CN113666489A

CN113666489A - 一种一体式污水处理反应器

Info

Publication number: CN113666489A
Application number: CN202111047731.8A
Authority: CN
Inventors: 赵迎新; 杨正午; 蔡丹蕾; 郜真; 杨晓红
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2021-09-08
Filing date: 2021-09-08
Publication date: 2021-11-19

Abstract

本发明提供了一种一体式污水处理反应器，包括反应器本体、膜组件和曝气组件，所述反应器本体上设置有进水口和出水口；膜组件安装于所述反应器本体，并设置在所述进水口和所述出水口之间；所述膜组件包括电纺纤维膜和用于固定所述电纺纤维膜的框架，所述电纺纤维膜用于承载微生物菌群；曝气组件安装于所述反应器本体中。相比于现有技术，本发明的反应器仅由一个池子构成，采用具有电纺纤维膜的膜组件和曝气组件一同对水体进行处理，可有效解决现有技术中SBBR反应器内的固定填料性生物载体易出现表面呈负电性、疏水性、易填料堵塞而导致整个反应器污水处理效率低的问题。从而大大提升污水的处理效率及处理效果。

Description

一种一体式污水处理反应器

技术领域

本发明涉及环境工程技术领域，具体涉及一种一体式污水处理反应器。

背景技术

序批式生物膜反应器(SBBR，Sequencing Batch Biofim Reactor)是一种新型生物膜污水处理反应器。反应器中装填各种载体，控制污水流入排出，使微生物附着形成膜状生物污泥，通过生物代谢和各相间的物质交换作用，去除污水中有机污染物，具有操作简便，节约占地等优势。生物载体是SBBR反应器的核心组成，对生物膜的附着、增殖与更新以及水处理系统的正常运行具有重要的影响，载体的性能直接影响和制约着反应器的污水处理效率。

目前，常规的SBBR反应器由多个反应池构成，其内装有陶瓷、软纤维填料、聚乙烯填料或其他固定性生物载体，污水经过多个反应池后经处理后排出。但长期的研究表明，此种SBBR反应器中的固定填料性生物载体易出现表面呈负电性、疏水性、易填料堵塞等问题，导致整个反应器污水处理效率低。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种一体式污水处理反应器，解决现有技术中SBBR反应器内的固定填料性生物载体易出现表面呈负电性、疏水性、易填料堵塞而导致整个反应器污水处理效率低的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种一体式污水处理反应器，包括：

反应器本体，设置有进水口和出水口；

膜组件，安装于所述反应器本体，并设置在所述进水口和所述出水口之间；所述膜组件包括电纺纤维膜和用于固定所述电纺纤维膜的框架，所述电纺纤维膜用于承载微生物菌群；

曝气组件，安装于所述反应器本体中。

优选的，所述电纺纤维膜由聚丙烯腈为纺丝液制备而成，所述电纺纤维膜的孔径≤500nm。

优选的，所述进水口高度低于所述出水口高度，所述出水口高度低于所述膜组件最上端高度。

优选的，所述膜组件设置有若干个，若干个所述膜组件平行于水流方向并列设置和/或垂直于水流方向并列设置。

优选的，所述膜组件设置有5～20个，垂直安装于所述反应器本体中且各膜组件的高度一致。

优选的，相邻两个所述电纺纤维膜之间间隔距离为1～3cm。

优选的，还包括若干个充气件，每个所述充气件对应一个膜组件安装，用于向所述膜组件中充入空气。

优选的，所述反应器本体的至少一内侧还设置有卡槽，所述框架的一侧嵌设在所述卡槽内。

优选的，所述膜组件还包括卡扣，嵌设在所述卡槽内的所述框架的一侧设置有所述卡扣，所述卡扣用于扣锁所述卡槽。

优选的，所述曝气组件包括曝气器和气泵，所述气泵通过气管与所述曝气器连通，所述曝气器安装于所述反应器本体内的底部。

优选的，所述曝气器设置有若干个，沿水流方向并排设置。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：本发明提供的一体式污水处理反应器，仅由一个池子构成，采用具有电纺纤维膜的膜组件和曝气组件一同对水体进行处理，其中，因所制得的电纺纤维膜具有比表面积大、易制备易调控的特点，能够针对不同类型的处理水体对电纺纤维膜进行亲水性、亲电性和氧化还原能力等功能性改性，且还易于微生物菌群的附着，可大大缩短微生物附着生长所需的时间，而曝气组件则可为微生物提供厌氧好氧环境，由此可大大提升污水的处理效率及处理效果。

