CN104192994B - 一种膜生物反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种膜生物反应器，包括可置于泥水混合液中的膜组件和气水分离装置，膜组件包括滤膜以及由所述滤膜形成的产水内腔，产水内腔通过产水管与所述气水分离装置连通，所述气水分离装置包括活塞筒和设在所述活塞筒内并将所述活塞筒内腔分为前腔和后腔的活塞，所述活塞上设有可导通前腔到后腔方向的单向阀，所述产水管与活塞筒的前腔连通，与所述活塞筒的后腔连通设有外接产水泵的出水管道和外接气源的供气管道。本发明通过设置气水分离装置，采用气源作为反洗的动力源，节约了反冲洗水泵等昂贵的大型设备，从而降低工程成本和吨水费用。实践证明压力的上升比反洗水泵更加快速，能够更有效地清洁膜表面，处理效果好，单位能耗低。

Description

一种膜生物反应器
技术领域
本发明用于水净化处理技术领域，特别是涉及一种膜生物反应器。
背景技术
膜生物反应器（MembraneBioreactor-MBR）是一项新兴的水处理技术，是传统污水生物处理工艺与膜分离技术的有机结合，已较多地应用于污水处理。膜生物反应器的原理是采用膜分离技术，代替传统活性污泥法中的二沉池。膜生物反应器一般由膜组件和生物反应器两部分组成，根据膜组件设置的位置，可分为分置式和一体式两种类型。其中，一体式是将膜组件与生物反应器分开设置，生物反应器的混合液经泵增压之后进入膜组件，在压力的作用下混合液中的液体透过膜，成为系统的处理出水，活性污泥及颗粒物质被膜组件截留至生物反应器内，从而保留较高浓度的活性污泥。由于膜生物反应器的诸多优点，目前在国内外得到了较广的应用。
然而，一体式膜生物反应器由于其膜表面直接与反应器内的高浓度活性污泥直接接触，极易产生浓差极化，造成膜表面的污染；为了减轻这种污染，目前一般采用定期反冲洗，即采用产水作为冲洗水，在压力条件下从产水侧滤过膜流出至进水侧的过程。然而整个水反冲洗过程会消耗大量能量，导致膜生物反应器的吨水处理成本居高不下，制约了膜生物反应器技术的发展。采用能够克服传统膜生物反应器技术能耗高的缺陷的一种反冲洗方式将迫在眉睫。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种处理效果好、单位能耗低的膜生物反应器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种膜生物反应器，包括可置于泥水混合液中的膜组件和气水分离装置，所述膜组件包括滤膜以及由所述滤膜形成的产水内腔，所述产水内腔通过产水管与所述气水分离装置连通，所述气水分离装置包括活塞筒和设在所述活塞筒内并将所述活塞筒内腔分为前腔和后腔的活塞，所述活塞上设有可导通前腔到后腔方向的单向阀，所述产水管与活塞筒的前腔连通，与所述活塞筒的后腔连通设有外接产水泵的出水管道和外接气源的供气管道。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述膜组件至少为一个，当膜组件为多个时，各个膜组件并联设置，所述产水管包括与各膜组件的产水内腔连通的产水支管和将各所述产水支管汇入所述气水分离装置的产水干管。
进一步作为本发明技术方案的改进，沿所述出水管道设有第一截止阀和第二截止阀，所述供气管道于所述第一截止阀和第二截止阀间汇入所述出水管道，所述供气管道上设有第三截止阀。
进一步作为本发明技术方案的改进，还包括曝气管路，所述曝气管路在膜组件的下方形成若干曝气口。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述曝气管路与所述气源连通且与所述供气管道并联，所述曝气管路上设有第四截止阀。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述气源为空压机。
进一步作为本发明技术方案的改进，还包括与所述第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、产水泵以及空压机连通的主控箱。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述产水泵的出水口外接至集水装置或深度处理装置。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述单向阀为设在所述活塞上的一个或多个可向所述后腔打开的单向门。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述滤膜为超滤膜。
本发明的有益效果：
本膜生物反应器工作原理是：产水由各膜组件外侧通过滤膜进入产水内腔，经产水支管汇集于产水干管；气水分离装置中的活塞置顶，且单向阀处于打开状态，产水流入出水管道，通过控制第一截止阀、第二截止阀，进入产水泵；与此同时，空压机鼓入的空气经过第四截止阀，进入曝气管路，并通过曝气口进入膜分离区，冲刷、清洗膜组件。当膜组件的滤膜需要清洗时，关闭产水泵，将第二截止阀置于关闭状态，同时关闭第四截止阀，打开第三截止阀，则空压机的气体通过出水管道进入气水分离装置，气水分离装置内的单向阀关闭，活塞在压力作用下下移，并促使产水沿滤膜的径向、反向流出膜组件，同时排出污堵物，起到反洗清洁作用。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
（1）本发明采用完善的管路设计，采用曝气气源替代反冲洗水泵，节约了反冲洗水泵等昂贵的大型设备，从而降低工程成本和吨水费用。
