專利名稱：供氣式射流曝氣外置式膜生物反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于利用生化技術和膜分離技術處理廢水的設備，特別涉及一種供氣式射 流曝氣外置式膜生物反應器廢水處理設備。
背景技術：
膜生物反應器為傳統(tǒng)活性污泥法與膜分離技術的結合?；钚晕勰嘀形⑸飳υ?中有機物進行生物降解，達到去除有機物的目的。膜分離單元代替了傳統(tǒng)工藝中的二沉池， 可以截留原水中的固體懸浮物、膠體物質等，保證優(yōu)質而穩(wěn)定的出水水質。膜生物反應器與 傳統(tǒng)水處理工藝相比有以下優(yōu)勢占地面積小，僅為傳統(tǒng)工藝的1/3-1/2 ；出水水質好，可 回用；濁度明顯低于傳統(tǒng)工藝，對于大腸菌、噬菌體和有毒的微污染物的去除很明顯；生物 處理單元中污泥濃度高，泥齡長，對有機物去除率高；對于氮磷污染物有較高的去除效果； 與傳統(tǒng)工藝相比，膜生物反應器產(chǎn)生的剩余污泥量少，降低了對剩余污泥處置的費用；膜生 物反應器工藝簡單、體積小、運行管理方便、易于實現(xiàn)自動控制。按照膜組件和生物反應器的相對位置，膜生物反應器分為淹沒式膜生物反應器和 外置式膜生物反應器。外置式膜生物反應器把生物反應器與膜組件分開放置，生物反應器的混合液經(jīng)增 壓后進入膜組件，在壓力作用下透過膜得到系統(tǒng)出水，活性污泥則被截留，并隨濃縮液回流 到生物反應器內(nèi)(圖5)。外置式膜生物反應器特點是運行穩(wěn)定可靠，易于膜的清洗、更換 及增設，而且膜通量普遍較大。但是，公知的外置式膜生物反應器多采用鼓風曝氣為活性污 泥提供新陳代謝所需要的空氣，并起攪拌混合作用。為生物反應池配置鼓風曝氣系統(tǒng)需要 昂貴的投資，與高造價的膜分離設備一起造成了膜生物反應器系統(tǒng)固定投資過高。鼓風曝 氣過程需消耗大量能量，也不易進行脫氮工藝操作。一般條件下，為減少污染物在膜表面的 沉積，延長膜的清洗周期，外置的膜分離單元需要循環(huán)泵提供較高的膜面錯流流速，水流循 環(huán)量大、動力費用高，據(jù)報道，現(xiàn)有公知的外置式膜生物反應器單位能耗很高，一般在3 5kWh/m3，約是普通活性污泥法的10 15倍。膜生物反應器利用膜分離的濃縮特性提高生 物反應池的污泥濃度，從而增加生物反應池的去除能力，但污泥濃度過高易于形成膜污染， 在一定條件下，污泥濃度越高，膜通量越低；有研究認為，膜面錯流速度并非越高越好，膜面 流速的增加使得膜表面污染層變薄，有可能會造成不可逆的污染，并且泵的高速旋轉產(chǎn)生 的剪切力會使某些微生物菌體產(chǎn)生失活現(xiàn)象。因此，應設法對現(xiàn)有外置式膜生物反應器廢 水處理技術進行改進，解決目前公知外置式膜生物反應器投資高、運行費用高等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服公知的外置式膜生物反應器投資高、運行費用高等缺陷，提 供一種易于操作、投資運行費用較低的供氣式射流曝氣外置式膜生物反應器廢水處理設 備。本發(fā)明所述設備由集成生物反應器、外置式膜分離單元和供氣式射流曝氣單元組
