CN111732186A - 一种卷式膜曝气生物反应器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种卷式膜曝气生物反应器，包括：筒状的卷式MABR膜体，所述卷式MABR膜体包括中心的进气管和卷制在所述进气管上的生物膜组；所述进气管的管身上设有出气结构；所述生物膜组包括由外至内的透氧疏水膜袋和曝气填料，所述透氧疏水膜袋为三边密封一边具有开口的袋式结构，且其开口与所述进气管的出气结构相连通，所述透氧疏水膜袋的袋内放置有输气隔网；所述曝气填料为平板式填料，平板上设有曝气结构；出气管，所述出气管设置在所述卷式MABR膜体的外侧，且与所述透氧疏水膜袋相连通。卷式MABR膜体由曝气填料和透氧疏水膜袋组成并交替螺旋卷制而成，获得高填充密度的MABR膜组件，从而提高曝气效率，降低能耗。
Description
技术领域
本发明涉及水处理膜技术领域，特别是涉及一种卷式膜曝气生物反应器。
背景技术
卷式MABR（Membrane Aerated Biofilm Reactor）膜即传氧生物膜反应器，它的工作原理在于利用选择性透气膜与附着在生长型生物膜之间的协同作用，采用透气膜将氧气传递至透气膜表面的生物膜（生物膜是在卷式MABR膜运行后在透氧膜表面培养出来的），同时氨和有机物等物质从污水扩散到生物膜中，从而使安装在缺氧池中的MABR好氧生物膜（以硝化菌为优势菌）和缺氧区悬浮增长的反硝化菌实现同步硝化和反硝化（SND）来强化对污水中氨氮和总氮的去除。
在各型膜生物反应器水处理技术中，MABR是研究的最为详实和应用最为广泛的技术之一，通常采用帘式中空纤维膜和平板膜两种构型。遗憾的是，对于在有氧或兼氧条件下运行的MABR则研究的较少，通过系统设计MABR结构进而提高曝气效率、控制透氧效率及对应条件下的COD（化学需氧量）脱除率的研究则更少。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种卷式膜曝气生物反应器,能够实现MABR高曝气效率和可控透氧率，进而达到污水中COD高脱除率的效果。
本发明还提出一种卷式膜曝气生物反应器的制备方法。
本发明的第一方面实施例的卷式膜曝气生物反应器，包括：筒状的卷式MABR膜体，所述卷式MABR膜体包括中心的进气管和卷制在所述进气管上的生物膜组；所述进气管的管身上设有出气结构；所述生物膜组包括由外至内的透氧疏水膜袋和曝气填料，所述透氧疏水膜袋为三边密封一边具有开口的袋式结构，且其开口与所述进气管的出气结构相连通，所述透氧疏水膜袋的袋内放置有输气隔网；所述曝气填料为平板式填料，平板上设有曝气结构；出气管，所述出气管设置在所述卷式MABR膜体的外侧，且与所述透氧疏水膜袋相连通。
根据本发明实施例的卷式膜曝气生物反应器，至少具有如下有益效果：卷式MABR膜体由曝气填料和透氧疏水膜袋组成并交替螺旋卷制而成，获得高填充密度的MABR膜组件，提高了曝气时空气与曝气填料的接触面积，从而提高曝气效率，降低能耗，提高COD和氨氮的去除效率等。
根据本发明的一些实施例，所述曝气填料为圆柱凸起的聚丙烯平板式填料或具有酥松网状结构的平板式填料或具有瓦楞结构的平板式填料或具有波纹结构的平板式填料。
根据本发明的一些实施例，所述圆柱凸起为乳突结构，所述乳突结构为空心状，平板两面的乳突结构交错分布。
根据本发明的一些实施例，所述透氧疏水膜袋包括聚丙烯无纺布层和涂覆在所述聚丙烯无纺布层上的透氧疏水涂层组成。
根据本发明的一些实施例，所述透氧疏水涂层为聚四氟乙烯涂层或硅橡胶涂层或聚偏氟乙烯涂层或聚砜涂层或聚丙烯涂层或聚酯涂层或聚氯乙烯涂层中的一种或它们的混合物。
