CN105452177A - 空气扩散器和膜分离生物反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及：空气扩散器，其包括曝气管，包括两个或更多个空气孔的至少两个空气孔组形成于该曝气管中；以及膜生物反应器，其包括空气扩散器。

Description

空气扩散器和膜分离生物反应器
技术领域
本发明涉及空气扩散器和膜分离生物反应器，并且更特别地涉及可以用小量的空气有效地排出和分散空气或气泡、在包括膜分离生物反应器的应用的领域中提供优良的清洁效果、减少待被使用的空气的量和电功率消耗并且增加膜生物反应器的操作效率的空气扩散器，以及包括以上空气扩散器的膜分离生物反应器。
背景技术
膜生物反应器(MBR)工艺被称为活性污泥膜分离工艺或膜结合的活性污泥工艺，并且其是用于处理包含高浓度的有机材料或无机材料的污水或废水的方法。
此膜生物反应器代替分离膜用于通过在标准活性污泥工艺或先前已知的修改的标准活性污泥方法中使用的沉淀进行固液分离，并且因此可以培养高浓度的微生物(MLSS，混合液悬浮固体)，这使得可能大大减少用于安装所使用的整个装置或系统所需要的场地面积，并且确保稳定的水品质同时提高加工效率。
然而，因为膜生物反应器通过使用抽吸动作在分离膜中经历固液分离，所以用于注射空气的空气扩散器被安装在生物反应器的下部中，以便减少分离膜的污染并且除去来自膜的污染物，并且通常使用产生的气泡来这么做。
先前，用于解决遭遇当操作空气扩散器时出现的压力分布的问题的方法或用于在空气扩散器中更均匀地产生气泡的方法以及类似方法已经是已知的，但用于更有效地减少或除去来自MBR的分离膜的污染物同时使用小量的空气的方法在商业上是不可用的。
发明公开内容
技术问题
本发明的目的是提供空气扩散器，所述空气扩散器可以用小量的空气有效地排出和分散空气或气泡、在包括膜分离生物反应器的应用的领域中提供优良的清洁效果、减少待被使用的空气的量和电功率消耗并且增加膜生物反应器的操作效率。
本发明的另一个目的是提供膜分离生物反应器，所述膜分离生物反应器包括上文提及的空气扩散器。
问题的技术解决方案
提供了空气扩散器，所述空气扩散器包括空气扩散管，包括两个或更多个孔的至少两个孔组形成于该空气扩散管中。
此外，提供了膜分离生物反应器，所述膜分离生物反应器包括：生物反应器；一个或更多个分离膜模块，其安装在生物反应器中；以及空气扩散器，其安装在分离膜模块的下部中。
在下文中，将更详细地描述根据本发明的特定的实施方案的空气扩散器和膜分离生物反应器。
根据本发明的一个实施方案，可以提供包括空气扩散管的空气扩散器，包括两个或更多个孔的至少两个孔组形成于该空气扩散管中。
在先前已知的空气扩散器中，用于将空气以规则的间隔分布或随机地分布的孔是常见的。然而，在这些空气扩散器中，调整从孔排出的空气或产生于其的气泡的形状或流动不是容易的。此外，由于从孔排出的空气或产生于其的气泡的流动，将压力分布在应用的设备中(例如在膜生物反应器以及类似物的分离膜中)不是容易的。
因此，本发明人进行关于空气扩散器的大量研究和实验并且确定当包括两个或更多个孔的多个孔组在空气扩散管上形成时，其可以用小量的空气有效地排出和分散空气或气泡、在包括膜分离生物反应器的应用的领域中提供优良的清洁效果、减少待被使用的空气的量和电功率消耗并且增加膜生物反应器的操作效率。本发明已经基于这样的发现来完成。
如本文所使用，术语“孔组”指的是包括在空气扩散器上形成的两个或更多个孔的组，并且包括在一个孔组中的孔之间的距离小于包括在其它孔组中的孔的距离，并且从而这可以被分为空气扩散器上的一个组。
此外，两个或更多个孔被聚集在一起以形成单个孔组，并且这样的孔组存在于两个或更多个空气扩散管中。因此，在上文描述的一个实施方案的空气扩散器中，通过孔排出的气泡可以合并。如此合并的气泡形成大气泡，并且这样的大气泡在安装有上文的空气扩散器的设备(例如，膜生物反应器等)中增加或形成段塞流(slug-flow)。
