CN211111282U - 一种膜生物反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于膜生物反应器技术领域。为了解决生物脱氮过程中，由于进水碳源不足以及反硝化不充分而影响污水中氮的去除率问题，本实用新型公开了一种膜生物反应装置。该装置包括厌氧池，膜池、回流装置以及第一超声波发生器和第二超声波发生器；厌氧池出口与膜池进口通过管道连通，回流装置位于膜池和厌氧池之间将溶液由膜池引至厌氧池；第一超声波发生器与厌氧池连通并发出第一频率超声波，用于提高厌氧池中微生物活度和酶活性；第二超声波发生器与膜池连通并发出第二频率超声波，用于对微生物进行破壁处理。采用本实用新型的膜生物反应装置时，通过对微生物的破壁处理，可以将原生质体作为氮源补充至厌氧池中，保证反硝化处理，提高氮去除率。

Description

一种膜生物反应装置

技术领域

本实用新型属于膜生物反应器技术领域，具体涉及一种膜生物反应装置。

背景技术

膜生物反应器(MBR)技术是结合生物反应与膜分离技术，并利用膜作为分离介质取代二沉池进行污水处理的方法。膜生物反应器具有泥水分离高效、活性污泥浓度高、污染物浓度富集、泥水停留时间完全分离以及污泥停留时间更长的特点，使得其具备出水水质高且稳定、占地面积小、剩余污泥量少、有机负荷高等优势。

其中，在传统污水处理脱氮进程中，生物脱氮的方式占主导地位，理论上将溶解氧浓度维持在0.2～0.5mg/L之间的范围内，可以满足反硝化细菌进行脱氮的环境要求。然而，在实际操作过程中发现，进水碳源的不足以及反硝化不充分的问题依旧影响着污水中氮的去除率，并且最终导致污水处理效果较差。

实用新型内容

为了解决生物脱氮过程中，由于进水碳源不足以及反硝化不充分而影响着污水中氮的去除率问题，本实用新型提出了一种膜生物反应装置。该装置包括厌氧池，膜池、回流装置以及第一超声波发生器和第二超声波发生器；其中，所述厌氧池的出口与所述膜池的进口之间通过管道连通，所述第一超声波发生器与所述厌氧池连通，所述第二超声波发生器与所述膜池连通，所述回流装置位于所述膜池和所述厌氧池之间，将溶液由所述膜池引回至所述厌氧池；所述第一超声波发生器向所述厌氧池中发出第一频率超声波，用于提高所述厌氧池中微生物活度和酶活性；所述第二超声波发生器向所述膜池中发出第二频率超声波，用于对微生物进行破壁处理。

优选的，该装置还设有活性炭投放池，并且与所述厌氧池连接，用于向所述厌氧池中投放活性炭。

进一步优选的，所述活性炭投加池与所述厌氧池之间设有蠕动泵，用于定量输送活性炭至所述厌氧池中。

优选的，该装置还设有曝气组件；所述曝气组件与所述厌氧池连通，用于向所述厌氧池中输送曝气。

进一步优选的，所述曝气组件由曝气泵和多个曝气头组成；多个所述曝气头位于所述曝气泵的输出端，并且分布在所述厌氧池的底部。

进一步优选的，多个所述曝气头以阵列的方式布设在所述厌氧池中。

采用本实用新型缓解膜污染的膜生物反应装置进行污水处理时，具有以下有益技术效果：

1、在本实用新型中，通过设置与厌氧池连接的第一超声波发生器以及与膜池连接的第二超声波发生器，并且分别向厌氧池发出第一频率超声波以及向膜池发出第二频率超声波，同时在膜池与厌氧池之间设置回流装置。这样，通过第一频率超声波，可以提高微生物活度及其酶活性，缩短部分微生物的生长周期，提高厌氧池中微生物的数量，达到激发亚硝化菌，抑制硝化菌以及增加微生物与底物的接触和增强污泥活性的效果，进而提高对污染物的反硝化处理效果。通过第二频率超声波，可以对污泥中相当数量的微生物进行细胞壁击破并释放细胞质，之后就可以借助回流装置将被释放出来的细胞质作为补充碳源由膜池引回至厌氧池中，从而增加厌氧池中的碳源，提高脱氮效果。

2、在本实用新型中，通过向厌氧池中投放活性炭，利用活性炭的较大比表面积可以在厌氧池中形成较大颗粒的活性污泥，从而在膜池中就可以利用较大颗粒的活性污泥附着在膜表面，有效缓解膜污染，降低不可逆污染的形成。同时活性炭的投加还有利于提高微生物与底物的接触，提高去除率，此外还可以降低混合液的粘度和EPS等的浓度，进一步缓解膜污染问题。

