專利名稱：間歇曝氣、間歇出水膜生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種膜生物反應(yīng)器，特別是涉及一種在去除廢水中有機(jī)物的過程中，能提高膜生物反應(yīng)器脫氮能力的間歇曝氣、間歇出水膜生物反應(yīng)器，屬于水處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各種污染物的排放量急劇增加，對(duì)環(huán)境尤其是水體造成了嚴(yán)重污染，水資源的短缺已成為制約我國可持續(xù)性發(fā)展的重要因素。根據(jù)環(huán)境監(jiān)測總站的報(bào)道，我國城市地表水的主要污染物是氨氮、酚等。氨氮廢水的超標(biāo)排放是水體富營養(yǎng)化的主要原因。另外，氨氮還會(huì)增大給水消毒和工業(yè)循環(huán)水殺菌處理的用氯量；對(duì)某些金屬，特別是對(duì)銅具有腐蝕性；當(dāng)污水回用時(shí)，再生水中氨氮可以促進(jìn)輸水管道和用水設(shè)備中微生物的繁殖，形成生物垢，堵塞管道和用水設(shè)備，并影響換熱效率。氨氮廢水已引起環(huán)保領(lǐng)域和全球范圍的重視，近一、二十年來，國內(nèi)外在氨氮廢水處理方面開展了較多的研究。其研究范圍幾乎涉及物理、化學(xué)、生物法的各種處理工藝，新的技術(shù)不斷出現(xiàn)，在氨氮廢水處理的工業(yè)應(yīng)用方面展露出誘人的前景。
目前，氨氮廢水的處理技術(shù)可以分為兩大類一類是物化處理技術(shù)，包括吹脫(或汽提)、沉淀、膜吸收、濕式氧化等，其中吹脫和膜吸收技術(shù)都需要氨氮盡可能以氨分子形態(tài)存在；另一類技術(shù)是生物脫氮技術(shù)。
針對(duì)傳統(tǒng)的活性污泥法運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)必須考慮到反應(yīng)速率和污泥的沉降性能。反應(yīng)速率主要取決于活性污泥的濃度(MLSS)，污泥濃度高，則反應(yīng)速度就快。但考慮到二沉池不能過大，所以MLSS就不能太大，從而影響了反應(yīng)速率。污泥的沉降性能則取決于反應(yīng)器的運(yùn)行條件。嚴(yán)格控制反應(yīng)器的操作條件是首要條件，因此也限制了活性污泥法的應(yīng)用范圍。為了克服這些不足，科學(xué)家們首先想到了用膜來進(jìn)行固液分離。起初采用的是簡單的分置式膜生物反應(yīng)器。這種膜反應(yīng)器由于需要污泥回流泵來保證一定的膜面流速就勢必造成系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用高，而且回流產(chǎn)生的剪切力可能影響微生物的催化活性。經(jīng)過對(duì)這種分置式膜生物反應(yīng)器進(jìn)行改造之后，就形成了現(xiàn)在的錯(cuò)流式分離膜生物反應(yīng)器。最新的一種膜生物反應(yīng)器是一體式膜生物反應(yīng)器，也稱浸沒式膜生物反應(yīng)器。膜組件直接放于生物反應(yīng)器中，膜面流速由空氣的攪拌提供，這樣只要一臺(tái)小流量的吸壓泵、曝氣器和一個(gè)反應(yīng)池即可。
膜生物反應(yīng)器(Membrane Bioreactor，簡稱MBR)是一種將高效膜分離技術(shù)中的超微濾膜組件與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理反應(yīng)器系統(tǒng)。它以膜技術(shù)的高效分離作用取代了活性污泥法中的二次沉淀池，達(dá)到了原來二次沉淀池所無法比擬的泥水分離和污泥濃縮效果。由于膜對(duì)活性污泥混合液的過濾作用，該系統(tǒng)幾乎能將所有的微生物截留在生物反應(yīng)器中，使反應(yīng)器中的生物污泥濃度提高，污泥齡延長，故膜生物反應(yīng)器具有去除污染物效率高，出水水質(zhì)好，剩余污泥量少，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，占地面積小，運(yùn)行穩(wěn)定，系統(tǒng)靈活，流程可自控，運(yùn)行維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)。在污水深度處理和回收再用方面有著廣闊的應(yīng)用前景。
