CN205241332U - 一种重力流膜生物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种重力流膜生物反应器，其包括曝气池、清水池和反冲洗装置，所述曝气池包括膜组件和曝气装置，所述膜组件由一个以上的膜元件组成，所述膜元件包括粗孔微滤膜层，所述膜元件通过集水通道与所述清水池相连通。本实用新型所提供的重力流膜生物反应器，其膜元件采用粗孔微滤膜作为污泥截留和泥水分离的材料，粗孔微滤膜的膜通量大，能有效截留污泥絮体，同时膜不易污染，反冲洗间隔时间长且无需化学冲洗；巧妙的液位调控设计和反冲洗机制，能实现自动反冲洗，抗水力负荷大，无需像其他膜生物反应器样前置配备水量调节池，管理维护更简单；无需泵抽，能耗低，处理成本减少；将膜组件置于曝气装置正上方，能够缓解膜污染速率，并依靠水的扰动提高单位膜通量。

Description

一种重力流膜生物反应器

技术领域

本实用新型涉及一种污水处理装置，更具体地，涉及一种利用重力实现出水的膜生物反应器。

背景技术

污泥截留与泥水分离，是污水处理中最关键的过程之一。依靠重力沉淀来实现泥水分离是目前最常用的方式。这种方式虽然成本低，但占地面积大，而且难以提高反应器水力负荷和污染物负荷。

利用膜分离技术对污水进行处理，可以打破传统重力沉淀的局限性，其优点是反应器体积小。常用的膜材料为细孔微滤膜（0.01-0.5微米）和超滤膜（0.005-0.2微米），这两种膜材料几乎能完全去除污水中的悬浮物和浊度，以及大部分细菌和部分病毒。但由于细孔微滤膜和超滤膜膜孔径小，易污染，用于泥水分离中还需频繁的反冲洗和定期的化学冲洗。这使得膜分离装置的运行能耗、管理难度和工作量都会增加。

基于上述的原因，急需一种既能发挥膜生物反应器在占地面积小、负荷高、污泥产量少等优势，又能克服膜易污染、操作复杂和能耗高等缺点的污水处理装置。

发明内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种重力流膜生物反应器，它显著简化操作，降低能耗及成本，且膜不易污染。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种重力流膜生物反应器，包括曝气池、清水池和反冲洗装置，所述曝气池包括膜组件和曝气装置，所述膜组件由一个以上的膜元件组成，所述膜元件包括设于所述膜元件外表面的外粗孔微滤膜层，所述膜元件通过集水通道与所述清水池相连通。以粗孔微滤膜作为污水处理反应器中污泥截留和泥水分离的材料，膜通量大，且不易污染。

作为上述技术方案的改进，所述反冲洗装置包括设置于所述曝气池的液位监测器、反冲洗泵和控制器，所述反冲洗泵位于所述集水通道上，所述控制器与所述液位监测器和所述反冲洗泵相连接。当曝气池中液位高度到达液位监测器时，控制器自动启动反冲洗泵，实现自动反冲洗，反冲洗后，膜通量增大，出水量大于进水量，液位将下降，实现液位控制。

作为上述技术方案的改进，曝气池设有低液位线和高液位线，集水通道为一条与低液位线处于同一水平高度的集水管，液位监测器位于高液位线上。

作为上述技术方案的改进，所述反冲洗装置包括设置于所述曝气池的液位监测器、反冲洗泵和控制器，所述控制器与所述液位监测器和所述反冲洗泵相连接；所述集水通道包括相互连通的集水管、设有控制阀的滤液出水管和设有所述反冲洗泵的反冲洗吸水管；所述膜元件与所述集水管相连通，所述滤液出水管与所述清水池相连通，所述反冲洗吸水管与所述清水池相连通。

作为上述技术方案的改进，曝气池设有低液位线和高液位线，滤液出水管与低液位线处于同一水平高度，液位监测器位于高液位线上。作为上述技术方案的改进，所述曝气装置设置于所述曝气池底部，所述膜组件位于所述曝气装置的正上方。所述膜组件安装在曝气装置正上方，曝气时可缓解膜污染速率，并依靠水的扰动，提高单位膜通量。

作为上述技术方案的改进，所述膜元件为管状膜元件，所述管状膜元件与所述曝气池池底垂直，所述曝气装置包括曝气头。将粗孔微滤膜制作成管状膜组件，可以增加单位体积内的膜面积大小，与管状膜组件配合使用的为曝气头且管状膜元件垂直池底时，曝气时产生的气泡会通过管状膜元件，气泡形成的剪切力可以清洗膜表面。

