CN107117703A

CN107117703A - 一种实时控制序批式膜生物反应器

Info

Publication number: CN107117703A
Application number: CN201710332877.4A
Authority: CN
Inventors: 刘建伟; 冯玉启
Original assignee: Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Current assignee: Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Priority date: 2017-05-12
Filing date: 2017-05-12
Publication date: 2017-09-01

Abstract

本发明公开了一种实时控制序批式膜生物反应器，其包括反应仓，反应仓包括内仓和外仓，内仓内侧的侧壁设置有微滤膜组件；中孔曝气管镶嵌在微滤膜组件下部；反应仓上的出水口Ⅰ通过连接管与微滤膜组件相连接；内仓内设置有搅拌器，搅拌器的下方设置有曝气沙盘；曝气沙盘连接气体流量计Ⅱ，气体流量计Ⅰ与中孔曝气管连接；空气压缩机与气体流量计Ⅰ和气体流量计Ⅱ连接；ORP电极、DO电极和pH电极的电极所在的一端均浸没在内仓中部。本发明能够循环运行以及检测装置处理废水过程中ORP、DO、pH随时间的变化，通过此判断反应装置处于哪一个反应阶段，并且能够通过调节反应装置的曝气量来实现好氧与缺氧的条件变换。

Description

一种实时控制序批式膜生物反应器

技术领域

本发明属于污水处理领域，特别涉及一种实时控制序批式膜生物反应器。

背景技术

随着水资源的不断紧缺和对环境污染治理的不断加强，人们已经开始关注对排水管网未普及的城镇社区、旅游风景区、车站、收费站、临时工地等的小流量生活污水处理，该类污水的特点是水量小且较为分散，而且没有配置收集管网，很难建造常规的污水处理厂进行统一处理及管理。社会上现有的处理生活污水的技术如A/O、A2/O、SBR、氧化沟、生物接触氧化、生物滤池法等存在污水收集难、管网投资高、工艺流程长、占地面积大、操作管理复杂的缺陷，不适合处理该类生活污水，使其难以推广普及。实时控制序批式膜生物反应工艺是一种新型的能够处理小规模污水的工艺，具有工艺简单、占地面积小，操作简单等优点，研究此工艺对于我们处理水污染十分的重要。

从20世纪末，人们就开始广泛的采用ORP（氧化还原电位）、pH和DO等作为参数对于废水处理过程进行优化，特别是在生物脱氮这部分，许多的研究人员发现硝化反应和反硝化反应的终点可以通过ORP、pH和DO等的实时监测曲线的一些极值点和拐点表示出来，因此被广泛的应用于脱氮过程的实时控制（real-time control points, RCP）。

现有的膜生物反应器不能很好地在线检测装置处理废水过程中ORP、DO、pH随时间的变化导致不能够方便准确的判断反应装置处于哪一个反应阶段，不易实现好氧与缺氧的条件变换。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种实时控制序批式膜生物反应器，能够循环运行以及检测装置处理废水过程中ORP、DO、pH的变化，通过此判断反应装置处于哪一个反应阶段，并且能够通过调节反应装置的曝气量来实现好氧与缺氧的条件变换。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种实时控制序批式膜生物反应器，其包括反应仓，所述反应仓包括内仓和外仓，所述内仓内侧的侧壁设置有微滤膜组件；中孔曝气管镶嵌在所述微滤膜组件下部；所述反应仓上的出水口Ⅰ通过连接管与所述微滤膜组件相连接；所述内仓内设置有搅拌器，所述搅拌器的下方设置有曝气沙盘；所述曝气沙盘连接气体流量计Ⅱ，所述气体流量计Ⅰ与中孔曝气管连接；空气压缩机通过连接管与所述气体流量计Ⅰ和气体流量计Ⅱ连接；ORP电极、DO电极和pH电极的电极所在的一端均浸没在所述内仓中部；进水泵Ⅰ的出水口用连接管与反应仓上的进水口Ⅰ连接，出水泵的进水管与反应仓上的出水口Ⅰ连接，恒温水浴箱与进水泵Ⅱ的进水管连接，并且进水泵Ⅱ的出水管与反应仓上的进水口Ⅱ连接，反应仓上的出水口Ⅱ与恒温水浴箱的进水管连接。

