專利名稱：一種vt-mbr生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢水處理技術(shù)，特別是一種VT-MBR生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，我國工業(yè)用水和居民生活用水均大幅增加，并且工業(yè)廢水和生活污水的排放加劇了我國資源性缺水和水質(zhì)性缺水的局面。 污水處理技術(shù)不僅能解決水污染環(huán)境問題，也是解決水資源短缺問題的重要途徑。其中生物法處理污水技術(shù)已有近百年的歷史，但追求更高的處理效果、更低的運(yùn)行成本一直是人們追求的目標(biāo)。垂直折流生化反應(yīng)器(VTBR)技術(shù)是基于深井曝氣原理基礎(chǔ)上發(fā)明的，它結(jié)合了固定式膜生物反應(yīng)器，加壓供氣，厭氧脫氮好氧水解，污泥消化等諸多生物處理過程于一體，有廣泛的實(shí)用性，可靠性和經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)專利申請?zhí)?2111476. 1，垂直折流生化反應(yīng)器由封頭、人孔、筒體和填料網(wǎng)板組成，反應(yīng)器高度為2 20米，折流次數(shù)隨高度改變，折流次數(shù)至少為2，直徑可相等或不等。不同的水力狀態(tài)，反應(yīng)器內(nèi)可采用多種材質(zhì)和形式的填料，不同的操作壓力和氣源以及不同的供氣方式，從而優(yōu)化組合好氧、厭氧、兼氧多種工藝，應(yīng)用于高、中、低濃度有機(jī)廢水的處理。我們在專利申請?zhí)?0131325.8,00131326.6, 00131550. 1,00131324. X為滿足污水種類和不同處理要求對垂直折流生化反應(yīng)器進(jìn)行了一系列的發(fā)明創(chuàng)新，都達(dá)到了良好的效果。但生物處理所面臨的共同問題即微生物隨著出水的流失而引發(fā)生物降解效率的降低，生物處理工藝中的二沉池回流污泥即是解決這一問題的體現(xiàn)，并且隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求的提高，為滿足水資源政策需求，其出水水質(zhì)有待進(jìn)一步提高，以滿足中水回用要求。膜過濾技術(shù)在凈水和中水回用領(lǐng)域有著突出的優(yōu)勢。由于膜的截留作用，實(shí)現(xiàn)了水力停留時(shí)間和污泥停留時(shí)間的完全分離，提高出水水質(zhì)的同時(shí)，提高了反應(yīng)器的處理負(fù)荷。然而，在膜過濾過程中，由于膜污染問題，反應(yīng)器運(yùn)行成本增加，效益降低。研究表明， 通過曝氣使膜表面形成氣液兩相流，增大膜表面剪切力，能有效控制膜污染行為，但曝氣量的增加可能增加反應(yīng)器運(yùn)行能耗，從而增加成本。因此，在提高出水水質(zhì)的同時(shí)，使膜污染和反應(yīng)器能耗控制在較低水平有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種既可以保證出水水質(zhì)，提高處理負(fù)荷，又能顯著降低膜污染和運(yùn)行成本的廢水處理裝置，本發(fā)明是一種運(yùn)行穩(wěn)定、高效節(jié)能，有機(jī)結(jié)合的生物反應(yīng)器。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種VT-MBR生物反應(yīng)器，包括VTBR反應(yīng)裝置、膜分離裝置、緩沖池、循環(huán)泵、排氣口，所述的VTBR反應(yīng)裝置由多級VTBR反應(yīng)柱構(gòu)成，內(nèi)部裝有固定填料，進(jìn)水與氣源通過射流混合裝置共同進(jìn)入VTBR反應(yīng)裝置，VTBR反應(yīng)裝置末端與膜分離裝置相連，膜分離裝置剩余混合液體進(jìn)入緩沖池，通過循環(huán)泵將其循環(huán)至VTBR反應(yīng)裝置，膜分離裝置尾氣由緩沖池上部的排氣口排出。本發(fā)明所述的膜分離裝置有一系列管式膜組件串聯(lián)而成，膜組件上下連接壓力表，膜過濾驅(qū)動(dòng)力由VTBR反應(yīng)裝置尾部剩余壓力提供；膜分離裝置設(shè)有調(diào)壓閥，通過調(diào)壓閥調(diào)節(jié)壓力控制出水。