專利名稱：接觸氧化h循環(huán)管膜生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于分體式膜生物反應(yīng)器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種接觸氧化H循環(huán)管膜生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
分體式膜生物反應(yīng)器是將膜組件與生物反應(yīng)單元分開(kāi)設(shè)置。生物反應(yīng)單元多為完全混合的活性污泥生物接觸氧化反應(yīng)池，即分體式膜生物反應(yīng)器在生物接觸氧化反應(yīng)池的外部設(shè)有一個(gè)膜單元。傳統(tǒng)的分體式膜生物反應(yīng)器采用管道和泵將生物接觸氧化反應(yīng)池與膜單元連接。膜單元采用錯(cuò)流過(guò)濾的操作方式，膜組件采用平板、管式或中空纖維超濾膜，后期發(fā)展采用微濾膜較多。由于膜單元和生物反應(yīng)單元分置，分體式膜生物反應(yīng)器具有膜單元維護(hù)操作和管理容易，膜易于清洗維修，膜清洗維護(hù)對(duì)生物單元影響小，膜單元維修、維護(hù)操作后，系統(tǒng)恢復(fù)運(yùn)行啟動(dòng)快，處理裝置規(guī)模限制較小。但傳統(tǒng)的分體式膜生物反應(yīng)器，在膜過(guò)濾時(shí)為控制膜的污染維持膜的透水量，須用循環(huán)泵使活性污泥混合液在膜面形成較高循環(huán)流速，因此運(yùn)行能耗很高，單位水量能耗約為3.0-5.5kW·H或h/m3，是傳統(tǒng)活性污泥法的10-15倍。(樊耀波等，環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，1997，17(1)68-74；鄭祥等，2000，環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，Vol.1(5)，12-19)。高運(yùn)行能耗嚴(yán)重制約了分體式膜生物反應(yīng)器技術(shù)的推廣應(yīng)用和其技術(shù)優(yōu)越性的發(fā)揮。
為了解決膜生物分體式膜生物反應(yīng)器能耗高的問(wèn)題，公開(kāi)號(hào)為CN1358675A的發(fā)明專利創(chuàng)造了一種采用淺水層鼓氣進(jìn)行膜沖洗的分體式膜生物反應(yīng)器，大大降低了單位水處理能耗。該發(fā)明雖然減小了水力循環(huán)所需要的能耗，但是，為了滿足鼓氣形成的水力循環(huán)工藝要求，循環(huán)管及相應(yīng)的閥門等的直徑較大，特別是對(duì)于較大或大規(guī)模的膜生物反應(yīng)器水處理系統(tǒng)，循環(huán)系統(tǒng)的建造費(fèi)用較高，而且操作不方便。
另外，公知的膜生物反應(yīng)器的生物處理單元多采用活性污泥法，其重要特征之一是利用膜分離的高度濃縮性提高生物反應(yīng)器的污泥濃度，從而增加生物反應(yīng)器對(duì)污染物的去除能力。但是，較高的污泥濃度對(duì)膜通量會(huì)產(chǎn)生負(fù)面的影響，造成膜生物反應(yīng)器處理廢水的能力降低。同時(shí)，較高的污泥濃度易造成膜的污染，為了減少膜污染，需要較高的曝氣量，因此處理單位水量的曝氣電耗增加。另外，活性污泥法易產(chǎn)生污泥膨脹問(wèn)題，降低處理后的出水水質(zhì)，使泥水混合液的粘度升高，造成膜堵塞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述分體式膜生物反應(yīng)器存在的不足，提供一種易于建造、操作和維護(hù)簡(jiǎn)便、能耗低、能穩(wěn)定運(yùn)行的膜生物反應(yīng)器。