专利名称：喷射环流膜生物反应系统污水处理新技术及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及水处理技术，具体说就是MJLR污水处理新技术及其 装置。
(二)
背景技术：
好氧生物处理是污水处理最主要的方法和最常用的手段，被广泛 应用于城市污水和工业废水的净化处理工程中，受限于反应器中较低 的污泥浓度和较差的传质效率，该技术在应对要求较少的占地的废水 处理工程时，面临巨大困难。究其原因，其本质仍是现有污水处理工 艺和技术设施传质效率较低所造成的传质效率低，使污水在反应器 中停留时间过长，这就大幅度增加了污水处理构筑物的设计容积，造 成工程建设投资的巨额浪费；传质效率低，使鼓风机等曝气设备的充 氧效率低下，形成电能消耗巨大损失，大幅度增加了运行成本负担； 传质效率低，反应器中微生物对氧与基质的需求难以得到充分满足， 致使^t生物活性下降，影响处理后出水质量。因此，只有氧与基质的 传递得到保证，才能为微生物生长创造良好的环境，才能维持较高的 生物固体浓度，进而提高反应器的容积负荷，并获得较高的反应速率， 提高处理效率。
喷射环流反应技术融合了射流曝气(Jet Aerobic)技术与气升 环流反应器(Air Lift Loop Reactor)技术的特点，形成生物、化学 工程常用的喷射环流反应器(jet loop reactor )。喷射环流反应器， 融合了射流曝气、生物流化床、气升环流反应器等工艺技术特点，从 根本上解决了污水处理过程中氧传质受限的问题，使反应系统中物料 间的混合、传质得到显著的改善，具有传质效率高、水力停留时间短、 容积负荷高、抗沖击负荷能力强、处理效果稳定等优点，被广泛应用 于生活污水和工业废水的处理中。由于高速剪切作用，带来较高的传 质效率，但也带来较大的缺陷一一反应后污泥沉降性很差，喷射环流 反应器在处理生活污水时，仅仅需要停留45min,但其后脱除微小絮 体粘附的气泡30min,沉淀分离2-2. 5h，给人印象主反应停留很短， 而辅助设施很大的缺陷。
4膜生物反应器是一种高效的泥水分离技术，它不同于重力泥水分 离，依靠微孔膜和膜表面污泥层过滤截留作用完成泥水分离，不用担 心微小絮体不易沉降的问题，但传统膜生物反应器受限与传质速率， 仍需要很长的生化反应时间，造成高效的泥水分离效率与低下的生化 反应效率的不匹配。膜分离单元与喷射环流生物反应器耦合，会形成
一种高效的喷射环流膜生物反应系统(M几R)，在处理低浓度有机污 水仅仅需要约lh的水力停留时间，处理1000mg/LCOD的易降解有机 废水，也仅仅需要2h的水力停留时间，大大节省了占地面积和基建
投资。
发明内容
本发明的目的在于捩供一种容积负荷特别高、占地面积非常少的 MJLR污水处理新技术及其装置。
本发明的目的是这样实现的所述的MJLR污水处理装置，它是 由喷射环流生物反应单元12和高效膜分离单元13组成的；喷射环流 生物反应单元12位于主反应区的左侧，高效膜分离单元13位于主反 应区的右侧。
本发明还有以下技术特征
(1)所述的喷射环流生物反应单元12包括进水单元14和喷射 环流生物反应器15;进水单元14连接喷射环流生物反应器15。
(2 )所述的进水单元14包括进水管1、循环总进水管2和循环 泵3 ;进水管1连接循环总进水管2，循环总进水管2连接循环泵3。
(3 )所述的喷射环流生物反应器15包括吸气喷头4、空气管5、 喷射环流生物反应单元外筒6和喷射环流生物反应单元内筒7;空气 管5位于吸气喷头4的内部，吸气喷头4与空气管5设置在反应区上 部，喷射环流生物反应单元内筒7位于喷射环流生物反应单元外筒6 的内部。