而從生物處理效果角度來看一體式膜生物反應(yīng)器，由于膜對(duì)微生物細(xì)菌的截留作用，世代周期較長的微生物能在HRT較小的條件下生存富集，因而膜生物反應(yīng)器對(duì)難降解有機(jī)物氨氮等有較高的去除率。而因?yàn)槿毖醐h(huán)境不充分，對(duì)總氮的去除不理想。
隨著我國水污染和水資源短缺問題的加重，國內(nèi)的MBR研究步伐正在加快，并已取得了很大的成就清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、天津大學(xué)等高等院校和中科院等科研機(jī)構(gòu)都在從事MBR工藝的理論與科學(xué)研究工作；此外，已有在大樓廢水、生活污水回用、醫(yī)院廢水處理等方面的應(yīng)用。但受目前國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、膜產(chǎn)品供應(yīng)狀況和規(guī)范設(shè)計(jì)要求等條件的限制，大規(guī)模工程應(yīng)用的實(shí)例還很少。這主要是因?yàn)槟ど锓磻?yīng)器有其缺點(diǎn)即膜組件造價(jià)高和膜生物反應(yīng)器膜污染問題，其中膜污染問題至今沒有找到一種有效的解決方法。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，從膜污染和生物處理效果兩方面著手，提供一種即可以減少膜污染又可以提高脫氮效果的間歇曝氣、間歇出水膜生物反應(yīng)器。這種新型的膜生物反應(yīng)器，通過在曝氣管路上安裝繼電器和電磁閥來控制曝氣和間歇時(shí)間，人為的創(chuàng)造一種好氧和厭氧或缺氧的條件，來提供整體的脫氮能力；在出水管路上安裝繼電器和電磁閥來控制停、出水時(shí)間，即可以提高脫氮能力，又可以降低膜污染。實(shí)驗(yàn)證明本實(shí)用新型除了對(duì)有機(jī)物和氨氮去除率高、總氮的去除效果明顯、膜污染小、原有的設(shè)備不需改造以外，還具有工藝簡單、操作方便、性能穩(wěn)定可靠、使用壽命長、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。
本實(shí)用新型給出的技術(shù)方案是這種間歇曝氣、間歇出水膜生物反應(yīng)器主要包括有膜生物反應(yīng)器，膜生物反應(yīng)器中裝有膜組件，膜生物反應(yīng)器上分別接有曝氣管、進(jìn)水管和出水管，其特點(diǎn)是所述的曝氣管上串接有用來控制曝氣和間歇時(shí)間的繼電器和電磁閥，人為的創(chuàng)造一種好氧和厭氧或缺氧的條件，來提供整體的脫氮能力，所述的出水管上串接有用來控制停、出水時(shí)間的繼電器和電磁閥，在曝氣時(shí)停止出水，在停止曝氣時(shí)出水，在MLSS為3.5g/L，氣體流量計(jì)控制曝氣量為200L/h，曝氣10min、間歇3min，同時(shí)出水停10min、出3min即可以提高脫氮能力，又可以降低膜污染。
本實(shí)用新型的工作原理為，主要利用膜將絕大部分生物截留在反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)器內(nèi)維持較高的污泥質(zhì)量濃度，有利于世代時(shí)間較長的微生物，如硝化細(xì)菌，的截留和生長。可以有效防止生長繁殖的世代周期長的硝化細(xì)菌的流失，為反應(yīng)器中保有足夠數(shù)量的硝化菌以完成生物硝化作用。在膜生物反應(yīng)器中，隨著污泥濃度的增長，生物池中形成了一些大的活性污泥絮體，溶解氧通過污泥絮體的表面進(jìn)入絮體內(nèi)部會(huì)形成一定的濃度梯度，在活性污泥絮體表面的供氧充分，進(jìn)行硝化反應(yīng)，在活性污泥絮體內(nèi)部的缺氧環(huán)境中，反硝化菌進(jìn)行反硝化。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果如下(1).對(duì)有機(jī)物和氨氮去除率高，總氮的去除效果明顯提高；(2).膜污染可以減輕；(3).裝置安裝方便，原有的設(shè)備不需改造，可直接裝入；(4).還具有工藝簡單、操作方便、性能穩(wěn)定可靠、使用壽命長、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。


