CN102659241A - 膜组件单元可独立清洗的气升循环式膜-生物反应器 - Google Patents

Abstract

一种膜组件单元可独立清洗的气升循环式膜-生物反应器，主要包括：一个生物反应池，与至少两个独立的膜过滤池组成的膜组件单元用隔墙分开；生物反应池与膜组件单元中的独立膜过滤池之间分别通过U型气升循环管和交换管连通，利用膜组件单元与生物反应池曝气强度差异产生的水体密度差，形成膜组件单元-生物反应池所需的水力循环。本发明的膜组件单元在清洗维修过程中，不影响其它膜组件单元的正常运行。

Description

膜组件单元可独立清洗的气升循环式膜-生物反应器

技术领域

本发明本发明属于污水处理技术领域，具体地涉及一种气升循环式膜-生物反应器，更具体地涉及一种膜组件单元可独立清洗的气升循环式膜-生物反应器。

背景技术

膜-生物反应器技术是一种将膜分离技术与传统的生物处理单元相组合的污水处理工艺。该工艺采用膜分离替代传统活性污泥工艺中的二沉池进行泥水分离，其固液分离效率高，出水水质优良且稳定；膜的优越的泥水分离能力使反应器内保持高浓度的微生物量，反应器内的容积负荷高，大大节省占地面积；剩余污泥产生量小；自动化程度高，操作管理方便等优点。膜生物反应器由于具有上述传统活性污泥法所无法比拟的突出优点，成为目前水处理技术领域国内外的研究热点。国内外已建立了相当规模和数量的膜生物反应器污水处理和资源化工程。

分置式气升循环式膜-生物反应器由生物反应池和膜组件单元组成，生物反应池和膜组件单元之间用隔板予以分隔，隔板上架设H或h型循环管，当生物反应池和膜组件单元曝气时，由于膜组件单元的曝气强度比生物反应池大2-3倍，此两区的水体必然形成密度差，在密度差的作用下，通过H或h型循环管导流使其有密度差异的水体得到交换，同时与隔板上的水流形成循环流态，因此，生物反应池和膜组件单元的水体能不断得到交换，可维持膜生物反应器的正常稳定运行。分置式气升式膜-生物反应器的特点是：系统运行稳定可靠，操作管理容易，易于进行膜的清洗、更换及增设。

随着大量的分置式气升循环式膜-生物反应器的工程实际应用，分置式气升循环膜-生物反应器存在以下缺陷：

由于在线维护方便的需要，存在膜生物反应器生物单元不宜过多(一般设1-2个)及膜组件单元数量又不宜过少的矛盾。由于膜的数量与污水处理规模成正比，越大的水处理规模将需要设立越多的膜单元。但是公知的分置式气升循环式膜-生物反应器，当少数膜组件污染或损坏需要在线维护、更换和清洗时，整个工程系统或一个占比很大的独立分置式气升循环式膜-生物反应器分系统须停止运行进行检修，影响分置式气升循环式膜-生物反应器工程的安全平稳运行。而且膜组件数量众多的大型膜单元，出现膜损坏事故时，损毁的膜组件难以搜寻和确认。膜组件单元不可独立清洗极大影响了公知的分置式气升循环式膜-生物反应器的大规模推广应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种膜组件单元可独立清洗的气升循环式膜-生物反应器，以解决公知分置式气升循环式膜-生物反应器膜单元难以独立维护和在线清洗的问题。

为实现上述目的，膜组件单元可独立清洗的气升循环式膜-生物反应器，主要包括：

一个生物反应池，与至少两个独立膜过滤池组成的膜组件单元用隔墙分开；

生物反应池与膜组件单元中的独立膜过滤池之间分别通过U型气升循环管和交换管连通，利用膜组件单元与生物反应池曝气强度差异产生的水体密度差，形成膜组件单元-生物反应池所需的水力循环。

所述的气升循环式膜-生物反应器，其中：生物反应池顶部设置有阀门操作廊道，阀门操作廊道的一侧与生物反应池和膜组件单元的隔墙共壁；U型气升循环管和交换管上均安装有截止阀，所述截止阀安装于阀门操作廊道中。

