CN213738765U - 一种在线反洗mbr膜生物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种在线反洗MBR膜生物反应器，包括依次连通的厌氧池、缺氧池和MBR池，所述MBR池内设有MBR膜组件，按水流方向，所述MBR池后设有循环池，所述循环池与所述MBR池连通，所述循环池内设有挡泥板，所述循环池通过循环管道与所述厌氧池连通，所述MBR池内设有曝气管，所述曝气管的曝气孔位于所述膜组件的下方；所述MBR膜组件底部连接有通入膜组件模腔内部的反洗进气管，所述MBR膜组件顶连接有与所述膜组件模腔内部连通的反洗排气管。本实用新型从膜组件内侧向膜组件外侧进行空气反洗，这样不仅能够从膜组件膜内侧向外侧破坏膜表面的污泥堆积层和结构层，而且还能去除膜孔内的堵塞物。

Description

一种在线反洗MBR膜生物反应器

技术领域

本实用新型涉及膜分离设备技术领域，特别涉及一种在线反洗MBR膜生物反应器。

背景技术

膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor，MBR)是将膜分离技术与活性污泥法相结合而开发的一种新型污水处理工艺。它利用膜分离装置将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质有效截留，替代传统二沉池。与传统工艺相比，它具有固液分离效果好、出水水质好、污泥产量低、污泥龄长、生物量高、占地面积小等优点，在污水处理中的应用范围和规模不断扩大。

膜生物反应器(MBR)主要由三部分组成，分别为膜组件、泵和生物反应器。生物反应器为微生物生存提供了营养物质，也是污染物降解的主要场所。膜组件在结构上与生物反应器相互分离，待处理污水在生物反应器内被微生物降解，生物反应器中的混合液经泵增压，高速混合液进入膜组件，在压力作用下，混合液中的液体透过膜成为处理出水，而几乎全部活性污泥，包括固体颗粒物、大分子类物质以及大部分细菌等被膜组件截留，随浓缩液回流至生物反应器内，很大程度上提高了生物反应器内活性污泥即微生物的浓度，从而提高了生化反应速率。

在分离过程中微生物、矿物质等在膜表面或膜孔中沉积，导致膜渗透量下降或跨膜压差上升形成膜污染，为保障膜组件的正常运行性。所谓的膜污染是指处理物料中的微粒、胶体颗粒以及溶质大分子由于与膜存在物理、化学作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附和沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜通量及膜的分离特性产生变化的现象。造成MBR膜污染的直接物质来源是生物反应器中的污泥混合液，成分包括微生物菌群及其代谢产物、废水中的大小有机分子、溶解性物质和固体颗粒等。

膜污染发展进程可分为两个阶段。

初期污染：其污染方式包括黏附、电荷作用、孔内堵塞等，发现即使在通量为零的条件下或颗粒物沉积之前，胶体和有机物也会发生被动吸附，但在过滤开始后，在错流运行的情况下，生物凝聚体等大分子会在剪切力和扰动力的作用下脱离膜表面，仅留下较小的生物絮体或胞外聚合物。靠近膜表面的细小微生物则停留在膜表面或者透过膜表面通过浓缩、结晶、沉淀及生长等作用使膜孔产生不同程度的堵塞，造成膜污染。

长期污染：当膜组件局部的吸附层增加到一定程度时，局部的跨膜压差超过了临界压力而进入了超临界区，导致膜污染从量变到质变的变化。在进入超临界区的局部膜表面，混合液中的生物絮体迅速地积聚在膜表面，并引发了整个膜组件各处滤饼层的快速形成，这样就引起了整个膜组件的平均跨膜压差迅速线性增加。

因此，在日常运行过程中，需要定期对膜组件进行清洗，以去除污染；同时，由于反应器内污泥浓度高，排泥时无法有选择的排放老龄化、矿化污泥，更加重了膜组件的堵塞。

传统清洗方式包括化学清洗(含在线和离线)和空气擦洗，化学清洗能去除膜表面及膜孔内部污染物，但这种清洗方式：占地面积多，人工成本高，操作繁琐，清洗时间长，増加了污水处理厂的运营成本。

空气擦洗是在膜组件下方安装曝气管，一定的膜间距能够让气体对膜组件的膜进行曝气和空气擦洗的效果达到设计效果。泥水混合液的泥液部分被膜截留在外侧，并在外侧膜表面上形成活性污泥，清澈液体通过水泵的负压左右通过膜元件外侧进入到内测。膜组件的结构由MBR膜、曝气管及膜支架组成，曝气管所能曝气的位置是在膜元件的外侧，水经过膜元件外侧后通过膜支架上的膜进入到膜元件内侧。

