[發明專利]一種射流膜－生物反應器的方法與裝置

有效

• 申請號: 200710146309.1
• 申請日: 2007-09-04
• 公開（公告）號: CN101139135A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: 劉海寧;范正虹;邢林林
• 申請（專利權）人: 北京清大國華環保科技有限公司
• 主分類號: C02F3/12
• 分類號: C02F3/12;C02F3/20
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種新型處理水和廢水的一體式膜-生物反應器(Membrane?Bioreactor，MBR)曝氣混合方法及裝置，具體地說涉及一種MBR的射流混合曝氣方法及實現該方法的裝置。

背景技術

水資源短缺問題已成為阻礙社會經濟可持續發展以及影響社會生活穩定的重要制約因素。我國人均水資源量只相當世界人均水資源占有量的1/4，居世界第110位，而且時空分布很不均勻。據報道我國的668個城市中，缺水城市約400個，嚴重缺水的城市超過100個。尤其近年來，隨著社會經濟的快速發展，工農業用水需求量迅速增長，水資源浪費以及水資源污染問題日趨嚴重，使我國水資源短缺問題更加突出。

MBR具有出水水質良好，出水可直接回用，設備占地面積小、剩余污泥產量低和便于自動控制等優點，它的應用與推廣是解決我國水資源短缺問題的有效手段。但MBR運行過程中產生的膜污染會造成膜通量降低或膜過濾阻力上升，直接影響系統的產水率并增大運行能耗；同時膜污染程度還決定了膜的穩定運行時間，影響膜清洗等運行費用。可見膜污染是影響膜技術推廣應用的最為關鍵因素之一，因此研究控制膜污染的策略和技術就顯得尤為重要。

由于MBR采用微濾或超濾膜組件取代二沉池，可使生物反應器內獲得比普通的活性污泥法高很多的污泥濃度，極大的提高廢水處理能力，且經膜分離之后可得到更高質量的出水。而高污泥濃度要求反應器內有足夠的溶解氧來保持污泥的好氧狀態和污泥活性，這就需要提高曝氣量或提高氧利用率。顯然提高曝氣量是以更大的能耗為代價的，因此提高氧利用率成為更可行的方法。

目前實現MBR供氧和反應器內全混流狀態主要采用鼓風機曝氣的方式，這種曝氣方法具有較高的能耗，原因一是由于空氣密度遠低于污泥混合液的密度，鼓風曝氣通過氣泡來實現反應器內污泥混合液的完全混合需要較大的能耗；二是鼓風曝氣氧傳質效率低，為了滿足MBR內高濃度活性污泥的需要，需要加大曝氣而導致能耗較高。另外，鼓風機運行過程中會產生很大的噪聲，影響操作工人的健康和周邊環境。所以優化MBR技術需對鼓風曝氣的方式進行改進。

為了解決以上問題，國內外研究者先后作了大量研究并取得了一定進展，但這些手段都存在一定的不足之處，在實際應用中真正有效的仍是較少。因此，針對這些問題開發相應的技術將對MBR的推廣應用具有重要意義。

射流器通過高速水射流對空氣的卷吸作用而引入空氣，又通過紊動水流的質量交換和動量交換使空氣摻混到水中，達到增加水中溶解氧含量的要求，充分滿足池內微生物對氧的需求。同時可以加大反應器內泥水混合程度，顯著增加膜表面錯流速度，有利于在膜組件表面形成較好的紊動而大大延緩膜污染的形成。此外，采用射流器噴射出的氣液混合流來實現反應器內全混流，相對于鼓風機曝氣來實現此目的能耗大為降低。而且射流器還是一種低噪聲設備，可以優化設備間的工作環境。

在98243066.3號中國專利中，發明人將射流器引入MBR，僅用其為外置式MBR的生物反應器進行曝氣來提高氧利用率。譚澤等也提出對一體式MBR采用射流曝氣，即用泵引出反應器內混合液，經外置式射流器形成氣液混合流再進入反應器。由于射流器外置必須處于高位，所以運行能耗較大。另外，射流器放置在反應器外面，需要占據一定的空間，增大了占地面積。而在本發明中，申請人提出了將射流器內置于MBR反應器內，使其處于低位，所以可以降低能耗并節省空間；提出并實現了擴散布氣板進行氣水均勻分布，可以對膜面產生良好的錯流沖刷；并且本發明采用高效的內循環設計，使得經射流器噴射出的氣液混合流帶動污泥混合液在反應器內循環流動，加速傳質。因此本發明不僅可以有效地控制膜污染和提高氧利用率，而且還可以提高生化反應速率，使MBR運行更穩定，更高效。

發明內容

本發明的目的在于提供一種MBR射流混合曝氣的方法，該方法采用內置式射流器，通過反應器內污泥混合液的射流對空氣的卷吸作用而引入空氣，通過紊動混合液流的質量交換和動量交換使空氣摻混到水中，擴散布氣板形成的氣液混合流可有效對污泥混合液進行充氧，并帶動其在反應器內循環流動。另外，本發明采用內循環設計，利用污泥混合液的內循環流動和射流器帶來的湍動，在膜表面形成較大的剪切力，可有效地控制膜污染；并能提高傳質和傳氧速率，促進污染物降解。