[發(fā)明專(zhuān)利]旋轉(zhuǎn)管式無(wú)紡布動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器及其污水處理方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010128979.2
• 申請(qǐng)日: 2010-03-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101786736A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張捍民;蔣濤;孫偉;孫相彧;楊鳳林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C02F9/02
• 分類(lèi)號(hào): C02F9/02;C02F3/12
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專(zhuān)利中心 21200
• 代理人: 侯明遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及污水處理及中水回用技術(shù)，特別涉及膜生物反應(yīng)器工藝成本降低、膜污染控制實(shí)現(xiàn)的方法。

背景技術(shù)

我國(guó)水資源匱乏，是世界上13個(gè)貧水國(guó)之一。全國(guó)600余座城市中已有400余座缺水，因缺水而減少的工業(yè)產(chǎn)值每年超過(guò)1200億元。利用水質(zhì)和水價(jià)較生活飲用水低的中水綠化、洗車(chē)、沖洗衛(wèi)生器具等，可以節(jié)約寶貴的水資源，緩和城市水的供需矛盾，還可減輕城市排水系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。膜生物反應(yīng)器(membranebioreactor，MBR)被認(rèn)為是最有發(fā)展前途的污水處理與回用技術(shù)之，其本身可以替代傳統(tǒng)污水處理工藝中的活性污泥池、二沉池、濾池三項(xiàng)工藝，出水僅需投加少量消毒劑，避免發(fā)生二次污染就可以實(shí)現(xiàn)回用，而且污泥產(chǎn)量低、占地面積小、操作方便。但一種工藝的廣泛應(yīng)用不僅取決于自身的技術(shù)可行性，還取決于其經(jīng)濟(jì)可行性，膜組件價(jià)格昂貴和膜污染不易控制是阻礙MBR推廣應(yīng)用的主要問(wèn)題。在處理規(guī)模為240m³/d的污水回用系統(tǒng)中，一體式膜生物反應(yīng)器中膜組件費(fèi)用占總投資比例為57.3％，膜的更換費(fèi)用占運(yùn)行費(fèi)用的58％，動(dòng)力費(fèi)用占運(yùn)行費(fèi)用的21％；為延緩膜污染，膜生物反應(yīng)器工藝氣水比通常在40∶1左右，曝氣的能耗占動(dòng)力費(fèi)用的96％以上。

山東大學(xué)邱憲峰等人構(gòu)建了內(nèi)循環(huán)動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器以嘗試提高反應(yīng)器錯(cuò)流速度、抑制膜污染。反應(yīng)器整體結(jié)構(gòu)由外筒和內(nèi)筒組成，膜組件置于內(nèi)筒，利用曝氣管在內(nèi)筒外側(cè)進(jìn)行曝氣，向混合液供氧并推動(dòng)混合液在反應(yīng)器內(nèi)形成環(huán)流。反應(yīng)器膜污染情況較常規(guī)膜生物反應(yīng)器有一定改善，但效果不夠理想，需定期進(jìn)行大曝氣量反沖洗，平均反沖洗周期為54.8h。同樣是為解決膜污染問(wèn)題，武漢科技學(xué)院左丹英等人設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)盤(pán)式平板膜生物反應(yīng)器。作為膜材料的PVDF膜包覆在旋轉(zhuǎn)盤(pán)上下表面，依靠轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)清洗膜表面。但因轉(zhuǎn)盤(pán)設(shè)置為豎直方向上串聯(lián)，曝氣剪切力無(wú)法再作用于膜表面；且上表面污染后不易清洗，反沖洗通量恢復(fù)率在30％左右；更使串在中間位置的膜片更換困難。為降低膜組件的價(jià)格，清華大學(xué)致力于研究在孔徑為100μm的篩絹上利用微生物及其代謝產(chǎn)物形成的動(dòng)態(tài)膜進(jìn)行過(guò)濾。結(jié)果表明，系統(tǒng)對(duì)COD的總?cè)コ驶旧洗笥?0％，但是，動(dòng)態(tài)膜表面污染嚴(yán)重，而為避免操作壓力過(guò)高而進(jìn)行的下方曝氣會(huì)使動(dòng)態(tài)膜完全破壞，出水SS平均達(dá)到2270mg/l，35min后動(dòng)態(tài)膜才會(huì)重新形成，因此需要增加將下方曝氣后一段時(shí)間內(nèi)的出水返回處理的裝置，在出水水質(zhì)和系統(tǒng)操作的穩(wěn)定性方面還存在問(wèn)題，距實(shí)際應(yīng)用還有差距。另外，傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器為增大剪切力均采用大孔曝氣，氧利用率低，能耗增加。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種控制膜污染、并降低膜組件成本的污水處理方法，用該方法設(shè)計(jì)及建造膜生物反應(yīng)器，不僅能夠使其保持膜生物反應(yīng)器的所有優(yōu)點(diǎn)，而且能夠有效克服桎梏膜生物反應(yīng)器工藝廣泛應(yīng)用的膜污染不易控制、膜組件成本較高的缺點(diǎn)，并由此降低曝氣所需能耗，使膜生物反應(yīng)器工藝的工程應(yīng)用實(shí)現(xiàn)投資及運(yùn)行費(fèi)用大幅度降低，從而促進(jìn)該工藝的推廣和普及。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述應(yīng)用旋轉(zhuǎn)管式無(wú)紡布動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)污水處理的技術(shù)方案是：

采用孔徑3-5微米無(wú)紡布作為廉價(jià)基材，將其包裹在管壁開(kāi)孔的中空管上形成管式過(guò)濾組件，過(guò)濾組件上部密封，下部留有出水口。中空管壁在滿足管材強(qiáng)度的要求下使孔隙率最高。過(guò)濾組件垂直安置，相互平行，呈環(huán)狀均勻排列，利用上下圓盤(pán)的插孔和下部圓盤(pán)的插槽固定在反應(yīng)器兩個(gè)圓盤(pán)之間。上下圓盤(pán)由中心圓柱通過(guò)螺紋連接，此結(jié)構(gòu)及固定于圓盤(pán)間的管式過(guò)濾組件組成獨(dú)立整體，可單獨(dú)拆卸；每個(gè)管式過(guò)濾組件可單獨(dú)從插槽及插孔中取出，進(jìn)行無(wú)紡布的更換。下部圓盤(pán)中央固定于反應(yīng)器底部的旋轉(zhuǎn)子上。旋轉(zhuǎn)子通過(guò)法蘭固定在反應(yīng)器底部，并與反應(yīng)器外的齒輪同軸相連，該齒輪稱(chēng)為從動(dòng)齒輪，在主動(dòng)齒輪的帶動(dòng)下，旋轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。主動(dòng)齒輪由電動(dòng)機(jī)控制轉(zhuǎn)速。下部圓盤(pán)中央設(shè)有總集水管，圓盤(pán)內(nèi)部沿半徑方向設(shè)有和管式過(guò)濾組件對(duì)應(yīng)的徑向集水管，徑向集水管兩端分別連接管式過(guò)濾組件出水口及總集水管，總集水管和外部出水管相連接，污水經(jīng)活性污泥降解和無(wú)紡布上由微生物及其代謝物組成的動(dòng)態(tài)膜過(guò)濾，在抽吸泵作用下進(jìn)入過(guò)濾組件中空的內(nèi)部，通過(guò)徑向集水管匯集至總集水管后經(jīng)出水管排出。