根据本发明的一些实施例，所述透氧疏水膜袋的外侧箍紧所述卷式MABR膜体的紧箍装置。
根据本发明的一些实施例，所述紧箍装置为紧固带或塑料外壳。
根据本发明的一些实施例，所述卷式MABR膜体的两端设有格栅端板。
根据本发明的一些实施例，所述卷式MABR膜体的外侧还设有排水管，所述排水管与所述透氧疏水膜袋相连通。
根据本发明的第二方面实施例的卷式膜曝气生物反应器的制备方法，包括以下步骤：步骤S1：制备透氧疏水膜袋，透氧疏水膜袋包括两片透氧疏水膜，两片所述透氧疏水膜对应的三边采用胶水密封，将输气隔网放置在所述透氧疏水膜袋中；步骤S2：将透氧疏水膜袋没有密封的一边与中心进气管进气狭缝或进气口连接；步骤S3：将曝气填料置于所述透氧疏水膜袋上，共同绕中心进气管卷制，获得卷式MABR膜体，收卷完成后采用紧箍装置固定获得卷式MABR膜体；步骤S4：设置出气管。
根据本发明实施例的卷式膜曝气生物反应器的制备方法，至少具有如下技术效果：可以快速便捷的完成卷式膜曝气生物反应器的制作。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例卷式膜曝气生物反应器的结构示意图；
图2为本发明实施例卷式膜曝气生物反应器的第一种整体结构示意图；
图3为本发明实施例卷式膜曝气生物反应器的第二种整体结构示意图；
图4为本发明实施例卷式膜曝气生物反应器的剖视图；
图5为本发明实施例卷式膜曝气生物反应器设置格栅端板的结构示意图；
图6为本发明实施例卷式膜曝气生物反应器的卷制结构示意图；
图7是曝气填料为圆柱凸起的聚丙烯平板式填料的结构示意图；
图8是曝气填料为波纹结构的平板式填料的结构示意图；
图9是曝气填料为瓦楞结构的平板式填料的结构示意图；
图10是曝气填料为酥松网状结构的平板式填料结构示意图；
图11是曝气填料为波纹网状结构的平板式填料结构示意图。
附图标记：
进气管1、格栅端板2、紧箍装置3、出气管4、出气口5、出水口6、透氧疏水膜7、输气隔网8、曝气填料9。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
参考图1到图3所示，本发明的卷式膜曝气生物反应器，包括：筒状的卷式MABR膜体，所述卷式MABR膜体包括中心的进气管1和卷制在所述进气管1上的生物膜组；
进气管1的管身上设有出气结构；
生物膜组包括由外至内的透氧疏水膜袋和曝气填料，透氧疏水膜袋为三边密封一边具有开口的袋式结构，且其开口与进气管1的出气结构相连通，透氧疏水膜袋的袋内放置有输气隔网8；
曝气填料9为平板式填料，平板上设有曝气结构；
出气管4，出气管4设置在卷式MABR膜体的外侧，且与透氧疏水膜袋相连通。
本发明卷式膜曝气生物反应器用于生活污水时，采用厌氧好氧的处理流程，浸没固定在好氧段前段参与好氧生化反应过程，通过好氧池底部曝气盘或曝气头经由组件内部曝气填料，由下至上的曝气方式。
具体的如图4所示，在风机的作用下，空气由风机通过中心的进气管1，其中进气管1的管壁上通过设置孔或者狭缝与透氧疏水膜袋连通，将氧气送入透氧疏水膜袋中，其中透氧疏水膜袋由三层组成，即两片透氧疏水膜7和两片透氧疏水膜7中间的输气隔网8。气体进入透氧疏水膜袋后，在风机的风压作用下，空气通过输气隔网8中的空隙沿膜袋进行传递，直至透氧疏水膜袋的末端（因为本申请的卷式MABR膜体是以螺旋结构进行卷纸的式的结构，所谓的透氧疏水膜袋的末端即为卷式MABR膜体的最外侧），然后从透氧疏水膜袋末端的出气管4排出。