作为上述技术方案的进一步改进，所述膜元件包括设于所述膜元件外表面的外粗孔微滤膜层以及设于所述膜元件内的内粗孔微滤膜层，所述外粗孔微滤膜层与内粗孔微滤膜层之间存在导流层。

作为上述技术方案的改进，所述膜元件为平板膜元件，所述曝气装置包括曝气管，所述曝气管与所述平板膜元件平行。与平板膜组件配合使用的为曝气管且曝气管与平板膜元件平行时，曝气时产生的气泡会贴着膜表面快速上升，缓解膜污染和提高单位膜通量。

作为上述技术方案的改进，所述平板膜元件与所述曝气池池底所成角度为50~70°。

作为上述技术方案的改进，所述外粗孔微滤膜层膜孔孔径为1~50μm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型所提供的重力流膜生物反应器，其膜元件采用粗孔微滤膜作为污泥截留和泥水分离的材料，粗孔微滤膜的膜通量大，能有效截留污泥絮体，同时膜不易污染，反冲洗间隔时间长且无需化学冲洗；巧妙的液位调控设计和反冲洗机制，能实现自动反冲洗，抗水力负荷大，无需像其他膜生物反应器样前置配备水量调节池；无需泵抽，重力流出水，能耗低，处理成本减少；将膜组件置于曝气装置正上方，能够缓解膜污染速率，并依靠水的扰动提高单位膜通量；该膜生物反应器的设计方案，可与其他污水处理系统配套使用，可提高其处理效能和减少占地面积。

附图说明

图1为实施例1的重力流膜生物反应器的示意图。

图2为实施例2的重力流膜生物反应器的示意图。

图3A为实施例3的重力流膜生物反应器的示意图；

图3B为实施例3的平板膜元件的示意图。

图4为本实用新型的管状膜元件的结构示意图之一。

图5为本实用新型的管状膜元件的结构示意图之二。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

此外，若有“第一”、“第二”等术语仅用于描述目的，主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分（具体的种类和构造可能相同也可能不同），并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

实施例1

如图1所示，一种重力流膜生物反应器，包括曝气池2、清水池15和反冲洗装置，曝气池2包括膜组件3和曝气装置17，曝气装置17设置于曝气池2底部，曝气装置17包括曝气头，与鼓风机18相连接，膜组件3由数个膜元件4通过膜元件接口21连接而组成，安装在曝气头正上方，与曝气池2池底垂直，膜元件4通过集水通道与清水池15相连通，曝气池设有低液位线7和高液位线8，集水通道为一条与低液位线7处于同一水平高度的集水管5，反冲洗装置包括设置于曝气池2的液位监测器9、反冲洗泵12和控制器11，液位监测器9位于高液位线8上，反冲洗泵12位于集水管5上，控制器11与液位监测器9和反冲洗泵12相连接，曝气池设有进水口1，清水池15设有出水口16。

如图4所示，膜元件4为管状膜元件，管状膜元件包括外粗孔微滤膜层19、内粗孔微滤膜层22及膜元件接口21，外粗孔微滤膜层19与内粗孔微滤膜层22之间存在导流层23，内粗孔微滤膜层22以内为中空管20，粗孔微滤膜层19膜孔孔径为1~50μm。

作为另一种可以实现的方式，管状膜元件可以不包括内粗孔微滤膜层22及导流层23，其结构如图5所示。

污水从反应器进水口1流入或泵入，曝气头由鼓风机18启动。当曝气池2中的液位低于低液位线7时，膜元件4内外液位差一致，无滤液流出。随着液位升高，当液位高于低液位线7时，滤液开始通过集水管5，经由集水管5重力流自然流出到清水池15中，清水由清水池15上的出水口16流出。清水池15可以作为反冲洗水池和消毒池联用。当膜处于清洁状态时，由于单位膜通量大，膜元件4内外液位差小，出水与进水即可达到平衡。随着膜污染的加重，曝气池2中的液位将上升，液位上升后，更多的膜组件3将浸没于水中，膜过水面积将增大，提高整个过水流量。此时，内外液差的增大也会增进过水流量，内外液位差将达到新的平衡。随着膜污染的进一步加重，液位将进一步上升，当液位达到高液位线8时，通过液位监测器9和控制器11，启动反冲洗泵12，此时清水经过集水管5反冲洗膜组件3。反冲洗1-2分钟后，停止反冲洗泵12。其中，反冲洗时间由控制器11设置。经过反冲洗后，单位膜通量将大大增加，由于此时液位还处于高位，出水量将大于进水量，液位将会下降，直到出水量等于进水量时，新的平衡出现。曝气产生的汽包，会形成剪切力，清洗膜表面，相对于常用的微滤膜或超滤膜，膜不易污染，反冲洗一次的间隔时间大概在2天到2个月。重力流膜生物反应器通过将膜组件3置于曝气装置17的上方，将减缓膜污染速率，且依靠水的扰动，可以提高单位膜通量。此外，依靠液位差和液位高度，可以实现自动调节膜过水面积、自动反冲洗和液位控制，并实现重力流出水，能耗低且处理成本减少。