传统MBR膜工艺通常利用曝气管的空气对膜上的污堵物进行擦洗，使污泥上流和气泡混合在膜表面产生错流作用,从而产生冲击作用来擦洗膜表面,清除污泥颗粒。这种方式在一定程度上能对膜表面的物质进行简单清理，但对膜孔内的堵塞物无法有效清除。随着使用时间的加长，膜孔内的堵塞物的累加，MBR膜的通量将出现不可逆的下降，从而降低膜组件的寿命。

另外，传统的MBR膜工艺会将停留在水中剩余污泥通过底部污泥排放的方式进行定期清除或回流使用，但由于MBR膜工艺的污泥龄较高，较易产生污泥活性较差的矿化污泥，而污泥矿化是污泥上浮的主要原因，此部分污泥较难通过底部排泥的方式清除。传统底部排泥的方式不能对矿化污泥进行有效排除，MBR膜在运行中较易将矿化污泥附着在膜表面上，进一步造成膜污染。这是由于矿化污泥具有较大的表面积，并且带有多个官能团，对污泥絮体的理化性质有很大的影响，包括亲疏水性，表面电位，沉降性能，絮凝性能和污泥粘度等。此外，矿化污泥本身作为污染物可以粘附在膜表面，还可以作为MBR膜污染过程中的物质基础或传递介质，通过矿化污泥形成包含微生物细胞的滤饼层和高度水合的凝胶层，导致膜孔堵塞。

为确保MBR膜的正常使用，调节MBR膜通量在正常范围内进行工作，在实际运行过程中增加合适的MBR膜的反冲方式以及调整污泥排放方式十分必要。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

本实用新型提供一种在线反洗MBR膜生物反应器，解决现有的MBR膜生物反应器空气擦洗时对膜空隙中的污染颗粒无法通过膜组件模腔内部向外部方向去除的问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：

一种在线反洗MBR膜生物反应器，包括依次连通的厌氧池、缺氧池和MBR池，所述MBR池内设有MBR膜组件，按水流方向，所述MBR池后设有循环池，所述循环池与所述MBR池连通，所述循环池内设有挡泥板，所述循环池通过循环管道与所述厌氧池连通，所述MBR池内设有曝气管，所述曝气管的曝气孔位于所述膜组件的下方；所述MBR膜组件底部连接有通入膜组件模腔内部的反洗进气管，所述MBR膜组件顶连接有与所述膜组件模腔内部连通的反洗排气管。

其中，优选地，所述反洗排气管上设有调节阀。

其中，优选地，所述挡泥板在所述循环池内倾斜设置，所述挡泥板的顶端远离所述MBR池设置，所述挡泥板的底端靠近所述MBR池设置。

其中，优选地，所述循环管道上设有回流阀。

其中，优选地，所述膜组件的顶部连接有出水管，所述出水管上设自吸泵。

其中，优选地，还设有PLC控制器，所述反洗进气管上设有进气阀，所述曝气管上设有曝气阀，所述PLC控制器分别与进气阀、调节阀、曝气阀和自吸泵电连接。

(三)有益效果

本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有以下有益效果：

本MBR膜工艺在线空气反洗系统，是将压缩空气是冲入膜组件模腔内部，由内而外反冲，同时配置调节阀，可对反洗的风量进行调整，与传统MBR膜曝气空气冲洗的部位与效果都不同，达到清洗效果提升的目的。在线空气反洗膜通量恢复效果优于曝气清洗的效果，这是因为空气通过风机的压力从膜组件内侧向膜组件外侧进行空气反洗，这样不仅能够从膜组件膜内侧向外侧破坏膜表面的污泥堆积层和结构层，而且还能去除膜孔内的堵塞物。

同时，这种在线反冲洗的操作方式不仅改变了要等到膜组件被污染到十分严重的程度不能正常运行时才进行清洗的限制,而且它无需拆卸膜组件,操作方便。与传统MBR膜空气擦洗空气量不可调相比，在反洗排气处设置了调节阀，可根据反洗时间对反洗空气量进行调节，做到反洗效果增强及节能的作用。另外，在线反冲洗可以有效的控制初期的MBR膜污染，延长化学清洗周期,提高膜生物反应器长期运行的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例；