(4)所述的高效膜分离单元13由膜组件8、出水管9、鼓风机 气体10和曝气头11组成；膜组件8连接出水管9，鼓风机气体10 和曝气头11位于膜组件8下方。
本发明MJLR污水处理新技术，运行过程如下混合反应区抽入 的混合液经进水管1进入循环总进水管2,循环总进水管2中的混合液经循环泵3加压后进入导流筒顶端的吸气喷头4，混合液高速喷出， 并与从空气管5吸进的空气混合，沿着内环反应区向下流动，到达底 部后，转为上向流流过外环反应区，到达反应器顶部后污水分为三部 分 一部分反应后的污水被喷嘴再次吸入内管反应区循环； 一部分被 循环泵卩1入管道与新进入的污水混合再经喷嘴喷入； 一部分流入右侧 的高效膜分离单元13;
经过喷射环流生物反应单元12处理后的废水混合高浓度污泥絮 体，扩散到右侧的高效膜分离单元13，污泥絮体被膜组件8截留， 处理后废水经出水管9排出反应器；为保障高效膜分离单元13的过 流通量，在设计时考虑在膜组件8下部通入鼓风气体10,鼓风气体 10通过曝气头11的释方文作用，在膜组件8形成无规则扰动， 一定的 剪切作用将延长膜组件8的出水通量。
本发明M几R污水处理新技术还有以下技术特征
所述的喷射环流生物反应单元外筒6的高度与直径比设计为5: 1 -7: 1; 喷射环流反应单元内筒7与喷射环流生物反应单元外筒6 的直径比设计为0. 3-0. 45;吸气喷头4的收缩角为15°-18°;循环水 量为总进水量的4 - 8倍；膜组件8选用超滤膜组件，膜组件8下部 通入空气量与处理水量的气水比6: 1-10: 1。
本发明主要涉及喷射环流生物反应器的导流筒设计、喷射单元设 计及喷射环流生物反应器与膜生物反应器的耦合，新组合的技术借鉴 了二者的优点，是一种容积负荷特别高、占地面积非常少的废水好氧 生物处理技术。喷射环流膜生物反应器为一种新型好氧生物处理技 术，将喷射环流反应器与膜生物反应器耦合，解决了喷射环流反应器 出水污泥沉降性差和膜生物反应器停留时间长的缺点，二者相结合充 分利用了喷射环流反应器反应速率快、氧传质效率高的特点，也充分 利用膜生物反应器高效的泥水分离特点，其突出特点是反应器传质效 率高、有较高的容积负荷，特别适合对占地有严格要求的废水处理工 程。
图1为本发明MJLR污水处理装置示意图2为本发明MJLR污水处理装置之吸气喷头工作原理示意图。具体实施例方式
下面结合附图举例对本发明作进一步说明。
实施例1,结合图1，本发明MJLR污水处理装置，它是由喷射 环流生物反应单元(12 )和高效膜分离单元(13 )组成的；喷射环流 生物反应单元(12)位于主反应区的左侧，高效膜分离单元(13)位 于主反应区的右侧。所述的喷射环流生物反应单元(12)包括进水单 元(l4 )和喷射环流生物反应器(15 );进水单元(14 )连接喷射环 流生物反应器(15)。所述的进水单元(14)包括进水管(1)、循环 总进水管(2 )和循环泵(3 );进水管(1 )连接循环总进水管(2 )， 循环总进水管(2 )连接循环泵(3 )。所述的喷射环流生物反应器(15 ) 包括吸气喷头(4)、空气管(5)、喷射环流生物反应单元外筒(6) 和喷射环流生物反应单元内筒(7);空气管(5)位于吸气喷头(4) 的内部，吸气喷头(4)与空气管(5)设置在反应区上部，喷射环流 生物反应单元内筒(7 )位于喷射环流生物反应单元外筒(6 )的内部。 所述的高效膜分离单元(13)由膜组件(8)、出水管(9)、鼓风机气 体(10)和曝气头(11)组成；膜组件(8)连接出水管(9)，鼓风 机气体(10 )和曝气头(11 )位于膜组件(8 )下方。
