CN1785841A - 分体式管式动态膜生物反应器 - Google Patents

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Abstract

分体式管式动态膜生物反应器主要由生物单元、曝气系统、膜单元、抽吸系统、自动控制系统等组成。其特征在于：膜组件采用了管式动态膜，造价低廉，渗透通量大、操作压力小和膜污染控制及清洗简单。同时，生物单元和膜单元利用曝气系统气升作用使得混合液形成无泵循环。采用分体式管式动态膜生物反应器，管式膜基质选择容易，造价低廉，系统易于建造、操作和维护，运行处理效果稳定，能耗低。

Description

分体式管式动态膜生物反应器
技术领域
本发明属于膜生物反应器研发和应用技术领域，特别涉及一种分体式管式动态膜生物反应器。
背景技术
膜技术因其具有可靠的出水水质、简捷方便的操作方式等特点而引起了水处理界的广泛重视，但膜组件价格昂贵及膜污染造成的通量衰减等问题一直严重阻碍膜技术的推广应用。
为了解决以上问题，国内外进行了多方面的研究，提出了动态膜技术的概念。动态膜是指通过预涂剂或者微生物及其代谢产物在膜基质(多孔载体)表面形成的生物质层，这一生物质层具备类似传统滤膜的截留作用。动态膜是分离膜中比较特殊的一种，因其具有渗透通量大、操作压力小和膜污染控制更为简单等优点而受到关注。(Al-Malack M H and Anderson G K.Crossflow microfiltration with dynamicmembranes，Wat.Res.，1997，31(8)：1969-1979；Marc Altman，Raphael Semiat，David Hasson.Removal of organic foulants from feedwaters by dynamic membranes[J]，Desalination，1999，125：65-75；乔森，张捍民等.动态膜技术的研究进展，中国给水排水，2003 Vol.19.)
现在动态膜的研究围绕着两个方面进行，一是动态膜制备条件的优化，即动态膜基质的选材，理论模型的建立及统一等方面研究；另一方面是动态膜运行的优化，这一方面与普通膜应用所面临的相类似，主要是运行操作、处理效果等方面。已见公知的动态膜膜生物反应器为平板动态膜膜生物反应器。(YoshiakiKiso.Wastewater treatment performance of a filtration bio-reactor equipped with a mesh as a filter material[J].WatRes，2000，34(17)：4143-4150；范彬，黄霞.动态膜一生物反应器对城市污水的处理[J].环境科学，2002，23(6)：51-56.)
发明内容
根据动态膜在国内外的研究和发展所围绕的两方面内容，本发明提供一种造价低廉、运行稳定、操作和维护简便、能耗低的分体式管式动态膜生物反应器。
本发明提供的分体式管式动态膜生物反应器主要由生物单元、曝气系统、膜单元、抽吸系统、自动控制系统等组成。所述的生物单元为活性污泥反应器，设有曝器系统、液位计。池内微生物(活性污泥)分解污水中有机物并增殖，废水得到净化。混合液在曝气系统的气升原理作用下进入膜单元进行膜分离。所述的膜单元内装有动态膜组件，动态膜组件由集水管、管式膜基质及在膜基质上形成的生物质层组成，膜基质采用的是由纤维编制而成的纤维管，纤维管的直径1-5mm，长度0.2m-3.5m。膜组件的下部装有进行冲洗动态膜丝的鼓气管，运行中膜冲洗鼓气管鼓出的气流不仅起到冲洗动态膜丝表面，减小及控制膜污染的作用，同时提升膜单元内混合液向上流的作用，使整个生物单元和膜单元有效的循环。
