二擋板與所述氧化溝的頂部有間隙且與所述氧化溝的底部密閉；在所述曝氣段內(nèi)，所述第一擋板、所述第二擋板和所述第三擋板分隔形成迷宮式通道14 ;所述第一曝氣區(qū)和所述第二曝氣區(qū)分別設(shè)有與外界連通的進(jìn)氣管10 ;所述第二曝氣區(qū)內(nèi)還設(shè)有與所述第二曝氣區(qū)的進(jìn)氣管連接的第二曝氣裝置，具體為曝氣頭，本發(fā)明采用深水微孔曝氣頭，其作用為在上升氣流的作用下，防治污泥沉淀，并可根據(jù)氧化溝的運(yùn)行情況調(diào)整其曝氣量，補(bǔ)充氧化溝運(yùn)行所需的溶解氧；所述第二曝氣裝置位于所述第三擋板的沿水流方向的末端；在所述缺氧區(qū)設(shè)有與外界連通的進(jìn)水口 12 ;污水從進(jìn)水口 12進(jìn)入氧化溝內(nèi)，在曝氣區(qū)內(nèi)空氣從溝底進(jìn)入，從溝底向水面上升；在所述第一曝氣區(qū)的曝氣區(qū)還設(shè)有與外界連通的污泥排放ロ 11 ;所述分離區(qū)設(shè)有膜組件15 ;該膜組件為浸沒式膜組件，本發(fā)明采用的膜可以為超濾膜或微濾膜。在所述膜組件的底部設(shè)有與所述第一曝氣區(qū)的進(jìn)氣管連接的第一曝氣裝置，具體為曝氣管，其作用是在給廢水提供氧氣的同時(shí)，利用上升流造成 的密度下降，帶動(dòng)整體水流向上流動(dòng)，從而成為整個(gè)氧化溝運(yùn)行的動(dòng)カ源，與此同時(shí)水流上升可沖刷膜組件，形成膜的錯(cuò)流過濾，保證膜面清潔，維持膜分離穩(wěn)定運(yùn)行。在所述膜組件頂部設(shè)有與外界連通的出水管16，過濾后的水從該管流出。上述氣升式氧化溝型膜生物反應(yīng)器采用氧化溝型和浸沒式膜組件結(jié)合，自然解決了污泥回流的問題，無須污泥回流設(shè)施，也大幅度降低了污水處理運(yùn)行能耗；同時(shí)膜組件和第一、ニ、三擋板分隔成迷宮式通道，共同為氧化溝提供推流動(dòng)力。本發(fā)明中膜組件的固液分離功能實(shí)現(xiàn)還需配備相關(guān)的設(shè)備，其配置與傳統(tǒng)浸沒式膜生物反應(yīng)器一致，與采用的膜組件形式相關(guān)，不再具體敘述。本發(fā)明的有益效果如下I)本發(fā)明在空間上將膜組件嵌入在氧化溝內(nèi)，利用結(jié)合膜生物反應(yīng)器的氣升氧化溝進(jìn)行廢水生物處理與固液分離均在氧化溝池體內(nèi)進(jìn)行，自然解決了污泥回流的問題，無須污泥回流設(shè)施，因此其占地面小于傳統(tǒng)的氧化溝エ藝和膜生物反應(yīng)器エ藝，設(shè)備簡單緊湊，基建費(fèi)用低，運(yùn)行管理方便，運(yùn)行能耗大幅度降低；2)本發(fā)明利用膜組件與氧化溝エ藝有機(jī)結(jié)合，既具有氧化溝的高效生物處理能力，又具備了膜組件的良好固液分離效果；膜組件下方的曝氣裝置，既滿足膜組件自生曝氣需求，又能滿足氣升氧化溝的動(dòng)カ需求，還能達(dá)到提高廢水中的溶解氧濃度的作用，達(dá)到提高動(dòng)カ利用效率的作用，在曝氣同時(shí)實(shí)現(xiàn)增氧、混合液氣升推流和膜組件曝氣沖刷的功能，可大幅度節(jié)省動(dòng)力消耗，降低了エ藝的運(yùn)行能耗，提高的氧化溝エ藝的活性污泥濃度，増加了氧化溝生化降解污染物的效率；3)本發(fā)明采用的膜組件由微濾膜(或超濾膜)組件構(gòu)成，固液分離效率高，既保障出水水質(zhì)，還可以提高整個(gè)生物處理單元的微生物濃度，増加生物處理單元的容積負(fù)荷；4)本發(fā)明采用膜組件布置形式與迷宮通道配合，可以提高膜組件的沖刷和混合液的氣升效果。


