本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種膜曝氣生物膜反應(yīng)器及其清洗方法。

背景技術(shù)：

膜曝氣生物膜反應(yīng)器(mabr)是一種新穎的膜-生物處理組合工藝。在mabr中，曝氣膜既提供曝氣又兼做生物膜生長(zhǎng)的載體。氣相(曝氣膜內(nèi)腔)中的氧是通過膜/生物膜的界面擴(kuò)散進(jìn)入生物膜內(nèi)，而液相(廢水)中的底物是從生物膜/液相界面上進(jìn)入生物膜。曝氣膜的工作原理如圖1所示。

膜曝氣生物膜反應(yīng)器具有以下兩個(gè)顯著特點(diǎn)：1、曝氣膜的曝氣方式為無(wú)泡曝氣，與有泡曝氣相比，可以大幅提高氧氣利用效率，大幅降低曝氣耗能。2、曝氣膜表面附著有生物膜，而由于氧氣濃度梯度的存在，生物膜從內(nèi)之外可以分為好氧層、缺氧層和厭氧層。由于不同類型微生物的存在，可以在單一反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)兩端式厭氧/好氧反應(yīng)器的脫氮功能。

除此之外，膜曝氣生物膜反應(yīng)器還具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、污泥產(chǎn)量小，此是生物膜法的普遍優(yōu)點(diǎn)；2、由于采用無(wú)泡曝氣，適于處理易揮發(fā)性有機(jī)物，避免空氣污染；3、供氧效率高，適合處理高濃度污水；4、中空式曝氣膜比表面積大，反應(yīng)器中生物量大，可以大幅提高有機(jī)負(fù)荷。

以cn102531153公開的方案為例(如圖2)，傳統(tǒng)工藝多將曝氣膜浸沒于反應(yīng)器之中，通過氣泵提供空氣或者氧氣，通過進(jìn)水泵和出水泵控制進(jìn)水和出水，通過葉輪攪拌、磁力攪拌、空氣噴射和水力攪拌等方式實(shí)現(xiàn)水的混勻。上述傳統(tǒng)工藝存在以下缺點(diǎn)：

1、傳統(tǒng)反應(yīng)器一般不進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，而是針對(duì)不同環(huán)境采用定制的反應(yīng)器，反應(yīng)器的內(nèi)部安裝有預(yù)先設(shè)定量的膜絲。這種定制的反應(yīng)器應(yīng)用范圍有限，而且，一旦水質(zhì)發(fā)生較大波動(dòng)時(shí)，處理能力不能進(jìn)行靈活調(diào)整，因此長(zhǎng)期運(yùn)行效果難以保證。

2、傳統(tǒng)反應(yīng)器缺乏有效的曝氣膜污染控制手段和有效的清洗方式，膜表面污染將導(dǎo)致氧傳質(zhì)效率嚴(yán)重降低，這是限制膜曝氣膜生物反應(yīng)器的主要因素。

3、傳統(tǒng)反應(yīng)器中膜填充密度不足，一方面導(dǎo)致廢水中氧氣傳質(zhì)效率較低，另一方面生物量低，導(dǎo)致處理負(fù)荷降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種膜曝氣生物膜反應(yīng)器。

本發(fā)明的另一目的是提供一種使用上述膜曝氣生物膜反應(yīng)器的水處理系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一目的是提供上述水處理系統(tǒng)的清洗方法。

本發(fā)明的另一目的是提供由上述膜曝氣生物膜反應(yīng)器組合而成的膜曝氣生物膜反應(yīng)裝置。

本發(fā)明的又一目的是提供一種使用上述膜曝氣生物膜反應(yīng)裝置的水處理系統(tǒng)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種膜曝氣生物膜反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括：膜殼、膜絲、第一端蓋、第二端蓋、進(jìn)水口、出水口、進(jìn)氣口和出氣口；

膜絲安裝于膜殼內(nèi)，膜殼的兩個(gè)端部分別由第一端蓋和第二端蓋進(jìn)行端封；

第一端蓋上設(shè)有出氣口，第二端蓋上設(shè)有進(jìn)氣口；

在靠近兩個(gè)端部的膜殼側(cè)壁上，分別設(shè)有出水口和進(jìn)水口；水通過進(jìn)水口進(jìn)入膜殼，并以溢流的方式從出水口排出；

膜絲在膜殼中的裝填密度為30％-70％。

在上述膜曝氣生物膜反應(yīng)器中，特別地將膜絲的裝填密度設(shè)置為30％-70％，并且采用了進(jìn)氣方式以及溢流方式排水，使反應(yīng)器不僅具有高效的處理能力，而且更重要的是便于清洗。本發(fā)明提供的膜曝氣生物膜反應(yīng)器，在滿足上述裝填密度的條件下，保證了膜絲間生物膜生長(zhǎng)空間和組件內(nèi)實(shí)際微生物量之間的平衡，使反應(yīng)器具有較高地有機(jī)負(fù)荷；而且，經(jīng)實(shí)際運(yùn)行驗(yàn)證，在上述膜絲裝填密度條件下，膜絲間的空間所形成的水流通道有利于清洗作業(yè)，可起到有效控制膜污染的作用。