本發(fā)明創(chuàng)造一種由隔板將生物處理單元和膜單元隔開(kāi)，只用H或h形循環(huán)管實(shí)現(xiàn)無(wú)泵和無(wú)閥水力循環(huán)的分體式膜生物反應(yīng)器。并且本發(fā)明在生物處理單元采用了接觸氧化生物處理技術(shù)，能有效的降低高污泥負(fù)荷和污泥膨脹對(duì)整個(gè)反應(yīng)器的不利影響。本發(fā)明是對(duì)分體式膜生物反應(yīng)器的技術(shù)改進(jìn)，將使膜生物反應(yīng)器技術(shù)更加高效、經(jīng)濟(jì)，在水處理和廢水資源化領(lǐng)域中有更大應(yīng)用前景。
本發(fā)明提供的接觸氧化H循環(huán)管膜生物反應(yīng)器主要由生物接觸氧化反應(yīng)池、曝氣管、隔板、H或h形循環(huán)管、膜池、膜組件、抽吸泵、流量計(jì)等組成。所述的生物接觸氧化反應(yīng)池為主生化反應(yīng)區(qū)，內(nèi)裝有填料、曝氣管、液位計(jì)，填料淹沒(méi)在廢水中，填料上長(zhǎng)滿生物膜，廢水與生物膜接觸過(guò)程中，水中的有機(jī)物被微生物吸附、氧化分解和轉(zhuǎn)化為新的生物膜，廢水得到凈化。從填料上脫落的生物膜和廢水溢流經(jīng)過(guò)H或h形循環(huán)管，進(jìn)入膜池進(jìn)行分離。所述的膜池為固液分離區(qū)，內(nèi)裝有膜組件，膜組件由集水管和膜絲組成，膜絲采用的膜為超濾膜或微濾膜。膜組件的下部裝有進(jìn)行沖洗膜絲的膜沖洗鼓氣管，運(yùn)行過(guò)程中，膜沖洗鼓氣管鼓出的氣流不僅起到?jīng)_洗膜絲表面，減小膜污染，還起到提升膜池內(nèi)混合液向上流越過(guò)隔板進(jìn)入接觸氧化反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)混合液的循環(huán)，處理過(guò)的水經(jīng)抽吸泵抽吸從膜組件抽出。
本發(fā)明的分體式膜生物反應(yīng)器主要包括生物接觸氧化反應(yīng)池(5)、膜池(6)、膜組件(10)、H或h形循環(huán)管(12)、隔墻(13)、抽吸泵(14)，見(jiàn)附圖。
其特征在于生物接觸氧化反應(yīng)池(5)和膜池(6)由一堵隔板(13)分隔，隔板(13)頂部淹沒(méi)在生物接觸氧化反應(yīng)池(5)或膜池(6)池水液面至25cm深度處，生物接觸氧化反應(yīng)池(5)和膜池(6)池水越過(guò)隔板(13)頂部連通。一根H或h形循環(huán)管(12)，其兩根豎管經(jīng)一根橫短管連接跨裝在生物接觸氧化反應(yīng)池(5)和膜池(6)池間隔板(13)的兩側(cè)。生物接觸氧化反應(yīng)池(5)底部的泥水混合液通過(guò)H或h形循環(huán)管(12)流至膜池(6)的底部；在膜池鼓氣管(9)鼓氣的作用下，膜池(6)的水流自底部上升后，躍過(guò)隔板(13)頂部回流至生物接觸氧化反應(yīng)池(5)，形成生物接觸氧化反應(yīng)池(5)和膜池(6)之間的水力循環(huán)；循環(huán)管(14)上無(wú)閥門。本技術(shù)限定H或h形循環(huán)管(12)豎管的長(zhǎng)度為1-5米。
膜池(6)的靜水位在停止鼓氣的條件下同生物接觸氧化反應(yīng)池(5)的靜水位平齊。膜池(6)內(nèi)池水或污泥混合液的上部裝有膜組件(10)，如附圖所示的膜組件自水面起向下布設(shè)，即膜組件的上沿剛好淹沒(méi)在水面之下0至25cm水層中，膜組件視膜組件長(zhǎng)度浸沒(méi)入自水面至3.5米水深范圍內(nèi)的水層中，膜組件的長(zhǎng)度為1.5米到3.5米。膜池沖洗鼓氣管(11)部設(shè)在膜組件下的水層內(nèi)。膜池沖洗鼓氣管(11)為穿孔管。生物接觸氧化反應(yīng)池鼓氣管(7)可為穿孔管和微孔曝氣元件，通常與膜池沖洗鼓氣管(11)安裝在同一深度。