圖I是氣升氧化溝型膜生物反應(yīng)器俯視圖
圖2是圖I的A-A剖面?zhèn)纫?是氣升氧化溝型膜生物反應(yīng)器俯視4是圖3的A-A剖面?zhèn)纫晥D
具體實(shí)施例方式下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。實(shí)施例I、氣升式氧化溝型膜生物反應(yīng)器 本實(shí)施例的氣升式氧化溝型膜生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)如圖I和圖2所示，包括由外溝壁13圍成的氧化溝，所述氧化溝內(nèi)設(shè)有隔墻4 ;該反應(yīng)器包括2個(gè)處理単元，且兩個(gè)處理單元之間連通。每個(gè)處理單元沿水流方向依次形成缺氧區(qū)7、厭氧區(qū)8和好氧區(qū)6 ;其中好氧區(qū)包括2個(gè)曝氣段；每ー個(gè)曝氣段是由隔墻的一部分、外溝壁的一部分及第ー擋板I圍成的第一曝氣區(qū)9和第二曝氣區(qū)5 ;在第一曝氣區(qū)和第二曝氣區(qū)之間設(shè)有第三擋板3 ;沿水流方向第一曝氣區(qū)與厭氧區(qū)相鄰。第一曝氣區(qū)內(nèi)設(shè)有第二擋板2，第二擋板將第一曝氣區(qū)沿水流方向依次分為分離區(qū)和曝氣區(qū)；第一擋板和第三擋板固設(shè)在隔墻和氧化溝的側(cè)壁的上部，且第一擋板和第三擋板均與氧化溝的底部有間隙；第二擋板固設(shè)在隔墻和氧化溝的側(cè)壁的下部，第二擋板與氧化溝的頂部有間隙且與氧化溝的底部密閉；在曝氣段內(nèi)，第一擋板、第ニ擋板和第三擋板分隔形成迷宮式通道14 ;第一曝氣區(qū)和第二曝氣區(qū)分別設(shè)有與外界連通的進(jìn)氣管10 ;第二曝氣區(qū)內(nèi)還設(shè)有與第二曝氣區(qū)的進(jìn)氣管連接的曝氣頭(深水微孔曝氣頭)；第二曝氣裝置位于第三擋板的沿水流方向的末端；在缺氧區(qū)設(shè)有與外界連通的進(jìn)水口
12;污水從進(jìn)水口 12進(jìn)入氧化溝內(nèi)，在曝氣區(qū)內(nèi)空氣從溝底進(jìn)入，從溝底向水面上升；在第一曝氣區(qū)的曝氣區(qū)還設(shè)有與外界連通的污泥排放ロ 11 ;分離區(qū)設(shè)有浸沒式膜組件15，該膜組件采用的膜為超濾膜。在膜組件的底部設(shè)有與第一曝氣區(qū)對應(yīng)的進(jìn)氣管連接的曝氣管。在膜組件頂部設(shè)有與外界連通的出水管16。氣升式氧化溝型膜生物反應(yīng)器處理污水污水可以通過氣升式氧化溝型膜生物反應(yīng)器的進(jìn)水口流入缺氧區(qū)，經(jīng)厭氧區(qū)最后進(jìn)入好氧區(qū)，反復(fù)經(jīng)過多個(gè)處理単元處理，最后處理后的水從出水管流出，具體過程如下缺氧區(qū)泥水混合液進(jìn)入缺氧區(qū)，一部分聚磷利用混合中的硝酸鹽作為最終電子受體以分解細(xì)胞內(nèi)的PHB (聚P羥基丁酸)，產(chǎn)生的能量用于磷的吸收和聚磷的合成，同時(shí)反硝化菌利用內(nèi)回流來的硝酸鹽，以及廢水中可生物降解的有機(jī)物進(jìn)行反硝化，達(dá)到部分脫碳與脫硝、除磷的目的。