空气在进入卷式MABR膜体后，氧气从透氧疏水膜7由内向外透过进入生物膜中，同时，生化池中的氨氮和有机物先附着在透氧疏水膜上的生物膜上传质。此外，由于氨氮在水相的传质的速率更快，因此它会优先与透氧疏水膜7的氧气接触并在其表面生成硝化菌为主的生物膜。
与传统的生物膜技术相比，MABR氧气的传质方向与氨氮、有机物的传质方向是对向流，可有效避免硝化自养菌和有机物去除异养菌在氧气上的竞争，同时通过尾气的大气泡脉冲擦洗使得MABR表面生物膜的厚度控制简单可行。因此，MABR是一项更适合同步硝化和反硝化反应的生物膜技术。
其中输气隔网8为PET或PP或PE纤维编制而成的疏松编织布，或为PET或PP或PE材质的网型隔网。输气隔网8的厚度和网格大小可根据送气两大小进行设计配置。
通过以上结构的应用方式的组合，可以有效提高膜堆填充密度、提高曝气时空气与曝气填料的接触面积，从而提高曝气效率，降低能耗；提高COD和氨氮的去除效率等。
如图7到图11所示，根据本发明的一些实施例，曝气填料为圆柱凸起的聚丙烯平板式填料或具有酥松网状结构的平板式填料或具有瓦楞结构的平板式填料或具有波纹结构的平板式填料。
曝气填料上设置的曝气结构可以增大曝气填料的曝气比面积，具体的可以为圆柱凸起的聚丙烯平板式填料或具有酥松网状结构的平板式填料或具有瓦楞结构的平板式填料或具有波纹结构的平板式填料，均可以增大曝气填料的曝气比面积，从而提高曝气效率。
如图7所示，根据本发明的进一步实施例中，圆柱凸起为乳突结构，乳突结构为空心状，平板两面的乳突结构交错分布。
采用乳突结构，曝气比的表面积更大一些，乳突结构可以将曝气气流中较大的气泡分割成较小的气泡，进一步的提高曝气液-气的接触面，乳突结构交错的设置在板面上，可以提供更加通畅的曝气通道，同时对曝气气流进行更好的扰流，提高曝气液-气接触面和液-气的混合效率。乳突采用空心结构，可以提高液气的混合效率。板面上乳突的分布密度和大小可以根据实际情况进行设计和调整，应用更加灵活。
根据本发明的一些实施例，透氧疏水膜袋包括聚丙烯无纺布层和涂覆在聚丙烯无纺布层上的透氧疏水涂层组成。
根据本发明的进一步实施例中，透氧疏水涂层为聚四氟乙烯涂层或硅橡胶涂层或聚偏氟乙烯涂层或聚砜涂层或聚丙烯涂层或聚酯涂层或聚氯乙烯涂层中的一种或它们的混合物。
根据本发明的一些实施例，透氧疏水膜袋的外侧箍紧所述卷式MABR膜体的紧箍装置3。因为卷式MABR膜体是卷制而成的，如果对其进行固定，卷式MABR膜体容易松开，导致卷式MABR膜体损坏，所以最外层设置紧箍装置3，将卷式MABR膜体进行固定。
根据本发明的进一步实施例中，紧箍装置为紧固带或塑料外壳。通过紧固带箍紧，或者在套装上塑料外壳进行固定，避免卷式MABR膜体散开。
如图5所示，根据本发明的一些实施例，卷式MABR膜体的两端设有格栅端板2。通过设置格栅端板2，防止卷式MABR膜体竖直放置的时候，透氧疏水膜袋和曝气填料9发生滑移错位，卷式MABR膜体损坏。
如图2到图4所示，根据本发明的一些实施例，卷式MABR膜体的外侧还设有排水管，排水管与透氧疏水膜袋相连通。因为污水的水温一般在20℃，风机送入的空气一般具有一定的湿度，在透氧疏水膜袋内容易冷凝成水，通过在卷式MABR膜体的外侧的下部设置一个排水管，将冷凝的水排出。
本发明还公开了一种卷式膜曝气生物反应器的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：制备透氧疏水膜袋，透氧疏水膜袋包括两片透氧疏水膜7，两片透氧疏水膜对应的三边采用胶水密封，将输气隔网放置在透氧疏水膜袋中；步骤S2：将透氧疏水膜袋没有密封的一边与中心进气管进气狭缝或进气口连接；步骤S3：将曝气填料置于透氧疏水膜袋上，共同绕中心进气管1卷制，获得卷式MABR膜体，收卷完成后采用紧箍装置3固定获得卷式MABR膜体；步骤S4：设置出气管4。