上述膜曝氣生物膜反應(yīng)器可以設(shè)置為流通式膜曝氣生物膜反應(yīng)器。

在上述膜曝氣生物膜反應(yīng)器中，優(yōu)選地，膜絲在膜殼中的裝填密度為30-40％。

在上述膜曝氣生物膜反應(yīng)器中，優(yōu)選地，所述出水口設(shè)于靠近第一端蓋的膜殼側(cè)壁上，所述進(jìn)水口設(shè)于靠近第二端蓋的膜殼側(cè)壁上。

在上述膜曝氣生物膜反應(yīng)器中，優(yōu)選地，所述膜殼為豎向設(shè)置，所述第一端蓋為上端蓋，所述第二端蓋為下端蓋。

在上述膜曝氣生物膜反應(yīng)器中，進(jìn)氣可以采用純氧氣和空氣，根據(jù)實(shí)際廢水性質(zhì) 決定。

在上述膜曝氣生物膜反應(yīng)器中，反應(yīng)器的運(yùn)行方式可以采用單級(jí)或者多級(jí)方式運(yùn)行；針對(duì)每一級(jí)可以采用單次運(yùn)行和循環(huán)運(yùn)行的方式。各運(yùn)行方式簡(jiǎn)述如下：

單次運(yùn)行：進(jìn)水經(jīng)過單次處理后即達(dá)到要求，全部直接出水；

循環(huán)運(yùn)行：部分出水循環(huán)到進(jìn)水池，相當(dāng)于延長(zhǎng)處理時(shí)間；

多級(jí)運(yùn)行：上級(jí)組件的出水作為下一級(jí)組件的進(jìn)水，采用多級(jí)處理滿足處理要求。

在上述膜曝氣生物膜反應(yīng)器中，優(yōu)選地，所述膜絲由曝氣膜和生物膜組成，所述曝氣膜使用疏水性強(qiáng)，泡點(diǎn)壓力大的透氣疏水膜，曝氣膜的形態(tài)為中空纖維膜。

在上述膜曝氣生物膜反應(yīng)器中，優(yōu)選地，所述膜曝氣膜的材質(zhì)為聚乙烯、聚丙烯或聚四氟乙烯。

在上述膜曝氣生物膜反應(yīng)器中，優(yōu)選地，在所述進(jìn)水口處設(shè)有布水器。通過設(shè)置布水器，可保證進(jìn)水分布均勻。

在上述膜曝氣生物膜反應(yīng)器中，優(yōu)選地，所述反應(yīng)器設(shè)有壓力傳感器，用于監(jiān)測(cè)跨膜壓力的變化。當(dāng)跨膜壓力達(dá)到一定范圍時(shí)，可自動(dòng)開啟反應(yīng)器的清洗程序。

本發(fā)明另提供了一種使用上述膜曝氣生物膜反應(yīng)器的水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

膜曝氣生物膜反應(yīng)器、進(jìn)水泵、進(jìn)氣泵和進(jìn)水池；進(jìn)氣泵與膜曝氣生物膜反應(yīng)器的進(jìn)氣口連通；進(jìn)水池通過進(jìn)水泵與膜曝氣生物膜反應(yīng)器的進(jìn)水口連通；膜曝氣生物膜反應(yīng)器的出水口與出水管道連通，在出水管道上設(shè)置有與進(jìn)水池連通的支路。

本發(fā)明另外提供了上述水處理系統(tǒng)的清洗方法，所述清洗方法有以下幾種，實(shí)際運(yùn)行時(shí)可以采用其中的一種或幾種的組合；

(1)液體正沖洗：通過進(jìn)水口注入水(以較大流量)，以沖刷膜絲表面的微生物，清洗后的液體由出水口排出；

(2)液體反沖洗：通過排水口注入水(以較大流量)，以沖刷膜絲內(nèi)外部的污染物，清洗后的液體由進(jìn)水口排出；在液體反沖洗中，利用干凈的水由膜絲內(nèi)側(cè)流到膜絲外側(cè)的過程中，把膜絲孔內(nèi)積聚的污染物沖洗到膜絲外側(cè)，使膜絲內(nèi)部外部都可以沖洗到；

(3)氣體反沖洗：通過排氣口通入氣體(以較大流量)，以沖刷膜絲內(nèi)部的污染物，清洗后的氣體由進(jìn)氣口排出；

(4)浸泡清洗：從排氣口通入清洗液，浸泡一段時(shí)間，通過清洗液中的酸、堿 或者氧化劑去除膜絲內(nèi)外部的污染物，清洗后的液體由進(jìn)氣口排出；藥液浸泡過程中，浸泡液除了能浸泡膜絲內(nèi)表面的污染物，浸泡液也可以進(jìn)入慢慢滲透膜絲去除膜絲內(nèi)部的污染物，但是藥液浸泡時(shí)間不宜過長(zhǎng)，否則所用的藥液會(huì)殺死有用的微生物。

