CN102874978A

CN102874978A - 一种阴极负载自生动态膜生物反应器

Info

Publication number: CN102874978A
Application number: CN2012103556161A
Authority: CN
Inventors: 张海丰; 高中宇; 张兰河; 高伟
Original assignee: Northeast Dianli University
Current assignee: Northeast Electric Power University
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2013-01-16

Abstract

一种阴极负载自生动态膜生物反应器，由生物处理系统、阴极负载系统和自动控制系统三部分构成。生物处理系统由进水泵、穿孔曝气管、曝气泵、动态膜组件、出水管构成，曝气泵与穿孔曝气管相连，穿孔曝气管位于动态膜组件正下方，位于动态膜组件上端的集水口与出水管相连；阴极负载系统由直流稳压电源、电极板、阴极负载接口构成，直流稳压电源输出的正极与电极板相连，输出的负极与阴极负载接口相连；自控系统由液位控制器及时间继电器组成。液位控制器输出的液位信号，控制进水泵的开启，调节进水量；时间继电器与直流稳压电源相连，控制电絮凝运行时间。本发明明显的延长了动态膜稳定运行周期。

Description

一种阴极负载自生动态膜生物反应器

技术领域

本发明专利属于一种水处理技术，更确切地说属于延长膜稳定运行周期的自生动态膜反应装置，涉及一种阴极负载自生动态膜生物反应器。

背景技术

自生动态膜生物反应器(DMBR)是一种将动态膜分离技术与活性污泥法相结合的污水处理工艺。与微滤或超滤膜为组件的膜生物反应器(MBR)相比，该工艺具有膜组件成本低，出水通量大，能耗小等优点，因而DMBR在废水资源化及中水回用方面受到了国内外的普遍关注。然而DMBR工艺由于膜污染而导致的运行周期短，反冲洗频繁等问题，严重影响了该工艺的稳定性与经济性，是目前该工艺进一步推广应用的瓶颈问题。

针对目前DMBR存在的问题，众多研究者进行了多方面的改进，主要措施分为：(1)增大曝气量，以获得较高的错流流速，减小泥饼层阻力；然而此方法一方面增加了系统能耗，另一方面使出水稳定性变差；(2)向反应器中投加化学药剂，以强化生物絮凝行为，增加动态膜的孔隙率；然而对于复杂的生物体系，此方法在实际运行中操作复杂，可能造成生化处理的不稳定性。

电絮凝工艺应用于污水处理，不需要添加化学药剂，具有操作简单、可靠性高，不产生二次污染，便于管理等优点，近年来逐渐受到研究者的关注，将电絮凝工艺与动态膜技术相结合，应用于膜生物反应器系统，具有重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的是提出一种阴极负载自生动态膜生物反应器，一种可以延长动态膜稳定运行周期的新型生物反应器，通过电絮凝技术与动态膜过滤技术相结合，一方面电絮凝产生的金属离子可强化生物絮凝行为，提高混合液可滤性；另一方面通过阴极负载动态膜，利用阴极析氢反应生成的微小气泡，改变动态膜孔隙率，以达到延长动态膜的稳定运行周期的目的。

本发明是通过以下技术方案予以实现：一种阴极负载自生动态膜生物反应器，由生物处理系统、阴极负载系统和自动控制系统三部分构成。生物处理系统由进水泵、穿孔曝气管、曝气泵、动态膜组件、出水管构成，曝气泵与穿孔曝气管相连，穿孔曝气管位于动态膜组件正下方，位于动态膜组件上端的集水口与出水管相连；阴极负载系统由直流稳压电源、电极板、阴极负载接口构成，直流稳压电源输出的正极与电极板相连，输出的负极与阴极负载接口相连；自控系统由液位控制器及时间继电器组成。液位控制器输出的液位信号，控制进水泵的开启，调节进水量；时间继电器与直流稳压电源相连，控制电絮凝运行时间。

上述的一种阴极负载自生动态膜生物反应器，其所述的穿孔曝气管位于动态膜组件正下方的10～50毫米处。

上述的一种阴极负载自生动态膜生物反应器，直流稳压电源输出电压为5～15 V，其一个运行周期为工作15～20分钟，停歇40～45分钟。

上述的一种阴极负载自生动态膜生物反应器，电极板与动态膜组件的间距在10～30毫米之间。

上述的一种阴极负载自生动态膜生物反应器，其所述的电极板的材质为铁或铝。

上述的一种阴极负载自生动态膜生物反应器，其所述的动态膜组件基材为200～300目不锈钢网。

本发明与现有技术相比具有突出的实质性特点和显著的进步及积极的效果：

（1）一种阴极负载自生动态膜生物反应器，由生物处理系统、阴极负载系统和自动控制系统三部分构成。生物处理系统由进水泵、穿孔曝气管、曝气泵、动态膜组件、出水管构成；阴极负载系统由直流稳压电源、电极板、阴极负载接口构成；自控系统由液位控制器及时间继电器组成。原水经进水泵提升，进入反应器，曝气泵通过与之相连的穿孔曝气管向反应器内通入气体，为微生物供氧及提供反应器搅拌动力，废水通过生化反应及动态膜截留作用得到净化，经出水管自流出水。