3、在本实用新型中，通过向膜池中发出第二频率超声波还可以对位于膜池中附着有污泥的活性炭进行振动清洁，达到对活性炭的再生处理，进而通过回流装置就可以将再生后的活性炭引回至厌氧池中重新进行利用，提高对活性炭的利用率，减少对新投放活性炭的需求量，降低运行成本。同时，第二频率超声波还可以对膜表面附着的污染物进行振动脱落，达到对膜的清洁处理，提高对膜污染的缓解效果。

4、在本实用新型中，通过向厌氧池中输送曝气，不仅可以引入氧气将厌氧池中的溶解氧准确控制在0.5mg/L左右，而且输送曝气过程中可以对溶液产生扰动效果使污泥处于悬浮状态，从而提高污泥与污染物的充分接触，使溶解氧可以快速有效的渗透至污泥颗粒内部，实现充分有效的反硝化处理。

附图说明

图1为本实施例中膜生物反应装置的结构关系示意图；

图2为采用本实施例中膜生物反应装置进行污水处理的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细介绍。

结合图1所示，本实施例缓解膜污染的膜生物反应装置，包括厌氧池1，膜池2、回流装置3以及第一超声波发生器4和第二超声波发生器5。其中，厌氧池1的出口与膜池2的进口之间通过管道连通，从而可以将厌氧池1中的原水引流至膜池2中进行膜过滤处理，同时回流装置3位于膜池2和厌氧池1之间，用于将膜池2中的部分溶液引回至厌氧池1中。

第一超声波发生器4与厌氧池1连通，第二超声波发生器5与膜池2连通。其中，第一超声波发生器4向厌氧池1中发出第一频率超声波，用于提高厌氧池1中微生物活度和酶活性。第二超声波发生器5向膜池2中发出第二频率超声波，用于对膜池中的微生物进行破壁处理。其中，第一频率超声波和第二频率超声波的频率大小、功率大小以及开启时长，可以根据厌氧池中微生物和酶的种类进行调整控制，满足第一频率超声波对微生物活度和酶活性的提升效果以及第二频率超声波对微生物达到破壁效果即可。

这样，通过向厌氧池中释放第一频率超声波，可以提高微生物活度及其酶活性，缩短部分微生物的生长周期，提高厌氧池中微生物的数量，达到激发亚硝化菌，抑制硝化菌目的的同时可以增加微生物与底物的接触以及增强污泥活性的效果，进而提高对污染物的反硝化处理效果。与此同时，通过向膜池中释放第二频率超声波，利用由此产生的振动可以对污泥中相当数量的微生物进行细胞壁击破并释放出细胞质，之后再借助回流装置将可以将释放出来的细胞质作为补充碳源由膜池引回至厌氧池中，从而增加厌氧池中的碳源，提高脱氮效果。

此外，超声波的存在还能够改善水体中物质的结构、混合液的粘度以及产物的持水性、持油性和乳化性，从而将常规工艺中难降解的物质转化为易降解物质，提高生物降解率，降低污泥产率。例如超声波可以改变可溶性蛋白的空间构象，使其二级结构更为疏松、舒展，经过超声处理后的蛋白高度降低、分布相对集中、蛋白颗粒明显变细和粒径变小，有利于被微生物利用。同时，超声波在介质中传播，也可以提高物质间的碰撞，加强对物质的降解。此外，利用第二频率超声波还可以对附着在膜表面的污染物进行振动脱离，形成对膜的清洁处理，从而进一步提高对膜污染的缓解效果。

优选的，结合图1所示，在本实施例的膜生物反应装置中，还设有一个活性炭投放池6，并且与厌氧池1连接，用于向厌氧池中投放活性炭。此时，通过向厌氧池中投加活性炭，利用活性炭的较大比表面积可以在厌氧池中形成较大颗粒的活性污泥，这样在膜池中就可以利用较大颗粒的活性污泥附着在膜表面，从而有效缓解膜污染，降低不可逆污染的形成，同时活性炭的投加还可以提高微生物与底物的接触，提高氮的去除率，此外还可以降低混合液的粘度和EPS 等的浓度，进一步缓解膜污染问题。

与此同时，借助膜池中发出的第二频率超声波还可以对进入膜池中并附着有污泥的活性炭进行振动清洁，达到对活性炭的再生处理，进而可以通过回流装置将再生后的活性炭引回至厌氧池中进行重新利用。这样，不仅可以提高对活性炭的利用率，而且可以逐渐减少对新投放活性炭的需求量，从而降低长期运行成本。

进一步，在本实施例中，借助蠕动泵将活性炭投加池中的活性炭定量投加至厌氧池中。这样，利用蠕动泵可以对活性炭的投加量进行精准控制，从而大大提高对活性炭的利用率，降低对活性炭的浪费。

