CN208308514U

CN208308514U - 一体化膜生物反应系统

Info

Publication number: CN208308514U
Application number: CN201820254829.8U
Authority: CN
Inventors: 杨国英; 李世江; 乔善泉; 乔萌
Original assignee: Shandong Park Ning Environmental Protection & Technology Co Ltd
Current assignee: Shandong Park Ning Environmental Protection & Technology Co Ltd
Priority date: 2018-02-12
Filing date: 2018-02-12
Publication date: 2019-01-01
Anticipated expiration: 2028-02-12

Abstract

本实用新型属于污水处理装置技术领域，尤其涉及一体化膜生物反应系统(MBR)，包括外壳、内壳、过滤系统和清洗装置，所述内壳设置于外壳内部，所述内壳的中空部分构成第一腔体，第一腔体为膜生化反应池，所述内壳和外壳之间构成第二腔体，第二腔体为清水池；所述过滤系统设置于内壳上，所述内壳和外壳通过过滤系统相连通；所述过滤系统为不锈钢过滤网；所述清洗装置设置于第一腔体内部，所述清洗装置用于清洗过滤系统；集初沉池，生化反应池和二沉池于一体，简化了污水处理的流程；该设备投资省、运行可靠、维护简单、运行费用低，彻底解决了传统膜生物反应器中膜污染和低通量带来的困扰，给MBR在中小型规模污水处理中的应用带来了更广阔的前景。

Description

一体化膜生物反应系统

技术领域

本实用新型属于污水处理装置技术领域，尤其涉及一体化膜生物反应系统。

背景技术

膜生物反应系统(Membrane Bioreactor，简称MBR)水处理技术是一种高效膜分离技术与活性污泥法相结合的新型水处理技术(T.Stephenson，S.Judd，B.Jefferson andK.Brindle，Membrane Bioreactors for Wastewater Treatment，IWA Publishing：London，2000.)。由于膜的过滤作用，微生物和污泥完全被截留在生物反应系统中，实现了水力停留时间和污泥龄的彻底分离，使得生物单元具有很高的污泥浓度，提高了其对有机物的去除率。

从近期国内外MBR研究情况来看，过滤系统的滤膜大都为较小孔径的微滤膜，或能截留较大分子的超滤膜，孔径范围为0.01～0.4μm(X.Huang，B.Cao，X.H.Wen and H.C.Wei，State-of-the-art of membrane bioreactors research and application in China[J]；Acta Scientiae Circumstantiae，2008，28(3)，416-432.)。材质主要是疏水性的聚烯烃和亲水性的聚砜、纤维素等，还有一些无机陶瓷膜等(M.H.Al-Malack andG.K.Anderson，Use of crossflow microfiltration in wastewater treatment[J]；Water Research，1997，31(12)，3064-3072.)。疏水性的聚烯烃一般做成中空纤维式膜组件，而亲水性的聚砜、纤维素膜一般做成平板式膜组件。由于大部分MBR采用了由高分子合成物做成的微滤或超滤膜，膜污染很容易发生，带来了膜通量降低，维护成本增加，膜寿命减少，投资和运营成本增加等问题。

为了降低成本，无纺布曾在MBR中被用于固液分离，其通量在20-40L/m²·h范围内(G.T.Seo，B.H.Moon，T.S.Lee，T.J.Lim and I.S.Kim，Non-woven fabric separationactivated sludge reactor for domestic wastewater reclamation[J]；Water Scienceand Technology，2002，47(1)，133-138.)。

其他廉价材料，如尼龙，也被用于MBR中，主要是通过动态生物膜来实现过滤的[T.Kiso，Y.-J.Jung，T.Ichinari，M.Park，T.Kitao，K.Nishimura and K.-S.Min，Wastewater treatment performance of a filtration bio-reactor equipped with amesh as a filter material[J]，Water Research，2000，34(17)，4143-4150]。基于动态膜的MBR在运行时，丝网上形成污泥层，从而实现固液分离。但是，由于这层污泥层不稳定，特别是在过滤初期，动态膜成熟之前，过滤后的出水水质不能保证，限制了这个方法在实际污水处理设施中的大规模应用。

为了克服动态生物膜出水水质不稳定的缺点，W.Fuchs研究了尼龙网过滤系统在MBR中的应用，尼龙网的孔径在10μm级(20-30μm)，流量也可高达150L/m²·h(W.Fuchs，C.Resch，M.Kernstock，M.Mayer，P.Schoeberl andR.Braun，Influence of operationalconditions on the performance of a mesh filter activated sludge process[J]，Water Research，2005，39(5)，803-810.)。目前，尼龙网过滤系统在生化池中的长期运行效果也在研究中。