所述的气升循环式膜-生物反应器，其中：截止阀是指具有调节流量和关闭流体通道功能的阀门。

所述的气升循环式膜-生物反应器，其中：截止阀是指截止阀、球阀和蝶阀。

所述的气升循环式膜-生物反应器，其中：生物反应池和各膜组件单元的底部安装有曝气装置。

所述的气升循环式膜-生物反应器，其中：生物反应池底部的曝气装置为穿孔曝气管或微孔曝气盘。

所述的气升循环式膜-生物反应器，其中：各膜组件单元底部的曝气装置7为穿孔曝气管。

所述的气升循环式膜-生物反应器，其中：曝气装置与鼓风设备相连。

所述的气升循环式膜-生物反应器，其中：各膜组件单元均设有集水总管，并与抽吸泵相连接。

本发明的气升循环式膜-生物反应器在正常运行时，膜组件单元与生物反应单元之间的U型气升循环管和交换管上的截止阀为开启状态，当某个膜组件单元需要清洗时，与其对应的U型气升循环管和交换管上的截止阀为关闭状态，此膜组件单元清洗完毕后，开启相应的截止阀，此膜组件单元可恢复运行；膜组件单元在清洗、维修过程中，不影响其它膜组件单元的正常运行。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：

(1)操作简单方便。如该膜-生物反应器的膜组件单元清洗时，只要停止需清洗的膜组件单元运行后，关闭相应的截止阀即可进行此膜组件单元的清洗工作。截止阀安装在池顶的廊道内，利于人工操作。由于膜组件单元位置固定，清洗所需的自来水管，药液管，排水管均可安装在膜组件单元周围，整个清洗过程中，不需要应用吊车等重型设备，人工清洗的劳动强度较低。如果设定必要的清洗设备及相应的管道和相应的清洗控制设备及程序，清洗过程完全可实现可自动化。由于膜组件单元的独立性使得膜组件单元内的膜组件的安装与拆卸不影响其它膜组件单元的运行，膜单元的其他检修维护也比较方便。

(2)膜组件的清洗效果好。膜组件单元基本上采用浸没式化学清洗方式，膜组件清洗比较彻底，清洗的效果好。

(3)可在大规模的工程中得到推广应用。目前应用的分置式气升循环式膜-生物反应器在清洗时，膜-生物反应器必须停止运行。当进行大规模工程应用时，生物反应池的数量较多，或者膜组件单元中的膜组件数量数量过多，当少量膜片受到破坏需要更换时，由于膜组件数量大，确定少量的膜片困难，先要停止运行，再检测单片膜的损坏情况，工作量不仅巨大，且效果不能确定，因此目前应用的分置式气升循环式膜-生物反应器适应不了大规模工程应用的要求。采用膜组件单元可独立清洗的气升循环式膜-生物反应器解决了运行中的膜清洗的问题，分置式气升循环式膜-生物反应器大规模的工程应用的瓶颈问题随之解决。由于单个生物反应器可与二个以上的膜组件单元组合，膜组件单元内的膜片数量可根据实际工程的规模设定，因此膜组件单元内的膜片数量是有限且可控的。当单个或者少量的膜片损坏时，可关闭相应的膜组件单元的集水总管上的阀门，观察出水的情况，可很快断定损坏的膜片属于哪一个膜组件单元，膜组件单元的损坏的膜片的检测与更换不影响其它膜组件单元的运行。膜组件单元时，清洗的过程不影响其它膜组件单元的运行。由于膜组件单元的位置固定，清洗所需的自来水管，药液管，排水管均可安装在膜组件单元附近，整个清洗过程中，不需要应用吊车等重型设备，人工清洗的劳动强度较低。如果设定必要的清洗设备及相应的管道和相应的清洗控制设备及程序，清洗过程完全可实现可自动化。因此，膜组件单元可独立清洗的气升循环式膜-生物反应器适应大规模的工程应用的要求，可大力推广应用。

