CN1331774C - 生物接触氧化管式动态膜生物反应器 - Google Patents
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Abstract
一种生物接触氧化管式动态膜生物反应器，主要由生物接触氧化反应箱、曝气管、挡板、膜箱、膜组件、流量计等组成，其特征在于：生物处理单元采用生物接触氧化反应器，具有容积负荷高、污泥产量低、不存在污泥膨胀问题、运行管理简便等优点。膜分离单元与生物处理单元间无回流阀，出水无需抽吸泵，降低了建造和运行成本。膜的原料来源广泛，而且价格低廉，膜的制作也是比较容易的，制作成本很低。基本不存在膜污染问题，易于清洗，膜的使用寿命很长，且易于建造，操作和维护简便，能耗极低且产水量大。
Description
技术领域
本发明属于膜生物反应器技术领域，特别涉及一种生物接触氧化水处理技术与生物动态膜分离技术相结合的分体式膜生物反应器。
背景技术
膜生物反应器是将膜分离技术和生物污水处理技术相结合来处理污水的技术，与传统的生物污水处理技术相比，它具有占地面积小、设备集中、模块化。并且具有升级改造的潜力等优势日益在世界范围内受到重视(Tom Stephenson，SimonJudd，Bruce Jefferson，Keith Brindle Membrane Bioreaators for wastewater Treatment)，被认为是最具有前景的污水处理和回用技术之一。
公知的膜生物反应器的生物处理单元多采用活性污泥法，膜处理单元则多采用有机或无机材料制成的微滤或超滤膜。其重要特征之一是利用膜分离的高度浓缩性提高生物反应器的污泥浓度，从而增加生物反应器对污染物的去除能力，处理水质优良。但是，公知的膜生物反应器采用有机或无机材料制成的微滤或超滤膜，由于膜孔很小，污染物进入膜孔内或在膜表面结垢造成膜孔的堵塞，使膜通量下降(A.L.Lim，Renbi Bai.Membrane fouling and cleaning in microfiltration of activated sludgewastewater[J].Membr.Sci.216(2003)279-290)。而膜的清洗也使得运行操作麻烦和维护工作量大。
发明内容
本发明的目的在于克服上述膜生物反应器膜过滤单元膜污染的技术问题，发明一种以中空纤维管作为过滤支承层，利用一定厚度滤饼层作为活性过滤层的动态膜过滤器，而为了控制动态过滤层的厚度，生物反应器单元采用加载填料的接触氧化生物反应器。该技术具有易于建造、操作和维护简便、能耗极低、能稳定运行的特点。
动态膜工艺是用大孔径(100-200微米)的截面直径为1-10mm的管式纤维材料取代微滤或超滤膜来构造膜过滤单元。动态膜的过滤机理为：混合液通过膜组件时，在中空纤维管表面逐步形成滤饼层，将该滤饼层称为动态膜。该动态膜具有类似传统微滤或超滤膜的截留生物反应器悬浮物过滤出清水的能力。但该动态膜过滤所需压力大大减小，且膜污染或膜阻力的控制可由鼓气量大小调解，运行操作和维护更为简单。
本发明提供的生物接触氧化动态膜生物反应器主要由生物接触氧化反应区和膜区两部分构成。具体部件有生物接触氧化箱、曝气管、挡板、膜箱、膜组件、流量计等组成。所述的生物接触氧化箱为生化反应区，内装有填料、曝气管、液位计，填料淹没在废水中，填料上长满生物膜，废水与生物膜接触过程中，水中的有机物被微生物吸附、氧化分解和转化为新的生物膜，废水得到净化。同时由于微生被大量固定化，生物反应器混合液中悬浮物量较少，防止膜态膜阻力的过快增加。从生化反应区处理出来的混合液溢流经过挡板，进入膜箱进行固液分离，并在生化反应区曝气的推动下形成生物接触氧化反应区和膜区之间的水力循环。膜箱内装有膜组件，膜组件由集水管和管式膜组成。膜组件的下部装有进行冲洗膜的膜冲洗鼓气管，只有在膜需要反冲洗的时候，膜冲洗鼓气管才会工作。
