CN114149075A - 一种具有除盐能力的膜生物反应器 - Google Patents
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Abstract
一种具有除盐能力的膜生物反应器，属于水处理技术领域，包括产水系统和自动控制系统，其特征是：所述产水系统包括原水箱、进水泵、反应器、出水泵、出水箱；所述原水箱与进水泵入口连接；所述进水泵出口与反应器连接；所述反应器内部设置有电吸附膜组件；所述出水泵一端与电吸附膜组件连接，另一端与出水箱连接；所述自动控制系统包括时间继电器、倒级器以及直流电源；所述时间继电器信号输出端与倒级器以及出水泵连接；所述倒级器与直流电源以及反应器内部的电吸附膜组件连接。本发明聚焦膜生物反应器及电吸附工艺工艺特征，实现膜分离及除盐同步完成，以期以较低的成本，取得满意的产水效果。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，特别是涉及到一种具有除盐能力的膜法水处理技术。
背景技术
膜生物反应器技术是微滤或超滤膜与活性污泥法相结合的水处理技术，由于膜取代了传统活性污泥工艺中的二沉池，实现了有效的泥水分离，因而该工艺在废水处理领域极具竞争力。与传统活性污泥法相比，该工艺具有较高的生物降解效率和较低的污泥产率，占地面积小，硝化能力强，出水水质稳定等特点，在废水回用方面也备受关注。
随着经济的迅速发展，淡水资源危机日益突出，加强水的循环利用率，大力开展再生水回用技术研究与应用，是解决目前水资源危机的关键。膜生物反应器工艺尽管出水水质好，可满足排放要求，然而该工艺无除盐能力，极大限制了该工艺在回用领域的进一步推广应用。目前，水的除盐技术典型的工艺包括离子交换、多级闪蒸、多效蒸馏、反渗透等，众多研究者也将膜生物反应器工艺与上述除盐工艺联合，力求通过耦合技术获得高质量出水，如膜生物反应器与反渗透联合工艺，存在着反渗透膜污染严重、能耗高、难以稳定运行等缺陷，因而，如何构建具有除盐能力的膜生物反应器，进一步提高膜生物反应器的出水水质，是目前该工艺在再生水领域推广应用亟需解决的关键问题。
以电吸附为代表的电除盐技术具有环境友好、无二次污染、操作简单、占地少等优点，受到科研工作者的广泛关注。与反渗透相比，电吸附技术对于低含盐量的水的除盐效率优势明显。尽管电吸附技术具有众多优点，然而两侧电极对离子吸附饱和后，必须对正负极板进行再生，这极大限制了该工艺在实际工程中的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有除盐能力的膜生物反应器，聚焦膜生物反应器及电吸附工艺工艺特征，实现膜分离及除盐同步完成，以期以较低的成本，取得满意的产水效果。
一种具有除盐能力的膜生物反应器，包括产水系统和自动控制系统，其特征是：所述产水系统包括原水箱、进水泵、反应器、出水泵、出水箱；所述原水箱与进水泵入口连接；所述进水泵出口与反应器连接；所述反应器内部设置有电吸附膜组件；所述出水泵一端与电吸附膜组件连接，另一端与出水箱连接；
所述自动控制系统包括时间继电器、倒级器以及直流电源；所述时间继电器信号输出端与倒级器以及出水泵连接；所述倒级器与直流电源以及反应器内部的电吸附膜组件连接。
所述产水系统还包括曝气泵和穿孔曝气管，所述穿孔曝气管设置在反应器内部，曝气泵设置在反应器外部，曝气泵与穿孔曝气管连接。
所述电吸附膜组件包括平板微滤膜、PVC格网以及不锈钢电极网，所述平板微滤膜为两个，且相平行设置形成膜内腔；所述不锈钢电极网为两个，平行设置在膜内腔内部，并将膜内腔分隔成三个除盐室；所述PVC格网为三个，分别设置在每个除盐室内部。
所述所述倒级器与电吸附膜组件的不锈钢电极网连接。
两个所述不锈钢电极网的间距为3mm～5mm。
所述直流电源的输出电压为0.6V～0.8V，时间继电器的抽吸时间为10min，停歇时间为1min。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：一种具有除盐能力的膜生物反应器，联合了膜分离技术及电吸附除盐技术，耦合技术具有协同效应；
本发明的进一步有益效果在于：
(1)活性污泥微生物活性不受电场影响，污染物去除彻底；
(2)膜清洗与极板再生同步完成；
(3)显著提高膜生物反应器出水水质。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
图1为本发明一种具有除盐能力的膜生物反应器结构示意图。
图中1-原水箱、2-进水泵、3-反应器、4-出水泵、5-电吸附膜组件、6-出水箱、7-曝气泵、8-穿孔曝气管、9-平板微滤膜、10-PVC格网、11-不锈钢电极网、12-时间继电器、13-倒级器、14-直流电源。
具体实施方式
一种具有除盐能力的膜生物反应器，如图1所示，由产水系统和自动控制系统两部分构成，产水系统由原水箱1、进水泵2、反应器3、电吸附膜组件5、出水泵4、出水箱6、曝气泵7、穿孔曝气管8组成；自动控制系统由时间继电器12、倒级器13、直流电源14组成。电吸附膜组件5采用对称设计，由平板微滤膜9、PVC格网10、不锈钢电极网11组成，其中平行设置的一对平板微滤膜9形成膜内腔，在膜内腔中平行设置的一对不锈钢电极网11构成除盐室。原水箱1与进水泵2入口相连，进水泵2出口与反应器3相连，出水泵4一端连接电吸附膜组件5集水管，一端连接出水箱6；曝气泵7与穿孔曝气管8相连。时间继电器12分别与倒级器13与出水泵4相连，倒级器13一端与直流电源14相连，一端与电吸附膜组件5的一对不锈钢电极网11相连。
