CN219194667U - 一种改良膜曝气生物膜反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种改良的膜曝气生物膜反应器，包括膜架，设置于所述膜架上的多个膜组件单元，与所述膜组件单元连接的压缩空气系统和排气系统，其特征在于：所述膜组件单元由MABR膜管、进气端、出气端组成，所述MABR膜管两端分别由进气端和出气端固定，所述MABR膜管的管壁由管式膜经多次翻折后形成柱形放射状的膜管。本实用新型的膜曝气生物膜反应器，其以柱形放射状的重离子微孔膜为微生物载体，管道采用活接头连接，膜架采用螺栓固定，具有膜管强度高，水体污染物去除效果好、设备易检修优点。

Description

一种改良膜曝气生物膜反应器

技术领域

本实用新型涉及污水处理设备领域，尤其涉及一种改良的膜曝气生物膜反应器。

背景技术

MABR(Membrane Aerated Biofilm Reactor)膜曝气生物膜反应器，是一种融合了气体分离膜技术和生物膜水处理技术的新型污水处理技术，它利用透气膜作为微生物的载体，氧气通过膜腔传递至附着生长在透气膜表面的微生物膜层，污水在周围流动时，水体中的污染物在浓差驱动和微生物吸附等作用下进入生物膜内，经过生物代谢和增殖，被微生物利用，使水体中的污染物同化为微生物菌体，固定在生物膜上或分解成无机代谢产物，从而实现对水体的净化及循环利用。

目前，MABR有技术特点：

(1)在气体分压保持在膜组件泡点以下时，以无泡曝气的形式为微生物供氧，曝气效率高；

(2)多功能的生物膜同时具有好氧氧化、硝化和反硝化作用，处理效果好；

(3)微生物高度富集在膜表面，不会随着水体的流动而流失，剩余污泥产生量减少。

但是，在现有的生活污水处理设备中，MABR膜反应器有以下缺点：

(1)常采用中空纤维膜或均质致密膜作为微生物载体，膜材料强度不足，抗拉伸能力差，易断丝，膜供气受影响；

(2)常规管式膜膜面积有限，附着的微生物数量较少，与污染物的接触面积不足，污水处理效率难以进一步提高；

(3)在发生膜断丝或膜管破损时，难以进行排查，检修困难，且维护不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种对污水处理效果更好的膜曝气生物膜反应器。

为实现上述的目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种改良的膜曝气生物膜反应器，包括膜架，设置于所述膜架上的多个膜组件单元，与所述膜组件单元连接的压缩空气系统和排气系统，其特征在于：所述膜组件单元由MABR膜管、进气端、出气端组成，所述MABR膜管两端分别由进气端和出气端固定，所述MABR膜管的管壁由管式膜经多次翻折后形成柱形放射状的膜管。

进一步的，所述MABR膜管由外层聚酯纤维支撑层和内层重离子微孔膜层构成。

进一步的，所述膜架上各MABR膜管管壁之间间距大于5mm。

进一步的，所述膜架的前后两端设置有用于固定膜组件单元的横向固定杆，所述横向固定杆与膜架主体通过螺栓连接，并由螺母固定。

进一步的，所述压缩空气系统包括鼓风机、阀门、气体流量计、活接头、曝气主管、曝气支管，底部穿孔管；在纵深方向上，各排膜组件单元进气端和底部穿孔管分别由一根曝气支管连接；膜组件单元进气端与曝气支管连接处设置活接头；各曝气支管前端依次设置有阀门、流量计、活接头；各曝气支管与曝气主管连接；曝气主管与鼓风机相连，并在所述曝气主管前端设置有总阀门。

进一步的，所述排气系统包括排气管和阀门，在纵深方向上，各排膜组件单元出气端与一根排气管相连，膜组件单元出气端与排气管连接处设置有活接头，排气管上方设置有阀门。

进一步的，所述膜架的顶部设置有吊环。

进一步的，所述膜曝气生物膜反应器还包括安装于池底用于固定所述膜架的导轨，所述膜架左右两侧上设置有与所述导轨配合的卡槽。

采用本实用新型的膜曝气生物膜反应器具有以下有益效果：

(1)MABR膜管表面为支撑材料层，具有良好韧性，抗拉伸能力强，不易破损。(2)MABR膜管采用翻折设计，相对于圆柱形的管式膜增加50％～100％的膜面积，膜表面附着的微生物更多，与污染物接触面积更高。

(3)膜架上方设置吊环，膜架固定横杆采用螺栓连接，膜组件进气口和的风管采用活接头连接，易于拆卸更换膜组件，维护检修方便。

附图说明

图1为本实用新型膜曝气生物膜反应器结构示意图；

图2为本实用新型膜架结构示意图；

图3为本实用新型横向固定杆与膜架连接结构示意图；

图4为本实用新型膜组件单元结构示意图；

图5为本实用新型MABR膜管结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但不构成对本实用新型保护范围的限制。