空气扩散器允许均匀大小的大气泡的均匀形成。
孔组可以包括多于两个孔。具体地，其可以包括2个至6个孔，或3个或5个孔。
在空气扩散管中形成的彼此相邻的孔组之间的距离可以是从25mm至150mm、从30mm至120mm、或从40mm至100mm。
当彼此相邻的孔组之间的距离太小时，上文提及的孔不能大体上形成组并且因此难以实施上文提及的气泡合并或大气泡的段塞流。因此，不容易获得上文提及的效果。
另外，当彼此相邻的孔组之间的距离太大时，大气泡的段塞流在整个分离膜中不均匀地形成，从而不能顺利地形成在分离膜的表面上渗透的可渗透水的垂直方向上的横向流和从下部向上部形成的向上流。因此，局部分离膜污染发生并且空气扩散效率可能降低。
孔组可以从空气扩散管的表面在空气扩散管的纵向方向上布置成排。
包括空气扩散管的空气扩散器可以被安装在膜分离生物反应器中，并且形成于空气扩散管中的孔组可以被形成为面向包括在分离膜生物反应器中的分离膜模块。
特别地，在空气扩散管的表面上形成的孔组可以布置在通过其全部的虚拟直线上。
可选择地，全部孔组可以存在于两个虚拟线内，其中包括最广泛地分布在空气扩散管的宽度方向上的两个孔的孔组的宽度在空气扩散管的纵向方向上延伸。
上文的孔组可以从空气扩散管的表面在空气扩散管的纵向方向上布置成排，但其全部不需要具有相同的分布模式。如上文描述的成排的布置还包括不仅完全直线的布置，而且还有其中通过孔组的虚拟直线的恒定误差(例如孔组的中心的位置误差)小于7％并且布置大体上成排地呈现的情况。
包括在根据本发明的一个实施方案的空气扩散器中的空气扩散管的示意图在图6中示出。
然而，图6仅示出上文的实施方案的空气扩散管的一个实例，并且根据本发明的一个实施方案的空气扩散器的具体构造不限于此。
此外，图7示意性地示出包括在根据本发明的一个实施方案的空气扩散器中的空气扩散管的平面图。
然而，图7示出包括在根据上文的实施方案的空气扩散器中的空气扩散管的平面图和关于包括在空气扩散管中的孔的内容物的一个实例，并且根据本发明的一个实施方案的空气扩散器的具体构造不限于此。
如在图8中示出的，在先前已知的空气扩散管中，例如仅仅在其中孔在空气扩散管上以规则的间隔形成一排或两排的情况下，难以实施上文提及的气泡合并或大气泡的段塞流并且因此不容易实现上文提及的效果。
因为所述孔组包括2个至6个、或3个至5个孔，所以通过孔排出的气泡可以容易地合并在一起，并且大气泡的段塞流可以以平衡的方式稳定地形成。
关于如上文描述的大气泡的段塞流的形成的示意性的内容物在图9中示出。关于其中大气泡在膜分离生物反应器内增加或引起段塞流的现象的示意图在图10中示出。
包括在一个孔组中的孔之间的距离可以在从1mm至20mm的范围内，在从4mm至12mm的范围内，或在从5mm至10mm的范围内。
包括在孔组中的孔之间的距离可以被定义为每个孔的中心点和与该孔相邻的孔的中心点之间的距离。
孔的中心点可以是孔的前表面的全部被包括在其中的圆圈的中心点。
因为包括在一个孔组中的孔之间的距离被指定在上文的范围内，所以通过如上文描述的孔排出的气泡可以容易地合并在一起，并且大气泡可以以平衡的方式稳定地形成。
孔的最大直径可以在从0.5mm至10mm的范围内，或在从1mm至5mm的范围内。
当孔的大小太小时，通过孔产生的施加于空气的压力增加并且因此能量损失变大。而且，待被从孔排出的气泡的大小变得太小并且因此形成气泡是困难的。此外，形成的大气泡不能形成段塞流。
另外，当孔的大小太大时，空气扩散迅速地从接近于入口的孔发生，从而对于整个空气扩散管引起压力分布的问题，这可能引起非均匀的空气扩散。
此外，当孔的大小太大时，由于孔组的形成的功能或效果可以被降低一半，并且难以实施上文提及的气泡合并或大气泡的段塞流。因此，不容易获得上文描述的效果。
