專利名稱：一體式膜生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于膜生物反應(yīng)器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種一體式膜生物反應(yīng)器。
2.膜透水率低。單位面積膜通量一般僅為5-10L/m2·h·0.1Mpa(劉銳，1999，給水排水，Vol.25(1)，1-4)。因膜的沖洗能耗大，膜的沖洗強度難以較大提高、膜的污染難以有效去除，所以，膜透水率低，用膜面積大。
3.膜組件位于生物反應(yīng)器的下部，不易清洗和維護。
本發(fā)明提供的一體式膜生物反應(yīng)器包括格柵及篩網(wǎng)、調(diào)節(jié)池、生物反應(yīng)器、膜分離單元、凈化水水箱等，其特征在于原水1經(jīng)格柵或篩網(wǎng)2進入調(diào)節(jié)池3，經(jīng)泵4提升進入生物反應(yīng)器7，由若干個如圖2所示的膜組件排列組成的膜分離單元5安裝于生物反應(yīng)器7中池水或污泥混合液的上部，膜組件自水面起向下布設(shè)，即圖2中膜組件上集水管19剛好淹沒在水面之下，下集水管20視膜組件長度浸沒入自水面至2.5米水深范圍內(nèi)的水層中；圖2中膜絲21兩端粘接在上、下集水管19、20之間；所述膜絲21采用的膜為超濾膜或微濾膜；膜單元5的下部裝有進行沖洗膜絲21和同時給生物反應(yīng)器7中活性污泥混合液鼓氣充氧的穿孔管6；鼓氣管6在生物反應(yīng)器7中的安裝深度視膜組件下集水管20浸沒深度，安裝在自水面至2.5米水深范圍內(nèi)的水層中；鼓氣穿孔管6下至生物反應(yīng)器底部安裝導(dǎo)流板18，導(dǎo)流板18的上邊緣與鼓氣穿孔管平齊，導(dǎo)流板18下邊緣距底部0.4-0.8米，導(dǎo)流板18的作用使生物反應(yīng)器內(nèi)的活性污泥在生物反應(yīng)池內(nèi)實現(xiàn)良好回流循環(huán)。進行沖洗膜絲21和給生物反應(yīng)器7中活性污泥混合液鼓氣充氧的空氣由空氣泵9經(jīng)空氣流量計10、空氣管11、和閥門8通入鼓氣管6。凈化水通過抽吸泵16抽吸或通過膜組件上方的水位與凈化水出水管13在凈水箱17出水口處水位之間的壓力差從膜組件自壓出流。凈化水經(jīng)閥門12、凈化水管13、凈化水流量計14、閥門15流入凈水箱17。當凈化水自壓出流水流量不能滿足要求時，關(guān)閉閥門15，開啟凈化水泵16，使凈化水通過抽吸泵16抽吸進入凈化水箱17。
本發(fā)明的工作原理是大大降低一體式膜生物反應(yīng)器中膜分離器單元上方的水深，即減小鼓氣管在沖洗膜組件時所必須克服的水頭壓力，從而達到有效減小膜沖洗壓力達到減小膜沖洗能耗的目的。可將沖刷膜組件的鼓氣壓力降低至在2.5米水深至水面之間的水頭范圍內(nèi)。如當膜組件的長度為0.3米，膜組件自水面向下布設(shè)，膜組件的下集水管處在自水面下0.3米水深處，鼓氣穿孔管沖洗膜時所要克服的水頭為約0.3米；又如，膜組件的長度為0.5米，膜組件自水面向下布設(shè)，膜組件的下集水管處在自水面下0.5米水深處，鼓氣穿孔管沖洗膜時所要克服的水頭為約0.5米。再如，膜組件的長度為1米，膜組件自水面向下布設(shè)，膜組件的下集水管處在自水面下1米水深處，鼓氣穿孔管沖洗膜時所要克服的水頭為約1米。以此類推，膜組件的長度為2米，膜組件自水面向下布設(shè)，膜組件的下集水管處在自水面下2米水深處，鼓氣穿孔管沖洗膜時所要克服的水頭為約2米。本技術(shù)限定膜組件長度不超過2.5米。
本發(fā)明的一體式膜生物反應(yīng)器的特點是1，在淺水層內(nèi)通過鼓氣進行膜沖洗。同公知的一體式膜生物反應(yīng)器相比，由于本發(fā)明在淺水層內(nèi)鼓氣對膜進行沖洗，即使在同樣鼓氣量進行膜沖洗的條件下，本發(fā)明須克服的鼓氣壓力較小，因此，鼓氣沖洗膜消耗的能量較小。2，對膜的鼓氣沖洗采用大中氣泡鼓氣裝置，因此可有效地進行膜沖洗，從而近一步有效地降低一體式膜生物反應(yīng)器單位產(chǎn)水能耗。