所述的管式膜組件有一系列膜束構(gòu)成，通過環(huán)氧樹脂進(jìn)行密封，底部置有氣液混合分流裝置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)1、本發(fā)明在VTBR反應(yīng)裝置尾部串聯(lián)了膜分離裝置，由于膜的截留作用，出水化學(xué)需氧量進(jìn)一步降低，出水中的微生物、病菌和顆粒物大多被截留，出水濁度明顯更好，有利于中水回用或其它選擇。另外，由于膜的截留作用，大分子難降解有機(jī)物在VTBR反應(yīng)裝置內(nèi)停留時(shí)間延長，并且有利于生長周期較長的微生物的積累與生長，提高了反應(yīng)器內(nèi)生物相多樣性和穩(wěn)定性，增加了處理負(fù)荷。2、本發(fā)明根據(jù)VTBR反應(yīng)裝置氣液調(diào)節(jié)，可靈活實(shí)現(xiàn)在管式膜組件內(nèi)部膜表面形成不同流態(tài)的氣液兩相流，增大了膜表面的剪切力，阻止了膜表面濾餅層形成和濃差極化現(xiàn)象，提高了膜的透水率，延長了膜操作周期，并且膜表面所形成的氣液兩相流，可以實(shí)現(xiàn)在較低流速下使膜污染控制在較低水平，節(jié)省了循環(huán)液體所需的能耗；與此同時(shí)，膜表面形成氣液兩相流，在增加膜表面擾動(dòng)的同時(shí)，進(jìn)一步提高了溶解氧，并且所利用的氣體由VTBR 反應(yīng)裝置尾氣提供，不僅提高了氣體的利用率，而且減緩了膜污染，進(jìn)一步節(jié)省了能耗。3、本發(fā)明所用的VTBR反應(yīng)柱與管式膜組件均為柱狀反應(yīng)裝置，兩者在外觀上相近，在實(shí)際安裝中更容易實(shí)現(xiàn)；可根據(jù)實(shí)際廢水水質(zhì)特點(diǎn)，將多級VTBR反應(yīng)柱和多級管式膜組件串聯(lián)，也可將VTBR反應(yīng)柱與管式膜組件優(yōu)化結(jié)合，以滿足特殊廢水處理需求，并且 VTBR反應(yīng)器為高壓反應(yīng)器，在增大溶解氧的同時(shí)，其尾部余壓仍可作為膜過濾驅(qū)動(dòng)力，進(jìn)一步節(jié)省了能耗，實(shí)現(xiàn)了資源的再利用。


圖Ia是本發(fā)明的VT-MBR生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。圖Ib是本發(fā)明的管式膜組件結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是采用人工合成葡萄糖廢水在第一、第二和第三階段，出水化學(xué)需氧量(COD) 變化對比曲線圖。圖3是人工合成NH4+-N第一、第二和第三階段出水濃度變化對比曲線圖。圖中IVTBR反應(yīng)裝置，2膜分離裝置，3緩沖池，4循環(huán)泵，5排氣口，6管式膜組件， 7壓力表，8調(diào)壓閥，9流量控制閥，10進(jìn)水，11氣源，12氣液混合射流裝置，13膜束，14氣液混合分流裝置，15環(huán)氧樹脂密封層。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1所示，一種VT-MBR生物反應(yīng)器，包括VTBR反應(yīng)裝置1、膜分離裝置2、緩沖池 3、循環(huán)泵4、排氣口 5，所述的VTBR反應(yīng)裝置有多級VTBR反應(yīng)柱構(gòu)成，內(nèi)部裝有固定填料， 進(jìn)水10與氣源11通過射流混合裝置12共同進(jìn)入VTBR反應(yīng)裝置1，VTBR反應(yīng)裝置1末端與膜分離裝置2相連，膜分離裝置2剩余液體進(jìn)入緩沖池3，通過循環(huán)泵4將其循環(huán)至VTBR反應(yīng)裝置1，膜分離裝置2尾氣由緩沖池3上部排氣口 5排出；其特征在于所述的膜分離裝置2由一系列管式膜組件6串聯(lián)而成，膜組件上下連接壓力表7，膜過濾驅(qū)動(dòng)力由VTBR反應(yīng)裝置1尾部剩余壓力提供，通過調(diào)壓閥8調(diào)節(jié)壓力控制出水。所述的管式膜組件6由一系列膜束13構(gòu)成，通過環(huán)氧樹脂密封層15進(jìn)行密封，底部置有氣液混合分流裝置14。圖1所示的VTBR反應(yīng)裝置1的殼體采用有機(jī)玻璃制成，其底部置有填料網(wǎng)板，內(nèi)部裝有固定彈性纖維填料。膜分離裝置2由一系列管式膜組件6串聯(lián)而成，管式膜組件6 殼體結(jié)構(gòu)由有機(jī)玻璃制成，為柱狀結(jié)構(gòu)，管式膜組件6由一系列膜束13構(gòu)成，膜束材質(zhì)為 PVDF，膜孔徑為0. 22 μ m，單個(gè)膜束內(nèi)徑為5 6mm。