專利名稱：接觸氧化h循環(huán)管膜生物反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于分體式膜生物反應器技術領域，特別涉及一種接觸氧化H循環(huán)管膜生物反應器。
背景技術：
分體式膜生物反應器是將膜組件與生物反應單元分開設置。生物反應單元多為完全混合的活性污泥生物接觸氧化反應池，即分體式膜生物反應器在生物接觸氧化反應池的外部設有一個膜單元。傳統(tǒng)的分體式膜生物反應器采用管道和泵將生物接觸氧化反應池與膜單元連接。膜單元采用錯流過濾的操作方式，膜組件采用平板、管式或中空纖維超濾膜，后期發(fā)展采用微濾膜較多。由于膜單元和生物反應單元分置，分體式膜生物反應器具有膜單元維護操作和管理容易，膜易于清洗維修，膜清洗維護對生物單元影響小，膜單元維修、維護操作后，系統(tǒng)恢復運行啟動快，處理裝置規(guī)模限制較小。但傳統(tǒng)的分體式膜生物反應器，在膜過濾時為控制膜的污染維持膜的透水量，須用循環(huán)泵使活性污泥混合液在膜面形成較高循環(huán)流速，因此運行能耗很高，單位水量能耗約為3.0-5.5kW·H或h/m3，是傳統(tǒng)活性污泥法的10-15倍。(樊耀波等，環(huán)境科學學報，1997，17(1)68-74；鄭祥等，2000，環(huán)境污染治理技術與設備，Vol.1(5)，12-19)。高運行能耗嚴重制約了分體式膜生物反應器技術的推廣應用和其技術優(yōu)越性的發(fā)揮。
為了解決膜生物分體式膜生物反應器能耗高的問題，公開號為CN1358675A的發(fā)明專利創(chuàng)造了一種采用淺水層鼓氣進行膜沖洗的分體式膜生物反應器，大大降低了單位水處理能耗。該發(fā)明雖然減小了水力循環(huán)所需要的能耗，但是，為了滿足鼓氣形成的水力循環(huán)工藝要求，循環(huán)管及相應的閥門等的直徑較大，特別是對于較大或大規(guī)模的膜生物反應器水處理系統(tǒng)，循環(huán)系統(tǒng)的建造費用較高，而且操作不方便。
另外，公知的膜生物反應器的生物處理單元多采用活性污泥法，其重要特征之一是利用膜分離的高度濃縮性提高生物反應器的污泥濃度，從而增加生物反應器對污染物的去除能力。但是，較高的污泥濃度對膜通量會產(chǎn)生負面的影響，造成膜生物反應器處理廢水的能力降低。同時，較高的污泥濃度易造成膜的污染，為了減少膜污染，需要較高的曝氣量，因此處理單位水量的曝氣電耗增加。另外，活性污泥法易產(chǎn)生污泥膨脹問題，降低處理后的出水水質(zhì)，使泥水混合液的粘度升高，造成膜堵塞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述分體式膜生物反應器存在的不足，提供一種易于建造、操作和維護簡便、能耗低、能穩(wěn)定運行的膜生物反應器。本發(fā)明創(chuàng)造一種由隔板將生物處理單元和膜單元隔開，只用H或h形循環(huán)管實現(xiàn)無泵和無閥水力循環(huán)的分體式膜生物反應器。并且本發(fā)明在生物處理單元采用了接觸氧化生物處理技術，能有效的降低高污泥負荷和污泥膨脹對整個反應器的不利影響。本發(fā)明是對分體式膜生物反應器的技術改進，將使膜生物反應器技術更加高效、經(jīng)濟，在水處理和廢水資源化領域中有更大應用前景。
本發(fā)明提供的接觸氧化H循環(huán)管膜生物反應器主要由生物接觸氧化反應池、曝氣管、隔板、H或h形循環(huán)管、膜池、膜組件、抽吸泵、流量計等組成。所述的生物接觸氧化反應池為主生化反應區(qū)，內(nèi)裝有填料、曝氣管、液位計，填料淹沒在廢水中，填料上長滿生物膜，廢水與生物膜接觸過程中，水中的有機物被微生物吸附、氧化分解和轉(zhuǎn)化為新的生物膜，廢水得到凈化。從填料上脫落的生物膜和廢水溢流經(jīng)過H或h形循環(huán)管，進入膜池進行分離。所述的膜池為固液分離區(qū)，內(nèi)裝有膜組件，膜組件由集水管和膜絲組成，膜絲采用的膜為超濾膜或微濾膜。膜組件的下部裝有進行沖洗膜絲的膜沖洗鼓氣管，運行過程中，膜沖洗鼓氣管鼓出的氣流不僅起到?jīng)_洗膜絲表面，減小膜污染，還起到提升膜池內(nèi)混合液向上流越過隔板進入接觸氧化反應器實現(xiàn)混合液的循環(huán)，處理過的水經(jīng)抽吸泵抽吸從膜組件抽出。
