CN111925066B - 分体式连续运行微网动态膜生物反应器 - Google Patents

分体式连续运行微网动态膜生物反应器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分体式连续运行微网动态膜生物反应器，包括生物处理单元和转筒式动态膜过滤单元；生物处理单元包括微生物处理池，微生物处理池上设有进水管；转筒式动态膜过滤单元包括过滤池，过滤池内设有转筒微网动态膜机构；转筒微网动态膜机构包括过滤转筒，过滤转筒的上方设有用于冲洗过滤转筒并使形成于过滤转筒上的动态生物膜的厚度维持在设定厚度范围的反冲洗装置，过滤转筒内设有用于收集被冲洗掉的动态生物膜的污泥收集槽；过滤池的底部设有位于过滤转筒下方并使过滤池的水位低于微生物处理池内水位的出水口；微生物处理池与过滤转筒之间设有用于使泥水混合液从微生物处理池流入过滤转筒的混合液管；污泥收集槽上设有排泥总管。

Description

分体式连续运行微网动态膜生物反应器
技术领域
本发明属于膜生物反应器技术领域，具体的为一种分体式连续运行微网动态膜生物反应器。
背景技术
由《动态膜-生物反应器处理城市污水的运行特性研究》(环境污染与防治，吴志超，田陆梅，王旭，王志伟)记载可知，膜生物反应器是膜技术和污水生物处理技术相结合的污水处理新工艺，近年来已引起广泛的关注，并逐步应用于城市生活污水和工业废水的处理。膜生物反应器主要具备优点：
(1)受膜组件拦截作用，生化池内污泥浓度高，微生物处理能力较强；
(2)膜组件对水中细小颗粒物的拦截作用好，出水透明度高；
(3)膜组件的应用使得处理过程无需沉淀池，减少了处理站的用地。
但是受膜的材料、工艺和价格的限制，膜生物反应器主要面临着以下问题：
(1)常用的超滤膜组件易受膜污染，导致运行一段时间后出现膜通量下降，需要及时进行反冲洗；在膜经历2-3年的使用后，还需对膜进行离线反冲洗；
(2)由于多采用超滤膜组件，在实际中，需采用专门的产水泵和以及反冲洗水泵；
(3)为控制膜污染，在实际中往往对膜组件表面进行大量曝气，以气泡冲刷膜表面，以减缓膜表面污染；
(4)现有膜生物反应器无法有效排泥，长时间运行后生化反应器内无机颗粒物的浓度会逐渐上升，需要定期人工排出；
(5)膜生物反应器在小型化过程(一体化设备)中也存在着控制复杂，可靠性低的问题。以上问题限制了膜生物反应器更广泛的应用。
由《微网材质对动态膜形成的影响》(环境工程学报，张澍，周明远，于鸿光吴志超，朱学峰，郎茂倩)可知，微网动态膜生物反应器是2010年前后所形成的一种创新工艺，其主要是通过微网对生物反应器中的絮体进行有效截留，利用截留的生物絮体形成过滤介质，从而在保证出水水质的基础上大幅度的提升了膜的通量，并延长了膜的反冲洗周期。有效避免了膜过滤组件的安装和后期更换投入，减少了膜产水和反冲洗所需的能耗。正受到国内外水处理技术研究人员越来越多的关注。但就目前而言，微网动态膜反应器的基本构型仍与原有膜生物反应器类似，微网安装部位仍为反应器内部，采用产水泵出水和反冲洗水泵进行反冲洗，排泥的精准控制仍未能有效解决。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种分体式连续运行微网动态膜生物反应器，能够实现连续运行的技术效果，并具有造价低廉、运行能耗低的优点，能够有效保证出水水质。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种分体式连续运行微网动态膜生物反应器，包括生物处理单元和转筒式动态膜过滤单元；
所述生物处理单元包括微生物处理池，所述微生物处理池包括好氧处理池、缺氧处理池和厌氧处理池；
所述转筒式动态膜过滤单元包括过滤池，所述过滤池内设有转筒微网动态膜机构；
所述转筒动态膜机构包括过滤转筒，所述过滤转筒的上方设有用于冲洗所述过滤转筒并使形成于所述过滤转筒上的动态生物膜的厚度维持在设定厚度范围的反冲洗装置，所述过滤转筒内设有用于收集被冲洗掉的所述动态生物过滤层的污泥收集槽；