本实用新型提供了一种改良的膜曝气生物膜反应器，其以柱形放射状的重离子微孔膜为微生物载体，管道采用活接头连接，膜架采用螺栓固定，具有膜管强度高，去除效果好、设备易检修优点，具体的，参见图1至5所示：一种改良的膜曝气生物膜反应器，由膜组件单元、压缩空气系统、排气系统、膜架组成，具体如下图1至5所示，其中：

如图4、5所示，膜组件单元由MABR膜管21、进气端22、出气端23组成。MABR膜管21两端分别由进气端22和出气端23固定，其中进气端22和出气端23分别设置有活接头40。MABR膜管21横截面为四周放射状，管壁由管径6～10mm圆柱形管式膜在长边方向通过数次翻折后形成；MABR膜管21分为两层，外层为聚酯纤维支撑层24，内层为重离子微孔膜层25；每个MABR膜管的管壁之间间距大于5mm。

如图1所示：压缩空气系统包括鼓风机31、阀门32、气体流量计33、活接头40、曝气主管34、曝气支管35，底部穿孔管36；具体的，在纵深方向上，各排膜组件单元进气端23和底部穿孔管36分别由一根曝气支管35连接；膜组件单元进气端23与曝气支管35连接处设置活接头40；各曝气支管35前端依次设置阀门32、气体流量计33、活接头40；各曝气支管35连接曝气主管34；曝气主管34与鼓风机31相连，并在前端设置总阀门37。

如图1所示，排气系统包括排气管50和阀门32，在纵深方向上，各排膜组件单元出气端23与一根排气管50相连，膜组件单元出气端23与排气管50连接处设置活接头40，排气管上方设置阀门。

如图1、2所示，膜架10采用不锈钢框架为主体，前后两端设置横向固定杆11固定膜组件单元；横向固定杆11与膜架主体采用螺栓12连接，由螺母13固定，方便检修时拆解；膜架两边纵深方向设置卡槽14以及配套的导轨60，固定整个装置，避免其在运行过程中产生振动和位移；膜架尺寸根据膜组件单元数量和尺寸调整，在膜架10的上部还设置有方便取出反应器的吊环70。

本实用新型的反应器工作原理如下：

膜组件单元由重离子微孔膜管组成，其作为载体表面附着微生物膜，污水进入装置内与生物膜充分接触，在气体分压保持泡点以下时，以无泡曝气的形式对膜组件进行供气，曝气支管上的阀门和流量计控制同一深度膜组件的进气量和气压，确保不同深度方向的膜组件均匀供气。

膜腔内的氧气在压差的驱动下向生物膜内扩散，在浓差驱动和生物膜吸附等作用下，污染物进入生物膜内。在生物膜中，由于氧气的传递方向和污染物的传递方向完全相反，氧和污染物浓度梯度刚好相反，所以在生物膜中出现了独特的分层结构，进而出现了不同的功能区。曝气膜与生物膜界面的高氧浓度和低有机碳浓度能使硝化细菌更好的发挥作用。在该层外面一层，氧浓度和有机碳浓度都比较高，有利于有机碳的氧化分解。在生物膜与污水的界面，氧浓度比较低，而有机碳浓度高，反硝化反应能很好的进行。系统内可同时进行生物吸附、好氧氧化，硝化与反硝化反应甚至短程硝化与反硝化，从而实现对污染物的高效去除。

鼓风机输送的压缩空气一部分由膜腔内传递至生物膜，一部分通过膜组件单元的出气端和与其连接的排气管排出，避免膜管内产生氧气轴向梯度，使膜管上的生物膜生长更加均匀。

底部穿孔管位于膜组下方，由鼓风机供气，阀门和流量计控制气量大小，鼓风机将气体送至底部穿孔管对膜组进行间歇吹扫，确保膜管表面或膜管间隙沉积污泥能及时脱落，避免膜管表面污堵情况发生，同时促进控制生物膜厚度及更新换代。

检修维护步骤：

(1)当出现膜管破损时，关闭所有进气管的阀门，然后打开第一排膜组件所对应的阀门，打开鼓风机，观察水面出现大气泡的位置，即可判断出第一排膜组件中出现破损的膜组件单元方位；

(2)关闭第一排膜组件对应的阀门，打开第二排膜组件对应的阀门，依次重复上述操作，找出所有破损的膜组件单元，并记录其方位；

(3)关闭鼓风机，依次拧开水面上方曝气支管上的活接头，使膜架与压缩空气系统分离，通过吊环把膜架吊装至检修区域；

(4)通过上述记录好的方位，找出所有破损的膜组件单元，拧开其出气口和进气口的活接头，使其与管道分离；

(5)拧开横向固定杆上的螺母，把破损的或者需要维护的膜单元组件推出，维护和更换后，重新装上横向固定杆和各支管；

把膜架吊装至池面，使膜架的卡槽卡入固定在池底的两端导轨，通过导轨缓缓地把膜架放置在池底，拧上曝气支管上的活接头，启动鼓风机调试，检修维护完成。

采用本实用新型技术方案解决了现有技术中空纤维膜强度不足的问题，本实用新型采用自主创新的MABR膜代替现有技术中的疏水性中空纤维膜或均质致密膜，现有技术的膜强度不足，抗拉伸能力差，易断丝。本技术中采用的MABR膜由重离子微孔膜和支撑层热压复合而成，支撑层材料为聚酯纤维，其具有较高的强度与弹性恢复能力，以及良好的耐磨性、耐酸碱性。

