CN209411897U - 一种动态膜生物反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种动态膜生物反应器，包括反应池和设置在反应池内的膜组件；所述膜组件由空腔可透水的支撑结构及覆盖于支撑结构外表面的高密度过滤棉组成，膜组件顶端设有与空腔相通的出水口，出水口通过出水管道与出水泵相连。本实用新型的膜组件以高密度过滤棉作为过滤介质，可有效起到膜过滤的作用，固‑液分离效果好，出水SS维持在较低水平，保证出水水质，强化传质，提高污水净化效率；同时厌氧氨氧化污泥可在该膜材料表面逐渐形成生物膜，实现过滤截留的同时进行生物脱氮处理；另外，高密度过滤棉表面凹凸不平富含微孔，适合菌的附着生长，为厌氧氨氧化菌的附着生长提供载体，可有效缩短反应器的启动周期。
Description
技术领域
本实用新型属于污水处理技术领域。具体地，涉及一种动态膜生物反应器。
背景技术
污水处理生物脱氮工艺，如今已开发出多种衍生工艺。传统的硝化反硝化工艺虽然能够平稳可靠地去除营养物质，同时也消耗了大量的能源和资源。污水处理资源化逐渐受到广泛重视，基于厌氧氨氧化的新一代低能耗脱氮技术被业界普遍视为污水处理未来的发展方向。尤其关于“主流厌氧氨氧化”的可行性，是国内外专家热议的话题。
然而，厌氧氨氧化工艺还有许多具体的技术问题有待进一步解决，该工艺中，厌氧氨氧化菌难培养，主要原因是：厌氧氨氧化菌的生长缓慢，生物量产率低，倍增时间一般为9～11天，周期较长。而生物量的浓度是限制生物系统污水处理能力的主要因素。如何减少菌的流失和保持功能菌的活性是厌氧氨氧化工艺的关键。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷和不足，提供一种动态膜生物反应器，该反应器具有结构简易、脱氮效率好、能耗低、膜基材使用寿命长的优点，动态膜保留了膜生物反应器的大部分优点，具有固-液分离效果好、出水SS低、运行通量大、运行费用低的特点。动态膜运行时，膜材料的表面会逐渐形成一层生物膜，实现过滤截留作用的同时进行生物脱氮处理，保障出水水质。
本实用新型上述目的通过以下技术方案实现：
一种动态膜生物反应器，包括反应池1和设置在反应池内的膜组件2；所述膜组件2由空腔可透水的支撑结构21及覆盖于支撑结构外表面的高密度过滤棉22组成，膜组件2顶端设有与空腔相通的出水口，出水口通过管道与出水泵3相连。
本实用新型膜组件支撑结构两侧覆盖的高密度过滤棉作为动态膜载体，接种厌氧氨氧化污泥后，在膜材料的表面会快速形成一层生物膜，实现过滤截留作用的同时进行生物脱氮处理，保障出水水质。所述高密度过滤棉是采用白色纳米纤维丝三维立体精编制成，表面具有三维蜂窝结构，厚度约4毫米，孔径约0.5毫米。相较于传统的挂膜材料，这种特殊结构有诸多优势，可保障该过滤棉强效透水，长效过滤，能够在反应器启动初期实现较低的出水浊度，同时快速培菌且使用寿命较长。该过滤棉在膜组件上的作用是：为厌氧氨氧化菌的附着生长提供载体，过滤棉表面凹凸不平富含微孔，微孔中心孔径略大于四周，适合菌的附着生长的同时可有效延缓厌氧氨氧化菌的颗粒化，加强传质作用；作为过滤介质起到膜过滤的作用，在出水泵的抽吸作用下拦截污泥絮体，污水强制通过膜组件后流出，加快形成滤饼层且有效防止污泥的流失，保证出水水质，强化传质，提高污水净化效率。
本实用新型的动态膜生物反应器工作时，膜组件内外部形成压差，在渗透压的作用下，外部污水经过滤棉做跨膜运动进入膜组件内部，再由顶端的出水口连续抽出形成出水。
优选地，所述反应池1的主体为有机玻璃粘合而成，一方面可以有效避免反应池漏水，另一方面可以防止反应池与水长期接触而造成腐蚀。
进一步优选地，所述反应池1的形状为无盖六面体；更优选地，所述六面体为长方体。
进一步优选地，所述反应池1外部包裹有遮光层；更优选地，所述遮光层为锡箔纸或遮光布，一方面良好的遮光环境可以使微生物更好的生长繁殖，另一方面实验结束时可以方便清洗。
优选地，所述高密度过滤棉22材质为纳米纤维丝，厚度为4 mm，具有采用三维立体精编的仿蜂巢结构。
优选地，所述空腔可透水的支撑结构21的两侧覆盖有高密度过滤棉22，支撑结构21底部密封，以使反应池内污水在膜组件内外压差下，经过滤棉由外而内进入支撑结构21。
进一步优选地，所述支撑结构21为平板支撑结构。
进一步优选地，所述平板支撑结构为支撑板。
更优选地，所述支撑板为内部中空、两侧面具有网格状透水孔的板材。
更优选地，所述高密度过滤棉22平铺覆盖在支撑板外层。
优选地，所述反应池1内壁上设有若干个、等间距的卡槽。
优选地，所述膜组件2为若干个，以更充分的将厌氧污泥进行氨氧化脱氮。