目前，膜生物反应系统根据膜组件和生物反应器的相对位置不同，主要为分体式MBR或一体式MBR。其中，分体式MBR是膜组件与生物反应器分开设置，占地面积大、耗费成本高；一体式MBR通常直接将膜组件至于生物反应器内，膜清洗过程不方便。

实用新型内容

为了克服传统MBR中膜通量低，污染严重，膜寿命短，投资成本高，维护费用高，运行能耗高，以及动态生物膜出水水质不稳定等问题，本实用新型提出了一种新型的一体化膜生物反应系统(MBR)。

一体化膜生物反应系统，其特征在于，包括外壳、内壳、过滤系统和清洗装置，所述内壳设置于外壳内部，所述内壳中空部分构成第一腔体，第一腔体为膜生化反应池，所述内壳和外壳之间构成第二腔体，第二腔体为清水池；所述过滤系统设置于内壳上，所述内壳和外壳通过过滤系统相连通；所述清洗装置设置于第一腔体内部，所述清洗装置用于清洗过滤系统。

具体地，所述第一腔体即构成了一般活性污泥法污水处理设施所需要的初沉池、生化反应池和二沉池，使其三者合为一体。

进一步地，所述过滤系统为不锈钢过滤网；所述不锈钢过滤网的孔径小于200μm。

作为优选，所述过滤系统包括至少两层不锈钢过滤网，靠近内壳内壁一侧的第一不锈钢过滤网孔径小于靠近外壳一侧的第二不锈钢过滤网的孔径。第二不锈钢过滤网主要起到支撑作用。

具体地，所述清洗装置包括设置于外壳顶部的马达及变速系统，设置于第一腔体内的清洁毛刷，所述清洁毛刷与马达及变速系统通过旋转轴连接；所述清洁毛刷的位置正对应于过滤系统。

进一步地，还包括进水口、出水口和污泥口，所述进水口与第一腔体底端连通，所述进水口设置进水阀；所述出水口设置于外壳上，所述出水口与第二腔体连通，所述出水口的位置低于设定的液位；所述污泥口设置于第一腔体底部，所述污泥口设置污泥阀。

作为优选，所述进水口设置进水泵，所述进水阀设置于进水口和进水泵之间。

作为优选，所述出水口设置流量计，所述出水阀设置于出水口和出水流量计之间。

作为优选，所述第一腔体内设置液位计，进水泵、出水流量计和液位计与PLC控制器连接。

作为优选，所述第一腔体底端连鼓风机，所述鼓风机与第一腔体之间设置空气阀，所述空气阀与第一腔体之间设置空气流量计，所述空气流量计与曝气器连接，所述曝气器设置于第一腔体内。

作为优选，空气流量计与PLC控制器连接。

优选地，所述出水口设置超滤装置或反渗透装置，进一步提高水质。

作为优选，所述不锈钢过滤网可由SS304、SS304L、SS316或SS316L不锈钢丝编织而成，可耐弱酸、耐碱、耐高温、抗拉力和耐磨性强。

更进一步地，所述不锈钢过滤网的编织方式为平纹编织、斜纹编织、荷兰编织(平纹)或荷兰编织(斜纹)等。

优选地，不锈钢丝的直径小于150μm。

作为另一种技术方案，过滤系统也可由尼龙或无纺布等材质的过滤网做成。

本实用新型的有益效果如下：

1)本实用新型的一体化膜生物反应系统，将过滤系统设置于内壳上，过滤系统和内壳构成一体结构，使得初沉池、生化反应池和二沉池三者合为一体，简化了污水处理的工艺及运行流程，节省了工程投资成本，减少了工程建设用地，缩短了工程建设周期，提高了污水处理设施的自动化程度以及降低了运行所需人工的要求。

2)本实用新型的一体化膜生物反应系统，采用不锈钢过滤网作为过滤系统，过滤系统可耐弱酸、耐碱、耐高温、抗拉力和耐磨；容易加工；寿命长；易清洗；水通量大，通量稳定；结垢少，不易堵塞；投资成本低，运行成本低，维护成本低。

3)本实用新型的一体化膜生物反应系统，于第一腔体内设置清洗装置，使得在运行中，由于过滤系统的表面被清洗装置逐步清洗，过滤系统上的动态生物污泥过滤层也被逐步清理，避免了一般动态膜过滤系统起始出水不稳定的问题。在实际应用中，出水明显优于一般动态膜生物反应系统。本实用新型特别适用于中小型规模的污水处理项目，彻底解决了传统膜生物反应器(MBR)中膜污染和低通量带来的困扰，给MBR在中小型规模污水处理中的应用带来了更广阔的前景。