厭氧區(qū)經(jīng)過缺氧處理的水進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)后，在厭氧條件下，污水內(nèi)的兼性菌將溶解性BOD轉(zhuǎn)化成低分子發(fā)酵物，生物聚磷菌將優(yōu)先吸附這些低分子發(fā)酵物，并將其運(yùn)送至細(xì)胞內(nèi)，同化成胞內(nèi)碳源存貯物，經(jīng)厭氧狀態(tài)釋放磷酸鹽的聚磷菌可在后續(xù)的好氧狀態(tài)下具有很強(qiáng)的吸磷能力，吸收、存貯超出生長需求的磷量，并合成新的聚磷菌細(xì)胞，產(chǎn)生富磷污泥，通過剩余污泥的排放將磷從系統(tǒng)中除去。好氧區(qū)經(jīng)過厭氧區(qū)處理的混合液進(jìn)入好氧區(qū)，在第一曝氣區(qū)經(jīng)膜過濾和曝氣管曝氣，其兼有固液分離和形成氧化溝推流動(dòng)カ的作用，給廢水提供氧氣的同時(shí)，利用上升流造成的密度下降，帶動(dòng)整體水流向上流動(dòng)，從而成為整個(gè)氧化溝運(yùn)行的動(dòng)カ源，與此同時(shí)水流上升可沖刷膜組件，形成膜的錯(cuò)流過濾，保證膜面清潔，維持膜分離穩(wěn)定運(yùn)行；這樣可以將混合液中的水分離出來，直接從膜組件連接的出水ロ流出達(dá)到回用或排放標(biāo)準(zhǔn)；而混合液中的污泥濃縮后，經(jīng)過氣升作用部分從污泥排出ロ排出，部分回流至的下一個(gè)處理単元。在第二曝氣區(qū)內(nèi)通過深水微孔曝氣頭曝氣，在上升氣流的作用下，防治污泥沉淀，并可根據(jù)氧化溝的運(yùn)行情況調(diào)整其曝氣量，補(bǔ)充氧化溝運(yùn)行所需的溶解氧，有效地提高污水中溶解氧濃度；采用多段分區(qū)曝氣，可以靈活地控制溶解氧濃度和廢水在各個(gè)分區(qū)的停留時(shí)間，從而可以有效控制氧化溝的好氧、缺氧和厭氧的交替運(yùn)行，使污水在經(jīng)過厭氧、缺氧、好氧三個(gè)不同功能區(qū)的過程中，在不同的微生物菌落的作用下，使污水中的有機(jī)物、N、P得到去除。實(shí)施例2、氣升式氧化溝型膜生物反應(yīng)器本實(shí)施例的氣升式氧化溝型膜生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)如圖3和圖4所示，其與實(shí)施例I的結(jié)構(gòu)基本相同，不同的是沿水流方向，第二曝氣區(qū)與厭氧區(qū)相鄰，膜組件采用的膜為微濾
膜。·
權(quán)利要求
1.一種氣升式氧化溝型膜生物反應(yīng)器，包括由外溝壁(13)圍成的氧化溝，所述氧化溝內(nèi)設(shè)有隔墻(4);該反應(yīng)器包括至少一個(gè)處理單元，所述處理單元沿水流方向依次形成缺氧區(qū)(7)、厭氧區(qū)(8)和好氧區(qū)(6);所述好氧區(qū)包括至少一個(gè)曝氣段；所述曝氣段是由所述隔墻的一部分、所述外溝壁的一部分及第一擋板(I)圍成的第一曝氣區(qū)(9)和第二曝氣區(qū)(5);在所述第一曝氣區(qū)和所述第二曝氣區(qū)之間設(shè)有第三擋板(3);所述第一曝氣區(qū)內(nèi)設(shè)有第二擋板(2)，所述第二擋板將所述第一曝氣區(qū)沿水流方向依次分為分離區(qū)和曝氣區(qū)；所述第一擋板和所述第三擋板固設(shè)在所述隔墻和所述氧化溝的側(cè)壁的上部，且所述第一擋板和所述第三擋板均與所述氧化溝的底部有間隙；所述第二擋板固設(shè)在所述隔墻和所述氧化溝的側(cè)壁的