本發(fā)明另提供了由上述膜曝氣生物膜反應(yīng)器組合而成的膜曝氣生物膜反應(yīng)裝置，該裝置由2個(gè)及以上膜曝氣生物膜反應(yīng)器以并聯(lián)或串聯(lián)方式組合而成?？筛鶕?jù)污水水質(zhì)和水量自由選擇需要使用組件的數(shù)量。

本發(fā)明另外提供了一種使用上述膜曝氣生物膜反應(yīng)裝置的水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：膜曝氣生物膜反應(yīng)裝置、進(jìn)水泵、進(jìn)氣泵和進(jìn)水池；所述膜曝氣生物膜反應(yīng)裝置包括總進(jìn)水口、總出水口、總進(jìn)氣口、總出氣口；進(jìn)氣泵與膜曝氣生物膜反應(yīng)裝置的總進(jìn)氣口連通；進(jìn)水池通過進(jìn)水泵與膜曝氣生物膜反應(yīng)裝置的總進(jìn)水口連通；膜曝氣生物膜反應(yīng)裝置的總出水口與出水管道連通，在出水管道上設(shè)置有與進(jìn)水池連通的支路。

本發(fā)明提供的膜曝氣生物膜反應(yīng)器采用模塊化設(shè)計(jì)，占地節(jié)省，易于安裝調(diào)試，運(yùn)行簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行。

附圖說明

圖1為曝氣膜的工作原理示意圖；

圖2為傳統(tǒng)工藝中膜曝氣生物膜反應(yīng)器的工藝圖；

圖3為實(shí)施例1中的水處理系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說明，但不能理解為對(duì)本發(fā)明的可實(shí)施范圍的限定。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供了一種膜曝氣生物膜反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括：膜殼、膜絲、上端蓋、下端蓋、進(jìn)水口、出水口、進(jìn)氣口和出氣口；

膜殼為豎向設(shè)置，膜絲安裝于膜殼內(nèi)；膜殼的上端蓋上設(shè)有出氣口，下端蓋上設(shè)有進(jìn)氣口；

在膜殼側(cè)壁靠近上端蓋處設(shè)有出水口，膜殼側(cè)壁靠近下端蓋處設(shè)有進(jìn)水口；

在進(jìn)水口處設(shè)有布水器，用以均勻布水；

反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有壓力傳感器；

膜絲在膜殼中的裝填密度為30％。

將上述膜曝氣生物膜反應(yīng)器設(shè)置為一種水處理系統(tǒng)(示意圖如圖3所示)，該系統(tǒng)包括：

膜曝氣生物膜反應(yīng)器、進(jìn)水泵、進(jìn)氣泵和進(jìn)水池；

進(jìn)氣泵與膜曝氣生物膜反應(yīng)器的進(jìn)氣口連通；

進(jìn)水池通過進(jìn)水泵與膜曝氣生物膜反應(yīng)器的進(jìn)水口連通；

膜曝氣生物膜反應(yīng)器的出水口與出水管道連通，在出水管道上設(shè)置有與進(jìn)水池連通的支路。

上述水處理系統(tǒng)的清洗方法，有以下四種：

(1)液體正沖洗：通過進(jìn)水口注入大流量的水，以沖刷膜絲表面的微生物，清洗后的液體由出水口排出；

(2)液體反沖洗：通過排水口注入大流量的水，以沖刷膜絲內(nèi)外部的污染物，清洗后的液體由進(jìn)水口排出；

(3)氣體反沖洗：通過排氣口通入大流量的氣體，以沖刷膜絲內(nèi)部的污染物，清洗后的氣體由進(jìn)氣口排出；

(4)浸泡清洗：從排氣口通入清洗液，浸泡一段時(shí)間，通過清洗液中的酸、堿或者氧化劑去除膜絲內(nèi)外部的污染物，清洗后的液體由進(jìn)氣口排出。

經(jīng)測(cè)試，本實(shí)施例提供的膜曝氣生物膜反應(yīng)器的水處理系統(tǒng)，與膜曝氣生物膜工藝相比占地面積可減少50％，運(yùn)行成本節(jié)省30％以上；傳統(tǒng)膜曝氣生物膜工藝運(yùn)行1個(gè)月左右曝氣膜即嚴(yán)重污染，本實(shí)施例中的膜曝氣生物膜反應(yīng)器可以長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行6個(gè)月以上；與膜曝氣生物膜工藝相比，本實(shí)施例中的膜曝氣生物膜反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷可以達(dá)到2-3倍。