4)本实用新型的一体化膜生物反应系统，利用清洗装置，提高了清洗的效果及可靠性。无需反冲，无需药剂清洗。另外，无须如传统膜生物反应系统那样需把膜组件从反应系统中取出，进行清洗，大大降低了膜生物反应系统的维护强度。简化了污水处理的维护工作，降低了能耗及运行成本。

5)本实用新型的一体化膜生物反应系统，不锈钢过滤网的孔径介小于200μm，绝大部分的固体可被截留；出水的品质可与传统沙滤的出水媲美；如果膜生化反应池中的MLSS得于提高，出水的品质也可进一步提高。

6)相比于传统的MBR中的膜过滤系统，需要自吸泵才可达到一定的通量，本实用新型利用微小的水压，就可达到需要的出水通量。为了取得稳定的出水效果，一般过滤压力达到20-25kPa时，出水流量可达150L/m²·h；比传统的膜过滤系统要高出一个数量级；在高通量的要求下，也可采用较大孔径的过滤网，出水中的悬浮物并不会显著增加；大大降低了运行所需的能耗。

7)本实用新型的一体化膜生物反应系统，还可以增加超滤装置或反渗透装置，使得出水可以按需回用。由于本实用新型的出水已经经过精滤，水中的不可溶解物已被绝大部分去除，超滤或反渗透装置的运行和维护费用将大大降低。

8)本实用新型的一体化膜生物反应系统，特别适用于中小型污水处理设施的建设，具有投资省、运行可靠、维护简单、运行费用低等特点。

附图说明

图1为实施例1的一体化膜生物反应系统(好氧)；

图2为实施例2的一体化膜生物反应系统(厌氧)。

其中，1-外壳；2-内壳；3-过滤系统；4-清洗装置；41-清洁毛刷；42-马达及变速系统；5-第一腔体；6-第二腔体；7-进水口；71-进水阀；72-进水泵；8-出水口；81-出水阀；82-出水流量计；9-污泥口；91-污泥阀；10-液位计；11-空气流量计；12-空气阀；13-鼓风机；14-曝气器。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术方案更加清楚明了，以下结合附图及实施例对本实用新型进行进一步详细说明。

实施例1

如图1所示，一体化膜生物反应系统(好氧)，其特征在于，包括外壳1、内壳2、过滤系统3和清洗装置4，所述内壳2设置于外壳1内部，所述内壳2中空部分构成第一腔体5，所述内壳2和外壳1之间构成第二腔体6；所述过滤系统3设置于内壳2上，所述内壳2和外壳1通过过滤系统3相连通；所述清洗装置4设置于第一腔体5内部，所述清洗装置4用于清洗过滤系统3。所述第一腔体5即为膜生化反应池，第二腔体6构成清水池。

以上为本实用新型的核心内容，将过滤系统3设置于内壳2上，使得过滤系统3和内壳2构成一体结构，初沉池、生化反应池和二沉池三者合为一体，即第一腔体5，简化了污水处理的工艺及运行流程，节省了工程投资成本，减少了工程建设用地，缩短了工程建设周期，提高了污水处理设施的自动化程度以及降低了运行所需人工的要求。采用不锈钢过滤网作为过滤系统3，过滤系统3可耐弱酸、耐碱、耐高温、抗拉力和耐磨；容易加工；寿命长；易清洗；水通量大，通量稳定；结垢少，不易堵塞；投资成本低，运行成本低，维护成本低。通过在第一腔体5内设置清洗装置4，使得在运行中，由于过滤系统3的表面被清洗装置4逐步清洗，过滤系统3上的动态生物污泥过滤层也被逐步清理，避免了一般动态膜过滤系统起始出水不稳定的问题。在实际应用中，出水明显优于一般动态膜生物反应系统。通过清洗装置4，提高了清洗的效果及可靠性。无需反冲，无需药剂清洗。简化了污水处理的维护工作，降低了能耗及运行成本。另外，无须如传统膜生物反应系统那样需把膜组件从反应系统中取出，进行清洗，大大降低了膜生物反应系统的维护强度。彻底解决了传统膜生物反应系统(MBR)中膜污染和低膜通量带来的困扰。

进一步地，所述过滤系统3为不锈钢过滤网；所述不锈钢过滤网的孔径小于200μm；不锈钢过滤网的孔径均匀，根据水通量大小，可选择不同孔径的过滤网，选择范围大；绝大部分的固体可被截留；出水的品质可与传统沙滤的出水媲美；如果膜生化反应池中的MLSS得于提高，出水的品质也可进一步提高。