实施例2，结合图1，本发明M几R污水处理新技术，运行过程如 下混合反应区抽入的混合液经进水管(1)进入循环总进水管(2 ), 循环总进水管(2 )中的混合液经循环泵(3 )加压后进入导流筒顶端 的吸气喷头(4),混合液高速喷出，并与从空气管(5)吸进的空气 混合，沿着内环反应区向下流动，到达底部后，转为上向流流过外环 反应区，到达反应器顶部后污水分为三部分 一部分反应后的污水被 喷嘴再次吸入内管反应区循环； 一部分被循环泵引入管道与新进入的 污水混合再经喷嘴喷入； 一部分流入右侧的高效膜分离单元(13);
经过喷射环流生物反应单元(12)处理后的废水混合高浓度污泥 絮体，扩散到右侧的高效膜分离单元(13)，污泥絮体被膜组件(8) 截留，处理后废水经出水管(9)排出反应器；为保障高效膜分离单 元(13)的过流通量，在设计时考虑在膜组件(8)下部通入鼓风气 体(10 )，鼓风气体(10 )通过曝气头(11 )的释放作用，在膜组件 (8 )形成无规则扰动， 一定的剪切作用将延长膜组件(8 )的出水通量。所述的喷射环流生物反应单元外筒(6)的高度与直径比设计为 5: 1-7: 1; 喷射环流反应单元内筒(7 )与喷射环流生物反应单元 外筒(6)的直径比设计为0, 3-0. 45;吸气喷头(4)的收缩角为15°-18°; 循环水量为总进水量的4-8倍；膜组件(8)选用超滤膜组件，膜 组件(8)下部通入空气量与处理水量的气水比6: 1-10: 1。
实施例3,结合图2，本发明M几R污水处理装置之喷射环流生 物反应器的核心部件——吸气喷头的工作原理如下高速液体从吸气 喷头高速喷出，由吸气喷头引入的液流在套筒内形成一个剪切区，在 剪切区内由吸力吸进的空气被分散形成超细气泡(初级分散)。气泡 直径越小，越能有效的进行氧的传质。回流污泥中的生物菌团同时也 被分解为薄膜，产生希望得到的液相和细菌之间的大的接触面，使被 处理的污水真正的形成完全混合状态。气泡、废水和细菌薄膜的混合 物沿导流筒向下流动，在反应器底部转向一起向上流过外套筒。在导 流筒的上端一部分混合物由于两相喷嘴的抽吸作用再次进入导流筒， 气泡和细菌薄膜再次被分散(二次分散)，以此运行，气泡和细菌薄 膜可被多次分散，从而提高氧的利用速率。
实施例4,结合图1、图2，本发明MJLR污水处理新技术及其装 置，主要特点在于
(1) 生化传质速率和泥水分离效率大幅度提高喷射环流膜生物 反应技术M几R融合了喷射环流生物反应技术和膜分离反应单元的优 点，生化传质速率和泥水分离效率大幅度提高。系统处理有机废水时， 可以保证污泥浓度达到8000 - 10000g/L，反应器容积负荷达到20-30kgCOD/m3. d，反应体积^又为传乡克生物处理工艺的1/6 - 1/10。
(2) 系统抗冲击负荷的能力强喷射循环生物反应为完全混合型 运行方式，系统受沖击时，通过均匀混合稀释作用、强烈曝气的微生 物加快新陈代谢作用，可能减少冲击所造成的部分影响。
(3) 污泥产量少由于喷射和高速剪切作用，强烈曝气4吏微生物 代谢速度快，由此引起的生化反应加大内源消耗，微生物以异化作用 为主，污泥同化作用产污泥量较少，为传统活性污泥工艺的70%-80%。
(4) 膜分离单元泥水分离效率高，膜分离单元出水水质较好，出 水可以达到回用水要求，节约水资源。
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权利要求
1.一种MJLR污水处理装置，它是由喷射环流生物反应单元(12)和高效膜分离单元(13)组成的，其特征在于喷射环流生物反应单元(12)位于主反应区的左侧，高效膜分离单元(13)位于主反应区的右侧。