图1为实用新型中在线反洗MBR膜生物反应器的结构示意图。

图中，1.厌氧池，2.缺氧池，3.MBR池，4.循环池，5.MBR膜组件，6.挡泥板，7.循环管道，8.曝气管，9.曝气孔，10.反洗进气管，11.反洗排气管，12.调节阀，13.回流阀，14.出水管，15.自吸泵，16.曝气阀，17.进气阀

具体实施方式

下面将结合本实用新型具体实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例提供一种在线反洗MBR膜生物反应器，包括依次连通的厌氧池1、缺氧池2和MBR池3，MBR池3内设有MBR膜组件5，按水流方向，MBR池3后设有循环池4，循环池4与MBR池3连通，循环池4内设有挡泥板6，挡泥板6在所述循环池4内倾斜设置，挡泥板6的顶端远离所述MBR池3设置，挡泥板6的底端靠近所述MBR池3设置；循环池4通过循环管道7与厌氧池1连通，MBR池3内设有曝气管8，曝气管8的曝气孔9位于所述膜组件的下方；MBR膜组件5底部连接有通入膜组件模腔内部的反洗进气管10，MBR膜组件5顶连接有与膜组件模腔内部连通的反洗排气管11。

针对矿化污泥在传统MBR工艺中得到有效去除的情况，该MBR工艺增加了循环池4，在循环池4中设施排泥板，利用矿化污泥在水中密度的特点选择移动路径，引导该部分污泥从设计的排泥孔定期排出。矿化污泥排出后，减少MBR膜在反冲洗后再次造成膜污堵的概率，从而增加膜组件的寿命，降低清洗周期。

其中，反洗排气管11上设有调节阀12，循环管道7上设有回流阀13。

其中，膜组件的顶部连接有出水管14，出水管14上设自吸泵15。

其中，还设有PLC控制器(图中未示出)，反洗进气管10上设有进气阀17，曝气管8上设有曝气阀16，PLC控制器分别与进气阀17、调节阀12、曝气阀16和自吸泵15电连接。

工作过程：

1、本实用新型在MBR膜组件5增加空气反洗及控制系统，运行与反洗时间比为7:3，即正常出水7min、反洗3min，利用PLC自动控制，实现运行、反洗的自动切换。

2、正常出水时开启自吸泵15同时进行曝气充氧及空气擦洗；反洗时关闭自吸泵15及曝气系统，打开反洗进气、反洗排气系统，压缩空气由膜组件底部进入(供气量25～50L/㎡·h)，利用反向空气压力去除膜表面及膜孔内污染物，剩余气体由排气口排出，并利用排气管上的调节阀12控制膜腔内压力，防止背向压力过大(5～50Kpa)损坏膜组件。

3、在MBR膜池后增加循环池4，用于污泥筛选，活性污泥由底部回流至厌氧池1，回流比1:1，矿化污泥在挡泥板6(坡度50～55°)的抬升作用下，上升浮在表面，然后由排泥管排出，减少矿化污泥对膜组件的影响。

需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种在线反洗MBR膜生物反应器，包括依次连通的厌氧池、缺氧池和MBR池，所述MBR池内设有MBR膜组件，其特征在于：按水流方向，所述MBR池后设有循环池，所述循环池与所述MBR池连通，所述循环池内设有挡泥板，所述循环池通过循环管道与所述厌氧池连通，所述MBR池内设有曝气管，所述曝气管的曝气孔位于所述膜组件的下方；所述MBR膜组件底部连接有通入膜组件模腔内部的反洗进气管，所述MBR膜组件顶连接有与所述膜组件模腔内部连通的反洗排气管。

2.根据权利要求1所述的一种在线反洗MBR膜生物反应器，其特征在于：所述反洗排气管上设有调节阀。

3.根据权利要求1所述的一种在线反洗MBR膜生物反应器，其特征在于：所述挡泥板在所述循环池内倾斜设置，所述挡泥板的顶端远离所述MBR池设置，所述挡泥板的底端靠近所述MBR池设置。

4.根据权利要求1所述的一种在线反洗MBR膜生物反应器，其特征在于：所述循环管道上设有回流阀。

5.根据权利要求2所述的一种在线反洗MBR膜生物反应器，其特征在于：所述膜组件的顶部连接有出水管，所述出水管上设自吸泵。

6.根据权利要求5所述的一种在线反洗MBR膜生物反应器，其特征在于：还设有PLC控制器，所述反洗进气管上设有进气阀，所述曝气管上设有曝气阀，所述PLC控制器分别与进气阀、调节阀、曝气阀和自吸泵电连接。

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