在卷制过程中，首先制备透氧疏水膜袋，透氧疏水膜袋有三边采用胶水密封，将没有密封的一边与中心的进气管1进气狭缝或进气口连接，然后将曝气填料9置于膜袋上，绕中心的进气管1卷制，收卷完成后采用紧固带固定获得卷式MABR膜体，之后再将设置出气管4。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种卷式膜曝气生物反应器，其特征在于，包括：卷式MABR膜体，所述卷式MABR膜体包括中心的进气管和卷制在所述进气管上的生物膜组；
所述进气管的管身上设有出气结构；
所述生物膜组包括由外至内的透氧疏水膜袋和曝气填料，所述透氧疏水膜袋为三边密封一边具有开口的袋式结构，且其开口与所述进气管的出气结构相连通，所述透氧疏水膜袋的袋内放置有输气隔网；
所述曝气填料为平板式填料，平板上设有曝气结构；
出气管，所述出气管设置在所述卷式MABR膜体的外侧，且与所述透氧疏水膜袋相连通。
2.根据权利要求1所述的卷式膜曝气生物反应器，其特征在于：所述曝气填料为圆柱凸起的聚丙烯平板式填料或具有酥松网状结构的平板式填料或具有瓦楞结构的平板式填料或具有波纹结构的平板式填料。
3.根据权利要求2所述的卷式膜曝气生物反应器，其特征在于：所述圆柱凸起为乳突结构，所述乳突结构为空心状，平板两面的乳突结构交错分布。
4.根据权利要求1所述的卷式膜曝气生物反应器，其特征在于：所述透氧疏水膜袋包括聚丙烯无纺布层和涂覆在所述聚丙烯无纺布层上的透氧疏水涂层组成。
5.根据权利要求4所述的卷式膜曝气生物反应器，其特征在于：所述透氧疏水涂层为聚四氟乙烯涂层或硅橡胶涂层或聚偏氟乙烯涂层或聚砜涂层或聚丙烯涂层或聚酯涂层或聚氯乙烯涂层中的一种或它们的混合物。
6.根据权利要求1所述的卷式膜曝气生物反应器，其特征在于：所述透氧疏水膜袋的外侧箍紧所述卷式MABR膜体的紧箍装置。
7.根据权利要求6所述的卷式膜曝气生物反应器，其特征在于：所述紧箍装置为紧固带或塑料外壳。
8.根据权利要求1所述的卷式膜曝气生物反应器，其特征在于：所述卷式MABR膜体的两端设有格栅端板。
9.根据权利要求1所述的卷式膜曝气生物反应器，其特征在于：所述卷式MABR膜体的外侧还设有排水管，所述排水管与所述透氧疏水膜袋相连通。
10.一种卷式膜曝气生物反应器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：制备透氧疏水膜袋，透氧疏水膜袋包括两片透氧疏水膜，两片所述透氧疏水膜对应的三边采用胶水密封，将输气隔网放置在所述透氧疏水膜袋中；
步骤S2：将透氧疏水膜袋没有密封的一边与中心进气管进气狭缝或进气口连接；
步骤S3：将曝气填料置于所述透氧疏水膜袋上，共同绕中心进气管卷制，获得卷式MABR膜体，收卷完成后采用紧箍装置固定获得卷式MABR膜体；
步骤S4：设置出气管。
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| CN111732186B (zh) | 2020-11-06 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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