在空气扩散管的表面上的所述孔的横截面可以具有圆形形状、椭圆形形状、或具有3个至30个顶点的多边形形状。
在另一方面，空气扩散管的特定的形状或大小可以取决于实际应用的装置而变化，但空气扩散管可以具有带有10mm至100mm的外径或1mm至90mm的内径的管形状。
空气扩散管的纵向方向的垂直横截面的形状不被特定地限制，但例如，其可以是圆形的、椭圆形的、或具有3个至30个顶点的多边形的。
此外，用于上文的空气扩散管的特定的材料不被特定地限制，但例如，热塑性塑料例如PVC或金属可以被用于产生空气扩散管。
在另一方面，空气扩散管还可以包括侧表面孔，所述侧表面孔在对应于距孔组垂直于空气扩散管的纵向方向的横截面的整个周边的1/5或1/3的位置处形成。
如果与所述孔组间隔开定位的侧表面孔在对应于距孔组垂直于空气扩散管的纵向方向的横截面的整个周边的1/5至1/3的位置处形成，则在侧表面孔处产生的气泡可以与通过孔组排出的气泡合并以形成大气泡。而且，保持在空气扩散管内部的漂浮材料和其他残留物通过侧表面孔排出并且因此可能洗涤空气扩散管并且除去分离膜生物反应器的污染物。
如上文描述的，当侧表面孔基于垂直于空气扩散管的纵向方向的横截面时，其可以在对应于距孔组垂直于空气扩散管的纵向方向的横截面的整个周边的1/5至1/3的位置处形成。如在图14中示出的，在示出孔组的平面图中，侧表面孔存在于空气扩散管的平面表面的最外侧中。
上文的侧表面孔可以在空气扩散管的表面上形成，同时两个侧表面孔形成一对，以便从空气扩散管彼此相对。侧表面孔中的至少两对可以在空气扩散管的表面上形成。
侧表面孔的数目不被特定地限制，但每个侧表面孔可以在空气扩散管的纵向方向上在两个至十个等分的位置处形成。
侧表面孔的最大直径大小不被特定地限制。然而，为了容易地形成大气泡、洗涤空气扩散管并且改进空气扩散管的污染控制性能，侧表面孔的最大直径可以在从5mm至20mm的范围内。
另外，侧表面孔的最大直径可以是包括在孔组中的每个中的孔的最大直径的1.5倍至3倍。
当侧表面孔具有比包括在上文的孔组中的每个中的孔更大的直径时，段塞流在空气扩散管内发生，残留物例如污泥在大孔中的流入和流出是较容易的，并且由于包括在孔组中的孔中的压力的增加而附着的污泥可以在空气扩散管的侧表面孔中以较大的量排出。
如上文描述的，根据本发明的一个实施方案的空气扩散器可以在膜生物反应器(MBR)中使用。
另外，根据本发明的一个实施方案的空气扩散器还可以包括除了空气扩散管外的通常已知的其他部件，以便在膜生物反应器中使用。
例如，根据本发明的一个实施方案的空气扩散器还可以包括气体注射单元，其与空气扩散管连接，用于将空气注射到空气扩散管中。
可以使用的此气体注射单元包括电阀，其用于确保空气注射的安全性并且提供操作方法的变化；电磁阀，其用于间歇注射或泵注射以及类似的。此气体注射单元可以设置在膜生物反应器外部或生物反应器内部。
此外，根据本发明的一个实施方案的空气扩散器还可以包括气体分布单元，其用于分布从气体注射单元注射到空气扩散管的气体。
根据本发明的另一个实施方案，可以提供膜分离生物反应器，所述膜分离生物反应器包括：生物反应器；至少一个分离膜模块，其安装在生物反应器中；以及空气扩散器，其安装在分离膜模块的下端。
如上文描述的，通过使用根据本发明的一个实施方案的空气扩散器，其可以用小量的空气有效地排出和分散空气或气泡、在包括膜生物反应器的应用的领域中提供优良的清洁效果、减少待被使用的空气的量和电功率消耗并且增加膜生物反应器的操作效率。
特别地，通过使用根据本发明的一个实施方案的空气扩散器，通过空气扩散器的孔排出的气泡可以合并，并且如此合并的气泡形成大气泡。此大气泡在膜生物反应器内增加或引起段塞流。
空气扩散器允许大气泡以均匀的大小均匀地形成。
响应于这样的大气泡的周期性流动，可以在膜生物反应器的分离膜上产生的污染物可以甚至用较小量的空气来容易地除去，并且其中污染物积聚在分离膜上的现象可以被最小化。