进一步地，所述微滤膜组件为聚偏氟乙烯平板式微滤膜组件。

进一步地，所述ORP电极、DO电极和pH电极输出数据一端均与PC机连接；所述空气压缩机、进水泵Ⅰ、进水泵Ⅱ、出水泵、恒温水浴箱、搅拌器均与开关控制板连接；所述开关控制板与PC机连接，并由其控制。

进一步地，所述搅拌器的发动机部分设置在所述反应仓的上面，所述搅拌器的搅拌扇设置在曝气沙盘的上部。

进一步地，所述气体流量计Ⅰ和气体流量计Ⅱ均设置在所述反应仓的上方、进水泵Ⅰ和出水泵在反应仓下方。

进一步地，所述进水泵Ⅱ与恒温水浴箱均设置在所述反应仓的外部。

进一步地，所述反应仓上部设置有一个稍大于反应仓口的盖子，所述盖子上设置有若干个进口使得搅拌器、ORP电极、DO电极和pH电极能够进入反应仓中并且固定在上面。

进一步地，所述内仓和外仓的中间区域为恒温保持区，反应仓上还设置有进水口Ⅰ、进水口Ⅱ、出水口Ⅰ、出水口Ⅱ以及排泥口。

本发明所达到的有益效果是：

1.本发明将实时控制技术与生物脱氮工艺以及膜工艺的优势结合在一起，形成了一种处理污水的装置，该装置具有结构紧凑，占地面积小，操作简单，处理污水效率高等优点。

2.本装置能够实施监控污水反应中ORP、DO、pH的变化过程，可以通过此来判断所处的反应过程，以及通过这些可以了解反应过程中所出的问题。

3.本装置能够通过调节曝气时间来影响反应仓所处的环境，本操作可以通过PC机来控制，来制造自己所需要的溶解氧环境。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的结构示意图。

（1）连接管、（2）反应仓、（3）空气压缩机、（4）进水泵Ⅰ、（5）进水泵Ⅱ、（6）出水泵、（7）恒温水浴箱、（8）气体流量计Ⅰ、（9）气体流量计Ⅱ、（10）聚偏氟乙烯平板式微滤膜组件、（11）中孔曝气管、（12）曝气沙盘、（13）搅拌器、（14）ORP电极、（15）DO电极、（16）pH电极、（17）开关控制面板、（18）PC机、（19）内仓、（20）外仓、（21）进水口Ⅰ、（22）出水口Ⅰ、（23）进水口Ⅱ、（24）出水口Ⅱ、（25）排泥口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种实时控制序批式膜生物反应器，由实时控制系统和序批式膜生物反应器两部分组成，所述实时控制序批式膜生物反应器是由连接管1、反应仓2、空气压缩机3、进水泵Ⅰ4、进水泵Ⅱ5出水泵6、恒温水浴箱7、气体流量计Ⅰ8、气体流量计Ⅱ9、聚偏氟乙烯平板式微滤膜组件10、中孔曝气管11、曝气沙盘12、搅拌器13组成，其中中孔曝气管11位于聚偏氟乙烯平板式微滤膜组件10下方，出水泵6与聚偏氟乙烯平板式微滤膜组件10相连接，空气压缩机3通过连接管1分别与气体流量计Ⅰ8和气体流量计Ⅱ9连接在一起，然后两个气体流量计分别于中孔曝气管11和曝气沙盘12相连接，进水泵Ⅱ5与恒温水浴箱7相连接在一起，通过进水泵Ⅱ5将温水注入反应仓外部的恒温保持区使反应仓保持相对稳定的温度；实时控制系统是由ORP电极14、DO电极15、pH电极16、开关控制面板17、PC机18组成，其中ORP电极14、DO电极15、pH电极16和开关控制板17与PC机18相连接。