附图说明

图1为本发明一体式污水处理反应器的主视图。

图2为本发明一体式污水处理反应器的侧视图。

图3为本发明膜组件的结构示意图。

图中：1-反应器本体；11-进水口；12-出水口；2-膜组件；21-电纺纤维膜；22-框架；221-框板；222-固定槽；23-卡扣；31-曝气器；32-气管；33-气泵；34-曝气阀门；35-气体压力表；4-卡槽；5-进水水泵；6-调节水箱；7-出水阀门。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式和说明书附图，对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

如图1～3所示，本发明提供了一种一体式污水处理反应器，包括反应器本体1、膜组件2和曝气组件，所述反应器本体1上设置有进水口11和出水口12；膜组件2安装于所述反应器本体1，并设置在所述进水口11和所述出水口12之间；所述膜组件2包括电纺纤维膜21和用于固定所述电纺纤维膜21的框架22，所述电纺纤维膜21用于承载微生物菌群；曝气组件安装于所述反应器本体1中。

具体的，本发明膜组件2的框架22结构包括框板221和固定槽22，框板221中部为镂空状态，通过两个框板221组合形成可放置电纺纤维膜21的固定槽22，本发明采用的膜组件2为可组装拆卸式，更灵活可用。其中，框架22的材质可为钛合金，反应器本体1的材质可为有机玻璃。

本发明采用的电纺纤维膜21由聚丙烯腈为纺丝液制备而成，静电纺丝是近年来新兴的一种纤维制造工艺，由于便捷高效且设备成本较低而被广泛应用于生产各种微纳米纤维。静电纺丝装置主要由3个部分组成：高压电源、推注装置和收集装置，其原理可以概括为聚合物溶解于合适的溶剂中形成均相溶液，聚合物溶液在推注装置的作用下，通过被施加高压静电的喷丝针头时会形成带同种电荷的液滴，当电荷斥力大于液滴表面张力时形成“泰勒锥”射流。聚合物射流在喷丝针头与收集装置之间经历溶剂挥发、溶质固化的过程，最终在收集装置上形成大量微纳米纤维组成的无纺布状纤维膜。

本发明采用的电纺纤维膜21为连续微纳米级别，具有以下优点：1)有较高的比表面积、孔隙率和较好的孔道连通性能，可利于微生物生长和各相传质；2)通过调控纺丝原料组合以及表面理化处理，可提高材料的生物相容性；3)通过调节纺丝液参数、纺丝工艺参数等可调控材料的微观形貌、孔隙率、厚度和力学性能，提供利于细胞的粘附、增殖和分化的生存微环境。

如此通过将本发明的电纺纤维膜21作为微生物菌群载体，不仅可有效解决微生物挂膜困难、生物量低等问题，且可缩短微生物附着生长所需时间，从而大大提高废水处理效率。比如该微生物菌群包括驯化后的硝化菌群和反硝化菌群，则本发明反应器具备高效处理氮元素的功能，可减少反应器水力停留时间，能够适用于低C/N废水。

进一步地，所述进水口11高度低于所述出水口12高度，所述出水口12高度低于所述膜组件2最上端高度。具体的，该进水口11可设置在反应器本体1一侧的底部，出水口12设置在反应器本体1另一侧的众怒，采用部进水中部出水的水循环方式，结合膜组件2和曝气组件从而实现污水的高效处理。此外，在进水口11的一端连接有进水水泵5和调节水箱6，污水可先进入调节水箱6，然后再在进水水泵5的作用下降污水由进水口11引进反应器本体1中，进水水泵5可控制开度并调节进水的流量与流速；在出水口12的一端则连接有出水阀门7，通过出水阀门7来控制开度并调节出水的流量与流速。

进一步地，所述膜组件2设置有若干个，若干个所述膜组件2平行于水流方向并列设置和/或垂直于水流方向并列设置。即是相邻的膜组件2之间可形成水流通道，相邻两个所述电纺纤维膜21之间间隔距离为1～3cm，如此一方面电纺纤维膜21上的微生物可有效降解污水中的污染物，一方面也可尽大可能的减少污泥的堵塞。

具体的，膜组件2的设置方式包括以下三种：1)平行于水流方向并列设置；2)垂直于水流方向并列设置；3)平行于水流方向并列设置和垂直于水流方向并列设置。优选的，膜组件2的设置方式主要以平行于水流方向设置为主，平行于水流方向更有利于微生物对污染物的降解以及保护膜组件2。膜组件2设置的数量可为5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20个，且均垂直安装于所述反应器本体1中且各膜组件2的高度一致。