结合图1所示，在本实施例的膜生物反应装置中，还设有曝气组件7。其中，曝气组件7与厌氧池1连通，用于向厌氧池中输送曝气。这样，可以引入氧气将厌氧池中的溶解氧准确控制在0.5mg/L左右，并且可以同时对溶液产生扰动效果，使污泥处于悬浮状态，从而提高污泥与污染物的充分接触，使溶解氧可以快速有效的渗透至污泥颗粒内部，保证反硝化处理的有效进行。

优选的，在本实施例中，曝气组件由曝气泵和多个曝气头组成，并且多个曝气头位于曝气泵的输出端，并且镶嵌固定在厌氧池的底部，以此可以提高对溶液的扰动效果。同时，将多个曝气头以阵列的方式进行布设，可以提高溶解氧在厌氧池中的分布均匀度，保证反硝化处理的高效进行。

结合图2所示，采用上述膜生物反应装置进行污水处理时，具体过程包括：

步骤S1，将待处理的原水注入厌氧池中，并开启第一超声波发生器，向厌氧池中发送第一频率超声波。利用第一频率超声波提高微生物活度及其酶活性，缩短部分微生物的生长周期，从而提高厌氧池中微生物的数量，进而达到激发亚硝化菌，抑制硝化菌的目的，以及增加微生物与底物的接触和增强污泥活性的效果。

步骤S2，将厌氧池中的原水引流至膜池中，借助膜组件对原水进行膜过滤处理。利用膜的高效分离性能截留混合液中的微生物以及未处理完的污染物，使其在膜池中实现富集，从而获得产水。

步骤S3，进行膜过滤处理一段时间后，对膜池中的膜组件进行反冲洗操作，并开启第二超声波发生器，向厌氧池中发送第二频率超声波，同时，利用回流装置将膜池中的溶液引回至厌氧池中。借助第二频率超声波产生的振动，不仅可以对污泥中相当数量的微生物进行细胞壁击破并释放细胞质，进而再借助回流装置将被释放出来的细胞质作为补充碳源由膜池引回至厌氧池中，以此增加厌氧池中的碳源，提高脱氮效果，而且可以对附着在膜表面的污泥层进行振动脱落，达到对膜的清洁处理，从而降低过膜压差，降低耗能。

此外，在将原水引流至厌氧池之后且在开启第一超声波发生器之前，还可以预先向厌氧池中投加活性炭。利用活性炭的较大比表面积可以在厌氧池中形成较大颗粒的活性污泥，这样在膜池中就可以借助较大颗粒的活性污泥附着在膜表面，形成具有高孔隙率的污泥层，从而有效降低膜压差以及缓解膜污染降低不可逆污染的形成，同时活性炭的投加还可以提高微生物与底物的接触，提高氮的去除率。

其中，在进行活性炭的投加操作时，优选利用蠕动泵根据厌氧池中剩余污泥的排出量进行活性炭的精准投放操作，以此提高对活性炭的使用效率。此外，借助第二频率超声波也可以对膜池中吸附有污泥的活性炭进行振动分离，从而可以通过回流装置将活性炭引回至厌氧池中，实现对活性炭的回收利用，进一步提高对活性炭的利用率，节约活性炭的使用成本。

优选的，在进行活性炭投放的过程中，同时向厌氧池中的引入曝气，并使厌氧池中的溶解氧保持在0.2-0.5mg/L。这样，可以对厌氧池中的溶液产生扰动效果使污泥处于悬浮状态，提高污泥与污染物的充分接触，同时使溶解氧能够快速有效的渗透至污泥颗粒内部，保证反硝化处理的有效进行。

Claims (6)

1.一种膜生物反应装置，其特征在于，包括厌氧池，膜池、回流装置以及第一超声波发生器和第二超声波发生器；其中，所述厌氧池的出口与所述膜池的进口之间通过管道连通，所述第一超声波发生器与所述厌氧池连通，所述第二超声波发生器与所述膜池连通，所述回流装置位于所述膜池和所述厌氧池之间，将溶液由所述膜池引回至所述厌氧池；所述第一超声波发生器向所述厌氧池中发出第一频率超声波，用于提高所述厌氧池中微生物活度和酶活性；所述第二超声波发生器向所述膜池中发出第二频率超声波，用于对微生物进行破壁处理。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还设有活性炭投放池，并且与所述厌氧池连接，用于向所述厌氧池中投放活性炭。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述活性炭投加池与所述厌氧池之间设有蠕动泵，用于定量输送活性炭至所述厌氧池中。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还设有曝气组件；所述曝气组件与所述厌氧池连通，用于向所述厌氧池中输送曝气。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述曝气组件由曝气泵和多个曝气头组成；多个所述曝气头位于所述曝气泵的输出端，并且分布在所述厌氧池的底部。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，多个所述曝气头以阵列的方式布设在所述厌氧池中。

Images