（2）本发明通过设置气水分离装置，采用气源作为反洗的动力源，实践证明压力的上升比反洗水泵更加快速，能够更有效地清洁膜表面，处理效果好，单位能耗低。
（3）一般当气源的压力大于产水的泡点，会造成产水混合物沸腾，导致反洗无法进行，本发明创新性地采用气水分离装置设计，利用气源压力的积压直接作用于产水管中的产水，无需额外控制气源的压力即可达到高效的反洗。
（4）比起反洗水泵操作更加快捷，全部元件采用自动化控制并连接至主控箱，可在能源的消耗较低水平下实现短周期的频繁、快速反冲洗。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明实施例结构示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明提供了一种膜生物反应器，包括可置于泥水混合液中的膜组件1和气水分离装置2，所述膜组件1包括超滤膜以及由所述滤膜形成的产水内腔，所述产水内腔通过产水管与所述气水分离装置2连通，所述气水分离装置2包括活塞筒21和设在所述活塞筒21内并将所述活塞筒21内腔分为前腔22和后腔23的活塞24，所述活塞24上设有可导通前腔22到后腔23方向的单向阀25，所述产水管与活塞筒21的前腔22连通，与所述活塞筒21的后腔23连通设有外接产水泵的出水管道3和外接空压机的供气管道4。所述产水泵的出水口外接至集水装置或深度处理装置。
其中，所述膜组件1至少为一个，当膜组件1为多个时，各个膜组件1并联设置，所述产水管包括与各膜组件1的产水内腔连通的产水支管11和将各所述产水支管11汇入所述气水分离装置2的产水干管12。
而所述单向阀25为设在所述活塞24上的一个或多个可向所述后腔23打开的单向门。
沿所述出水管道3设有第一截止阀51和第二截止阀52，所述供气管道4于所述第一截止阀51和第二截止阀52间汇入所述出水管道3，所述供气管道4上设有第三截止阀53。
还包括曝气管路6，所述曝气管路6在膜组件1的下方形成若干曝气口61。所述曝气管路6与所述气源连通且与所述供气管道4并联，所述曝气管路6上设有第四截止阀54。
所述第一截止阀51、第二截止阀52、第三截止阀53、第四截止阀54、产水泵以及空压机均与主控箱连通。
本膜生物反应器工作原理是：产水由各膜组件1外侧通过滤膜进入产水内腔，经产水支管11汇集于产水干管12；气水分离装置2中的活塞24置顶，且单向阀25处于打开状态，产水流入出水管道3，通过控制第一截止阀51、第二截止阀52，进入产水泵；与此同时，空压机鼓入的空气经过第四截止阀54，进入曝气管路6，并通过曝气口61进入膜分离区，冲刷、清洗膜组件1。当膜组件1的滤膜需要清洗时，关闭产水泵，将第二截止阀52置于关闭状态，同时关闭第四截止阀54，打开第三截止阀53，则空压机的气体通过出水管道3进入气水分离装置2，气水分离装置2内的单向阀25关闭，活塞24在压力作用下下移，并促使产水沿滤膜的径向、反向流出膜组件1，同时排出污堵物，起到反洗清洁作用。
将上述膜生物反应器清洗方式应用于某一生活污水处理时，将其曝气周期设定为540秒，溶氧浓度为0.2～2mg/L。生活污水的进水水质为：COD=300mg/L，BOD5=120mg/L，TN=35mg/L，NH3-N=30mg/L。处理后的产生水质为：COD=38mg/L，BOD5=18mg/L，TN=8mg/L，NH3-N=4mg/L，相应的去除率分别为87.3％，85.0％，77.1％和86.7％，该产水水质满足国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）一级A标准。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种膜生物反应器，其特征在于：包括可置于泥水混合液中的膜组件和气水分离装置，所述膜组件包括滤膜以及由所述滤膜形成的产水内腔，所述产水内腔通过产水管与所述气水分离装置连通，所述气水分离装置包括活塞筒和设在所述活塞筒内并将所述活塞筒内腔分为前腔和后腔的活塞，所述活塞上设有可导通前腔到后腔方向的单向阀，所述产水管与活塞筒的前腔连通，与所述活塞筒的后腔连通设有外接产水泵的出水管道和外接气源的供气管道。
2.根据权利要求1所述的膜生物反应器，其特征在于：所述膜组件至少为一个，当膜组件为多个时，各个膜组件并联设置，所述产水管包括与各膜组件的产水内腔连通的产水支管和将各所述产水支管汇入所述气水分离装置的产水干管。
3.根据权利要求1或2所述的膜生物反应器，其特征在于：沿所述出水管道设有第一截止阀和第二截止阀，所述供气管道于所述第一截止阀和第二截止阀间汇入所述出水管道，所述供气管道上设有第三截止阀。
4.根据权利要求3所述的膜生物反应器，其特征在于：还包括曝气管路，所述曝气管路在膜组件的下方形成若干曝气口。
5.根据权利要求4所述的膜生物反应器，其特征在于：所述曝气管路与所述气源连通且与所述供气管道并联，所述曝气管路上设有第四截止阀。
6.根据权利要求5所述的膜生物反应器，其特征在于：所述气源为空压机。
7.根据权利要求6所述的膜生物反应器，其特征在于：还包括与所述第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、产水泵以及空压机连通的主控箱。
8.根据权利要求1所述的膜生物反应器，其特征在于：所述产水泵的出水口外接至集水装置或深度处理装置。
9.根据权利要求1所述的膜生物反应器，其特征在于：所述单向阀为设在所述活塞上的一个或多个可向所述后腔打开的单向门。
10.根据权利要求1所述的膜生物反应器，其特征在于：所述滤膜为超滤膜。
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