本發(fā)明分體式膜生物反應(yīng)器的特點(diǎn)1.生物處理單元采用生物接觸氧化反應(yīng)器，具有容積負(fù)荷高、污泥產(chǎn)量低、不存在污泥膨脹問(wèn)題、運(yùn)行管理簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。
2.微生物生長(zhǎng)在填料上，降低了膜分離區(qū)的污泥濃度與膜的污染，從而延長(zhǎng)了膜的使用壽命，提高膜的處理能力。
3.膜分離單元與生物處理單元分置，要進(jìn)行膜的維護(hù)和清洗時(shí)，只需要放空膜池內(nèi)的混合液即可，不影響生物處理單元的運(yùn)行。
4.H或h循環(huán)管無(wú)需閥門和閥門井，減低了設(shè)備和材料的消耗，減少了建設(shè)費(fèi)用，工程投資省，而且易于操作。
5.循環(huán)管的長(zhǎng)度較短，循環(huán)能耗較低；循環(huán)管不容易堵，循環(huán)水量安全性高；6.系統(tǒng)易維護(hù)，進(jìn)行膜的化學(xué)清洗時(shí)，只需將膜池排空，而不影響生物接觸氧化反應(yīng)池的運(yùn)行條件和狀態(tài)，不會(huì)損傷生物接觸氧化反應(yīng)池的微生物。
7.膜池中對(duì)膜絲的鼓氣沖洗采用大中氣泡鼓氣裝置，可在有效進(jìn)行膜沖洗的同時(shí)，提供混合液在膜池內(nèi)向上流的動(dòng)力，降低分體式膜生物反應(yīng)器單位產(chǎn)水能耗。
具體實(shí)施例方式
污水經(jīng)格柵井(2)后進(jìn)入原水池(3)，然后在污水泵(4)的輸送下進(jìn)入生物接觸氧化反應(yīng)池(5)，與填料(8)上的生物膜接觸，廢水中的污染物在微生物的吸附、氧化分解作用下得到去除，所需的氧氣由曝氣管(7)提供?；旌弦航?jīng)H或h循環(huán)管(12)進(jìn)入膜池(6)，膜池(6)的混合液在膜沖洗鼓氣管(11)鼓出的氣流的提升作用下向上流動(dòng)，經(jīng)隔板(13)上沿進(jìn)入生物接觸氧化反應(yīng)池(5)，混合液得以循環(huán)。處理水在抽吸泵(14)的驅(qū)動(dòng)下，經(jīng)膜組件(10)過(guò)濾連續(xù)出水進(jìn)入清水池(15)。系統(tǒng)運(yùn)行所需的空氣由空氣壓縮機(jī)(9)提供。


附圖為本發(fā)明所述生物接觸氧化膜生物反應(yīng)器的示意圖，其中1、進(jìn)水管，2、隔柵井，3、原水池，4、污水泵，5、生物接觸氧化反應(yīng)池，6、膜池，7、曝氣管，8、填料曝氣管，9、空氣壓縮機(jī)，10、膜組件，11、膜沖洗鼓氣管，12、H或h循環(huán)管，13、隔墻，14、抽吸泵，15、清水池，16、污水管，17、壓縮空氣管，18、氣體流量計(jì)a，19、氣體流量計(jì)b，20、閥門a，21、閥門b，22、負(fù)壓表，23、液體流量計(jì)，24、吸水管具體實(shí)施方式
實(shí)施例1將含有COD為50～327mg/L，BOD5為40～100mg/L，SS為20～50mg/L的生活污水進(jìn)入接觸氧化H循環(huán)管膜生物反應(yīng)器，在鼓氣量為0.4m3/hr，溫度12～29℃，pH為6.5～7.8條件下，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行70天，生物相長(zhǎng)勢(shì)良好，處理效果穩(wěn)定。
