专利名称：接触氧化h循环管膜生物反应器的制作方法
技术领域：
本发明属于分体式膜生物反应器技术领域，特别涉及一种接触氧化H循环管膜生物反应器。
背景技术：
分体式膜生物反应器是将膜组件与生物反应单元分开设置。生物反应单元多为完全混合的活性污泥生物接触氧化反应池，即分体式膜生物反应器在生物接触氧化反应池的外部设有一个膜单元。传统的分体式膜生物反应器采用管道和泵将生物接触氧化反应池与膜单元连接。膜单元采用错流过滤的操作方式，膜组件采用平板、管式或中空纤维超滤膜，后期发展采用微滤膜较多。由于膜单元和生物反应单元分置，分体式膜生物反应器具有膜单元维护操作和管理容易，膜易于清洗维修，膜清洗维护对生物单元影响小，膜单元维修、维护操作后，系统恢复运行启动快，处理装置规模限制较小。但传统的分体式膜生物反应器，在膜过滤时为控制膜的污染维持膜的透水量，须用循环泵使活性污泥混合液在膜面形成较高循环流速，因此运行能耗很高，单位水量能耗约为3.0-5.5kW·H或h/m3，是传统活性污泥法的10-15倍。(樊耀波等，环境科学学报，1997，17(1)68-74；郑祥等，2000，环境污染治理技术与设备，Vol.1(5)，12-19)。高运行能耗严重制约了分体式膜生物反应器技术的推广应用和其技术优越性的发挥。
为了解决膜生物分体式膜生物反应器能耗高的问题，公开号为CN1358675A的发明专利创造了一种采用浅水层鼓气进行膜冲洗的分体式膜生物反应器，大大降低了单位水处理能耗。该发明虽然减小了水力循环所需要的能耗，但是，为了满足鼓气形成的水力循环工艺要求，循环管及相应的阀门等的直径较大，特别是对于较大或大规模的膜生物反应器水处理系统，循环系统的建造费用较高，而且操作不方便。
另外，公知的膜生物反应器的生物处理单元多采用活性污泥法，其重要特征之一是利用膜分离的高度浓缩性提高生物反应器的污泥浓度，从而增加生物反应器对污染物的去除能力。但是，较高的污泥浓度对膜通量会产生负面的影响，造成膜生物反应器处理废水的能力降低。同时，较高的污泥浓度易造成膜的污染，为了减少膜污染，需要较高的曝气量，因此处理单位水量的曝气电耗增加。另外，活性污泥法易产生污泥膨胀问题，降低处理后的出水水质，使泥水混合液的粘度升高，造成膜堵塞。
发明内容
本发明的目的在于克服上述分体式膜生物反应器存在的不足，提供一种易于建造、操作和维护简便、能耗低、能稳定运行的膜生物反应器。本发明创造一种由隔板将生物处理单元和膜单元隔开，只用H或h形循环管实现无泵和无阀水力循环的分体式膜生物反应器。并且本发明在生物处理单元采用了接触氧化生物处理技术，能有效的降低高污泥负荷和污泥膨胀对整个反应器的不利影响。本发明是对分体式膜生物反应器的技术改进，将使膜生物反应器技术更加高效、经济，在水处理和废水资源化领域中有更大应用前景。
本发明提供的接触氧化H循环管膜生物反应器主要由生物接触氧化反应池、曝气管、隔板、H或h形循环管、膜池、膜组件、抽吸泵、流量计等组成。所述的生物接触氧化反应池为主生化反应区，内装有填料、曝气管、液位计，填料淹没在废水中，填料上长满生物膜，废水与生物膜接触过程中，水中的有机物被微生物吸附、氧化分解和转化为新的生物膜，废水得到净化。从填料上脱落的生物膜和废水溢流经过H或h形循环管，进入膜池进行分离。所述的膜池为固液分离区，内装有膜组件，膜组件由集水管和膜丝组成，膜丝采用的膜为超滤膜或微滤膜。膜组件的下部装有进行冲洗膜丝的膜冲洗鼓气管，运行过程中，膜冲洗鼓气管鼓出的气流不仅起到冲洗膜丝表面，减小膜污染，还起到提升膜池内混合液向上流越过隔板进入接触氧化反应器实现混合液的循环，处理过的水经抽吸泵抽吸从膜组件抽出。
本发明的分体式膜生物反应器主要包括生物接触氧化反应池(5)、膜池(6)、膜组件(10)、H或h形循环管(12)、隔墙(13)、抽吸泵(14)，见附图。
其特征在于生物接触氧化反应池(5)和膜池(6)由一堵隔板(13)分隔，隔板(13)顶部淹没在生物接触氧化反应池(5)或膜池(6)池水液面至25cm深度处，生物接触氧化反应池(5)和膜池(6)池水越过隔板(13)顶部连通。一根H或h形循环管(12)，其两根竖管经一根横短管连接跨装在生物接触氧化反应池(5)和膜池(6)池间隔板(13)的两侧。生物接触氧化反应池(5)底部的泥水混合液通过H或h形循环管(12)流至膜池(6)的底部；在膜池鼓气管(9)鼓气的作用下，膜池(6)的水流自底部上升后，跃过隔板(13)顶部回流至生物接触氧化反应池(5)，形成生物接触氧化反应池(5)和膜池(6)之间的水力循环；循环管(14)上无阀门。本技术限定H或h形循环管(12)竖管的长度为1-5米。
膜池(6)的静水位在停止鼓气的条件下同生物接触氧化反应池(5)的静水位平齐。膜池(6)内池水或污泥混合液的上部装有膜组件(10)，如附图所示的膜组件自水面起向下布设，即膜组件的上沿刚好淹没在水面之下0至25cm水层中，膜组件视膜组件长度浸没入自水面至3.5米水深范围内的水层中，膜组件的长度为1.5米到3.5米。膜池冲洗鼓气管(11)部设在膜组件下的水层内。膜池冲洗鼓气管(11)为穿孔管。生物接触氧化反应池鼓气管(7)可为穿孔管和微孔曝气元件，通常与膜池冲洗鼓气管(11)安装在同一深度。