所述过滤池的底部设有位于所述过滤转筒下方并使所述过滤池的水位低于所述微生物处理池内水位的出水口；
所述微生物处理池与所述过滤转筒之间设有用于使泥水混合液从所述微生物处理池流入所述过滤转筒的混合液管；所述污泥收集槽上设有排泥总管。
进一步，所述过滤转筒上设有过滤介质，所述过滤介质采用不锈钢钢丝网或无纺布滤布，且所述过滤介质的过滤孔径为20-500μm。
进一步，所述排泥总管上设有三通连接管，所述三通连接管上设有排泥管和回泥管，所述回泥管与所述微生物处理池相连通，且所述排泥管与所述回泥管之间设有使污泥从所述排泥管直接排出或使污泥经所述回泥管回流到所述微生物处理池内的排泥控制机构。
进一步，所述排泥控制机构包括设置在所述排泥管上的排泥阀门；或，所述排泥管与所述回泥管上分别设有开闭阀门。
进一步，所述过滤池的底部设有反冲洗水口，所述反冲洗水口与所述反冲洗装置的进水口之间设有反冲洗水管，所述反冲洗水管上设有反冲洗水泵。
进一步，所述过滤转筒包括过滤筒，所述过滤筒的两端分别设有封板，其中一块所述封板上设有与所述过滤筒同轴的中心孔，所述中心孔的内径小于所述过滤筒的内径。
进一步，所述混合液管的一端与所述微生物处理池相连、另一端通过所述中心孔伸入所述过滤转筒内，所述混合液管的溢流水位等于所述中心孔的最低点高程。
本发明的有益效果在于：
本发明的分体式连续运行微网动态膜生物反应器，通过前端的生物处理单元，利用微生物处理池内生长的微生物分解去除污水中的污染物，达到污水生物处理的技术效果；通过设置分体式转筒式微网动态膜过滤单元，利用微网转筒过滤截留混合液中的悬浮物，微网转筒表面形成动态的微生物絮体层，利用微生物絮体层实现对污水的过滤处理，能够满足污水处理的要求，保证出水SS的要求；且本发明的分体式连续运行微网动态膜生物反应器将微生物处理池和过滤池分体设置，即生物净化处理和动态生物膜过滤处理分为两步单独进行，在过滤转筒进行反冲洗时，不会影响生物处理单元，且过滤转筒的反冲洗与过滤处理可同时进行，如此，即可实现连续运行的技术效果；
通过在过滤转筒与微生物处理池之间设置混合液管，可在过滤转筒与微生物处理池之间形成连通器结构，即过滤转筒内的水位始终保持与微生物处理池相等，因而在微生物处理池与过滤池之间不需要单独设置水泵等设备；同时，通过在过滤转筒的下方设置出水口，使过滤池内的水位始终低于微生物处理池的水位，即可使过滤转筒内的水位高于过滤池内的水位，利用水位压差实现自动过滤，无需外加MBR反应器所需的产水泵等设备；因此，本发明的分体式连续运行微网动态膜生物反应器能够自动运行并达到节能降耗的技术目的；
通过设置排泥管和回泥管，利用排泥控制机构控制污泥流向。反冲洗得到的脱落污泥经回泥管回流至微生物处理池内，维持微生物处理池内的污泥量，使得生物处理单元保持高效率；另外，利用排泥管上的三通及阀门，通过电路精确控制排泥阀门的启闭时间，可精确控制排泥量，且外排的污泥已经过压滤浓缩，外排污泥的含水率可达到低于95％的水平。
通过在过滤转筒上通过截留混合液中的悬浮物形成动态生物膜，具有造价低廉、膜形成时间短、渗透性能好、抗污染能力强和出水水质好等优点；
综上，本发明的分体式连续运行微网动态膜生物反应器能够实现连续运行，无需常规MBR工艺所需的产水、反冲洗系统，具有造价低廉、运行能耗低的优点，能够有效保证出水水质。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明分体式连续运行微网动态膜生物反应器实施例的结构示意图；
图2为转筒式动态膜过滤单元的结构示意图。
附图标记说明：
10-生物处理单元；11-微生物处理池；12-进水管；13-进水阀门；
20-转筒式动态膜过滤单元；21-过滤池；22-过滤转筒；221-过滤筒；222-封板；223-中心孔；23-动态生物膜；24-反冲洗装置；25-污泥收集槽；26-出水口；27-反冲洗水口；28-反冲洗水管；29-反冲洗水泵；
