一種自清潔浸沒(méi)式管式膜生物反應(yīng)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，涉及一種自清潔浸沒(méi)式管式膜生物反應(yīng)裝置，包括殼體(1)、位于殼體(1)底部的倒錐形載體收集器(8)，在載體收集器(8)的下方頂部和側(cè)面分別開(kāi)設(shè)有進(jìn)水口(2)和排泥口(3)，在進(jìn)水口(2)的上方設(shè)置有氣體分散器(4)，管式膜組件(6)通過(guò)支架(5)固定在氣體分散器(4)上方，在管式膜組件(6)和氣體分散器(4)之間固定有導(dǎo)流罩(7)，在殼體(1)的內(nèi)部加載有顆粒載體(9)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：通過(guò)顆粒載體對(duì)膜壁的磨擦，減緩過(guò)濾過(guò)程所形成的膜面濾餅層污染，降低跨膜壓差，減少反洗頻率；具有處理效率高的優(yōu)點(diǎn)；存在同步硝化反硝化過(guò)程，總氮去除率高。
【專利說(shuō)明】一種自清潔浸沒(méi)式管式膜生物反應(yīng)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，尤其是膜法水處理技術(shù)裝置領(lǐng)域，具體地說(shuō)是涉及一種管式膜生物反應(yīng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]膜生物反應(yīng)器(Membrane Bio-Reactor, MBR)是將膜分離技術(shù)與生物原理相結(jié)合而開(kāi)發(fā)的一種污水處理工藝。它利用膜分離裝置實(shí)現(xiàn)生化反應(yīng)池中的微生物的有效截留。與常規(guī)廢水處理工藝相比，MBR具有固液分離效果好、出水水質(zhì)穩(wěn)定、污泥產(chǎn)量低、生物反應(yīng)器內(nèi)生物量高、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。然而，膜污染作為壓力驅(qū)動(dòng)膜過(guò)程中不可避免的問(wèn)題嚴(yán)重限制了 MBR的應(yīng)用。嚴(yán)重的膜污染不僅降低系統(tǒng)運(yùn)行效率，而且縮短膜組件使用壽命，提高系統(tǒng)運(yùn)行成本。因此，如何有效控制膜污染是開(kāi)發(fā)新型膜生物反應(yīng)器的核心。
[0003]發(fā)明專利CN102295390A公開(kāi)了一種用于MBR膜污染控制及補(bǔ)充曝氣的裝置，包括有厭氧池和浸沒(méi)式膜處理單元，浸沒(méi)式膜處理單元內(nèi)設(shè)有膜組件及射流式曝氣機(jī)，射流式曝氣機(jī)傾斜安裝在膜組件的 后方。該發(fā)明專利能夠有效控制膜污染，延長(zhǎng)膜清洗的周期，但是該裝置將生化反應(yīng)池和膜出水單元分離開(kāi)來(lái)，增大了占地面積，同時(shí)補(bǔ)充曝氣裝置增加了系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。發(fā)明專利CN1533827介紹了一種使用海棉球清洗管式膜組件方法，條用固液雙相流清洗系統(tǒng)可以有效解決膜污染的問(wèn)題。該發(fā)明專利在膜組件系統(tǒng)中設(shè)置了清洗流路和小球循環(huán)器，通過(guò)小球循環(huán)器釋放的小球?qū)δけ砻孢M(jìn)行清洗。但是這種清洗方式為異位清洗，影響系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行，降低了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，尤其是在MBR膜污染控制方面，而提供了一種新型的自清潔浸沒(méi)式管式膜生物反應(yīng)裝置。
[0005]本發(fā)明的目的是通過(guò)如下措施來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0006]一種自清潔浸沒(méi)式管式膜生物反應(yīng)裝置，包括殼體(I)、位于殼體(I)底部的倒錐形載體收集器(8)，在載體收集器(8)的下方頂部和側(cè)面分別開(kāi)設(shè)有進(jìn)水口(2)和排泥口
