專(zhuān)利名稱(chēng)：一種利用微生物產(chǎn)電減緩膜污染的mbr一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種MBR—體化裝置，具體涉及一種利用微生物產(chǎn)電減緩膜污染的MBR 一體化設(shè)備。
背景技術(shù)：
MBR與傳統(tǒng)生物處理法相比實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)器內(nèi)水力停留時(shí)間(HRT)與污泥停留時(shí)間(SRT)的完全分離，同時(shí)具有固液分離效果好、生化效率和污染物去除率高、設(shè)備緊湊、占地面積小、自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但是膜污染問(wèn)題仍是限制MBR大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸因素。
膜污染是指在運(yùn)行過(guò)程中，細(xì)胞混合液中的微生物菌群及其代謝產(chǎn)物、膠體顆粒、溶解性大分子由于與膜存在物理化學(xué)作用、機(jī)械作用而引起在膜表面或膜內(nèi)吸附、沉積造成膜孔變小或堵塞，使產(chǎn)生透過(guò)流量和分離特性的不可逆變化。整個(gè)膜污染過(guò)程可以分為三個(gè)階段第一階段以EPS和SMP為代表的微生物的代謝產(chǎn)物極易在膜面上吸附，造成早期膜的不可逆污染，表現(xiàn)為T(mén)MP迅速增加；此階段污染物的吸附是隨機(jī)的，并未形成嚴(yán)格意義上的餅層，微生物絮體隨攪動(dòng)滑過(guò)膜表面，膜表面只殘留了細(xì)小的生物絮體和微生物代謝產(chǎn)物。第二階段經(jīng)過(guò)第一階段，膜表面大部分已被微生物代謝產(chǎn)物所覆蓋，生物絮體和膠體物質(zhì)更容易吸附在其表面，盡管膜出水量設(shè)定在臨界膜通量以下，生物絮體也會(huì)隨即的黏附在膜表面形成二次膜。由于吸附過(guò)程不僅僅發(fā)生在膜孔，整個(gè)膜表面也會(huì)發(fā)生吸附現(xiàn)象，因而生物絮體開(kāi)始形成泥餅層，然而此階段形成的泥餅層并未直接影響膜通量，TMP表現(xiàn)為緩慢增加的趨勢(shì)。第三階段隨著污染物在膜孔及膜表面的吸附或黏附，一些膜孔或膜表面污染嚴(yán)重，在這些區(qū)域出水能力顯著降低，因而出現(xiàn)了出水量在膜不同區(qū)域的再次分配，加大了未受污染的膜孔或表面的產(chǎn)水能力，同時(shí)也加重了這些區(qū)域的膜污染。此階段TMP表現(xiàn)為突然跳躍，膜出水能力大幅度降低。大多數(shù)研究認(rèn)為胞外聚合物、微生物以及無(wú)機(jī)鹽類(lèi)是造成膜污染的主要污染物，其中胞外聚合物(EPS)。微生物及污水中的膠體物質(zhì)大多數(shù)帶負(fù)電荷，所以在膜組件兩側(cè)施加一定強(qiáng)度的電場(chǎng)，使帶負(fù)電荷物質(zhì)在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力作用，從而阻止污染物質(zhì)向膜表面移動(dòng)或使污染物質(zhì)脫離膜表面，在一定程度上減緩膜污染。然而在膜兩側(cè)施加電場(chǎng)不僅耗費(fèi)電能，所施加的電場(chǎng)過(guò)強(qiáng)還會(huì)影響微生物的正常代謝活動(dòng)，甚至?xí)刮⑸锼劳鰪亩绊懫渌幚砟芰Α?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有MBR設(shè)備膜污染嚴(yán)重，限制了 MBR設(shè)備大規(guī)模的應(yīng)用的問(wèn)題，進(jìn)而提出一種利用微生物產(chǎn)電減緩膜污染的MBR —體化裝置。
本發(fā)明為解決上述問(wèn)題采取的技術(shù)方案是本發(fā)明包括水箱、進(jìn)水蠕動(dòng)泵、中空纖維膜組件、多個(gè)曝氣頭、出水蠕動(dòng)泵和空氣壓縮機(jī)，本發(fā)明還包括陽(yáng)極室、導(dǎo)線和陰極室，進(jìn)水蠕動(dòng)泵的進(jìn)水端通過(guò)導(dǎo)管與水箱連接，蠕動(dòng)進(jìn)水泵的出水端通過(guò)導(dǎo)管與陽(yáng)極室連接，陽(yáng)極室、中空纖維膜組件、陰極室并排平行設(shè)置，且中空纖維膜組件位于陽(yáng)極室與陰極室之間，陽(yáng)極室通過(guò)導(dǎo)線與陰 極室連接，中空纖維膜組件通過(guò)導(dǎo)管與出水蠕動(dòng)泵的進(jìn)水端連接，多個(gè)曝氣頭并排平行設(shè)置在中空纖維膜組件的下方，每個(gè)曝氣頭均與空氣壓縮機(jī)連接。