CN202657999U - 一种适用于板式膜生物反应器组件的预混型微孔曝气系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种适用于板式膜生物反应器组件的预混型微孔曝气系统，包括膜组件支架、平板膜片、曝气总管和曝气支管，其中所述膜组件支架短边一侧上部设置有曝气预混室，所述曝气总管与曝气预混室的上部相连，所述曝气预混室的下部设置有曝气连接管，所述曝气连接管与设置在平板膜片下端的曝气支管连接。本实用新型解决板式膜生物反应器曝气不均匀，充氧效率低的缺点，使气泡均匀分布于平板膜组件，以到达冲刷膜表面的作用，并使气泡更加细微化，提高充氧效率。且在平板膜发生膜污染后，通过对曝气量的调整，对膜表面进行集中高效的气冲。

Description

一种适用于板式膜生物反应器组件的预混型微孔曝气系统
技术领域
本实用新型属于膜生物反应器技术领域，更具体地讲，涉及一种适用于板式膜生物反应器的、可提高充氧均匀性的预混型曝气系统。 
背景技术
随着经济和社会的发展，水资源短缺已成为全球面临的共同挑战，面对这一问题很多国家都把污水的再生利用作为解决水资源短缺的重要手段之一。这不仅能够延缓污水对环境，还可以减少新鲜水的使用，缓解需水和供水之间的矛盾，从而具有显著的经济、环境、社会效益。 
近年来各种新型、高效的污水处理技术应运而正，特别是将膜分离技术和生物处理工艺相结合的膜生物反应器(Membrane bioreactor，MBR)技术因其取代传统生物处理工艺中的二沉池，实现高污泥浓度运行，且具有出水水质好、运行维护简单、占地面积小、污泥浓度高、剩余污泥产量低、实现了水力停留时间和污泥停留时间的分离、便于自动化控制等优异特性，在废水处理领域得到广泛应用。虽然MBR技术拥有许多传统活性污泥法所不具有的优点。但是，其能耗高、运行成本高仍是阻碍MBR发展的两大瓶颈。其中鼓风机鼓风曝气电耗是引起能耗居高不下的主要原因。 
在膜生物反应器中进行充氧曝气，一方面可保持一定的溶解氧浓度，为水中微生物提供分解有机物的充足氧气以达到改善水质的技术要求，另一方面气体由下而上的运动可在膜表面形成错流，对膜表面产生冲刷作用，达到减缓膜污染的作用，从而减缓膜清洗、更换频率，降低膜生物反应器运行费用。然而，现有的平板膜生物反应器曝气系统主要存在两大问题：(1)曝气不均匀，不能使每片膜得到良好的冲刷，从而不能有效缓解膜污染。(2)充氧效率低，传统的膜生物反应器曝气系统所产生的空气气泡较大，因此汽水不能很好的接触，充氧效率低，因此能耗高。 
实用新型内容
本实用新型针对上述问题，为解决板式膜生物反应器曝气不均匀，充氧效率低的缺点，提供一种适用于板式膜生物反应器的预混型微孔曝气系统，使气泡均匀分布于平板膜组件，以到达冲刷膜表面的作用，并使气泡更加细微化，提高充氧效率。且在平板膜发生膜污染后，通过对曝气量的调整，对膜表面进行集中高效的气冲。 
本实用新型所要解决的技术问题可通过以下技术方案来实现： 
一种适用于板式膜生物反应器组件的预混型微孔曝气系统，包括膜组件支架、平板膜片、曝气总管和曝气支管，其中所述膜组件支架短边一侧上部设置有曝气预混室，所述曝气总管与曝气预混室的上部相连，所述曝气预混室的下部设置有曝气连接管，所述曝气连接管与设置在平板膜片下端的曝气支管连接。 
所述曝气预混室的大小与平板膜组件大小以及气量相关，其长度与膜组件支架短边长度相等，且为缓冲气体从曝气总管高速喷出的速度，预混室高度按长高比2∶1设计，预混室纵截面为正方形。 