运行时反应器3内的水经膜过滤后进入膜内腔中，水中的阳离子向负极不锈钢电极网11迁移并被吸附，阴离子向正极不锈钢电极网11迁移并被吸附，过滤后的水在除盐室中得到净化。当正负不锈钢电极网11吸附阴阳离子饱和时，通过自控系统倒级运行，同时出水泵反转对电吸附膜组件5进行反冲洗，同步实现平板微滤膜清洗及电吸附极板再生。
本发明联合了膜分离技术及电吸附除盐技术，耦合技术具有协同效应，在设计上充分考虑了膜生物反应器膜分离及电吸附工艺的特点，电吸附膜组件采用对称设计，应用时间继电器对倒级器及出水泵集中控制。
具体反应过程为：电吸附膜组件5在膜生物反应器3运行中分为抽吸和停歇阶段，在抽吸阶段，水经微滤膜过滤后进入膜内腔中，水中阴、阳离子分别向正、负极板迁移并得到除盐水；在停歇阶段，正负极板倒级运行，联合反冲洗水作用下，正负极板得到再生，同时反冲洗水从膜内腔反向渗出，完成膜清洗。
实施例1：
实施例原水为生活污水，进水COD为260～330mg/L，电导率为558～770μS/cm，浊度为15～35NTU。电吸附膜组件结构参数：正负不锈钢电极网间距为5mm，直流电源输出的电压为0.8V，出水及反冲洗流量为10L/m2h，时间继电器控制抽吸时间10min、停歇时间1min。
实验运行结果表明：出水COD≤1mg/L，出水电导率≤0.1μS/cm，浊度未检出，该装置出水完全满足《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》(GB/T12145-2016)标准。
实施例2：
实施例原水为生活污水，进水COD为120～210mg/L，电导率为120～170μS/cm，浊度为7～12NTU。电吸附膜组件结构参数：正负不锈钢电极网间距为4mm，直流电源输出的电压为0.7V，出水及反冲洗流量为10L/m2h，时间继电器控制抽吸时间10min、停歇时间1min。
实验运行结果表明：出水COD≤1mg/L，出水电导率≤0.1μS/cm，浊度未检出，该装置出水完全满足《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》(GB/T12145-2016)标准。
实施例3：
实施例原水为微污染水，进水COD为27～88mg/L，电导率为110～140μS/cm，浊度为2～4NTU。电吸附膜组件结构参数：正负不锈钢电极网间距为3mm，直流电源输出的电压为0.6V，出水及反冲洗流量为10L/m2h，时间继电器控制抽吸时间10min、停歇时间1min。
实验运行结果表明：出水COD≤1mg/L，出水电导率≤0.1μS/cm，浊度未检出，该装置出水完全满足《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》(GB/T12145-2016)标准。
以上所述仅为本发明的优选实施例，本发明的实施例只是针对本发明的一个说明示例，并不构成对本发明的限制。而对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种具有除盐能力的膜生物反应器，包括产水系统和自动控制系统，其特征是：所述产水系统包括原水箱(1)、进水泵(2)、反应器(3)、出水泵(4)、出水箱(6)；所述原水箱(1)与进水泵(2)入口连接；所述进水泵(2)出口与反应器(3)连接；所述反应器(3)内部设置有电吸附膜组件(5)；所述出水泵(4)一端与电吸附膜组件(5)连接，另一端与出水箱(6)连接；
所述自动控制系统包括时间继电器(12)、倒级器(13)以及直流电源(14)；所述时间继电器(12)信号输出端与倒级器(13)以及出水泵(4)连接；所述倒级器(13)与直流电源(14)以及反应器(3)内部的电吸附膜组件(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有除盐能力的膜生物反应器，其特征是：所述产水系统还包括曝气泵(7)和穿孔曝气管(8)，所述穿孔曝气管(8)设置在反应器(3)内部，曝气泵(7)设置在反应器(3)外部，曝气泵与穿孔曝气管(8)连接。
3.根据权利要求1所述的一种具有除盐能力的膜生物反应器，其特征是：所述电吸附膜组件(5)包括平板微滤膜(9)、PVC格网(10)以及不锈钢电极网(11)，所述平板微滤膜(9)为两个，且相平行设置形成膜内腔；所述不锈钢电极网(11)为两个，平行设置在膜内腔内部，并将膜内腔分隔成三个除盐室；所述PVC格网(10)为三个，分别设置在每个除盐室内部。
4.根据权利要求3所述的一种具有除盐能力的膜生物反应器，其特征是：所述所述倒级器(13)与电吸附膜组件(5)的不锈钢电极网(11)连接。
5.根据权利要求3所述的一种具有除盐能力的膜生物反应器，其特征是：两个所述不锈钢电极网(11)的间距为3mm～5mm。
6.根据权利要求3所述的一种具有除盐能力的膜生物反应器，其特征是：所述直流电源(14)的输出电压为0.6V～0.8V，时间继电器(12)的抽吸时间为10min，停歇时间为1min。
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