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明利用產(chǎn)電菌產(chǎn)生的電能減緩膜污染，不僅降低了系統(tǒng)的能耗，而且產(chǎn)生的低電壓也不會(huì)影響微生物的正常代謝。本發(fā)明將膜組件置于微生物燃料電池陽(yáng)極與陰極之間，即利用微生物燃料電池的內(nèi)部電場(chǎng)控制膜污染，兩極板之間的內(nèi)電壓可以通過(guò)改變外部負(fù)載的電阻值從而改變大小。本發(fā)明中污水首先進(jìn)入陽(yáng)極室再進(jìn)入反應(yīng)器，由于陽(yáng)極室是厭氧環(huán)境，能對(duì)原水中難降解的有機(jī)物起到水解酸化的作用，從而提高污水處理效果。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，在控制膜污染的同時(shí)提高了污水處理效果及溶解氧利用率，同時(shí)又為微生物燃料電池產(chǎn)生的低電能提供了一個(gè)簡(jiǎn)單有效的利用途徑。


圖I是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是陽(yáng)極室的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是圖2的俯視圖，圖4是陰極室的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖I至圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種利用微生物產(chǎn)電減緩膜污染的MBR —體化裝置包括水箱I、進(jìn)水蠕動(dòng)泵2、中空纖維膜組件5、多個(gè)曝氣頭6、出水蠕動(dòng)泵8和空氣壓縮機(jī)9，本實(shí)施方式還包括陽(yáng)極室3、導(dǎo)線4和陰極室7，進(jìn)水蠕動(dòng)泵2的進(jìn)水端通過(guò)導(dǎo)管與水箱I連接，蠕動(dòng)進(jìn)水泵2的出水端通過(guò)導(dǎo)管與陽(yáng)極室3連接，陽(yáng)極室3、中空纖維膜組件5、陰極室7并排平行設(shè)置，且中空纖維膜組件5位于陽(yáng)極室3與陰極室7之間，陽(yáng)極室3通過(guò)導(dǎo)線4與陰極室7連接，中空纖維膜組件5通過(guò)導(dǎo)管與出水蠕動(dòng)泵8的進(jìn)水端連接，多個(gè)曝氣頭6并排平行設(shè)置在中空纖維膜組件5的下方，每個(gè)曝氣頭6均與空氣壓縮機(jī)9連接。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖I說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種利用微生物產(chǎn)電減緩膜污染的MBR —體化裝置還包括真空壓力表10，真空壓力表10設(shè)置在中空纖維膜組件5與出水蠕動(dòng)泵8之間的導(dǎo)管上。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖2和圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種利用微生物產(chǎn)電減緩膜污染的MBR —體化裝置的陽(yáng)極室3包括石墨碳棒3-1、陽(yáng)極室容器3-3和若干個(gè)活性炭顆粒3-5，石墨碳棒3-1插裝在陽(yáng)極室容器3-2內(nèi)，若干個(gè)活性炭顆粒3-3填充在陽(yáng)極室容器3-2內(nèi)，陽(yáng)極室容器3-3朝向陰極室7 —側(cè)的側(cè)壁上設(shè)有質(zhì)子交換膜3-4，陽(yáng)極室容器3-3的底部設(shè)有進(jìn)水口 3-6，陽(yáng)極室容器3-3的頂部設(shè)有出水口 3-2，陽(yáng)極室3的出水口 3-2與MBR反應(yīng)器連接。本實(shí)施方式中的石墨碳棒3-1直徑為6mm，長(zhǎng)60mm。本實(shí)施方式中將石墨碳棒3-1的一端用防水膠固定在陽(yáng)極室3的頂部，以保證活性炭顆粒3-5與石墨碳棒3-1穩(wěn)定接觸。