本实施中，过滤系统3为一层不锈钢过滤网。作为变形，所述过滤系统还可以设置两层或两层以上不锈钢过滤网，靠近内壳内壁一侧的第一不锈钢过滤网孔径小于靠近外壳一侧的第二不锈钢过滤网的孔径，第二不锈钢过滤网主要起到支撑作用。

具体地，所述清洗装置4包括设置于外壳1顶部的马达及变速系统42，设置于第一腔体5内的清洁毛刷41，所述清洁毛刷41与马达及变速系统42通过旋转轴连接；所述清洁毛刷41的位置正对应于过滤系统3。

进一步地，还包括进水口7、出水口8和污泥口9，所述进水口7与第一腔体底端5连通，所述进水口7设置进水阀71；所述出水口8设置于外壳1上，所述出水口8与第二腔体6连通，所述出水口8的位置低于设定的液位；所述污泥口9设置于第一腔体5底部，所述污泥口9设置污泥阀91。本实施例的装置只可以利用微小的水压，就可达到需要的出水通量。为了取得稳定的出水效果，一般过滤压力达到20-25kPa时，出水流量可达150L/m²·h；比传统的膜过滤系统要高出一个数量级；在高通量的要求下，也可采用较大孔径的过滤网，出水中的悬浮物并不会显著增加；大大降低了运行所需的能耗。

作为优选，所述进水口7设置进水泵72，所述进水阀71设置于进水口7和进水泵72之间。

作为优选，所述出水口8设置出水流量计82和出水阀81，所述出水阀81设置于出水口8和出水流量82计之间。

作为优选，所述第一腔体5内设置液位计10。

作为优选，所述第一腔体5底端连鼓风机13，所述鼓风机13与第一腔体5之间设置空气阀12，所述空气阀12与第一腔体5之间设置空气流量计11，，所述空气流量计11与曝气器14连接，所述曝气器14设置于第一腔体5内，本实施例的一体化膜生物反应系统可以用于污水处理的好氧生化过程。空气流量计11、进水泵72、出水流量计82和液位计10与PLC控制器连接。

经过粗滤和初部沉淀的污水被泵入反应系统中，污水的液位由液位计10监测，并将信号传到PLC控制器，控制进水泵72的开闭。由风机13，空气阀12，空气流量计11及曝气器14构成的曝气系统，空气的流量通过PLC控制空气阀12来调节。出水流量计82将信号传递到PLC控制器。

经过过滤后，污泥被截留在反应系统内。开启污泥阀91，将剩余污泥从反应系统中排出。

经过本实施例的系统反应后，生化污水的出水水质高于普通二沉池出水的水质，与沙滤出水的水质相当(COD＜50ppm，SS＜10ppm)。

实施例2

图2所示的一体化膜生物反应系统(厌氧)，其特征在于，包括外壳1、内壳2、过滤系统3和清洗装置4，所述内壳2设置于外壳1内部，所述内壳2中空部分构成第一腔体5，所述内壳2和外壳1之间构成第二腔体6；所述过滤系统3设置于内壳2上，所述内壳2和外壳1通过过滤系统3相连通；所述清洗装置4设置于第一腔体5内部，所述清洗装置4用于清洗过滤系统3。所述第一腔体5即为膜生化反应池，第二腔体6构成清水池。

以上为本实用新型的核心内容，将过滤系统3设置于内壳2上，使得过滤系统3和内壳2构成一体结构，将初沉、生化反应和沉降三者合为一体，即第一腔体5，简化了污水处理的工艺及运行流程，节省了工程投资成本，减少了工程建设用地，缩短了工程建设周期，提高了污水处理设施的自动化程度以及降低了运行所需人工的要求。采用不锈钢过滤网作为过滤系统3，过滤系统3可耐弱酸、耐碱、耐高温、抗拉力和耐磨；容易加工；寿命长；易清洗；水通量大，通量稳定；结垢少，不易堵塞；投资成本低，运行成本低，维护成本低等。通过在第一腔体5内设置清洗装置4，使得在运行中，由于过滤系统3的表面被清洗装置4逐步清洗，过滤系统3上的动态生物污泥过滤层也被逐步清理，避免了一般动态膜过滤系统起始出水不稳定的问题。在实际应用中，出水明显优于一般动态膜生物反应系统。通过清洗装置4，提高了清洗的效果及可靠性。无需反冲，无需药剂清洗。简化了污水处理的维护工作，降低了能耗及运行成本。另外，无须如传统膜生物反应系统那样需把膜组件从反应系统中取出，进行清洗，大大降低了膜生物反应系统的维护强度。彻底解决了传统膜生物反应系统(MBR)中膜污染和低膜通量带来的困扰。