3成。所述的集成生物反應器由位于下部的深層曝氣生化反應池和上部的脫氣池組成。 在生化反應池中設置有中心導流內(nèi)筒，導流內(nèi)筒為降流管，池壁與內(nèi)筒間的環(huán)形通道為升 流管，循環(huán)加壓泵吸水口布置在脫氣池中，循環(huán)加壓泵出水口噴頭向下，布置于內(nèi)筒上部中 心位置，原水進水口布置在循環(huán)加壓泵出水口噴頭下方。所述的外置式膜分離單元由膜組 件、循環(huán)泵、膜組件清洗裝置、管道、閥門、儀表及電氣控制等組成；所述膜組件采用外置內(nèi) 壓式過濾形式，過濾孔徑在0. 1 0. 4 μ m間(微濾)和0. 05 0. 1 μ m間(超濾)；膜組 件配置必要的膜組件清洗裝置，根據(jù)需要該裝置可以跟膜生物反應器結合成一整套設備， 也可以設計成移動式設備，實現(xiàn)一套清洗裝置服務多個膜生物反應器裝置。所述供氣式射 流曝氣單元配有加壓供氣系統(tǒng)；射流器前后設置閥門，安裝在膜組件前的循環(huán)加壓泵壓水 管上，并安裝有帶閥門的并聯(lián)支管路。本發(fā)明供氣式射流曝氣外置式膜生物反應器處理廢水的工藝流程為待處理的廢水首先由廢水進水口進入深層曝氣生化反應池中心導流筒上部循環(huán) 加壓泵出口噴頭的下方；循環(huán)加壓泵產(chǎn)生的經(jīng)膜組件濃縮的高壓循環(huán)液經(jīng)出口噴頭射入反 應池中心導流筒，使噴頭下方形成高速紊流剪切區(qū)，把射流器吸入的氣體進一步分散成細 小的氣泡，并夾帶噴頭下方的進水形成富含氧氣和活性污泥的混合液，進行高效好氧生化 反應；同時混合液沿中心導流筒向下流動，達到反應器底部后，又經(jīng)環(huán)形升流管向上返流到 達環(huán)形升流管頂部，此時混合液中大部分氧氣被生化反應消耗，其中一部分混合液再經(jīng)剪 切向下射流，如此循環(huán)往復運行，于是，污水被反復充氧，氣泡和微生物菌膠團被不斷剪切 細化，并形成致密細小的絮凝體，在往復循環(huán)過程中進行高效生化反應，廢水中的有機污染 物質得到降解去除；以上為生化反應循環(huán)過程。另一部分混合液進入脫氣池，脫去混合液中的大氣泡，以利于進入膜分離循環(huán)系 統(tǒng)進行射流曝氣；同時，混合液中的污泥會有部分沉到脫氣池底，經(jīng)脫氣池帶坡度的池底污 泥回流槽滑落到生化反應池中心導流筒，繼續(xù)參與生化循環(huán)過程，此過程可降低進入膜分 離單元的循環(huán)液污泥濃度，有利于減輕膜污染；脫氣和泥水分離后的混合液再經(jīng)循環(huán)加壓 泵增壓、射流器曝氣后進入膜組件進行過濾分離，過濾后的濃縮液經(jīng)循環(huán)液出口噴頭射入 生化池中心導流筒繼續(xù)生化循環(huán)過程，膜分離系統(tǒng)透過液即為系統(tǒng)出水；以上為膜分離循 環(huán)過程。以上兩個過程連續(xù)運行，循環(huán)往復，即可實現(xiàn)連續(xù)進出水并使廢水中有機物被好 氧氧化而得以凈化。如果廢水含氮量高有脫氮要求時，只需調節(jié)閥門控制射流曝氣器工作與否，設備 其他部分仍按上述好氧生化工藝流程運行，即可連續(xù)進出水，間歇曝氣，實現(xiàn)好氧一缺氧 交替運行，從而達到消化和反硝化脫氮的目的。本發(fā)明的有益效果在于1.在膜分離單元循環(huán)管路上設置供氣式射流曝氣器代替?zhèn)鹘y(tǒng)鼓風曝氣，省去鼓風 曝氣系統(tǒng)建設固定投資，使外置式膜生物反應器投資降低；2.利用循環(huán)加壓泵富余能量和射流曝氣器進行曝氣，省去鼓風曝氣過程消耗的 大量能量，生化反應池集成了生物流化床和深層曝氣兩種水處理工藝的優(yōu)點，反應器內(nèi)污 泥呈懸浮流化狀態(tài)，使混合液泥水氣三相混合更均勻，氧的傳遞效率更高，提高生化反應效率，所以反應器總能耗較低，降低了噸水處理運行成本。3.