30-混合液管；31-排泥总管；32-三通连接管；33-排泥管；34-回泥管；35-排泥阀门。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示，为本发明分体式连续运行微网动态膜生物反应器实施例的结构示意图。本实施例的分体式连续运行微网动态膜生物反应器，包括生物处理单元10和转筒式动态膜过滤单元20。
具体的，生物处理单元10包括微生物处理池11，微生物处理池11上设有进水管12，本实施例的进水管12上设有进水阀门13，通过进水阀门13可以控制污水进水量，从而维持微生物处理池11的水位在设定范围内。
本实施例的转筒式动态膜过滤单元20包括过滤池21，过滤池21内设有转筒动态膜机构。本实施例的转筒动态膜机构包括过滤转筒22，过滤转筒22的上方设有用于冲洗过滤转筒22并使形成于过滤转筒22上的动态生物膜23的厚度维持在设定厚度范围的反冲洗装置24，过滤转筒22内设有用于收集被冲洗掉的动态生物膜的污泥收集槽25。过滤池21的底部设有位于过滤转筒22下方并使过滤池21的水位低于微生物处理池11内水位的出水口26。过滤转筒22上设有过滤介质，过滤介质采用不锈钢钢丝网或无纺布滤布，且过滤介质的过滤孔径为20-500μm，能够满足形成动态生物膜23的要求。
本实施例的微生物处理池11与过滤转筒22之间设有用于使泥水混合液从微生物处理池11流入过滤转筒22的混合液管30；污泥收集槽25上设有排泥总管31。
进一步，排泥总管31上设有三通连接管32，三通连接管32上设有排泥管33和回泥管34，回泥管34与微生物处理池11相连通，且排泥管33与回泥管34之间设有使污泥从排泥管33直接排出或使污泥经回泥管34回流到微生物处理池11内的排泥控制机构。本实施例的排泥控制机构包括设置在排泥管33上的排泥阀门35。当排泥阀门35闭合时，污泥从回泥管34回流至微生物处理池11内，以维持微生物处理池11内的污泥量，使得生物处理污水过程高效连续；当排泥阀门35打开时，污泥从排泥管33直接排出，且通过控制排泥阀门35的开闭时间，能够精确控制从排泥管33排出的污泥量。当然，排泥控制机构还可以采用其他多种方式实现，如可以在排泥管33与回泥管34上分别设有开闭阀门，通过分别控制开闭阀门的开闭，从而实现污泥从排泥管33排出或从回泥管34回流的技术目的。
进一步，本实施例的过滤池21的底部设有反冲洗水口27，反冲洗水口27与反冲洗装置24的进水口之间设有反冲洗水管28，反冲洗水管28上设有反冲洗水泵29，无需外部水源，实现水的循环利用。
进一步，过滤转筒22包括过滤筒221，过滤筒221的两端分别设有封板222，其中一块封板222上设有与过滤筒221同轴的中心孔223，中心孔223的内径小于过滤筒221的内径。如图2所示，本实施例的混合液管30一端与微生物处理池11相连、另一端通过中心孔223伸入过滤转筒22内，混合液管30的溢流水位等于中心孔223的最低点高程，如此，当微生物处理池11内的水位高于中心孔223最低点高程时，混合液通过混合液管30自动溢流到过滤转筒22过滤。本实施例采用过滤介质制成过滤筒221，过滤介质采用不锈钢钢丝网或无纺布滤布，且过滤介质的过滤孔径为20-500μm，能够满足形成动态生物膜23的要求。
本实施例的分体式连续运行微网动态膜生物反应器，通过设置生物处理单元，利用微生物处理池内生长的微生物分解去除污水中的污染物，达到污水生物处理的技术效果；通过设置转筒式动态膜过滤单元，利用过滤转筒截留混合液中的悬浮物形成动态生物膜，从而实现对污水的过滤处理，能够满足污水处理的要求，保证出水水质；且本实施例的分体式连续运行微网动态膜生物反应器将微生物处理池和过滤池分体设置，即生物净化处理和动态生物膜过滤处理分为两步单独进行，在过滤转筒进行反冲洗时，不会影响生物处理单元，且过滤转筒的反冲洗与过滤处理可同时进行，如此，即可实现连续运行的技术效果；