重离子微孔膜又名核孔膜，全称核径迹蚀刻微孔膜，是利用高能重离子或裂变碎片轰击绝缘材料(塑料、PET、PC等)，在材料内部产生直径约2nm的孔道，并通过化学蚀刻方法扩孔，进而得到不同孔径的重离子微孔膜。重离子微孔膜是世界上最精密的微孔滤膜，膜厚范围5～120μm，孔径范围0.22～40μm，孔密度范围1×10⁹个/cm²。

通过重离子微孔膜和支撑层的结合，不仅保留了膜表层的孔道，同时保证了膜管的硬度与韧性，不易折断与拉伸，在污水处理中很好地解决了现有中空纤维MABR膜容易断丝的问题，保证装置运行效果持续稳定。

采用本实用新型技术方案解决了现有技术污水处理效率低问题：一方面本实用新型MABR膜管在传统管式膜上进行创新，膜管管壁通过翻折处理后缝合，使横截面呈四周放射状，增加了膜管的比表面积，在相同的横截面积情况下，比普通圆柱型管式膜增加50％～100％的膜面积，同时，最外层的聚酯纤维支撑层具有良好的挂膜性能，附着的生物膜生物量更多，与污水接触面也更大。另一方面氧气以无泡曝气的方式通过膜腔往微生物供氧，供氧效率高，氧和污染物进行异向传质，在生物膜中出现了独特的分层结构，靠近膜管表面的界面，氧气浓度高，有机物浓度低，形成好氧区，在生物膜与污水的界面，氧浓度比较低，有机物浓度高，形成缺氧区，从而能高效的实现同步硝化与反硝化甚至短程硝化反硝化。

采用本实用新型技术方案解决了现有技术难以检修维护的问题：本实用新型设备模块化，结构简单，膜架通过导轨固定在池底，避免运行过程中产生振动和位移；膜架上方设置吊环，便于吊装；膜组件单元直接叠加在膜架上，膜架固定横杆采用螺栓连接；膜组件进气口和池顶的风管采用活接头连接，便于拆卸更换膜组件，维护检修方便。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种改良膜曝气生物膜反应器，包括膜架，设置于所述膜架上的多个膜组件单元，与所述膜组件单元连接的压缩空气系统和排气系统，其特征在于：所述膜组件单元由MABR膜管、进气端、出气端组成，所述MABR膜管两端分别由进气端和出气端固定，所述MABR膜管的管壁由管式膜经多次翻折后形成柱形放射状的膜管。

2.如权利要求1所述的一种改良膜曝气生物膜反应器，其特征在于：所述MABR膜管由外层聚酯纤维支撑层和内层重离子微孔膜层构成。

3.如权利要求1所述的一种改良膜曝气生物膜反应器，其特征在于：所述膜架上各MABR膜管管壁之间间距大于5mm。

4.如权利要求1所述的一种改良膜曝气生物膜反应器，其特征在于：所述膜架的前后两端设置有用于固定膜组件单元的横向固定杆，所述横向固定杆与膜架主体通过螺栓连接，并由螺母固定。

5.如权利要求1所述的一种改良膜曝气生物膜反应器，其特征在于：所述压缩空气系统包括鼓风机、阀门、气体流量计、活接头、曝气主管、曝气支管，底部穿孔管；在纵深方向上，各排膜组件单元进气端和底部穿孔管分别由一根曝气支管连接；膜组件单元进气端与曝气支管连接处设置活接头；各曝气支管前端依次设置有阀门、流量计、活接头；各曝气支管与曝气主管连接；曝气主管与鼓风机相连，并在所述曝气主管前端设置有总阀门。

6.如权利要求1所述的一种改良膜曝气生物膜反应器，其特征在于：所述排气系统包括排气管和阀门，在纵深方向上，各排膜组件单元出气端与一根排气管相连，膜组件单元出气端与排气管连接处设置有活接头，排气管上方设置有阀门。

7.如权利要求1所述的一种改良膜曝气生物膜反应器，其特征在于：所述膜架的顶部设置有吊环。

8.如权利要求1所述的一种改良膜曝气生物膜反应器，其特征在于：还包括安装于池底用于固定所述膜架的导轨，所述膜架左右两侧上设置有与所述导轨配合的卡槽。

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