附圖為本實(shí)用新型給出實(shí)施例的設(shè)備連接示意圖。
圖中標(biāo)號(hào)為1.膜生物反應(yīng)器，2.膜組件，3.曝氣管，4.進(jìn)水管，5.出水管，6.繼電器，7.電磁閥，8.繼電器，9.電磁閥，10.高位水箱，11.平衡水箱，12.空壓機(jī)，13.壓差計(jì)，14.流量計(jì)。
具體實(shí)施方式
如圖所示，這種間歇曝氣、間歇出水膜生物反應(yīng)器，主要包括有膜生物反應(yīng)器1，膜生物反應(yīng)器1中裝有膜組件2，膜生物反應(yīng)器1上分別接有曝氣管3、進(jìn)水管4和出水管5，所述的曝氣管3上串接有用來控制曝氣和間歇時(shí)間的繼電器6和電磁閥7，人為的創(chuàng)造一種好氧和厭氧或缺氧的條件，來提供整體的脫氮能力，所述的出水管5上串接有用來控制停、出水時(shí)間的繼電器8和電磁閥9，在曝氣時(shí)停止出水，在停止曝氣時(shí)出水，在MLSS為3.5g/L，氣體流量計(jì)控制曝氣量為200L/h，曝氣10min、間歇3min，同時(shí)出水停10min、出3min即可以提高脫氮能力，又可以降低膜污染。
本實(shí)用新型的工作過程是原水為生活污水，其中的BOD5∶N∶P＝100∶5∶1。原水從高位水箱10靠重力經(jīng)進(jìn)水管4進(jìn)入平衡水箱11，通過平衡水箱11底部的出水管進(jìn)入到膜生物反應(yīng)器1中，膜生物反應(yīng)器1的液面高度由平衡水箱11中的浮球閥保持?？諌簷C(jī)12產(chǎn)生的氣體通過曝氣管3、膜生物反應(yīng)器1中的砂濾曝氣頭提供反應(yīng)器內(nèi)微生物所需的溶解氧和產(chǎn)生沖刷膜面的錯(cuò)流流體，并由曝氣管3上的電磁閥7、繼電器6控制間歇時(shí)間，氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)來控制曝氣量。膜生物反應(yīng)器1中的原水通過微生物的降解，膜過濾由出水管5出水，并由出水管5上的電磁閥9、繼電器8控制間歇時(shí)間，轉(zhuǎn)子流量計(jì)14控制出水水量。為實(shí)時(shí)監(jiān)控膜污染的情況，利用連通器原理制成壓差計(jì)13，通過測壓板上的測壓管的液面高度反映膜污染的情況。
權(quán)利要求1.一種間歇曝氣、間歇出水膜生物反應(yīng)器，主要包括有膜生物反應(yīng)器，膜生物反應(yīng)器中裝有膜組件，膜生物反應(yīng)器上分別接有曝氣管、進(jìn)水管和出水管，其特征在于所述的曝氣管上串接有用來控制曝氣和間歇時(shí)間的繼電器和電磁閥，所述的出水管上串接有用來控制停、出水時(shí)間的繼電器和電磁閥。
專利摘要一種間歇曝氣、間歇出水膜生物反應(yīng)器，主要包括有膜生物反應(yīng)器，膜生物反應(yīng)器中裝有膜組件，膜生物反應(yīng)器上分別接有曝氣管、進(jìn)水管和出水管，其特征在于所述的曝氣管上串接有用來控制曝氣和間歇時(shí)間的繼電器和電磁閥，所述的出水管上串接有用來控制停、出水時(shí)間的繼電器和電磁閥。本實(shí)用新型通過控制曝氣和間歇時(shí)間，人為的創(chuàng)造一種好氧和厭氧或缺氧的條件，來提供整體的脫氮能力；通過控制停、出水時(shí)間，既可以提高脫氮能力，又可以降低膜污染。實(shí)驗(yàn)證明本實(shí)用新型除了對(duì)有機(jī)物和氨氮去除率高、總氮的去除效果明顯、膜污染小、原有的設(shè)備不需改造以外，還具有工藝簡單、操作方便、性能穩(wěn)定可靠、使用壽命長、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C02F101/16GK2915846SQ20052014585
公開日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2005年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月20日
發(fā)明者傅金祥, 由昆 申請(qǐng)人:沈陽建筑大學(xué)