与空气扩散器相关的特定的内容物包括在上文的实施方案中描述的全部内容物。
生物反应器是在污水或废水的处理中通过使用微生物进行生物纯化的部件。分离膜被浸没于其中的部件在生物反应器中被称为曝气槽(aerationtank)或好氧槽(aerobictank)。此部件用于分解有机材料并且其可以具有矩形形状、正方形形状、或圆形形状以及类似形状。
生物反应器的大小不被特定地限制，但例如，其可以具有每曝气槽平均100m3至20,000m3的大小。
安装在生物反应器中的至少一个分离膜模块以空气升液器(airlift)的形式安装在生物反应器中的曝气槽或分离膜槽内部或槽外部，这表示为标准活化污泥方法或修改的标准活化污泥方法及类似方法。此模块是用作所谓的固液分离器的部件，所述固液分离器分离活性污泥和纯化的水。模块可以是浸没型或加压型，取决于分离膜的安装位置或操作方法及类似方面。
另外，此分离膜模块呈平板膜(flatmembrane)的形式，并且包括由以下组成的单元的部件：分离膜、元件(包括面板或间隔物及类似物)、模块、以及模块组件。
分离膜模块可以包括中空纤维膜。平板膜和中空纤维膜的材料不被特定地限制，但典型地，使用其中疏水性材料(聚偏二氟乙烯(PVDF))通过使用表面处理、亲水化、以及添加剂被改性成亲水性材料的那些材料是可能的。
另外，除了PVDF之外，可以使用芳香族聚合物材料例如聚砜(PSF)或聚醚砜(PES)以及线性聚合物材料例如丙烯腈(PAN)、乙酸纤维素(CA)或三乙酸纤维素(CTA)。
在平板膜和中空纤维膜之间，具有5μm至0.0005μm的大小的孔可以以复数形成。
分离膜模块可以被安装在被包括在空气扩散器中的孔组之间的上部空间中。
特别地，上文的分离膜模块可以不同地形成，取决于空气扩散器的空气扩散方向、空气注射方向(竖直地或水平地)、以及设计歧管的方法。
在另一方面，分离膜模块和空气扩散器之间的距离可以在从5mm至400mm的范围内。
如果分离膜模块和空气扩散器之间的距离太小，则通过空气扩散器的孔排出的气泡很难合并或由于气泡合并的气泡的生长不能提供足够的空间以形成在整个分离膜上。因此，空气扩散器的数目增加并且因此能量消耗效率可以被减少。
此外，如果分离膜模块和空气扩散器之间的距离太大，则通过空气扩散器的孔排出的气泡合并并且因此形成的大气泡的稳定性被降低，或对于大气泡渗透到分离膜模块中可能不是容易的。
从而，由于空气/水的比率的调整，大的且强的气泡合并的效果被降低一半，这抑制了段塞流的顺利形成。
在另一方面，根据本发明的实施方案的膜分离生物反应器还可以包括：注射单元，其用于将污水注射在生物反应器内部；空气注射单元，其用于将空气从外部注射到生物反应器中；清洁空气或清洁液体的入口，该清洁空气或清洁液体被引入用于空气扩散器的清洁；或排出单元，其用于排出在生物反应器中处理的被处理的水；以及运送单元，其负责从生物反应器运送。
发明有益效果
根据本发明，可以提供可以用小量的空气有效地排出和分散空气或气泡、在包括分离膜生物反应器的应用的领域中提供优良的清洁效果、减少待被使用的空气的量和电功率消耗并且增加膜生物反应器的操作效率的空气扩散器；以及包括空气扩散器的分离膜生物反应器。
附图简述
图1是通过观察实施例1的膜生物反应器的操作过程获得的照片。
图2是通过观察实施例2的膜生物反应器的操作过程获得的照片。
图3是通过观察实施例3至实施例6的膜生物反应器的操作过程获得的照片。
图4是通过观察实施例7至实施例10的膜生物反应器的操作过程获得的照片。
图5是通过观察比较实施例1的膜生物反应器的操作过程获得的照片。
图6示意性地图示包括在根据本发明的一个实施方案的空气扩散器中的空气扩散管。
图7示意性地图示包括在根据本发明的一个实施方案的空气扩散器中的空气扩散管的平面图。
图8示意性地图示常规空气扩散器的平面图。
图9是简要地图示在包括在根据本发明的一个实施方案的空气扩散器和常规的空气扩散器中的空气扩散管中产生的气泡的段塞流的示意图。