实施例2

本实施例为本实用新型的第2实施例，与实施例1不同的是，集水通道包括相互连通的集水管5、滤液出水管6和反冲洗吸水管14，滤液出水管6与低液位线7处于同一水平高度并在管路上设有电动阀13，反冲洗吸水管14设有反冲洗泵12，电动阀13与反冲洗泵12与控制器11相连接；集水管5通过滤液出水管6与清水池15相连通，反冲洗吸水管14的一端与清水池15相连通，另一端设置在电动阀13与集水管5之间。其余部件与连接方式与实施例1相同，如图2所示。

当液位达到高液位线8时，通过液位监测器9和控制器11，启动反冲洗泵12，同时关闭电动阀13，此时清水经由反冲洗吸水管14流入集水管5反冲洗膜组件3。反冲洗1-2分钟后，停止反冲洗泵12。

实施例3

本实施例为本实用新型的第3实施例，与实施例2不同的是，曝气装置17包括曝气管，膜元件4为平板膜元件，平板膜元件与曝气池2池底所成角度为50~70°，曝气管与平板膜元件平行。其余部件与连接方式与实施例2相同，如图3A所示。当鼓风机18启动时，气泡会贴着膜表面快速上升，将缓解膜污染和提高单位膜通量。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种重力流膜生物反应器，包括曝气池（2）、清水池（15）和反冲洗装置，所述曝气池（2）包括膜组件（3）和曝气装置（17），其特征在于，所述膜组件（3）由一个以上的膜元件（4）组成，所述膜元件（4）包括设于所述膜元件（4）外表面的外粗孔微滤膜层（19），所述膜元件（4）通过集水通道与所述清水池（15）相连通。

2.如权利要求1所述的重力流膜生物反应器，其特征在于：所述反冲洗装置包括设置于所述曝气池（2）的液位监测器（9）、反冲洗泵（12）和控制器（11），所述反冲洗泵（12）位于所述集水通道上，所述控制器（11）与所述液位监测器（9）和所述反冲洗泵（12）相连接。

3.如权利要求1所述的重力流膜生物反应器，其特征在于：所述反冲洗装置包括设置于所述曝气池（2）的液位监测器（9）、反冲洗泵（12）和控制器（11），所述控制器（11）与所述液位监测器（9）和所述反冲洗泵（12）相连接；所述集水通道包括相互连通的集水管（5）、设有控制阀的滤液出水管（6）和设有所述反冲洗泵（12）的反冲洗吸水管（14）；所述膜元件（4）与所述集水管（5）相连通，滤液出水管（6）与所述清水池（15）相连通，所述反冲洗吸水管（14）与所述清水池（15）相连通。

4.如权利要求1所述的重力流膜生物反应器，其特征在于：所述曝气装置（17）设置于所述曝气池（2）底部，所述膜组件（3）位于所述曝气装置（17）的上方。

5.如权利要求1所述的重力流膜生物反应器，其特征在于：所述膜元件（4）为管状膜元件，所述管状膜元件与所述曝气池（2）池底垂直，所述曝气装置（17）包括曝气头。

6.如权利要求5所述的重力流膜生物反应器，其特征在于：所述膜元件（4）包括设于所述膜元件（4）外表面的外粗孔微滤膜层（19）以及设于所述膜元件（4）内的内粗孔微滤膜层（22），所述外粗孔微滤膜层与内粗孔微滤膜层之间存在导流层（23）。

7.权利要求1所述的重力流膜生物反应器，其特征在于：所述膜元件（4）为平板膜元件，所述曝气装置（17）包括曝气管，所述曝气管与所述平板膜元件平行。

8.权利要求7所述的重力流膜生物反应器，其特征在于：所述平板膜元件与所述曝气池（2）池底所成角度为50~70°。

9.根据权利要求1~8任一所述的重力流膜生物反应器，其特征在于：所述外粗孔微滤膜层（19）膜孔孔径为1~50μm。

10.一种污水处理系统，其特征在于，包括污水处理装置和权利要求1~9任意之一所述的重力流膜生物反应器。