本發(fā)明的分體式膜生物反應器主要包括生物接觸氧化反應池(5)、膜池(6)、膜組件(10)、H或h形循環(huán)管(12)、隔墻(13)、抽吸泵(14)，見附圖。
其特征在于生物接觸氧化反應池(5)和膜池(6)由一堵隔板(13)分隔，隔板(13)頂部淹沒在生物接觸氧化反應池(5)或膜池(6)池水液面至25cm深度處，生物接觸氧化反應池(5)和膜池(6)池水越過隔板(13)頂部連通。一根H或h形循環(huán)管(12)，其兩根豎管經(jīng)一根橫短管連接跨裝在生物接觸氧化反應池(5)和膜池(6)池間隔板(13)的兩側(cè)。生物接觸氧化反應池(5)底部的泥水混合液通過H或h形循環(huán)管(12)流至膜池(6)的底部；在膜池鼓氣管(9)鼓氣的作用下，膜池(6)的水流自底部上升后，躍過隔板(13)頂部回流至生物接觸氧化反應池(5)，形成生物接觸氧化反應池(5)和膜池(6)之間的水力循環(huán)；循環(huán)管(14)上無閥門。本技術限定H或h形循環(huán)管(12)豎管的長度為1-5米。
膜池(6)的靜水位在停止鼓氣的條件下同生物接觸氧化反應池(5)的靜水位平齊。膜池(6)內(nèi)池水或污泥混合液的上部裝有膜組件(10)，如附圖所示的膜組件自水面起向下布設，即膜組件的上沿剛好淹沒在水面之下0至25cm水層中，膜組件視膜組件長度浸沒入自水面至3.5米水深范圍內(nèi)的水層中，膜組件的長度為1.5米到3.5米。膜池沖洗鼓氣管(11)部設在膜組件下的水層內(nèi)。膜池沖洗鼓氣管(11)為穿孔管。生物接觸氧化反應池鼓氣管(7)可為穿孔管和微孔曝氣元件，通常與膜池沖洗鼓氣管(11)安裝在同一深度。
本發(fā)明分體式膜生物反應器的特點1.生物處理單元采用生物接觸氧化反應器，具有容積負荷高、污泥產(chǎn)量低、不存在污泥膨脹問題、運行管理簡便等優(yōu)點。
2.微生物生長在填料上，降低了膜分離區(qū)的污泥濃度與膜的污染，從而延長了膜的使用壽命，提高膜的處理能力。
3.膜分離單元與生物處理單元分置，要進行膜的維護和清洗時，只需要放空膜池內(nèi)的混合液即可，不影響生物處理單元的運行。
4.H或h循環(huán)管無需閥門和閥門井，減低了設備和材料的消耗，減少了建設費用，工程投資省，而且易于操作。
5.循環(huán)管的長度較短，循環(huán)能耗較低；循環(huán)管不容易堵，循環(huán)水量安全性高；6.系統(tǒng)易維護，進行膜的化學清洗時，只需將膜池排空，而不影響生物接觸氧化反應池的運行條件和狀態(tài)，不會損傷生物接觸氧化反應池的微生物。
7.膜池中對膜絲的鼓氣沖洗采用大中氣泡鼓氣裝置，可在有效進行膜沖洗的同時，提供混合液在膜池內(nèi)向上流的動力，降低分體式膜生物反應器單位產(chǎn)水能耗。
具體實施例方式
污水經(jīng)格柵井(2)后進入原水池(3)，然后在污水泵(4)的輸送下進入生物接觸氧化反應池(5)，與填料(8)上的生物膜接觸，廢水中的污染物在微生物的吸附、氧化分解作用下得到去除，所需的氧氣由曝氣管(7)提供?；旌弦航?jīng)H或h循環(huán)管(12)進入膜池(6)，膜池(6)的混合液在膜沖洗鼓氣管(11)鼓出的氣流的提升作用下向上流動，經(jīng)隔板(13)上沿進入生物接觸氧化反應池(5)，混合液得以循環(huán)。處理水在抽吸泵(14)的驅(qū)動下，經(jīng)膜組件(10)過濾連續(xù)出水進入清水池(15)。系統(tǒng)運行所需的空氣由空氣壓縮機(9)提供。