图10是简要地图示当使用包括在根据本发明的一个实施方案的空气扩散器和常规的空气扩散器中的空气扩散管时在膜生物反应器中产生的气泡的流动模式的示意图。
图11是图示其中当在实验实施例2中的实施例11和比较实施例2的膜生物反应器中注射20L/分钟的流速时，施加于真空泵的压力随着时间的流逝改变的模式的图。
图12是图示其中当在实验实施例2中的实施例11和比较实施例2的膜生物反应器中注射30L/分钟的流速时，施加于真空泵的压力随着时间的流逝改变的模式的图。
图13是示出如在实验实施例3中测量的横向流速度(cross-flowvelocity)的测量结果的图。
图14示意性地图示包括在根据实施例12的空气扩散器中的空气扩散管的平面图。
图15是通过观察通过改变待被注射在实施例12的空气扩散器中的空气的量来操作的过程获得的照片。
图16是示出污泥在实施例12的空气扩散管中被排出的照片。
具体实施方式
将在以下实施例中详细地解释本发明的特定的实施方案。然而，这些实施例仅仅为了说明本发明的特定的实施方案，并且本发明的范围不限于此。
<实施例1至实施例10和比较实施例1：空气扩散器和膜生物反应器的操作>
在具有200L的体积的生物反应器中，具有150mmX300mm(长度X宽度)的大小的分离膜通过以8mm间隔的四个片材(在两侧，总计8个侧面)来安装。空气扩散器被安装在距上文的分离膜预先确定的距离处。
聚丙烯腈(PAN)超滤膜(孔的大小：约0.07μm)被用作分离膜。在包括在空气扩散器中的空气扩散管的表面上形成的每个孔的最长直径、包括在孔组中的孔的数目、孔组中的孔之间的距离、孔组之间的距离、以及分离膜模块和空气扩散器之间的距离在下文的表1中示出。
在这样的膜生物反应器中填充自来水，并且进行操作，同时在从10L/分钟至30L/分钟的范围内以10L/分钟(单位)的量注射空气。段塞流的形成和气泡在整个分离膜中分散的行为通过超高速摄像机来观察。
[表1]在实施例和比较实施例的空气扩散器上的孔的形成方面
<实验实施例1：实施例1至实施例10和比较实施例1的膜生物反应器的操作的观察>
(1)如在图1和图2中示出的，当进行实施例1和实施例2的膜生物反应器的操作时，观察到其中在空气扩散器中产生的气泡合并的现象，并且可以确证其中通过气泡的合并形成的大气泡移动至分离膜模块的段塞流。
如在图3和图4中示出的，上文的现象在操作实施例3至实施例10的膜生物反应器的过程中被确证。
(2)相比之下，当操作比较实施例1(图5)的膜生物反应器时，难以大体上观察到其中在空气扩散器中产生的气泡合并的现象。另外，可能观察到其中每个气泡在分离膜模块之间经过同时向上移动的表象。
<实施例11和比较实施例2>
在具有200L的体积的生物反应器中，具有150mmX300mm(长度X宽度)的大小的分离膜通过以8mm间隔的四个片材(在两侧，总计8个侧面)来安装。空气扩散器被安装在距上文的分离膜预先确定的距离处。
聚丙烯腈(PAN)超滤膜(孔的大小：约0.07μm)被用作分离膜。在包括在空气扩散器中的空气扩散管的表面上形成的每个孔的最长直径、包括在孔组中的孔的数目、孔组中的孔之间的距离、孔组之间的距离、以及分离膜模块和空气扩散器之间的距离在下文的表2中示出。
在这样的膜生物反应器中，填充人工废水，包括人工有机污染物，例如不溶的有机材料、糖、和脂质，并且进行操作，同时以30L/分钟的量注射空气。测量施加于在分离膜中使用的真空泵的压力(跨膜压，TMP)。
[操作条件]
(1)流量：15.4LMH(L/m2/h)
(2)操作模式：运行持续9分钟并且暂停持续1分钟
(3)有机材料的浓度(wt％)：0.035
[表2]在实施例11和比较实施例2的空气扩散器上的孔的形成方面[空气扩散器的长度：150mm]
<实验实施例2：实施例11和比较实施例2的膜生物反应器的操作的观察>