(3)，在進(jìn)水口(2)的上方設(shè)置有氣體分散器(4)，管式膜組件(6)通過(guò)支架(5)固定在氣體分散器(4)上方，在管式膜組件(6)和氣體分散器(4)之間固定有導(dǎo)流罩(7)，在殼體(I)的內(nèi)部加載有顆粒載體(9)。
[0007]作為優(yōu)選實(shí)施方式，所述的顆粒載體(9)為人孔聚氨酯顆粒，直徑為0.5?1.0cm0投加量為0.1?0.15m3/m3。所述的導(dǎo)流罩(7)外觀為圓臺(tái)形，導(dǎo)流罩(7)的坡面與水平方向呈40?80°夾角。錐形載體收集器(8)的坡面與水平方向呈40?80°夾角。
[0008]本發(fā)明在浸沒(méi)式管式膜MBR中投加顆粒載體，通過(guò)導(dǎo)流罩和載體收集器的設(shè)計(jì)，使顆粒載體在氣水混合流的作用下在裝置中循環(huán)流動(dòng)，并不斷摩擦管式膜內(nèi)腔，有效去除膜面濾餅層污染，實(shí)現(xiàn)膜組件運(yùn)行過(guò)程中的原位清洗，使管式膜MBR具備自清潔功能。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):[0009]1.一種新型的自清潔浸沒(méi)式管式膜生物反應(yīng)裝置，能實(shí)現(xiàn)膜組件運(yùn)行過(guò)程中的原位清洗，避免了膜組件異位清洗復(fù)雜操作過(guò)程；
[0010]2.一種新型的自清潔浸沒(méi)式管式膜生物反應(yīng)裝置，生物量大，處理效率高；
[0011]3.一種新型的自清潔浸沒(méi)式管式膜生物反應(yīng)裝置，能實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化反應(yīng)，總氮去除率高；
[0012]4.一種新型的自清潔浸沒(méi)式管式膜生物反應(yīng)裝置，與傳統(tǒng)的膜生物反應(yīng)器相比曝氣量低，跨膜壓力低，動(dòng)力消耗低；
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1:本發(fā)明的自清潔浸沒(méi)式管式膜生物反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2:本發(fā)明的自清潔浸沒(méi)式管式膜生物反應(yīng)裝置中氣體流向圖；
[0015]圖3:本發(fā)明的自清潔浸沒(méi)式管式膜生物反應(yīng)裝置中顆粒載體流向圖；
[0016]圖4:本發(fā)明的應(yīng)用場(chǎng)合I中管式膜組件跨膜壓差隨運(yùn)行時(shí)間的變化；
[0017]圖5:本發(fā)明的應(yīng)用 場(chǎng)合2中出水總氮濃度和去除率隨運(yùn)行時(shí)間的變化。
[0018]圖中數(shù)字說(shuō)明:殼體1、進(jìn)水口 2、排泥口 3、氣體分散器4、支架5、管式膜組件6、導(dǎo)流罩7、載體收集器8、顆粒載體9。
【具體實(shí)施方式】:
[0019]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明加以進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明不只限于此。
[0020]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明提供的MBR裝置為一種自清潔浸沒(méi)式管式膜生物反應(yīng)裝置，該裝置由:外殼1、進(jìn)水口 2、排泥口 3、氣體分散器4、支架5、管式膜組件6、導(dǎo)流罩7、載體收集器8、顆粒載體9組成；其中:裝置底部為載體收集器8，其上開(kāi)有進(jìn)水口 2和排泥口 3，進(jìn)水口2上方安裝氣體分散器4，管式膜組件6在裝置內(nèi)，通過(guò)支架5固定在氣體分散器4上方，管式膜組件6下方安裝導(dǎo)流罩7。在本發(fā)明的浸沒(méi)式管式膜生物反應(yīng)裝置中投加有顆粒載體9，載體為大孔聚氨酯顆粒，直徑為0.5?1.0cm，投加量為0.1?0.15m3/m3。