附圖為本發(fā)明所述生物接觸氧化膜生物反應器的示意圖，其中1、進水管，2、隔柵井，3、原水池，4、污水泵，5、生物接觸氧化反應池，6、膜池，7、曝氣管，8、填料曝氣管，9、空氣壓縮機，10、膜組件，11、膜沖洗鼓氣管，12、H或h循環(huán)管，13、隔墻，14、抽吸泵，15、清水池，16、污水管，17、壓縮空氣管，18、氣體流量計a，19、氣體流量計b，20、閥門a，21、閥門b，22、負壓表，23、液體流量計，24、吸水管具體實施方式
實施例1將含有COD為50～327mg/L，BOD5為40～100mg/L，SS為20～50mg/L的生活污水進入接觸氧化H循環(huán)管膜生物反應器，在鼓氣量為0.4m3/hr，溫度12～29℃，pH為6.5～7.8條件下，系統(tǒng)穩(wěn)定運行70天，生物相長勢良好，處理效果穩(wěn)定。
系統(tǒng)出水COD值在10～30mg/L之間變化，一般穩(wěn)定在20mg/L之下，BOD5值在1～3mg/L之間波動，SS穩(wěn)定在0.3mg/L下，水質(zhì)達到國家城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)標準。
權(quán)利要求
1.一種分體式膜生物反應器，主要由生物接觸氧化反應池、H或h形循環(huán)管、隔板、膜池、膜組件、抽吸泵、流量計等組成，其特征在于生物處理單元采用生物接觸氧化反應器，生物處理單元與膜分離單元之間通過H或h形循環(huán)管和隔板的協(xié)同作用實現(xiàn)混合液在反應器內(nèi)的循環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的膜生物反應器，其特征在于微生物生長在填料上，降低了膜分離區(qū)的污泥濃度與膜的污染，從而延長了膜的使用壽命，提高膜的處理能力。
3.如權(quán)利要求1所述的化膜生物反應器，其特征在于膜分離單元與生物處理單元由隔板隔開，要進行膜的維護和清洗時，只需要放空膜池內(nèi)的混合液即可，不影響生物處理單元的運行。
4.如權(quán)利要求1所述的分體式膜生物反應器，其特征在于膜組件的下部裝有進行沖洗膜絲的膜沖洗鼓氣管，運行過程中，膜沖洗鼓氣管鼓出的氣流不僅起到?jīng)_洗膜絲表面，減小膜污染，還起到提升膜池內(nèi)混合液向上流的作用，推動膜池混合液越過隔板實現(xiàn)循環(huán)。
5.如權(quán)利要求1所述的膜生物反應器，其特征在于所述的循環(huán)管其結(jié)構(gòu)為H或h形；H或h形循環(huán)管豎管的長度為1-5米。
6.如權(quán)利要求1所述的膜生物反應器，其特征在于所述的膜組件使用膜為超濾或微濾中空纖維膜，膜組件長度為1.5-3.5米。
全文摘要
一種分體式膜生物反應器，主要由生物接觸氧化反應池、曝氣管、H或h形循環(huán)管、隔板、膜池、膜組件、抽吸泵、流量計等組成，其特征在于生物處理單元采用生物接觸氧化反應器，具有容積負荷高、污泥產(chǎn)量低、不存在污泥膨脹問題、運行管理簡便等優(yōu)點。膜分離單元與生物處理單元由隔板分開，再隔板和H或h形循環(huán)管的協(xié)同作用下實現(xiàn)混合液在生物接觸氧化反應池和膜池之間的循環(huán)，降低了建造和運行成本，易于操作。采用本發(fā)明接觸氧化H循環(huán)管膜生物反應器處理生活污水的出水水質(zhì)良好，膜的使用壽命長，且易于建造，操作和維護簡便，能耗低。
文檔編號C02F3/02GK1899979SQ20051008546
公開日2007年1月24日 申請日期2005年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月21日
發(fā)明者樊耀波, 董春松, 李剛, 徐國良 申請人:中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心