通过在过滤转筒与微生物处理池之间设置混合液管，可在过滤转筒与微生物处理池之间形成连通器结构，即过滤转筒内的水位始终保持与微生物处理池相等，因而在微生物处理池与过滤池之间不需要单独设置水泵等设备；同时，通过在过滤转筒的下方设置出水口，使过滤池内的水位始终低于微生物处理池的水位，即可使过滤转筒内的水位高于过滤池内的水位，在水位压差的作用下，微网过滤转筒可实现自动过滤，无需外加产水泵等设备；因此，本实施例的分体式连续运行微网动态膜生物反应器能够自动运行并达到节能降耗的技术目的；
通过在过滤转筒上通过截留混合液中的悬浮物形成动态生物膜，具有造价低廉、膜形成时间短、渗透性能好、膜通量高、抗污染能力强和出水水质好等优点；
综上，本实施例的分体式连续运行微网动态膜生物反应器能够实现连续运行，并具有造价低廉、运行能耗低的优点，能够有效保证出水水质。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (7)

1.一种分体式连续运行微网动态膜生物反应器，其特征在于：包括生物处理单元(10)和转筒式动态膜过滤单元(20)；
所述生物处理单元(10)包括微生物处理池(11)，所述微生物处理池(11)包括好氧处理池、缺氧处理池和厌氧处理池；
所述转筒式动态膜过滤单元(20)包括过滤池(21)，所述过滤池(21)内设有转筒微网动态膜机构；
所述转筒动态膜机构包括过滤转筒(22)，所述过滤转筒(22)的上方设有用于冲洗所述过滤转筒(22)并使形成于所述过滤转筒(22)上的动态生物膜(23)的厚度维持在设定厚度范围的反冲洗装置(24)，所述过滤转筒(22)内设有用于收集被冲洗掉的所述动态生物过滤层的污泥收集槽(25)；
所述过滤池(21)的底部设有位于所述过滤转筒(22)下方并使所述过滤池(21)的水位低于所述微生物处理池(11)内水位的出水口(26)；
所述微生物处理池(11)与所述过滤转筒(22)之间设有用于使泥水混合液从所述微生物处理池(11)流入所述过滤转筒(22)的混合液管(30)；所述污泥收集槽(25)上设有排泥总管(31)。
2.根据权利要求1所述的分体式连续运行微网动态膜生物反应器，其特征在于：所述过滤转筒(22)上设有过滤介质，所述过滤介质采用不锈钢钢丝网或无纺布滤布，且所述过滤介质的过滤孔径为20-500μm。
3.根据权利要求1所述的分体式连续运行微网动态膜生物反应器，其特征在于：所述排泥总管(31)上设有三通连接管(32)，所述三通连接管(32)上设有排泥管(33)和回泥管(34)，所述回泥管(34)与所述微生物处理池(11)相连通，且所述排泥管(33)与所述回泥管(34)之间设有使污泥从所述排泥管(33)直接排出或使污泥经所述回泥管(34)回流到所述微生物处理池(11)内的排泥控制机构。
4.根据权利要求3所述的分体式连续运行微网动态膜生物反应器，其特征在于：所述排泥控制机构包括设置在所述排泥管(33)上的排泥阀门(35)；或，所述排泥管(33)与所述回泥管(34)上分别设有开闭阀门。
5.根据权利要求1所述的分体式连续运行微网动态膜生物反应器，其特征在于：所述过滤池(21)的底部设有反冲洗水口(27)，所述反冲洗水口(27)与所述反冲洗装置(24)的进水口之间设有反冲洗水管(28)，所述反冲洗水管(28)上设有反冲洗水泵(29)。
6.根据权利要求1所述的分体式连续运行微网动态膜生物反应器，其特征在于：所述过滤转筒(22)包括过滤筒(221)，所述过滤筒(221)的两端分别设有封板(222)，其中一块所述封板(222)上设有与所述过滤筒(221)同轴的中心孔(223)，所述中心孔(223)的内径小于所述过滤筒(221)的内径。
7.根据权利要求6所述的分体式连续运行微网动态膜生物反应器，其特征在于：所述混合液管(30)的一端与所述微生物处理池(11)相连、另一端通过所述中心孔(223)伸入所述过滤转筒(22)内，所述混合液管(30)的溢流水位等于所述中心孔(223)的最低点高程。
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