(4)使用寿命长。膜组件单元可独立清洗的气升循环式膜-生物反应器的池体结构基本上采用钢砼结构，使用寿命高达50年以上，截止阀安装在不透水的阀门井廊道内，不仅操作方便，检修也方便，更重要的是截止阀在干燥的空气中，使用寿命长。

附图说明

图1是本发明膜组件单元可独立清洗的气升循环式膜-生物反应器平面布置示意图。

图2是沿图1中A-A线的剖面视图。

附图中主要组件符号说明：

1-生物反应池，2-膜组件单元，3-交换管，4-U型气升循环管，5-截止阀，6-阀门操作廊道，7-曝气装置，8-抽吸泵，9-集水总管。

具体实施方式

本发明提供的膜组件单元可独立清洗的气升循环式膜-生物反应器主要构成为：

生物反应单元、膜组件单元、U型气升循环管和交换管及其上安装的截止阀、阀门操作廊道；其中的生物反应单元由单个生物反应池组成，所述的膜组件单元是由至少二个以上的装有膜组件的独立膜过滤池组成；生物反应池与膜过滤池用隔墙分开；每个膜过滤池与生物反应池之间采用装有截止阀的U型气升循环管和交换管连通；所述的截止阀是指具有调节流量和关闭流体通道功能的阀门，包括截止阀、球阀和蝶阀，不同的阀体、材质、大小或控制形式(包括电动和手动)但功能相同的阀门包括在内；截止阀与其两端相连的管道安装在阀门操作廊道内，阀门操作廊道设在生物反应池顶部，其一侧与生物反应池与膜过滤池隔墙共壁，宽1米，深1.5米，阀门操作廊道的宽与深可根据实际情况予以调整，阀门操作廊道内不渗、不漏；所述的U型气升循环管和交换管其特征在于其是膜过滤池与生物反应池之间的水流交换导流通道，利用其两侧曝气强度显著差异产生的水体密度差，经该导流通道形成膜单元-生物反应单元所需的水力循环。

所述的膜组件单元可独立清洗的气升循环式膜-生物反应器，其特征在于其正常运行时，膜组件单元与生物反应单元之间的U型气升循环管和交换管上的截止阀为开启状态，当某个膜组件单元需要清洗时，与其对应的U型气升循环管和交换管上的截止阀为关闭状态，此膜组件单元清洗完毕后，开启相应的截止阀，此膜组件单元可恢复运行；膜组件单元在清洗、维修过程中，不影响其它膜组件单元的正常运行。

本发明提出了膜组件单元可独立清洗的气升循环式膜-生物反应器，其原理在于：

膜-生物反应器由单个生物反应池与二个以上的膜组件单元组成，膜组件单元互不连通，每个膜组件单元与生物反应池之间也用隔墙分开，带有截止阀的U型气升循环管和交换管是膜组件单元与生物反应池之间的水体交换的唯一通道，由于膜组件单元与生物反应池的曝气强度相差2-3倍以上，曝气强度的不同必然引起两侧的水体的密度差异，通过U型气升循环管和交换管的导流作用，两侧的水体得到不断的循环，可维持膜-生物反应器正常稳定运行所需的水力流态。

当某个膜组件单元需要化学清洗时，此膜组件单元停止后，关闭阀门廊道内对应的此膜组件单元与生物反应器之间的U型气升循环管和交换管上的截止阀。将此膜组件单元内的混合液用泵抽至生物反应池内，待此膜组件单元内的水全部抽干后，对其内的膜可按预定的方案进行清洗、更换维护作业，当所述的维护作业完成后，开启U型气升循环管和交换管上的截止阀，此膜组件单元再次恢复正常运行。此膜组件单元清洗过程中不影响其它膜组件单元的正常运行。