本发明分体式膜生物反应器的特点1.生物处理单元采用生物接触氧化反应器，具有容积负荷高、污泥产量低、不存在污泥膨胀问题、运行管理简便等优点。
2.微生物生长在填料上，降低了膜分离区的污泥浓度与膜的污染，从而延长了膜的使用寿命，提高膜的处理能力。
3.膜分离单元与生物处理单元分置，要进行膜的维护和清洗时，只需要放空膜池内的混合液即可，不影响生物处理单元的运行。
4.H或h循环管无需阀门和阀门井，减低了设备和材料的消耗，减少了建设费用，工程投资省，而且易于操作。
5.循环管的长度较短，循环能耗较低；循环管不容易堵，循环水量安全性高；6.系统易维护，进行膜的化学清洗时，只需将膜池排空，而不影响生物接触氧化反应池的运行条件和状态，不会损伤生物接触氧化反应池的微生物。
7.膜池中对膜丝的鼓气冲洗采用大中气泡鼓气装置，可在有效进行膜冲洗的同时，提供混合液在膜池内向上流的动力，降低分体式膜生物反应器单位产水能耗。
具体实施例方式
污水经格栅井(2)后进入原水池(3)，然后在污水泵(4)的输送下进入生物接触氧化反应池(5)，与填料(8)上的生物膜接触，废水中的污染物在微生物的吸附、氧化分解作用下得到去除，所需的氧气由曝气管(7)提供。混合液经H或h循环管(12)进入膜池(6)，膜池(6)的混合液在膜冲洗鼓气管(11)鼓出的气流的提升作用下向上流动，经隔板(13)上沿进入生物接触氧化反应池(5)，混合液得以循环。处理水在抽吸泵(14)的驱动下，经膜组件(10)过滤连续出水进入清水池(15)。系统运行所需的空气由空气压缩机(9)提供。
附图为本发明所述生物接触氧化膜生物反应器的示意图，其中1、进水管，2、隔栅井，3、原水池，4、污水泵，5、生物接触氧化反应池，6、膜池，7、曝气管，8、填料曝气管，9、空气压缩机，10、膜组件，11、膜冲洗鼓气管，12、H或h循环管，13、隔墙，14、抽吸泵，15、清水池，16、污水管，17、压缩空气管，18、气体流量计a，19、气体流量计b，20、阀门a，21、阀门b，22、负压表，23、液体流量计，24、吸水管具体实施方式
实施例1将含有COD为50～327mg/L，BOD5为40～100mg/L，SS为20～50mg/L的生活污水进入接触氧化H循环管膜生物反应器，在鼓气量为0.4m3/hr，温度12～29℃，pH为6.5～7.8条件下，系统稳定运行70天，生物相长势良好，处理效果稳定。
系统出水COD值在10～30mg/L之间变化，一般稳定在20mg/L之下，BOD5值在1～3mg/L之间波动，SS稳定在0.3mg/L下，水质达到国家城市污水再生利用城市杂用水水质标准。
权利要求
1.一种分体式膜生物反应器，主要由生物接触氧化反应池、H或h形循环管、隔板、膜池、膜组件、抽吸泵、流量计等组成，其特征在于生物处理单元采用生物接触氧化反应器，生物处理单元与膜分离单元之间通过H或h形循环管和隔板的协同作用实现混合液在反应器内的循环。
2.如权利要求1所述的膜生物反应器，其特征在于微生物生长在填料上，降低了膜分离区的污泥浓度与膜的污染，从而延长了膜的使用寿命，提高膜的处理能力。
3.如权利要求1所述的化膜生物反应器，其特征在于膜分离单元与生物处理单元由隔板隔开，要进行膜的维护和清洗时，只需要放空膜池内的混合液即可，不影响生物处理单元的运行。
4.如权利要求1所述的分体式膜生物反应器，其特征在于膜组件的下部装有进行冲洗膜丝的膜冲洗鼓气管，运行过程中，膜冲洗鼓气管鼓出的气流不仅起到冲洗膜丝表面，减小膜污染，还起到提升膜池内混合液向上流的作用，推动膜池混合液越过隔板实现循环。
5.如权利要求1所述的膜生物反应器，其特征在于所述的循环管其结构为H或h形；H或h形循环管竖管的长度为1-5米。
6.如权利要求1所述的膜生物反应器，其特征在于所述的膜组件使用膜为超滤或微滤中空纤维膜，膜组件长度为1.5-3.5米。
全文摘要
一种分体式膜生物反应器，主要由生物接触氧化反应池、曝气管、H或h形循环管、隔板、膜池、膜组件、抽吸泵、流量计等组成，其特征在于生物处理单元采用生物接触氧化反应器，具有容积负荷高、污泥产量低、不存在污泥膨胀问题、运行管理简便等优点。膜分离单元与生物处理单元由隔板分开，再隔板和H或h形循环管的协同作用下实现混合液在生物接触氧化反应池和膜池之间的循环，降低了建造和运行成本，易于操作。采用本发明接触氧化H循环管膜生物反应器处理生活污水的出水水质良好，膜的使用寿命长，且易于建造，操作和维护简便，能耗低。
文档编号C02F3/02GK1899979SQ20051008546
公开日2007年1月24日 申请日期2005年7月21日 优先权日2005年7月21日
发明者樊耀波, 董春松, 李刚, 徐国良 申请人:中国科学院生态环境研究中心