本发明生物接触氧化动态膜生物反应器的操作方法是：生活污水或工业废水经预处理后由进水管(1)进入生物接触氧化反应区(3)，与填料(4)上的生物膜接触，废水中的污染物在微生物的吸附、氧化分解作用下得到去除，所需的氧气由曝气管(5)提供。混合液溢流过挡板(7)，由上部进入膜箱(11)，混合液在膜箱内从上往下流经膜组件(12)，经挡板下部进入生物接触氧化反应区。在气流和重力流的推动下，混合液将在生物接触氧化反应区(3)和膜箱(11)内循环流动。在压力差H的驱动下，处理水经膜组件集水管(8)连续出水。在一个过滤周期行将结束的时候，开启膜冲洗鼓气管(13)对膜组件进行反冲洗。
本发明的生物接触氧化膜生物反应器具有如下特征：
1.生物处理单元采用生物接触氧化反应器，具有容积负荷高、污泥产量低、不存在污泥膨胀问题、运行管理简便等优点。
2.采用纤维编制而成的管型材料做动态膜的过滤支承层材料，选材的范围大大增加，且可大大降低膜组件成本。同时管式膜支承层同板式相比有更大的膜过滤面积，增加了反应器的处理能力。
3.动态膜组件的纤维编制管式材料采用直径为1-10mm的化学合成纤材料。动态膜组件纤维编制管式材料长度为0.2m-5m，动态膜组件的纤维管竖向置于生化反应池内。动态膜组件自生物反应器液面向下放置，动态膜组件上集水管顶恰好淹没在生物反应器低水位下0-500mm处。
4.由于采用动态膜工艺，不但从根本上避免了传统微滤和超滤膜易出现的膜污染问题，而且利用了微生物代谢物在基质上的积聚，形成动态膜，实现泥水分离。
5.出水阻力很小，仅靠液位差就能满足需要，并且出水通量较微滤或超滤大为增加。出水采用自流或抽吸，出水压力和抽吸压力大大下降。
6.系统无循环泵，无循环管系统，易于操作，降低了建造和运行成本。
7.在一个运行周期的末期，当过滤阻力较大需要反冲洗时，开启膜冲洗鼓气管，吹脱膜支承层上老化和过厚的生物膜，即可投入下一个周期的运行。动态膜对污染的控制简单，膜的使用寿命大为延长。
附图说明
附图为本发明所述生物接触氧化膜生物反应器的示意图，其中：
1、进水管，2、液位计，3、生物接触氧化反应箱，4、填料，5、曝气管，6、排泥放空阀，7、挡板，8、集水管，9、真压力空表，10、出水管，11、膜箱，12、膜组件，13、膜冲洗鼓气管，14、气体流量计a，15、气体流量计b，16、阀门a，17、阀门b，18、空气压缩机，19、液体流量计
具体实施方式
实施例1
将含有COD为50～327mg/L，BOD5为40～100mg/L，SS为20～50mg/L的生活污水进入生物接触氧化膜生物反应器，系统出水COD值在30～100mg/L之间变化，一般稳定在50mg/L之下，BOD5值在10mg/L之下，氨氮稳定在10mg/L之下，浊度稳定在5NUT以下，水质可达到国家《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》二级标准(GB18918-2002)。
Claims (3)
1.一种生物接触氧化管式动态膜生物反应器，主要由生物接触氧化反应池、曝气管、挡板、膜池、动态膜组件、流量计组成，其特征在于：生物处理单元采用生物接触氧化反应池，膜分离单元采用管式动态膜，生物处理单元与膜分离单元间采用无泵循环管连接；所述的动态膜组件的纤维编制管式材料采用直径为1-10mm的化学合成纤材料；动态膜组件纤维编制管式材料长度为0.2m-5m；动态膜组件的纤维管竖向置于生化反应池内；自生物反应器液面向下放置，动态膜组件上集水管顶恰好淹没在生物反应器低水位下0-500mm处。
2.如权利要求1所述的生物接触氧化管式动态膜生物反应器，其特征在于：膜分离单元与生物处理单元分置，要进行膜清洗时，只需要开启膜冲洗鼓气管，减小接触氧化区的曝气量，不影响生物处理单元的运行。
3.如权利要求1所述的生物接触氧化管式动态膜生物反应器，其特征在于：出水通过动态膜组件的集水管收集，靠反应器内液位和集水管的液位差提供的压力出流。
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