通过在实施例11和比较实施例2的膜生物反应器中以20L/分钟和30L/分钟的速率注射来进行实验。
1.注射20L/分钟的流速
如在图11中示出的，确证的是，当在比较实施例2的膜生物反应器中注射20L/分钟的流速时，增加跨膜压的速度是相对高的并且跨膜压在用于相对长的时间段的使用期间连续地增加。
在另一方面，实施例11的膜生物反应器示出，增加跨膜压的速度是相对低的，并且甚至在多于1000分钟的延长的使用之后，跨膜压保持在0.4Kg/cm2或更小。
2.注射20L/分钟的流速
如在图12中示出的，比较实施例12的膜生物反应器示出，在实验中连续地进行持续100,000秒，跨膜压(TMP)连续地增加至0.2Kg/cm2或更大。
相比之下，实施例11的膜生物反应器示出，尽管通过以30L/分钟的相同流速进行实验，但增加跨膜压的速度是相对低的，并且甚至在操作持续200分钟或更多之后，跨膜压保持在约0.2Kg/cm2的范围内，并且达到限制的跨膜压(平均不小于约0.5)花费的时间是相对较长的。
因此，洗涤实施例11的分离膜的循环可以明显地改进，并且可以实现膜生物反应器的经济的操作条件。
<实验实施例3：通过空气扩散器的向上流速(横向流速度)的测量>
将清洁的水填充在400mmX500mmX700mm(WxLxH)的大小的水浴中，并且分别在实施例11和比较实施例2的空气扩散器中以15L/分钟至30L/分钟注射空气，并且比较通过空气扩散器形成的水/空气的流速以测量横向流速度。
特别地，对于流速的测量，具有150mmX300mm(长度X宽度)的大小的分离膜通过以8mm间隔的四个片材(在两侧，总计8个侧面)来安装，并且空气扩散器被安装在距分离膜预先确定的距离处。从而，通过空气扩散器产生的横向流速度通过漂浮海藻酸钠珠并且然后通过超高速摄像机分析每珠每框的移动距离来间接地测量。
如在图13中示出的，可以确证，在注射15L/分钟至30L/分钟的相同量的空气的情况下，与当使用比较实施例2的空气扩散器时相比，实施例11的空气扩散器呈现约10％至20％更高的横向流速度。
因此，预期的是，与当使用比较实施例2的空气扩散器时相比，当使用实施例11的空气扩散器时，其甚至通过使用相同的能量可以更好地增加横向流速度，从而减少用于调整分离膜的污染物所需要的能量并且延长分离膜的清洁循环。
<实施例12>
在具有200L的体积的生物反应器中，具有150mmX300mm(长度X宽度)的大小的分离膜通过以8mm间隔的四个片材(在两侧，总计8个侧面)来安装，并且空气扩散器被安装在距分离膜预先确定的距离处。
聚丙烯腈(PAN)超滤膜(孔的大小：约0.07μm)被用作分离膜。在包括在空气扩散器中的空气扩散管的表面上形成的每个孔的最长直径、包括在孔组中的孔的数目、孔组中的孔之间的距离、孔组之间的距离、以及分离膜模块和空气扩散器之间的距离在下文的表3中示出。
在这样的膜生物反应器中，填充人工废水，包括人工有机污染物，例如不溶的有机材料、糖、和脂质，并且进行操作，同时以30L/分钟的量注射空气。测量施加于在分离膜中使用的真空泵的压力(跨膜压，TMP)。
[操作条件]
(1)流量：15.4LMH(L/m2/h)
(2)操作模式：运行持续9分钟并且暂停持续1分钟
(3)有机材料的浓度(wt％)：0.035
[表3]在实施例12的空气扩散器上的孔的形成方面[空气扩散器的长度：150mm]
如在图15的a)至d)中示出的，作为操作包括根据实施例12的空气扩散器的膜生物反应器的结果，当通过将注射在空气扩散器中的空气的量设定在4m3/h至5m3/h来进行操作时，通过孔组排出的气泡可以合并并且如此合并的气泡允许大气泡的产生，从而甚至通过使用相同的能量进一步增加横向流速度。
此外，当待被注射在空气扩散器中的空气的量增加至多达约10m3/h时，气泡从在空气扩散管中形成的侧表面孔产生并且因此大气泡的产生和动作可以更顺利地进行，并且保持在空气扩散管内部的漂浮材料和其他残留物通过侧表面孔排出。