（2）电絮凝运行过程中电极板将不断向本体溶液中释放金属离子，金属离子经吸附电中和、架桥等作用强化生物絮凝行为，增大絮体颗粒粒径，一方面使形成的动态膜疏松多孔，另一方面提高了混合液的可滤性。

（3）电絮凝运行过程中阴极负载动态膜将发生析氢反应，阴极膜产生的微小气泡增大了动态膜的可压缩性，减小饼层阻力；同时气泡受泥饼层压缩发生位移和破裂，对动态膜具有松动作用。

（4）阴极负载自生动态膜稳定运行时间是传统动态膜的2.5倍，延长了膜的清洗周期，取得了明显的积极效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1—进水泵；2—穿孔曝气管；3—曝气泵；4—动态膜组件；5—出水管；6—直流稳压电源；7—电极板；8—阴极负载接口；9—液位控制器； 10—时间继电器；

图2为阴极负载自生动态膜生物反应器与传统动态膜生物反应器运行中膜阻力增长曲线。

具体实施方式

以下结合附图并通过实施例对本发明做进一步的说明。

实施例

从图1可见，一种阴极负载自生动态膜生物反应器，由生物处理系统、阴极负载系统和自动控制系统三部分构成。生物处理系统由进水泵1、穿孔曝气管2、曝气泵3、动态膜组件4、出水管5构成，曝气泵3与穿孔曝气管2相连，穿孔曝气管2位于动态膜组件4正下方，动态膜组件4上端的集水口与出水管5相连，出水采用重力自流出水形式；阴极负载系统由直流稳压电源6、电极板7、阴极负载接口8构成，直流稳压电源6输出的正极与电极板7相连，输出的负极与阴极负载接口8相连；自控系统由液位控制器9及时间继电器10组成。液位控制器9输出的液位信号，控制进水泵1的开启，调节进水量；时间继电器10与直流稳压电源6相连，控制电絮凝运行时间。从图1可见，粗实线代表设备连接管路，虚线表示连接电线或控制信号线。

上述的一种阴极负载自生动态膜生物反应器，其所述的穿孔曝气管2位于动态膜组件4正下方的10～50毫米处。

上述的上述的一种阴极负载自生动态膜生物反应器，直流稳压电源6输出电压为5～15 V ；其一个运行周期为工作15～20分钟，停歇40～45分钟，若工作时间小于15分钟，形成的动态膜不稳定，影响出水水质；工作时间大于20分钟，微生物活性将受到抑制。

上述的一种阴极负载自生动态膜生物反应器，电极板7与动态膜组件4的间距在10～30毫米之间。

上述的一种阴极负载自生动态膜生物反应器，其所述的电极板7的材质为铁或铝。

上述的一种阴极负载自生动态膜生物反应器，其所述的动态膜组件4基材为200～300目不锈钢网。

从图2可见，阴极负载自生动态膜反应器膜阻力上升缓慢，稳定运行期为75 h，其稳定运行周期为传统动态膜生物反应器的2.5倍，可见本发明从延长动态膜稳定运行时间角度效果十分显著。

Claims

1.一种阴极负载自生动态膜生物反应器，由生物处理系统、阴极负载系统和自动控制系统三部分构成；生物处理系统由进水泵、穿孔曝气管、曝气泵、动态膜组件、出水管构成，曝气泵与穿孔曝气管相连，穿孔曝气管位于动态膜组件正下方，位于动态膜组件上端的集水口与出水管相连；阴极负载系统由直流稳压电源、电极板、阴极负载接口构成，直流稳压电源输出的正极与电极板相连，输出的负极与阴极负载接口相连；自控系统由液位控制器及时间继电器组成；液位控制器输出的液位信号，控制进水泵的开启，调节进水量；时间继电器与直流稳压电源相连，控制电絮凝运行时间。

2.根据权利要求1所述的一种阴极负载自生动态膜生物反应器，其所述的穿孔曝气管位于动态膜组件正下方的10～50毫米处。

3.根据权利要求1所述的一种阴极负载自生动态膜生物反应器，直流稳压电源输出电压为5～15 V，其一个运行周期为工作15～20分钟，停歇40～45分钟。

4.根据权利要求1所述的一种阴极负载自生动态膜生物反应器，电极板与动态膜组件的间距在10～30毫米之间。

5.根据权利要求4所述的一种阴极负载自生动态膜生物反应器，其所述的电极板的材质为铁或铝。

6.根据权利要求1所述的一种阴极负载自生动态膜生物反应器，其所述的动态膜组件基材为200～300目不锈钢网。