本發(fā)明采用在淺水層鼓氣沖洗膜的技術(shù)方案有效地降低了沖刷膜組件鼓氣的壓力，使沖刷膜組件的鼓氣壓力與膜的工作壓力(為使膜透水施加在膜兩側(cè)的水壓力差)實現(xiàn)了有效的分離。在不增加總鼓氣能耗的前提下，可提高膜沖洗的鼓氣強度，可有效地解決一體式膜生物反應(yīng)器膜的沖洗強度弱、膜的污染較重、膜透水率較低且難以穩(wěn)定的問題。突破了公知的一體式膜生物反應(yīng)器單位水處理能耗高，水處理規(guī)模多為中小規(guī)模，規(guī)模不宜過大(如萬噸/日)的限制，使實現(xiàn)大規(guī)模膜生物反應(yīng)器水處理系統(tǒng)的建設(shè)成為可能。膜組件置于淺水層中給膜的維護和清洗帶來方便，可減低膜生物反應(yīng)器的工程造價。


圖1為本發(fā)明所述一體式膜生物反應(yīng)器水處理技術(shù)的工藝流程圖。圖1中標號的含義為1.原水、2.格柵及篩網(wǎng)、3.調(diào)節(jié)池、4.泵、5.膜組件、6.鼓氣管、7.生物反應(yīng)器、8.閥門、9.空氣泵、10.空氣流量計、11.空氣管、12.閥門、13.凈化水管、14.凈化水流量計、15.閥門、16.凈化水泵、17.凈化水水箱、18.導(dǎo)流板。
圖2為本發(fā)明所述一體式膜生物反應(yīng)器水處理技術(shù)所用膜組件的示意圖，圖2中標號的含義為19.上集水管、20.下集水管、21.膜絲。
具體實施例方式
實施例1請參照圖1，包括格柵及篩網(wǎng)、調(diào)節(jié)池、生物反應(yīng)器、膜分離單元、凈化水水箱、水泵、鼓氣泵和相應(yīng)管道。以一個規(guī)模為24m3/d居住區(qū)污水回用工程分別采用公知的一體式膜生物反應(yīng)器技術(shù)和本發(fā)明的一體式膜生物反應(yīng)器技術(shù)進行了初步的運行能耗分析和比較。
公知的一體式膜生物反應(yīng)器生物反應(yīng)器水深3m，膜組件長度為1m，即上集水管19上沿至下集水管20下沿的距離為1m。氣水比為40∶1，即總鼓氣量為40m3/h，處理水量1m3/h，鼓氣壓力約為30kPa，鼓氣效率為0.44，處理單位水量的能耗為0.89kW·h/m3。
采用本發(fā)明的一體式膜生物反應(yīng)器技術(shù)方案，即在淺水層中鼓氣進行膜沖洗的一體式膜生物反應(yīng)器技術(shù)生物反應(yīng)器水深3m，處理水量1m3/h，膜組件長度為1m，鼓氣壓力約為10kPa；總氣水比也是40∶1，即總鼓氣量為40m3/h，鼓氣效率為0.44，處理單位水量的能耗為0.45kW·h/m3。
實施例2請參照圖1，包括格柵及篩網(wǎng)、調(diào)節(jié)池、生物反應(yīng)器、膜分離單元、凈化水水箱、水泵、鼓氣泵和相應(yīng)管道。以一個規(guī)模為24m3/d居住區(qū)污水回用工程分別采用公知的一體式膜生物反應(yīng)器技術(shù)和本發(fā)明的一體式膜生物反應(yīng)器技術(shù)進行了初步的運行能耗分析和比較。
公知的一體式膜生物反應(yīng)器生物反應(yīng)器水深3m，膜組件長度為0.5m，即上集水管19上沿至下集水管20下沿的距離為0.5m。氣水比為40∶1，即總鼓氣量為40m3/h，處理水量1m3/h，鼓氣壓力約為30kPa，鼓氣效率為0.44，處理單位水量的能耗為0.89kW·h/m3。
采用本發(fā)明的一體式膜生物反應(yīng)器技術(shù)方案，即在淺水層中鼓氣進行膜沖洗的一體式膜生物反應(yīng)器技術(shù)生物反應(yīng)器水深3m，處理水量1m3/h，膜組件長度為0.5m，鼓氣壓力約為5kPa；總氣水比也是40∶1，即總鼓氣量為40m3/h，鼓氣效率為0.44，處理單位水量的能耗為0.32kW·h/m3。