[0021]載體收集器8外觀為倒錐形，坡面與水平方向呈40?80°夾角。導(dǎo)流罩7外觀為圓臺(tái)形，坡面與水平方向呈40?80°夾角。
[0022]本發(fā)明的反應(yīng)裝置可用于養(yǎng)殖廢水、垃圾滲濾液和生活污水的處理及回用。使用時(shí)，待處理廢水從本發(fā)明的MBR裝置底部的進(jìn)水口 I進(jìn)入反應(yīng)裝置，在曝氣的作用下，反應(yīng)裝置中的異養(yǎng)好氧微生物將廢發(fā)水中的有機(jī)物降解為H2O和CO2，處理后的水通過(guò)裝置內(nèi)的管式膜組件6進(jìn)行過(guò)濾，將微生物截留在反應(yīng)器中。
[0023]參見(jiàn)圖2和圖3，對(duì)本發(fā)明的新型的自清潔浸沒(méi)式管式膜生物反應(yīng)裝置的工作過(guò)程進(jìn)行描述:導(dǎo)流罩7將由氣體分散器4排出的氣體導(dǎo)向管式膜組件6底部，氣體經(jīng)由膜管內(nèi)腔向上通過(guò)管式膜組件6 ;管式膜組件6外，顆粒載體9在自身重力和水流作用下下沉，至載體收集器8后氣水混合流夾帶上升，導(dǎo)流罩7將顆粒載體9導(dǎo)向管式膜組件6底部，顆粒載體9經(jīng)由膜管內(nèi)腔上升，離開(kāi)管式膜組件6后顆粒載體9隨氣泡輻流式擴(kuò)散，并在自身重力和水流作用下下沉，從而實(shí)現(xiàn)顆粒載體9在裝置內(nèi)的循環(huán)流動(dòng)。顆粒載體9在氣水混合流作用下對(duì)管式膜組件6膜管內(nèi)腔摩擦可以去除過(guò)濾過(guò)程所形成的濾餅層，使膜生物反應(yīng)器具有自清潔能力。[0024]下面對(duì)本發(fā)明的MBR裝置的原理進(jìn)行說(shuō)明。
[0025]在反應(yīng)裝置中投加顆粒載體，待生物膜形成后，反應(yīng)器中生物量顯著提高，改善廢水處理效果；顆粒載體內(nèi)部形成的厭氧區(qū)域?yàn)榧嫘苑聪趸?xì)菌生長(zhǎng)提供條件，系統(tǒng)具備同步硝化反硝化能力；導(dǎo)流罩將由氣體分散器排出的氣體導(dǎo)向管式膜組件底部，氣體帶動(dòng)水流經(jīng)由膜管內(nèi)腔向上運(yùn)動(dòng)通過(guò)管式膜組件，膜組件外部液體至上而下流動(dòng)，至載體收集器后在在氣體帶動(dòng)下通過(guò)膜管內(nèi)腔，形成循環(huán)流場(chǎng)；
[0026]顆粒載體在氣水混合流作用下在裝置內(nèi)呈循環(huán)流化狀態(tài)，管式膜組件外，顆粒載體在自身重力和水流作用下下沉，至載體收集器后被氣水混合流夾帶上升，導(dǎo)流罩將顆粒載體導(dǎo)向管式膜組件底部，顆粒載體經(jīng)由膜管內(nèi)腔上升，離開(kāi)管式膜組件后顆粒載體隨氣泡輻流式擴(kuò)散，并在自身重力和水流作用下下沉，在導(dǎo)流罩的作用下，進(jìn)入載體收集器，形成循環(huán)流動(dòng)；
[0027]顆粒載體在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)流動(dòng)的過(guò)程中，不斷對(duì)膜面進(jìn)行摩擦，有效去除膜面濾餅層，實(shí)現(xiàn)膜組件運(yùn)行過(guò)程中的原位清洗，使MBR反應(yīng)器具備自清潔功能。
[0028]本發(fā)明的自清潔浸沒(méi)式管式膜生物反應(yīng)裝置的一個(gè)實(shí)施例為:尺寸為15cmX65cm直徑X高，總有效容積為8.0L，具中載體收集器容積為0.7L，形狀為倒錐形，直徑為15cm，頂角為60°。導(dǎo)流罩底部直徑為11cm，頂部直徑為5.2cm，坡面與水平方向呈60°夾角。反應(yīng)裝置在啟動(dòng)前向其中投加取自污水處理廠或廢水處理廠二沉池污泥，投加量為有效池空的1/3? 1/2。啟動(dòng)進(jìn)水泵向反應(yīng)器中注入待處理污水或廢水并投加大孔聚氨酯載體，投加量為0.1?0.15m3/m3，液體沒(méi)過(guò)管式膜組件后打開(kāi)曝氣泵和出水泵進(jìn)行系統(tǒng)馴化，根據(jù)出水水質(zhì)分析馴化效果，并最終確定裝置運(yùn)行條件。下面介紹本發(fā)明的兩個(gè)應(yīng)用場(chǎng)合。