进一步优选地，所述膜组件2等间距垂直固定于反应池1内壁的卡槽中，以防止反应器在曝气过程中大量的气体通入使膜组件2发生上浮。
更优选地，膜组件2与卡槽的固定方式为卡式、钉式。
优选地，所述膜组件2不与反应池1底面接触，一方面使膜组件不易浮起，另一方面使反应池内污水在膜组件内外压差下，经过滤棉由外而内做跨膜运动，经膜组件顶端的出水管路连续抽出，形成出水。
优选地，所述反应池1底部还设有进水口，进水口通过进水管路与进水池相连。
优选地，所述进水管路上设有进水泵4，进水泵4通过进水管道连于进水口处，以自动吸取待处理液体。
优选地，所述反应池1内部还设有恒温加热组件5，使反应器内温度保持在27～29℃，以维持微生物生长所需的最适温度。
优选地，所述反应池1上半部设有液位计9，同时液位计9与进水泵4的电源口开关相联通，以控制池内液面在合适高度，使膜组件始终完全浸没于反应池内的污水中。
优选地，所述反应池1底部还设有曝气装置10。
更优选地，所述曝气装置10通过出水管道与氮气存储装置11相连，使溶解氧控制在0.2～0.4 mg/L范围内；一方面能够混匀反应池内的液体，另一方面，氮气的通入能够降低反应器内的溶解氧，形成厌氧环境有利于微生物的生长繁殖。
优选地，所述出水管道上还设有气体流量计6、电磁阀7和定时装置8，通过定时装置8控制电磁阀7的开关，通过气体流量计6可以实时观察氮气流量，以定时曝气，保证微生物在厌氧环境中生长繁殖。
本实用新型动态膜生物反应器在进行厌氧氨氧化脱氮时的使用方法具体包括如下步骤：
S1.将富含厌氧氨氧化菌的接种污泥投入动态膜反应器的反应池1中；
S2.打开进水泵4，待处理污水经进水管抽吸进入反应池1，当反应池1内液面超过膜组件2的顶端一定高度时，液位计控制进水泵4关闭；
S3.反应初期进行曝氮气处理，出水时打开出水泵3，外部污水经高密度过滤棉22过滤后进入支撑结构21，出水泵3通过出水管道将支撑结构21中的水抽出。
优选地，步骤S3中，所述曝氮气处理的方法为：挂膜初期进行连续曝气，使快速成膜；后期进行间歇性曝氮气，每3～5小时曝气5～15分钟。
更优选地，步骤S3中，后期进行间歇性曝氮气，每4小时曝气10分钟。
发明人首先通过创造性地劳动结合实际工作的需要制备得到该动态膜生物反应器，经实践证明利用该反应器处理污水，在启动初期，出水浊度即可符合标准，其进水总氮平均为255.8 mg/L，氨氮平均为124.50 mg/L，亚硝氮平均为127.5 mg/L时，经过150天的连续运行后，出水总氮平均为43.9 mg/L，氨氮平均为14.2 mg/L，亚硝氮平均为2.7 mg/L，总氮去除效率为82.8%，氨氮去除效率为88.0%，亚硝氮去除效率为97.7%，出水SS为0，该结果表明：利用本实用新型的动态膜生物反应器可成功运行厌氧氨氧化，具有良好稳定的脱氮效果，可以有效减少污泥流失，保障出水水质。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型的膜组件以高密度过滤棉作为过滤介质，可有效起到膜过滤的作用，固-液分离效果好，出水SS维持在较低水平，高密度过滤棉在出水泵的抽吸作用下拦截污泥絮体通水污水强制通过膜组件后流出，加快形成滤饼层且在反应器启动短期内即可有效防止污泥的流失，保证出水水质，强化传质，提高污水净化效率；同时厌氧氨氧化污泥可在该膜材料表面逐渐形成生物膜，实现过滤截留的同时进行生物脱氮处理；另外，高密度过滤棉表面凹凸不平富含微孔，适合菌的附着生长，为厌氧氨氧化菌的附着生长提供载体，可有效缩短反应器的启动周期；此外，本实用新型所用的高密度过滤棉具有成本低、质量轻、使用寿命长的特点，可有效节约成本及运行费用。
附图说明
图1为厌氧氨氧化动态膜生物反应器的结构示意图；
图2为膜组件的剖视图；
1-反应池；2-膜组件；3-出水泵；4-进水泵；5-恒温加热组件；6-气体流量计；7-电磁阀；8-定时装置；9-液位计；10-曝气装置；11-氮气存储装置；21-支撑结构；22-高密度过滤棉。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本实用新型，但实施例并不对本实用新型做任何形式的限定。除非特别说明，本实用新型采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例1 一种动态膜生物反应器