进一步地，所述过滤系统3为不锈钢过滤网；所述不锈钢过滤网的孔径小于200μm，孔径均匀；绝大部分的固体可被截留；出水的品质可与传统沙滤的出水媲美；如果膜生化反应池中的MLSS得于提高，出水的品质也可进一步提高。

进一步地，还包括进水口7、出水口8和污泥口9，所述进水口7与第一腔体底端5连通，所述进水口7设置进水阀71；所述出水口8设置于外壳1上，所述出水口8与第二腔体6连通，所述出水口8的位置低于设定的液位；所述污泥口9设置于第一腔体5底部，所述污泥口9设置污泥阀91。本实施例的装置只利用微小的水压，就可达到需要的出水通量。为了取得稳定的出水效果，一般过滤压力达到20-25kPa时，出水流量可达150L/m²·h；比传统的膜过滤系统要高出一个数量级；在高通量的要求下，也可采用较大孔径的过滤网，出水中的悬浮物并不会显著增加，大大降低了运行所需的能耗。

作为优选，所述第一腔体5内设置液位计10。进水泵72、出水流量计82和液位计10与PLC控制器连接。

经过粗滤和初部沉淀后，污水被泵入反应系统中。污水的液位由液位计10监测，并将信号传到PLC控制器，控制进水泵72的开闭。过滤系统3连接出水系统。该出水系统由出水阀8和出水流量计82组成。出水流量计82将信号传递到PLC控制器。

本实施例的一体化膜生物反应系统适用于污水处理的厌氧生化过程，经过过滤后，污泥被截留在反应系统内。清洗系统的搅动，有利于泥水的混合，起到更好的反应效果。开启污泥阀9，可将剩余污泥从反应系统中排出。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims

1.一体化膜生物反应系统，其特征在于，包括外壳、内壳、过滤系统和清洗装置，所述内壳设置于外壳内部，所述内壳的中空部分构成第一腔体，所述第一腔体为膜生化反应池，所述内壳和外壳之间构成第二腔体，所述第二腔体为清水池；所述过滤系统设置于内壳上，所述内壳和外壳通过过滤系统相连通；所述清洗装置设置于第一腔体内部，所述清洗装置用于清洗过滤系统。

2.根据权利要求1所述的一体化膜生物反应系统，其特征在于，所述过滤系统为不锈钢过滤网，所述不锈钢过滤网的孔径为小于200μm。

3.根据权利要求2所述的一体化膜生物反应系统，其特征在于，所述过滤系统包括至少两层不锈钢过滤网，靠近内壳内壁一侧的第一不锈钢过滤网孔径小于靠近外壳一侧的第二不锈钢过滤网的孔径。

4.根据权利要求1或2所述的一体化膜生物反应系统，其特征在于，所述清洗装置包括设置于外壳顶部的马达及变速系统，设置于第一腔体内的清洁毛刷，所述清洁毛刷与马达及变速系统通过旋转轴连接；所述清洁毛刷的位置正对应于过滤系统。

5.根据权利要求1所述的一体化膜生物反应系统，其特征在于，还包括进水口、出水口和污泥口，所述进水口与第一腔体底端连通，所述进水口设置进水阀；所述出水口设置于外壳上，所述出水口与第二腔体连通，所述出水口的位置低于设定的液位；所述污泥口设置于第一腔体底部，所述污泥口设置污泥阀。

6.根据权利要求5所述的一体化膜生物反应系统，其特征在于，所述进水口设置进水泵，所述进水阀设置于进水口和进水泵之间。

7.根据权利要求5所述的一体化膜生物反应系统，其特征在于，所述出水口设置出水流量计和出水阀，所述出水阀设置于出水口和出水流量计之间。

8.根据权利要求1或5或6或7所述的一体化膜生物反应系统，其特征在于，所述第一腔体内设置液位计，进水泵、出水流量计和液位计与PLC控制器连接。

9.根据权利要求8所述的一体化膜生物反应系统，其特征在于，所述第一腔体底端连鼓风机，所述鼓风机与第一腔体之间设置空气阀，所述空气阀与第一腔体之间设置空气流量计，所述空气流量计与曝气器连接，所述曝气器设置于第一腔体内；空气流量计与PLC控制器连接。

10.根据权利要求5或6所述的一体化膜生物反应系统，其特征在于，所述出水口设置超滤装置或反渗透装置。