[0029]應(yīng)用1:利用本發(fā)明實(shí)施例的裝置處理某校宿舍區(qū)生活污水，處理量為24L/d，裝置污泥接種量4g/L。裝置進(jìn)水C0D&濃度250?300mg/L、氨氮濃度40?52mg/L。系統(tǒng)穩(wěn)定后，經(jīng)處理后出水C0D&濃度32?51mg/L、氨氮濃度小于10mg/L，達(dá)到《國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。圖4為該處理系統(tǒng)中管式膜組件在負(fù)壓、恒通量50L/m2h條件下運(yùn)行時(shí)跨膜壓差的變化情況?？梢钥闯?，在無(wú)反沖洗的情況下，膜組件跨膜壓差上升緩慢，經(jīng)過(guò)22天的運(yùn)行，跨膜壓差始終低于33KPa。實(shí)驗(yàn)期間，管式膜組件運(yùn)行穩(wěn)定，無(wú)需對(duì)膜組件進(jìn)行清洗。
[0030]應(yīng)用2:處理沉淀后的某養(yǎng)豬廠沖圈廢水，處理量為8L/d，裝置污泥接種量IOg/L。圖5為該處理系統(tǒng)運(yùn)行期間的進(jìn)出水水質(zhì)情況。進(jìn)水C0D&濃度1720?1860mg/L、氨氮濃度320?456mg/L。系統(tǒng)穩(wěn)定后，經(jīng)處理后出水C0D&濃度185?275mg/L、氨氮濃度52?74mg/L，水質(zhì)滿足《禽畜養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18596-2001，并且總氮去除率穩(wěn)定在20%左右。
【權(quán)利要求】
1.一種自清潔浸沒(méi)式管式膜生物反應(yīng)裝置，包括殼體(I)、位于殼體(I)底部的倒錐形載體收集器(8)，在載體收集器(8)的下方頂部和側(cè)面分別開(kāi)設(shè)有進(jìn)水口(2)和排泥口(3)，在進(jìn)水口(2)的上方設(shè)置有氣體分散器(4)，管式膜組件(6)通過(guò)支架(5)固定在氣體分散器(4)上方，在管式膜組件(6)和氣體分散器(4)之間固定有導(dǎo)流罩(7)，在殼體(I)的內(nèi)部加載有顆粒載體(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自清潔浸沒(méi)式管式膜生物反應(yīng)裝置，其特征在于:所述的顆粒載體(9)為大孔聚氨酯顆粒，直徑為0.5?1.0cm0
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自清潔浸沒(méi)式管式膜生物反應(yīng)裝置，其特征在于:所述的顆粒載體(9)的投加量為0.1?0.15m3/m3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自清潔浸沒(méi)式管式膜生物反應(yīng)裝置，其特征在于:所述的導(dǎo)流罩(7)外觀為圓臺(tái)形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自清潔浸沒(méi)式管式膜生物反應(yīng)裝置，其特征在于:所述的導(dǎo)流罩(7)的坡面與水 平方向呈40?80°夾角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自清潔浸沒(méi)式管式膜生物反應(yīng)裝置，其特征在于:所述的錐形載體收集器(8)的坡面與水平方向呈40?80°夾角。
【文檔編號(hào)】C02F3/00GK103435147SQ201310308997
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月23日
【發(fā)明者】張宏偉, 王亮, 余偉明, 董冰潔, 趙斌, 張朝暉, 李明德, 張賀 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)