大部分生化循環(huán)混合液從升流管進入脫氣池脫去大氣泡，同時進行簡單沉淀， 以降低進入膜分離單元的混合液污泥濃度，再經(jīng)循環(huán)加壓泵增壓、射流器曝氣后變成氣液 混合物進入膜組件進行過濾；高壓氣液兩相流易于達到湍流狀態(tài)，可使膜分離在較低的膜 表面錯流速度下長時間運行而不易膜污染，延長膜清洗周期和使用壽命，降低能耗，降低膜 清洗、維護和更換費用。4.對于含氮量高的有機污染廢水，只需通過控制射流器閥門及其并聯(lián)支路上的閥 門，即可實現(xiàn)連續(xù)進出水，間歇曝氣，完成好氧——缺氧交替運行，從而達到硝化和反硝化 脫氮的目的。


圖1為供氣式射流曝氣外置式膜生物反應器工藝流程示意2為供氣式射流曝氣單元(b)示意3為外置式膜分離單元(C)示意4為集成生物反應器(a)示意5為現(xiàn)有外置式膜生物反應器示意中a-集成生物反應器，b_供氣式射流曝氣單元，C-外置式膜分離單元，1-深層 曝氣生化反應池，2-脫氣池，3-供氣式射流曝氣器，4-空氣流量計，5-循環(huán)加壓泵，6-并聯(lián) 支路管，7-壓力表，8-閥門，9-外置內(nèi)壓式膜組件，10-膜組件清洗裝置，11-清水出水口， 12-清水池，13-原水進水口，14-循環(huán)加壓泵出水口噴頭，15-循環(huán)液吸水口，16-加壓供氣 系統(tǒng)。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明具體實施方式
作進一步的說明。如圖1所示，原水進水口(13)位于深層曝氣生化反應池(1)中心導流筒上部，設 置在循環(huán)加壓泵(5)的出水口噴頭(14)下方；脫氣池(2)中經(jīng)脫氣和簡單沉淀后的混合液 經(jīng)循環(huán)加壓泵增壓、射流器(3)曝氣后，進入膜組件(9)進行過濾分離，過濾后的濃縮液經(jīng) 循環(huán)加壓泵出水口噴頭(14)射入生化池中心導流筒，使噴頭下方形成高速紊流剪切區(qū)，把 射流器吸入的氣體進一步分散成細小的氣泡，并夾帶噴頭下方的原水進水(本實例為預處 理后的市政污水和模擬生活污水)，形成富含氧氣和活性污泥的混合污水沿中心導流筒向 下流動，同時進行高效好氧生化反應；污水混合液到達反應器底部后，又經(jīng)環(huán)形升流管向上 返流到達升流管頂部，此時混合液中大部分氧氣被生化反應消耗，其中一部分混合液再經(jīng) 剪切向下射流，如此循環(huán)往復運行，于是，污水混合液被反復充氧，氣泡和微生物菌膠團被 不斷剪切細化，并形成致密細小的絮凝體，在往復循環(huán)過程中進行高效生化反應，廢水中的 有機污染物質得到降解去除；另一部分混合液進入脫氣池，脫去混合液中的大氣泡，以利于 進入膜分離循環(huán)系統(tǒng)進行射流曝氣，同時，混合液中的污泥會有部分沉到池底，經(jīng)脫氣池帶 坡度的池底污泥回流槽滑落到生化反應池中心導流筒，繼續(xù)參與生化循環(huán)過程；脫氣和簡 單沉淀后的混合液再經(jīng)循環(huán)加壓泵增壓、射流器曝氣后進入膜組件進行過濾分離，過濾后 濃縮液經(jīng)循環(huán)加壓泵的出口噴頭射入生化池中心導流筒繼續(xù)下一次生化循環(huán)過程，膜過濾透過液即為系統(tǒng)出水，出水進入清水池(12)。以上過程連續(xù)運行，循環(huán)往復，即可實現(xiàn)連續(xù) 進出水并使廢水中有機污染物被降解而得以凈化。膜組件清洗裝置(10)根據(jù)需要，對膜組 件進行清洗。以下舉例加以說明，但本發(fā)明權利要求范圍并非僅限于此。實施例1、利用本發(fā)明裝置處理一市政污水廠廢水，裝置的進出水水質指標為