特别地，如在图15的c)中示出的，如果待被注射到空气扩散器中的空气的量是6m3/h，则其中产生自侧表面孔的气泡与通过孔组排出的气泡合并的现象被确证。如在图15的d)中示出的，如果待被注射到空气扩散器中的空气的量是9m3/h，则产生自侧表面孔的气泡与通过孔组排出的气泡合并以形成大气泡。
因此，当改变待被注射到空气扩散器中的空气的量时，例如，当通过使用以4m3/h至5m3/h的待被注射到空气扩散器中的空气的量重复保持操作的过程，并且将注射到空气扩散器中的空气的量改变至6m3/h至10m3/h时，在空气扩散管内部产生段塞流并且因此通过大孔中的残留物例如污泥的流入和流出以及小孔中压力的增加而附着的污泥可以在空气扩散管的大孔中被排出。图16示出待被排出的此污泥的外观。

Claims (20)

1.一种空气扩散器，包括空气扩散管，包括两个或更多个孔的至少两个孔组形成于所述空气扩散管中。
2.如权利要求1所述的空气扩散器，其中在所述孔组中彼此相邻的孔组之间的距离是25mm至150mm。
3.如权利要求1所述的空气扩散器，其中被包括在所述孔组中的每个中的孔的最大直径是0.5mm至10mm。
4.如权利要求1所述的空气扩散器，其中所述孔组从所述空气扩散管的表面在所述空气扩散管的纵向方向上布置成排。
5.如权利要求1所述的空气扩散器，其中所述孔组包括2个至6个孔。
6.如权利要求1所述的空气扩散器，其中被包括在一个孔组中的所述孔之间的距离是1mm至20mm。
7.如权利要求1所述的空气扩散器，其中所述孔的横截面具有圆形形状、椭圆形形状、或具有3个至30个顶点的多边形形状。
8.如权利要求1所述的空气扩散器，其中所述空气扩散管具有带有10mm至100mm的外径或1mm至90mm的内径的管形状。
9.如权利要求1所述的空气扩散器，其中所述孔组在所述空气扩散管的纵向方向上在4个至25个等分的位置处分别地形成。
10.如权利要求1所述的空气扩散器，其中所述空气扩散管还包括侧表面孔，所述侧表面孔在对应于距所述孔组垂直于所述空气扩散管的纵向方向的横截面的整个周边的1/5至1/3的位置处形成。
11.如权利要求10所述的空气扩散器，其中至少一对彼此相对的所述侧表面孔在所述空气扩散管的表面上形成。
12.如权利要求10所述的空气扩散器，其中所述侧表面孔在所述空气扩散管的纵向方向上在两个至十个等分的位置处分别地形成。
13.如权利要求10所述的空气扩散器，其中所述侧表面孔的最大直径是5mm至20mm。
14.如权利要求10所述的空气扩散器，其中所述侧表面孔的最大直径是被包括在所述孔组中的每个中的所述孔的最大直径的1.5倍至3倍。
15.如权利要求1所述的空气扩散器，其中所述空气扩散管的材料是热塑性塑料或金属。
16.如权利要求1所述的空气扩散器，所述空气扩散器还包括：气体注射单元，其与所述空气扩散管连接，用于将气体注射到所述空气扩散管中；以及
气体分布单元，其用于分布从所述气体注射单元注射到所述空气扩散管的所述气体。
17.一种膜分离生物反应器，包括：生物反应器；
至少一个分离膜模块，其安装在所述生物反应器中；以及
权利要求1所述的空气扩散器，其安装在所述分离膜模块的下端。
18.如权利要求17所述的膜分离生物反应器，其中所述分离膜模块被安装在被包括在所述空气扩散器中的所述孔组之间的上部空间中，并且
所述分离膜模块和所述空气扩散器之间的距离是5mm至400mm。
19.如权利要求17所述的膜分离生物反应器，其中所述分离膜模块包括中空纤维膜。
20.如权利要求17所述的膜分离生物反应器，所述膜分离生物反应器还包括：
注射单元，其用于将污水注射在所述生物反应器内部；
空气注射单元，其用于将空气从外部注射到所述生物反应器中；或
排出单元，其用于排出在所述生物反应器中处理的被处理的水。
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