2. 根据权利要求1所述的一种M几R污水处理装置，所述的喷射 环流生物反应单元(12 )包括进水单元(14 )和喷射环流生物反应器(15 )，其特征在于进水单元(14 )连接喷射环流生物反应器(15 )。
3. 根据权利要求2所述的一种MJLR污水处理装置，所述的进水 单元(14 )包括进水管(1 )、循环总进水管(2 )和循环泵(3 )，其 特征在于进水管(1)连接循环总进水管(2)，循环总进水管(2) 连接循环泵(3 )。
4. 根据权利要求2所述的一种MJLR污水处理装置，所述的喷射 环流生物反应器(15)包括吸气喷头(4)、空气管(5)、喷射环流生 物反应单元外筒(6)和喷射环流生物反应单元内筒(7)，其特征在 于空气管(5)位于吸气喷头(4)的内部，吸气喷头(4)与空气 管(5 )设置在反应区上部，喷射环流生物反应单元内筒(7 )位于喷 射环流生物反应单元外筒(6)的内部。
5. 根据权利要求1所述的一种MJLR污水处理装置，所述的高效 膜分离单元(13 )由膜组件(8 )、出水管(9 )、鼓风机气体(10 )和 曝气头(11)组成，其特征在于膜组件(8)连接出水管(9)，鼓 风机气体(10 )和曝气头(11)位于膜组件(8 )下方。
6. —种M几R污水处理新技术，其特征在于运行过程如下混 合反应区抽入的混合液经进水管(1)进入循环总进水管(2)，循环 总进水管(2 )中的混合液经循环泵(3 )加压后进入导流筒顶端的吸 气喷头(4),混合液高速喷出，并与从空气管(5)吸进的空气混合， 沿着内环反应区向下流动，到达底部后，转为上向流流过外环反应区， 到达反应器顶部后污水分为三部分 一部分反应后的污水被喷嘴再次 吸入内管反应区循环； 一部分被循环泵引入管道与新进入的污水混合 再经喷嘴喷入； 一部分流入右侧的高效膜分离单元(13);经过喷射环流生物反应单元(12)处理后的废水混合高浓度污泥絮体，扩散到右侧的高效膜分离单元(13)，污泥絮体被膜组件(8)截留，处理后废水经出水管(9)排出反应器；为保障高效膜分离单元(13)的过流通量，在设计时考虑在膜组件(8)下部通入鼓风气体(10),鼓风气体(10)通过曝气头(11)的释放作用，在膜组件(8 )形成无规则扰动， 一定的剪切作用将延长膜组件(8 )的出水通量。
7.根据权利要求6所述的一种MJLR污水处理新技术，所述的喷射环流生物反应单元外筒(6)的高度与直径比设计为5: 1-7: 1;喷射环流反应单元内筒(7 )与喷射环流生物反应单元外筒(6 )的直径比设计为0. 3-0. 45;吸气喷头(4 )的收缩角为15°-18°;循环水量为总进水量的4 - 8倍；膜组件(8 )选用超滤膜组件，膜组件(8 )下部通入空气量与处理水量的气水比6: 1-10: 1。
全文摘要
本发明提供一种容积负荷高、占地面积少的MJLR(喷射环流膜生物反应系统)污水处理新技术及其装置。MJLR污水处理装置，由喷射环流生物反应单元和高效膜分离单元组成；喷射环流生物反应单元位于主反应区的左侧，高效膜分离单元位于主反应区的右侧。所述的喷射环流生物反应单元包括进水单元和喷射环流生物反应器；进水单元连接喷射环流生物反应器。所述的高效膜分离单元由膜组件出水管、鼓风机气体和曝气头组成；膜组件连接出水管，鼓风机气体和曝气头位于膜组件下方。本发明主要涉及喷射环流生物反应器的导流筒设计、喷射单元设计及喷射环流生物反应器与膜生物反应器的耦合，是一种容积负荷特别高、占地面积非常少的废水好氧生物处理技术。
文档编号C02F3/12GK101591126SQ20091007165
公开日2009年12月2日 申请日期2009年3月27日 优先权日2009年3月27日
发明者温沁雪, 陈志强 申请人:哈尔滨工业大学