權利要求
一種供氣式射流曝氣外置式膜生物反應器廢水處理設備，其特征是該設備由集成生物反應器(a)、供氣式射流曝氣單元(b)和外置式膜分離單元(c)組成。所述的集成生物反應器(a)由兩部分組成一是位于下部的深層曝氣生化反應池(1)，二是位于上部的脫氣池(2)；在深層曝氣生化反應池中設置中心導流內(nèi)筒，導流內(nèi)筒為降流管，生化反應池外筒與內(nèi)筒間的環(huán)形通道為升流管。所述的供氣式射流曝氣單元(b)由供氣式射流曝氣器(3)、加壓供氣系統(tǒng)(16)、閥門(8)、壓力表(7)及流量計(4)等組成。所述的外置式膜分離單元(c)由外置內(nèi)壓式膜組件(9)、循環(huán)加壓泵(5)、膜組件清洗裝置(10)、管道、閥門(8)、儀表(7)及電氣控制等組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種供氣式射流曝氣外置式膜生物反應器，其特征在于所 述供氣式射流曝氣器(b)配有加壓供氣系統(tǒng)(16)；射流器前后設置閥門，安裝在膜組件前 的循環(huán)加壓泵壓水管上，并安裝有帶閥門的并聯(lián)支管路(6)。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種供氣式射流曝氣外置式膜生物反應器，其特征在于所 述集成生物反應器(a)下部深層曝氣生化反應池外筒底端被封閉并按水流流線修園，中心 導流內(nèi)筒兩端敞口 ；生化反應池頂部連接脫氣池(2)，脫氣池池底設有污泥回流槽，回流槽 以一定坡度坡向生化反應池中心導流筒；循環(huán)加壓泵吸水口(15)布置在脫氣池中，出水口 噴頭(14)向下，布置于中心導流筒上部正中央，原水進水口布置在循環(huán)加壓泵出水口噴頭 (14)下方。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種供氣式射流曝氣外置式膜生物反應器，其特征在于所 述膜生物反應器的運行方式可以為連續(xù)進出水、連續(xù)曝氣進行好氧生化反應；也可在有反 硝化脫氮要求時，通過開關射流器及其并聯(lián)支路(6)上的閥門實現(xiàn)連續(xù)進出水，間歇曝氣， 即開射流器閥門，關支路閥門，進行一定時間好氧曝氣生化反應，然后關射流器閥門，開支 路閥門，進行一定時間缺氧生化反應，達到硝化和反硝化脫氮的目的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用生化技術和膜分離技術處理廢水的設備，特別涉及一種供氣式射流曝氣外置式膜生物反應器廢水處理設備。該設備由集成生物反應器、供氣式射流曝氣單元和外置式膜分離單元組成。本發(fā)明集成深層曝氣、生物流化床、射流曝氣、膜分離及SBR脫氮除磷工藝等多種水處理技術的優(yōu)點，不需鼓風曝氣設備，氧轉移利用效率高，剩余污泥少，可實現(xiàn)低能耗下長時間穩(wěn)定運行，易于實現(xiàn)廢水脫氮除磷的功能。該設備出水水質好，工藝簡單，固定投資少，體積和占地面積小，運行管理方便，不易損壞，便于維護，易于實現(xiàn)自動控制，在廢水處理及回用領域有較好的應用前景。
文檔編號C02F3/02GK101941757SQ20101027308
公開日2011年1月12日 申請日期2010年9月6日 優(yōu)先權日2010年9月6日
發(fā)明者張書良, 李小利, 李文嬈, 趙繼紅, 馬安然 申請人:河南工業(yè)大學