所述的空气压缩机3、进水泵Ⅰ4、进水泵Ⅱ5、出水泵6、恒温水浴箱7、搅拌器13的均与开关控制板17连接，并由其控制。

PC机18能够接受ORP电极14、DO电极15和pH电极16所反馈的数据并且能够储存下来，同时PC机18能够控制开关控制板17。

反应仓2由内仓19和外仓20组成，内仓19和外仓20的中间区域为恒温保持区，反应仓2上还有进水口Ⅰ21、进水口Ⅱ23、出水口Ⅰ22、出水口Ⅱ24以及排泥口25。

本实施例的反应器由实时控制系统和批式膜生物反应器两部分组成。其中反应器为长方柱体，由有机玻璃加工而成，有效容积为30L，径深比在0.45~0.55之间。反应器正中装有机械搅拌装置，采用空气压缩机及气体流量计控制曝气，反应器后壁处设聚偏氟乙烯（PVDF）平板式微滤膜组件，膜孔径为0.1μm，单片膜面积为0.5m²，膜组件下部内装有中孔曝气管，通过大气泡对膜表面进行冲刷。实时控制序批式膜生物反应器采用序批式进出水的运行方式，装置配有进水泵，出水泵，以完成各轮循环的进出水。反应器的外层采用恒温循环水浴保温，亦可通过循环水温度来调整反应器的运行温度；实时控制序批式膜生物反应器的实时监测系统为ORP、pH和DO的电极组合各个电极的探头始终没入反应器的混合液内，以连续读取所监测的参数（pH、ORP、和DO）数据，本发明能够实时监控和反应器处理污水的情况并且对于污水中的污染物有较高的去除效率且处理效果十分的稳定。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种实时控制序批式膜生物反应器，其特征在于，包括反应仓（2），所述反应仓（2）包括内仓（19）和外仓（20），所述内仓（19）内侧的侧壁设置有微滤膜组件；中孔曝气管（11）镶嵌在所述微滤膜组件下部；所述反应仓（2）上的出水口Ⅰ（22）通过连接管与所述微滤膜组件（10）相连接；所述内仓（19）内设置有搅拌器（13），所述搅拌器（13）的下方设置有曝气沙盘（12）；所述曝气沙盘（12）连接气体流量计Ⅱ（9），所述气体流量计Ⅰ（8）与中孔曝气管（11）连接；空气压缩机（3）通过连接管（1）与所述气体流量计Ⅰ（8）和气体流量计Ⅱ（9）连接；ORP电极（14）、DO电极（15）和pH电极（16）的电极所在的一端均浸没在所述内仓（19）中部；进水泵Ⅰ（4）的出水口与反应仓（2）上的进水口Ⅰ（21）连接，出水泵（6）的进水管与反应仓（2）上的出水口Ⅰ（22）连接，恒温水浴箱（7）与进水泵Ⅱ（5）的进水管连接，并且进水泵Ⅱ（5）的出水管与反应仓（2）上的进水口Ⅱ（23）连接，反应仓（2）上的出水口Ⅱ（24）与恒温水浴箱（7）的进水管连接。

2.根据权利要求1所述的一种实时控制序批式膜生物反应器，其特征在于，所述微滤膜组件为聚偏氟乙烯平板式微滤膜组件（10）。

3.根据权利要求1所述的一种实时控制序批式膜生物反应器，其特征在于，所述ORP电极（14）、DO电极（15）和pH电极（16）输出数据一端均与PC机（18）连接；所述空气压缩机（3）、进水泵Ⅰ（4）、进水泵Ⅱ（5）、出水泵（6）、恒温水浴箱（7）、搅拌器（13）均与开关控制板（17）连接；所述开关控制板（17）与PC机（18）连接，并由其控制。

4.根据权利要求1所述的一种实时控制序批式膜生物反应器，其特征在于，所述搅拌器（13）的发动机部分设置在所述反应仓（2）的上面，所述搅拌器（13）的搅拌扇设置在曝气沙盘（12）的上部。

5.根据权利要求1所述的一种实时控制序批式膜生物反应器，其特征在于，所述气体流量计Ⅰ（8）和气体流量计Ⅱ（9）均设置在所述反应仓（2）的上方、进水泵Ⅰ（4）和出水泵（6）在反应仓（2）下方。

6.根据权利要求1所述的一种实时控制序批式膜生物反应器，其特征在于，所述进水泵Ⅱ（5）与恒温水浴箱（7）均设置在所述反应仓（2）的外部。

7.根据权利要求1所述的一种实时控制序批式膜生物反应器，其特征在于，所述反应仓（2）上部设置有一个稍大于反应仓口的盖子，所述盖子上设置有若干个进口使得搅拌器（13）、ORP电极（14）、DO电极（15）和pH电极（16）能够进入反应仓（2）中并且固定在上面。

8.根据权利要求1所述的一种实时控制序批式膜生物反应器，其特征在于，所述内仓（19）和外仓（20）的中间区域为恒温保持区，反应仓（2）上还设置有进水口Ⅰ（21）、进水口Ⅱ（23）、出水口Ⅰ（22）、出水口Ⅱ（24）以及排泥口（25）。