进一步地，该反应器还包括若干个充气件，每个所述充气件对应一个膜组件2安装，用于向所述膜组件2中充入空气。通过该充气件向膜组件2充入可微调气压的空气，结合本发明的整体装置可更有利于实现污水的高效处理。

进一步地，反应器本体1的至少一内侧还设置有卡槽4，所述框架22的一侧嵌设在所述卡槽4内。该卡槽4的长度可为反应器本体1该侧的长度相同，设置在反应器本体1内侧的顶部，优选的，反应器本体1的两边内侧均设置有卡槽4，以更好的固定工框架22。

进一步地，所述膜组件2还包括卡扣23，嵌设在所述卡槽4内的所述框架22的一侧设置有所述卡扣23，所述卡扣23用于扣锁所述卡槽4。框架22通过卡槽4伸出反应器本体1外，然后再通过卡扣23扣锁卡槽4，可更好的将膜组件2固定于反应器本体1中。优选的，卡扣23与反应器本体1的该侧平行，更便于组装机拆卸膜组件。

进一步地，所述曝气组件包括曝气器31和气泵33，所述气泵33通过气管32与所述曝气器31连通，所述曝气器31安装于所述反应器本体1内的底部。其中，一部分气管32位于反应器本体1内，另一部分延伸出反应器本体1外，与设置在反应器本体1外的气泵33连接。曝气器31可直接设置在位于反应器本体1内的气管32上，并与其连通，曝气器31为旋流曝气器31。而位于反应器本体1外的气管32上设置有曝气阀门34和气体压力表35，通过气体压力表35可随时监测曝气器31的气体量，以控制整个反应器的氧气环境，具体的，当开启曝气阀门34时，曝气器31曝气，则反应器本体1内为好氧环境，可进行硝化反应；当曝气结束后，关闭曝气阀门34，则整体反应器内为厌氧或缺氧环境，可进行反硝化反应，同时配合电纺纤维膜21上的微生物降解，达到高效处理污水的目的。进一步优选的，所述曝气器31设置有若干个，沿水流方向并排设置。

本发明一体式污水处理反应器的工作过程为：先将污水引入调节水箱6中，然后通过进水水泵5将污水由进水口11引进反应器本体1内，同时曝气组件与膜组件2一同工作，微生物开始降解污水中的污染物，曝气阀门34控制曝气器31曝气，使得反应器本体1内为好氧环境，以进行硝化反应；曝气结束后关闭曝气阀门34，使得反应器本体1内为厌氧或缺氧环境，以进行反硝化反应；处理结束后，打开出水阀门7，经净化后的水由出水口12流出，完成污水的处理。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims

1.一种一体式污水处理反应器，其特征在于，包括：

反应器本体，设置有进水口和出水口；

曝气组件，安装于所述反应器本体中。

2.根据权利要求1所述的一体式污水处理反应器，其特征在于，所述进水口高度低于所述出水口高度，所述出水口高度低于所述膜组件最上端高度。

3.根据权利要求1所述的一体式污水处理反应器，其特征在于，所述膜组件设置有若干个，若干个所述膜组件平行于水流方向并列设置和/或垂直于水流方向并列设置。

4.根据权利要求3所述的一体式污水处理反应器，其特征在于，所述膜组件设置有5～20个，垂直安装于所述反应器本体中且各膜组件的高度一致。

5.根据权利要求3或4所述的一体式污水处理反应器，其特征在于，相邻两个所述电纺纤维膜之间间隔距离为1～3cm。

6.根据权利要求3或4所述的一体式污水处理反应器，其特征在于，还包括若干个充气件，每个所述充气件对应一个膜组件安装，用于向所述膜组件中充入空气。

7.根据权利要求1所述的一体式污水处理反应器，其特征在于，所述反应器本体的至少一内侧还设置有卡槽，所述框架的一侧嵌设在所述卡槽内。

8.根据权利要求7所述的一体式污水处理反应器，其特征在于，所述膜组件还包括卡扣，嵌设在所述卡槽内的所述框架的一侧设置有所述卡扣，所述卡扣用于扣锁所述卡槽。

9.根据权利要求1所述的一体式污水处理反应器，其特征在于，所述曝气组件包括曝气器和气泵，所述气泵通过气管与所述曝气器连通，所述曝气器安装于所述反应器本体内的底部。

10.根据权利要求9所述的一体式污水处理反应器，其特征在于，所述曝气器设置有若干个，沿水流方向并排设置。