所述曝气支管设置在平板膜片之间，其管路中心与膜片底端相距2～4cm，其由膜组件支架的一侧短边并在曝气支管上设置两排曝气微孔，每排曝气微孔与曝气支管垂直中心线间成45°夹角。所述曝气微孔的尺寸为直径1.5mm，微孔间距沿着曝气支管方向逐级减小，以保证气泡在支管方向上的充分均匀。 
上述曝气系统气体由设置在膜生物反应器外部的鼓风机产生，鼓风机与曝气总管相连，气体进入曝气预混室，在预混室内气体充分混合均匀，因此气体在进入曝气连接管后不会产生不同连接管内气体不均匀分布的现象。每条曝气支管中的气量分布均匀，气体从支管两侧的曝气微孔释放而出，沿膜表面向上对整张膜进行冲刷。 
与现有技术相比，采用适用于板式膜生物反应器组件的预混型微孔曝气系统，在每两片膜之间设置曝气支管，这种曝气方式可有效防止平板膜污染的发生，减缓微生物在膜表面的沉积。并且，可以形成膜组件内部与外部的回流，使得膜生物反应器内具有良好的水力循环。其次，该曝气系统所采用的曝气微孔可产生大量均匀的微小气泡，使得气液两相得到良好接触，有效提高了平板膜生物反应器的充氧效率，有效降低曝气能耗，并对反应器提供充足氧气。再次，该曝气系统可以配合膜组件清水反冲进行气冲，通过对曝气量的调整加大对膜表面的冲刷效果，以减缓膜污染的发生。并且该曝气系统安装拆卸简单，可根据膜片数量调整曝气支管数量。 
附图说明
图1为本实用新型适用于板式膜生物反应器组件的预混型微孔曝气系统的结构示意图。 
图2为本实用新型适用于板式膜生物反应器组件的预混型微孔曝气系统主视图。 
图3为图2主视图中本实用新型适用于板式膜生物反应器组件的预混型微孔曝气系统1-1剖面图。 
其中1.曝气总管，2.曝气预混室，3.曝气连接管，4.曝气支管，5.平板膜片，6.曝气微孔，7.膜组件支架。 
图4为本实用新型适用于板式膜生物反应器组件的预混型微孔曝气系统中曝气支管结构图(一)。 
图5为本实用新型适用于板式膜生物反应器组件的预混型微孔曝气系统中曝气支管结构图(二)。 
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。 
如图1-5所示，一种适用于板式膜生物反应器组件的预混型微孔曝气系统，包括有膜组件支架7、若干平板膜片5、曝气预混室2、曝气总管1及曝气支管4。曝气总管1由膜组件支架7短边一侧上部引入至曝气预混室2内，在曝气预混室下表面分设若干曝气连接管3，每条连接管将曝气预混室以及设置在膜片下端的曝气支管4连接起来。 
其中，曝气预混室大小与平板膜组件大小以及气量相关，其长度应与膜组件短边长度相等。且为缓冲气体从曝气总管高速喷出的速度，预混室高度按长高比2∶1计算，预混室纵截面为正方形。 
曝气支管4设置在每两片平板膜片5之间，其管路中心与膜片底端相距2～4cm。每条曝气支管从膜组件一侧短边伸向另一侧短边，并在曝气支管上设置两排曝气微孔6，每排曝气微孔与曝气支管垂直中心线间成45°夹角，微孔尺寸1.5mm，微孔间距沿着支管方向逐级减小，这种设计可保证气泡在支管方向上的充分均匀。 
实施例1： 
将此实用新型的曝气系统应用于放置4片平板膜的板式膜生物反应器(如图一)。反应器外形尺寸：330×160×620mm，膜组件尺寸230×100×420mm，单片膜过滤面积0.1m2，总过滤面积为0.4m2。膜组件初始膜通量设置为10L/m2·h，水力停留时间7.5h，日处理80L生活污水，曝气汽水比为50∶1。固定反应器中活性污泥浓度5000mg/L，反应器可稳定运行90天以上，出水水质良好。而使用传统管式曝气系统的平板膜生物反应器，在相同的外形尺寸与操作条件下，膜组件只能稳定运行30天左右即发生膜污染现象，并且出水水质较差。 
Figure 57415DEST_PATH_GDA00002268064700041