本发明分体式管式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)进入生物单元(2)，池内微生物氧化分解污水中有机物并增殖，废水得到净化，所需的氧气由曝气管(3)提供。混合液通过下循环管进入膜单元(4)，膜单元(4)的管式膜基质(5)利用混合液的悬浮物形成生物动态膜，膜冲洗鼓气管(6)鼓出的气流对管式膜基质(5)进行冲刷减小及控制管式膜基质(5)的污泥层污染，同时中空纤维动态膜(7)在抽吸泵(9)的驱动下，连续或间歇过滤出水，而被分离及浓缩的污泥则通过气升作用循环回流到生物单元。
本发明的分体式管式动态膜生物反应器具有如下特征：
1.膜组件采用了管式动态膜，造价低廉，渗透通量大、操作压力小和膜污染控制及清洗简单。
2、管式动态膜的形成采用原液形成膜方式，即管式膜基质直接对所处理废液作为动态膜制备液来过滤形成动态膜，动态膜形成方式简单有效。
3.膜单元与生物处理单元分置，管式动态膜的水力及化学清洗时，只需在膜单元进行，不影响生物处理单元的正常运行。同时可以实现膜污染的在线清洗，操作简捷，节约药剂量。
4.用气升循环取代了循环泵的动力循环，降低了建造和运行成本，易于操作。同时，防止了循环泵对污泥絮体的机械粉碎，保证了污泥的生物活性，有利于管式动态膜的形成。
5.膜单元中对动态膜丝的鼓气冲洗采用大中气泡鼓气装置，有效控制动态膜污泥层的厚度，延长动态膜的使用寿命，减少动态膜的化学清洗频率。
附图说明
附图为本发明所述分体式管式动态膜生物反应器的示意图，其中：1、进水管，2、生物单元，3、曝气装置，4、膜单元，5、管式膜基质，6、膜冲洗鼓气管，7、管式动态膜，8、空气压缩机，9、抽吸泵，10、气体流量计，11、液体流量计，12、真空表，13、流量控制阀，14、上循环管，15、下循环阀，16、生物单元放空阀，17、膜单元放空阀，18、出水管。
具体实施方式
实施例1
将含有COD为50～425mg/L，BOD5为30～240mg/L，氨氮为60～120mg/L，/SS为20～100mg/L的生活污水进入分体式管式动态膜生物反应器，在溶解氧为3.0mg/L，鼓气量为0.4m3/hr，温度12～29℃，pH为6.5～8.2条件下，系统稳定运行70天，系统实现了良好的设计循环状态，生物单元的污泥浓度可以达到2～6g/L，膜单元的管式动态膜运行2周基本形成，动态膜保持稳定的运行，并具有较高的膜通量50L/m2.h及处理效果良好。
系统出水COD值在30～100mg/L之间变化，一般稳定在50mg/L以下，BOD5值在10～30mg/L之间波动，氨氮稳定在10～30mg/L，浊度稳定在5NTU以下，出水水质达到《城市污水处理厂污染物排放标准》二级标准(GB 18918-2002)。

Claims (5)

1.分体式管式动态膜生物反应器主要由生物单元、曝气系统、膜单元、抽吸系统、自动控制系统等组成。其特征在于：膜组件采用了管式动态膜，生物单元和膜单元利用曝气系统气升作用使得混合液形成无泵循环。
2、如权利要求1所述的分体式管式动态膜生物反应器，其特征在于：动态膜组件由集水管、管式膜基质及在膜基质上形成的生物膜层组成，膜基质采用纤维编制的管式膜基质(直径1-5mm)，长度0.2m-3.5m。
3.如权利要求1所述的分体式管式动态膜生物反应器，其特征在于：管式动态膜的形成采用原液中的悬浮物形成动态膜。
4.如权利要求1所述的分体式管式动态膜生物反应器，其特征在于：膜单元与生物处理单元分置，管式动态膜的水力及化学清洗时，只需在膜单元进行同时可以实现膜污染的在线清洗。
5.如权利要求1所述的分体式管式动态膜生物反应器，其特征在于：膜单元中对动态膜丝的鼓气冲洗，有效控制动态膜污泥层的厚度，延长动态膜的使用寿命，减少动态膜化学的清洗频率。
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