啟動(dòng)前，將PEM用過(guò)氧化氫煮lOmin，然后用O. 5mol/LH2S04和Imol/LNaOH各浸泡2h，最后用去離子水浸泡5h備用，陽(yáng)極室3采用厭氧污泥接種,人工合成廢水作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，接種期間陽(yáng)極室3采用間歇方式運(yùn)行，負(fù)載電阻為500歐姆。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種利用微生物產(chǎn)電減緩膜污染的MBR —體化裝置的陽(yáng)極室容器3-3的長(zhǎng)L為150_，陽(yáng)極室容器3_3的寬W為20mm，陽(yáng)極室容器3-3的高H為180mm。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
三相同。
具體實(shí)施方式
五結(jié)合圖2和圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種利用微生物產(chǎn)電減緩膜污染的MBR —體化裝置的陽(yáng)極室容器3-3是有機(jī)玻璃制作的。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
三或四相同。
具體實(shí)施方式
六結(jié)合4說(shuō)明本實(shí)施方式,本實(shí)施方式所述一種利用微生物產(chǎn)電減緩膜污染的MBR —體化裝置的陰極室7包括框架7-1和多個(gè)碳刷7-2，多個(gè)碳刷7_2并排平行設(shè)置在框架7-1內(nèi)。本實(shí)施方式中碳刷7-2沒(méi)有經(jīng)過(guò)特殊加工，沒(méi)有貴金屬催化劑，而是以附著的好氧微生物作為催化質(zhì)子、電子與氧氣結(jié)合的催化劑。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
七結(jié)合圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種利用微生物產(chǎn)電減緩膜污染的MBR —體化裝置的每個(gè)碳刷7-2的直徑為2cm，每個(gè)碳刷7_2的長(zhǎng)為17cm。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
六相同。
具體實(shí)施方式
八結(jié)合圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種利用微生物產(chǎn)電減緩膜污染的MBR—體化裝置的框架7-1是不銹鋼制作的。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
六相同。工作原理水箱I中的廢水在進(jìn)水蠕動(dòng)泵2抽吸作用下通過(guò)進(jìn)水口 3-6進(jìn)入陽(yáng)極室3，流量為10ml/min，陽(yáng)極室3水力停留時(shí)間為O. 35h，經(jīng)過(guò)陽(yáng)極室3處理的廢水通過(guò)出水口 3_2進(jìn)AMBR反應(yīng)器，反應(yīng)器尺寸為長(zhǎng)225mm、寬113mm、高430mm，有效體積為7000ml，水力停留時(shí)間為8h，出水系統(tǒng)采用出水蠕動(dòng)泵8抽吸水，真空壓力表10檢測(cè)膜組件的跨膜壓力，曝氣系統(tǒng)采取空氣壓縮機(jī)9進(jìn)行曝氣，采用氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制氣體流量。
權(quán)利要求
1.一種利用微生物產(chǎn)電減緩膜污染的MBR—體化裝置，它包括水箱(I)、進(jìn)水蠕動(dòng)泵(2)、中空纖維膜組件(5)、多個(gè)曝氣頭(6)、出水蠕動(dòng)泵(8)和空氣壓縮機(jī)(9)，其特征在于所述一種利用微生物產(chǎn)電減緩膜污染的MBR—體化裝置還包括陽(yáng)極室(3)、導(dǎo)線(4)和陰極室(7)，進(jìn)水蠕動(dòng)泵(2)的進(jìn)水端通過(guò)導(dǎo)管與水箱(I)連接，蠕動(dòng)進(jìn)水泵(2)的出水端通過(guò)導(dǎo)管與陽(yáng)極室(3)連接，陽(yáng)極室(3)、中空纖維膜組件(5)、陰極室(7)并排平行設(shè)置，且中空纖維膜組件(5)位于陽(yáng)極室(3)與陰極室(7)之間，陽(yáng)極室(3)通過(guò)導(dǎo)線(4)與陰極室(7)連接，中空纖維膜組件(5)通過(guò)導(dǎo)管與出水蠕動(dòng)泵(8)的進(jìn)水端連接，多個(gè)曝氣頭(6)并排平行設(shè)置在中空纖維膜組件(5)的下方，每個(gè)曝氣頭(6)均與空氣壓縮機(jī)(9)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種利用微生物產(chǎn)電減緩膜污染的MBR—體化裝置，其特征在于所述一種利用微生物產(chǎn)電減緩膜污染的MBR —體化裝置還包括真空壓力表(10)，真空壓力表(10)設(shè)置在中空纖維膜組件(5)與出水蠕動(dòng)泵(8)之間的導(dǎo)管上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種利用微生物產(chǎn)電減緩膜污染的MBR—體化裝置，其特征在于陽(yáng)極室(3)包括石墨碳棒(3-1)、陽(yáng)極室容器(3-3)和若干個(gè)活性炭顆粒(3-5)，石墨碳棒(3-1)插裝在陽(yáng)極室容器(3-2)內(nèi)，若干個(gè)活性炭顆粒(3-3)填充在陽(yáng)極室容器(3-2)內(nèi)，陽(yáng)極室容器(3-3)朝向陰極室(7) —側(cè)的側(cè)壁上設(shè)有質(zhì)子交換膜(3-4)，陽(yáng)極室容器(3-3)的底部設(shè)有進(jìn)水口(3-6)，陽(yáng)極室容器(3-3)的頂部設(shè)有出水口(3-2)，陽(yáng)極室(3)的出水口(3-2)與MBR反應(yīng)器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種利用微生物產(chǎn)電減緩膜污染的MBR—體化裝置，其特征在于陽(yáng)極室容器(3-3)的長(zhǎng)(L)為150mm，陽(yáng)極室容器(3_3)的寬(W)為20mm，陽(yáng)極室容器(3-3)的高(H)為 180mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述一種利用微生物產(chǎn)電減緩膜污染的MBR—體化裝置，其特征在于陽(yáng)極室容器(3-3)是有機(jī)玻璃制作的。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種利用微生物產(chǎn)電減緩膜污染的MBR—體化裝置，其特征在于陰極室(7)包括框架(7-1)和多個(gè)碳刷(7-2)，多個(gè)碳刷(7-2)并排平行設(shè)置在框架(7-1)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種利用微生物產(chǎn)電減緩膜污染的MBR—體化裝置，其特征在于每個(gè)碳刷(7-2)的直徑為2cm，每個(gè)碳刷(7-2)的長(zhǎng)為17cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種利用微生物產(chǎn)電減緩膜污染的MBR—體化裝置，其特征在于所述框架(7-1)是不銹鋼制作的。
全文摘要
一種利用微生物產(chǎn)電減緩膜污染的MBR一體化裝置，它涉及一種MBR一體化裝置，具體涉及一種利用微生物產(chǎn)電減緩膜污染的MBR一體化設(shè)備。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有MBR設(shè)備膜污染嚴(yán)重，限制了MBR設(shè)備大規(guī)模的應(yīng)用的問(wèn)題。本發(fā)明包括水箱、進(jìn)水蠕動(dòng)泵、中空纖維膜組件、多個(gè)曝氣頭、出水蠕動(dòng)泵和空氣壓縮機(jī)，本發(fā)明還包括陽(yáng)極室、導(dǎo)線和陰極室，進(jìn)水蠕動(dòng)泵的出水端通過(guò)導(dǎo)管與陽(yáng)極室連接，陽(yáng)極室、中空纖維膜組件、陰極室并排平行設(shè)置，陽(yáng)極室通過(guò)導(dǎo)線與陰極室連接，中空纖維膜組件通過(guò)導(dǎo)管與出水蠕動(dòng)泵的進(jìn)水端連接，多個(gè)曝氣頭并排平行設(shè)置在中空纖維膜組件的下方，每個(gè)曝氣頭均與空氣壓縮機(jī)連接。本發(fā)明用于減緩膜污染。
文檔編號(hào)C02F3/30GK102633360SQ20121012248
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者李慧, 王翠娜, 田禹, 蘇欣穎 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)