本發(fā)明的工作過程如下進(jìn)水10與氣源11通過射流混合裝置12共同進(jìn)入VTBR 反應(yīng)裝置1，在VTBR反應(yīng)裝置1內(nèi)停留一定時(shí)間共同進(jìn)入膜分離裝置2，通過調(diào)節(jié)閥8和流量控制閥9調(diào)節(jié)管式膜組件6操作壓力和出水流量，膜分離裝置2剩余混合液體進(jìn)入緩沖池3，通過循環(huán)泵4將其循環(huán)至VTBR反應(yīng)裝置1，膜分離裝置2尾氣由緩沖池3上部排氣口 5排出。 根據(jù)具體情況，將本發(fā)明VTBR反應(yīng)裝置設(shè)為三級VTBR反應(yīng)柱，膜分離裝置設(shè)為單級管式膜組件，廢水在VTBR反應(yīng)裝置內(nèi)停留《!，進(jìn)行廢水處理實(shí)驗(yàn)。經(jīng)本發(fā)明處理人工合成廢水的情況見圖2。圖2中的橫坐標(biāo)為反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行的天數(shù)，縱坐標(biāo)為COD值；其中第一、第二、第三階段汽水比依次為18. 4 1,30 1和40 1， 兩條曲線圖分別為上述汽水比下VTBR反應(yīng)裝置末端出水COD值和VT-MBR生物反應(yīng)器出水 COD 值。經(jīng)本發(fā)明處理人工合成NH4+-N廢水的情況見圖3。圖3中的橫坐標(biāo)為反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行的天數(shù)，縱坐標(biāo)為NH4+-N值；其中三個(gè)階段汽水比依次為18. 4 1,30 1和40 1， 兩條曲線圖分別為上述汽水比下VTBR反應(yīng)裝置末端出水NH4+-N值和VT-MBR生物反應(yīng)器出
水 NH4+-N 值。由圖2-3可看出一種VT-MBR生物反應(yīng)器，與VTBR反應(yīng)裝置出水相比，其出水水質(zhì)明顯提高。
權(quán)利要求
1.一種VT-MBR生物反應(yīng)器，包括VTBR反應(yīng)裝置(1)、膜分離裝置O)、緩沖池(3)、循環(huán)泵G)、排氣口(5)，所述的VTBR反應(yīng)裝置由多級VTBR反應(yīng)柱構(gòu)成，內(nèi)部裝有固定填料， 進(jìn)水(10)與氣源(11)通過射流混合裝置(12)共同進(jìn)入VTBR反應(yīng)裝置(1)，VTBR反應(yīng)裝置⑴末端與膜分離裝置⑵相連，膜分離裝置⑵剩余混合液體進(jìn)入緩沖池(3)，通過循環(huán)泵(4)將其循環(huán)至VTBR反應(yīng)裝置(1)，膜分離裝置(2)尾氣由緩沖池(3)上部的排氣口 (5)排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種VT-MBR生物反應(yīng)器，其特征在于膜分離裝置O)由一系列管式膜組件(6)串聯(lián)而成，膜組件上下連接壓力表(7)；膜分離裝置( 設(shè)有調(diào)壓閥 (8)，通過調(diào)壓閥(8)調(diào)節(jié)壓力控制出水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種VT-MBR生物反應(yīng)器，其特征在于所述的管式膜組件(6)由一系列膜束(1 并列構(gòu)成，通過環(huán)氧樹脂密封層(1 進(jìn)行密封，底部置有氣液混合分流裝置(14)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種VT-MBR生物反應(yīng)器，由VTBR裝置、膜分離裝置、緩沖池、循環(huán)泵和排氣口組成，進(jìn)水與氣源通過射流混合裝置共同進(jìn)入由多級VTBR反應(yīng)柱構(gòu)成的VTBR裝置，VTBR裝置末端與膜分離裝置相連，膜分離裝置剩余液體進(jìn)入緩沖池，通過循環(huán)泵將其循環(huán)至VTBR裝置，膜分離裝置尾氣由緩沖池上部排氣口排出，膜分離裝置由管式膜組件串聯(lián)而成，膜組件上下連接壓力表，膜過濾驅(qū)動(dòng)力由VTBR裝置尾部剩余壓力提供，通過調(diào)壓閥調(diào)節(jié)壓力控制出水。管式膜組件由一系列膜束構(gòu)成，通過環(huán)氧樹脂進(jìn)行密封，底部置有氣液混合分流裝置。本發(fā)明強(qiáng)化了VTBR裝置的生物降解能力，提高了處理負(fù)荷，同時(shí)有效控制了膜污染行為，延長了膜污染周期。
文檔編號C02F3/00GK102491499SQ20111043562
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者喬森, 周集體, 張勁松, 金若菲, 錢光磊 申請人:大連理工大學(xué)