如图1所示，一种动态膜生物反应器，主要包括反应池1、膜组件2、出水泵3、进水泵4、恒温加热组件5、气体流量计6、电磁阀7、时间继电器8、液位计9、曝气装置10；氮气存储装置11；反应池内设置有四块膜组件等距离放置于卡槽中，下端不与反应池1底部接触；所述膜组件如图2所示，由一个壳体及两块附于板材外表面的高密度过滤棉22组成，壳体为具有空腔且透水的板材结构，两块过滤棉22覆盖在壳体21的两侧，其材质为纳米纤维丝，厚度为2 mm；壳体21顶端均设有与空腔相通的出水口，每个膜组件2顶端的出水口2均通过出水管与出水泵3相连；反应池1底部设有曝气装置10通过曝气管连于氮气存储装置11，曝气管路上设有气体流量计6，通过时间继电器8控制氮气存储装置11开关，反应池1底部还设有进水口，进水口处连有进水管道和进水泵4。
反应池1的有效容积为7.2 L，反应池1内壁设有卡槽，膜组件2与卡槽的固定方式为卡式，每个膜组件2表面高密度过滤棉22的厚度约4 mm，面积约为0.1 m2，过滤棉22孔径约为0.5 mm，设定水力停留时间为8 h，温度控制在28℃，溶解氧在0.3 mg/L范围内，反应器启动初期连续曝氮气，待观察到高密度过滤棉22上附着大量红褐色合体，初步形成动态膜后采取间歇曝氮气，每4 h曝气10 min；水力停留时间在反应器初期为12小时，在反应器稳定后，逐渐缩短为8小时，反应池1的主体为有机玻璃粘合而成，其形状为无盖六面体，外表面包裹有遮光布；反应池1内部还设有恒温加热装置5，使反应池1内温度保持在27℃，以维持微生物生长所需的最适温度；反应池1上半部设有带有水位感应探针的液位计9，液位计9的一端与进水泵4通过电线相连以控制进水泵4的开关，另一端通过液位计9的感应探针控制反应池1内液面在固定高度，使膜组件2始终完全浸没于反应池1内污水中。
当动态膜生物反应器工作时，首先将富含厌氧氨氧化菌的接种污泥投入动态膜反应装置的反应池1中，然后打开进水泵4，待处理污水经进水管抽吸进入反应池1，当反应池1内液面超过膜组件2的顶端一定高度时，液位计9控制进水泵4关闭；在反应初期进行曝氮气处理，出水时打开出水泵3，外部污水经高密度过滤棉22过滤后进入支撑结构21，出水泵3通过出水管道即可将支撑结构21中的水抽出。
实施例2
采用实施例1的动态膜生物反应器，以模拟废水作为进水，所适应的废水的特点为不需外加有机碳源的高浓度含氮的废水。定期收集进水和出水水样，测定水样中的氨氮、硝氮、亚硝氮和出水浊度，通过进出水水质评估该反应器脱氮效果。
在反应器启动初期，出水浊度即可符合标准，进水总氮平均为255.8 mg/L，氨氮平均为124.50 mg/L，亚硝氮平均为127.5 mg/L时，经过150天的连续运行后，出水总氮平均为43.9 mg/L，氨氮平均为14.2 mg/L，亚硝氮平均为2.7 mg/L，总氮去除效率为82.8%，氨氮去除效率为88.0%，亚硝氮去除效率为97.7%，出水SS为0，该结果表明：利用本实用新型公开的动态膜生物反应器成功运行了厌氧氨氧化，具有良好稳定的脱氮效果，可以有效减少污泥流失，保障出水水质。
表1 厌氧氨氧化动态膜生物反应器运行参数
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种动态膜生物反应器，其特征在于，包括反应池（1）和设置在反应池内的膜组件（2）；所述膜组件（2）由空腔可透水的支撑结构（21）及覆盖于支撑结构（21）外表面的高密度过滤棉（22）组成，膜组件（2）顶端设有与空腔相通的出水口，出水口通过出水管道与出水泵（3）相连。
2.根据权利要求1所述反应器，其特征在于，所述反应池（1）内壁上设有若干个、等间距的卡槽。
3.根据权利要求1所述反应器，其特征在于，所述膜组件（2）为若干个。
4.根据权利要求1或3所述反应器，其特征在于，所述膜组件（2）不与反应池（1）底部接触。
5.根据权利要求1所述反应器，其特征在于，所述反应池（1）底部还设有进水口，进水口通过进水管路与进水池相连。
6.根据权利要求5所述反应器，其特征在于，所述进水管路上设有进水泵（4）。
7.根据权利要求1所述反应器，其特征在于，所述反应池（1）内部还设有恒温加热组件（5）。
8.根据权利要求1所述反应器，其特征在于，所述反应池（1）上半部设有液位计（9），同时液位计与进水泵的电源口开关相联通。
9.根据权利要求1所述反应器，其特征在于，所述反应池（1）底部还设有曝气装置（10）。
10.根据权利要求1所述反应器，其特征在于，所述出水管道上还设有气体流量计（6）、电磁阀（7）和定时装置（8）。
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- 2018-09-30 CN CN201821616772.8U patent/CN209411897U/zh active Active
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