系統(tǒng)出水COD值在10～30mg/L之間變化，一般穩(wěn)定在20mg/L之下，BOD5值在1～3mg/L之間波動(dòng)，SS穩(wěn)定在0.3mg/L下，水質(zhì)達(dá)到國(guó)家城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種分體式膜生物反應(yīng)器，主要由生物接觸氧化反應(yīng)池、H或h形循環(huán)管、隔板、膜池、膜組件、抽吸泵、流量計(jì)等組成，其特征在于生物處理單元采用生物接觸氧化反應(yīng)器，生物處理單元與膜分離單元之間通過(guò)H或h形循環(huán)管和隔板的協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)混合液在反應(yīng)器內(nèi)的循環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的膜生物反應(yīng)器，其特征在于微生物生長(zhǎng)在填料上，降低了膜分離區(qū)的污泥濃度與膜的污染，從而延長(zhǎng)了膜的使用壽命，提高膜的處理能力。
3.如權(quán)利要求1所述的化膜生物反應(yīng)器，其特征在于膜分離單元與生物處理單元由隔板隔開(kāi)，要進(jìn)行膜的維護(hù)和清洗時(shí)，只需要放空膜池內(nèi)的混合液即可，不影響生物處理單元的運(yùn)行。
4.如權(quán)利要求1所述的分體式膜生物反應(yīng)器，其特征在于膜組件的下部裝有進(jìn)行沖洗膜絲的膜沖洗鼓氣管，運(yùn)行過(guò)程中，膜沖洗鼓氣管鼓出的氣流不僅起到?jīng)_洗膜絲表面，減小膜污染，還起到提升膜池內(nèi)混合液向上流的作用，推動(dòng)膜池混合液越過(guò)隔板實(shí)現(xiàn)循環(huán)。
5.如權(quán)利要求1所述的膜生物反應(yīng)器，其特征在于所述的循環(huán)管其結(jié)構(gòu)為H或h形；H或h形循環(huán)管豎管的長(zhǎng)度為1-5米。
6.如權(quán)利要求1所述的膜生物反應(yīng)器，其特征在于所述的膜組件使用膜為超濾或微濾中空纖維膜，膜組件長(zhǎng)度為1.5-3.5米。
全文摘要
一種分體式膜生物反應(yīng)器，主要由生物接觸氧化反應(yīng)池、曝氣管、H或h形循環(huán)管、隔板、膜池、膜組件、抽吸泵、流量計(jì)等組成，其特征在于生物處理單元采用生物接觸氧化反應(yīng)器，具有容積負(fù)荷高、污泥產(chǎn)量低、不存在污泥膨脹問(wèn)題、運(yùn)行管理簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。膜分離單元與生物處理單元由隔板分開(kāi)，再隔板和H或h形循環(huán)管的協(xié)同作用下實(shí)現(xiàn)混合液在生物接觸氧化反應(yīng)池和膜池之間的循環(huán)，降低了建造和運(yùn)行成本，易于操作。采用本發(fā)明接觸氧化H循環(huán)管膜生物反應(yīng)器處理生活污水的出水水質(zhì)良好，膜的使用壽命長(zhǎng)，且易于建造，操作和維護(hù)簡(jiǎn)便，能耗低。
文檔編號(hào)C02F3/02GK1899979SQ20051008546
公開(kāi)日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2005年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月21日
發(fā)明者樊耀波, 董春松, 李剛, 徐國(guó)良 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心