下部，所述第二擋板與所述氧化溝的頂部有間隙且與所述氧化溝的底部密閉；在所述曝氣段內(nèi)，所述第一擋板、所述第二擋板和所述第三擋板形成迷宮式通道(14);所述第一曝氣區(qū)和所述第二曝氣區(qū)分別設(shè)有與外界連通的進(jìn)氣管(10);所述第二曝氣區(qū)內(nèi)還設(shè)有與所述第二曝氣區(qū)的進(jìn)氣管連接的第二曝氣裝置，所述第二曝氣裝置位于所述第三擋板的沿水流方向的末端；在所述缺氧區(qū)設(shè)有與外界連通的進(jìn)水口(12);在所述第一曝氣區(qū)的曝氣區(qū)還設(shè)有與外界連通的污泥排放口(11);所述分離區(qū)設(shè)有膜組件(15);在所述膜組件的底部設(shè)有與所述第一曝氣區(qū)的進(jìn)氣管連接的第一曝氣裝置；在所述膜組件頂部設(shè)有與外界連通的出水管(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣升式氧化溝型膜生物反應(yīng)器，其特征在于所述第一曝氣區(qū)與所述厭氧區(qū)相鄰。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣升式氧化溝型膜生物反應(yīng)器，其特征在于所述第二曝氣區(qū)與所述厭氧區(qū)相鄰。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述的氣升式氧化溝型膜生物反應(yīng)器，其特征在于所述膜組件為浸沒式膜組件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣升式氧化溝型膜生物反應(yīng)器，其特征在于所述浸沒式膜組件采用的膜為超濾膜或微濾膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中所述的氣升式氧化溝型膜生物反應(yīng)器，其特征在于所述第一曝氣裝置為曝氣頭；所述第二曝氣裝置為曝氣管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中所述的氣升式氧化溝型膜生物反應(yīng)器，其特征在于各個(gè)所述處理單元相互連通。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣升式氧化溝型膜生物反應(yīng)器。本發(fā)明提供了一種氣升式氧化溝型膜生物反應(yīng)器，其由隔墻、第一擋板、第二擋板和第三擋板將外溝壁圍成的氧化溝分隔成以所述隔墻為對稱的兩部分；所述氧化溝內(nèi)間隔放置多個(gè)曝氣段，每個(gè)所述曝氣段內(nèi)設(shè)置第一曝氣區(qū)和第二曝氣區(qū)兩個(gè)曝氣區(qū)；所述第一曝氣區(qū)內(nèi)設(shè)有膜組件，所述膜組件位于所述第一擋板和所述第二擋板之間，所述膜組件的底部設(shè)有曝氣管。本發(fā)明的有益效果如下利用結(jié)合膜生物反應(yīng)器的氣升氧化溝進(jìn)行廢水生物處理與固液分離均在氧化溝池體內(nèi)進(jìn)行，自然解決了污泥回流的問題，無須污泥回流設(shè)施；既具有氧化溝的高效生物處理能力，又具備了膜生物反應(yīng)器的良好固液分離效果。
文檔編號C02F3/12GK102951731SQ20121045052
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者黃霞, 施漢昌, 夏俊林 申請人:清華大學(xué)