從實施例1和實施例2比較得出采用本發(fā)明的一體式膜生物反應(yīng)器技術(shù)方案，即在淺水層中鼓氣進行膜沖洗的一體式膜生物反應(yīng)器技術(shù)處理本實施例所說的居住區(qū)污水，單位污水處理能耗比公知的一體式膜生物反應(yīng)器低49％-64％，從而可有效減小單位水處理費用，提高該技術(shù)在水處理中應(yīng)用的經(jīng)濟實用性。
權(quán)利要求
1.一種一體式膜生物反應(yīng)器，包括調(diào)節(jié)池(3)和生物反應(yīng)器(7)；其中，生物反應(yīng)器(7)中裝有膜單元(5)；膜單元(5)的下部裝有鼓氣管(6)，用于通過空氣泵(9)和空氣管(11)通入空氣；鼓氣管(6)下至生物反應(yīng)器(7)底部安裝有導(dǎo)流板(18)；膜單元上連有用于流出凈化水的凈化水管(13)和凈水箱(17)；其特征在于，膜分離單元(5)安裝于生物反應(yīng)器(7)中池水的上部，膜組件自水面起向下布設(shè)，使膜組件上集水管(19)安裝在水面下，下集水管(20)安裝在自水面至2.5米水深范圍內(nèi)的水層中。
2.按照權(quán)利要求1所述的一體式膜生物反應(yīng)器，其特征在于，在調(diào)節(jié)池(3)上還裝有格柵或篩網(wǎng)(2)；在調(diào)節(jié)池(3)和生物反應(yīng)器(7)之間還裝有一個泵(4)；在空氣泵(9)和鼓氣管(6)之間還裝有空氣流量計(10)和閥門(12)；在膜單元和凈水箱之間還裝有凈化水流量計(14)和閥門(15)。
3.按照權(quán)利要求2所述的一體式膜生物反應(yīng)器，其特征在于，還包括一個凈化水泵(16)，與閥門(15)并聯(lián)，用于當凈化水自壓出流流量不足時，關(guān)閉閥門(15)，開啟凈化水泵(16)，使凈化水通過抽吸泵(16)抽吸進入凈化水箱(17)。
4.按照權(quán)利要求1所述的一體式膜生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的膜分離單元(5)由多個膜組件組成。
5.如權(quán)利要求1所述的一體式膜生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的鼓氣管(6)為穿孔管，安裝在自水面至2.5米水深范圍內(nèi)的水層中。
6.如權(quán)利要求1所述的一體式膜生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的導(dǎo)流板(18)的上邊緣與鼓氣管(6)平齊，導(dǎo)流板(18)下邊緣距生物反應(yīng)器(7)底部0.4-0.8米。
7.如權(quán)利要求1所述的一體式膜生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的膜組件由上集水管(19)、下集水管(20)和膜絲(21)組成；所述膜絲(21)采用的膜為超濾膜或微濾膜。
全文摘要
一種一體式膜生物反應(yīng)器,原水經(jīng)格柵或篩網(wǎng)、調(diào)節(jié)池、泵提升入生物反應(yīng)器;膜單元裝于自生物反應(yīng)器池水面至水深2.5米范圍水層內(nèi),膜組件下部裝有鼓氣管、導(dǎo)流板,凈化水通過自壓出水或泵抽吸出水。本發(fā)明可使單位水處理能耗降低49%－64%,減小單位水處理費用,提高該技術(shù)在水處理應(yīng)用中的經(jīng)濟實用性。
文檔編號C02F3/10GK1358674SQ0112069
公開日2002年7月17日 申請日期2001年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月15日
發(fā)明者樊耀波 申請人:中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心