下面结合附图及实施例详细加以说明，以进一步理解本发明。

(1)安装：交换管3和U型气升循环管4按图示安装在膜组件单元2与生物反应池1之间，曝气装置7安装在膜组件单元2和生物反应池1的底部。曝气装置7与鼓风设备相连。膜组件单元2底部的曝气装置7可采用穿孔曝气管，生物反应池1的底部曝气装置7可采用穿孔曝气管，也可采用微孔曝气盘。膜片安装在膜组件单元2内。膜组件单元2的集水总管9与抽吸泵8的抽吸管路相连。

(2)运行：所有膜组件单元的安装完毕后，生物反应池内充满污水至交换管3顶端30cm以上，在污水中加入相当数量的活性污泥，开启鼓风设备通过曝气装置7对生物反应池1和膜组件单元2中的污水曝气充氧。根据气升循环式膜-生物反应器的要求，调整生物反应池1和膜组件单元2的曝气强度，使生物反应池1和膜组件单元2两侧的水体形成密度差，通过连通生物反应池1和膜组件单元2两者之间的交换管3和U型气升循环管4的导流作用，产生本发明整个气升循环式膜-生物反应器所需的水力循环流态(如图2中的箭头所示)。当活性污泥的数量与质量达到出水要求时，启动抽吸泵8通过集水总管9抽吸经膜组件单元2分离出来的清水至用水点或储水池，生物反应池1的水位低于设定的进水水位时，需对其补水，周而复始，该膜-生物反应器可正常稳定运行。

(3)膜化学清洗：关闭需清洗的膜组件单元的曝气装置7、集水总管9上的阀门(适用于二个以上的膜组件单元共用一套抽吸系统的情形)或相应的抽吸泵8(适用于每个膜组件单元单独设抽吸泵的情形)，关闭阀门操作廊道6对应的交换管3和U型气升循环管4上的截止阀5。将膜组件单元内的污水用泵抽到生物反应池1中，直到膜组件单元内的污水被抽干为止。用自来水或膜组件的出水对膜组件冲洗干净后，再用泵抽干。加入符合清洗要求的药液淹没所有的膜组件进行化学清洗。化学清洗完毕后，用泵将药液抽完至指定地点。用清水冲洗膜组件上残存的药液，再用泵抽干。打开阀门操作廊道6内对应的交换管3和U型气升循环管4上的截止阀5使此膜组件单元进水，待膜组件单元2的水位达到要求时，打开曝气装置7，开启相应的集水总管上的阀门或相应的抽吸泵8，此膜组件单元2可恢复运行。

Claims (9)

1.一种膜组件单元可独立清洗的气升循环式膜-生物反应器，主要包括：

一个生物反应池，与至少两个独立的膜过滤池组成的膜组件单元用隔墙分开；

生物反应池与膜组件单元中的独立膜过滤池之间分别通过U型气升循环管和交换管连通，利用膜组件单元与生物反应池曝气强度差异产生的水体密度差，形成膜组件单元-生物反应池所需的水力循环。

2.按照权利要求1所述的气升循环式膜-生物反应器，其中：生物反应池顶部设置有阀门操作廊道，阀门操作廊道的一侧与生物反应池和膜组件单元的隔墙共壁；U型气升循环管和交换管上均安装有截止阀，所述截止阀安装于阀门操作廊道中。

3.按照权利要求2所述的气升循环式膜-生物反应器，其中：截止阀是指具有调节流量和关闭流体通道功能的阀门。

4.按照权利要求2或3所述的气升循环式膜-生物反应器，其中：截止阀是指截止阀、球阀和蝶阀。

5.按照权利要求1所述的气升循环式膜-生物反应器，其中：生物反应池和各膜组件单元的底部安装有曝气装置。

6.按照权利要求1或5所述的气升循环式膜-生物反应器，其中：生物反应池底部的曝气装置为穿孔曝气管或微孔曝气盘。

7.按照权利要求1或5所述的气升循环式膜-生物反应器，其中：各膜组件单元底部的曝气装置7为穿孔曝气管。

8.按照权利要求1或5所述的气升循环式膜-生物反应器，其中：曝气装置与鼓风设备相连。

9.按照权利要求1所述的气升循环式膜-生物反应器，其中：各膜组件单元均设有集水总管，并与抽吸泵相连接。

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