从表中可以看出，预混式曝气系统曝气均匀，对膜表面冲刷效果良好，可有效延长膜的使用寿命。 
实施例2： 
将此实用新型的曝气系统应用于放置4片平板膜的板式膜生物反应器(如图一)。反应器外形尺寸：330×160×620mm，膜组件尺寸230×100×420mm，单片膜过滤面积0.1m2，总过滤面积为0.4m2。膜组件初始膜通量设置为10L/m2·h，水力停留时间7.5h，日处理80L生活污水，曝气汽水比为50∶1。在此运行条件下，对平板膜生物反应器内测定溶解氧浓度为4.5～6mg/L，而使用传统管式曝气系统的平板膜生物反应器，在相同的外形尺寸与操作条件下，反应器内溶解氧浓度为：2.5～3mg/L。 
因此，预混式曝气系统的微孔曝气方式可有效增加气液两相的接触，从而增加混合液中的溶解氧浓度，其有利于微生物利用氧对有机物的降解，从而出水水质更好。 
实施例3： 
将此实用新型的曝气系统应用于放置4片平板膜的板式膜生物反应器(如图一)。反应器外形尺寸：330×160×620mm，膜组件尺寸230×100×420mm，单片膜过滤面积0.1m2，总过滤面积为0.4m2。膜组件初始膜通量设置为10L/m2·h，水力停留时间7.5h，日处理80L生活污水，曝气汽水比为50∶1。在此运行条件下，对平板膜生物反应器内测定溶解氧浓度为4.5～6mg/L。 
而是用传统管式曝气系统的平板膜生物反应器，在汽水比为80∶1条件下(其他运行条件与预混式曝气系统相同)反应器内溶解氧浓度可达到4.5～6mg/L。 
由此可以得出，预混式曝气系统可有效降低反应器所需气量，从而达到减小鼓风机功率的作用，由此可降低反应器能耗40％左右。 
实施例4： 
将此实用新型的曝气系统应用于放置4片平板膜的板式膜生物反应器(如图一)。反应器外形尺寸：330×160×620mm，膜组件尺寸230×100×420mm，单片膜过滤面积0.1m2，总过滤面积为0.4m2。在反应器连续运行100天后，平板膜发生膜污染，此时提高反应器汽水比至200∶1，同时配合在线反冲洗，平板膜上污泥量可降低85～90％，从而使平板膜生物反应器得以继续运行，无需离线冲洗。 
以上对实用新型明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。 

Claims (5)

1.一种适用于板式膜生物反应器组件的预混型微孔曝气系统，包括膜组件支架、平板膜片、曝气总管和曝气支管，其特征在于，其中所述膜组件支架短边一侧上部设置有曝气预混室，所述曝气总管与曝气预混室的上部相连，所述曝气预混室的下部设置有曝气连接管，所述曝气连接管与设置在平板膜片下端的曝气支管连接。
2.根据权利要求1所述的一种适用于板式膜生物反应器组件的预混型微孔曝气系统，其特征在于，所述曝气预混室的长度与膜组件支架短边长度相等，其高度按长高比2∶1设计，其纵截面为正方形。
3.根据权利要求1所述的一种适用于板式膜生物反应器组件的预混型微孔曝气系统，其特征在于，所述曝气支管设置在平板膜片之间，其管路中心与膜片底端相距2～4cm。
4.根据权利要求1所述的一种适用于板式膜生物反应器组件的预混型微孔曝气系统，其特征在于，在所述曝气支管上设置两排曝气微孔，每排曝气微孔与曝气支管垂直中心线间成45°夹角。
5.根据权利要求4所述的一种适用于板式膜生物反应器组件的预混型微孔曝气系统，其特征在于，所述曝气微孔的尺寸为直径1.5mm，微孔间距沿着曝气支管方向逐级减小。 
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