申請日2015.06.16

　　公開(公告)日2015.11.11

　　IPC分類號C02F3/10; C02F3/02

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種微動力一體化膜法污水再生器及處理工藝，包括供電系統(tǒng)及污水處理系統(tǒng);所述污水處理系統(tǒng)包括調(diào)節(jié)池、一體化污水處理罐體及虹吸裝置;一體化污水處理罐體內(nèi)設(shè)有無泡曝氣區(qū)及膜生物反應(yīng)區(qū);無泡曝氣區(qū)內(nèi)設(shè)有風機、監(jiān)測設(shè)備、曝氣設(shè)備及曝氣池;曝氣設(shè)備包括若干曝氣填料;該曝氣填料包括中心座及與中心座內(nèi)部連通的若干膜結(jié)構(gòu);該若干膜結(jié)構(gòu)圍繞中心座外圍周向間隔布置以呈花瓣式結(jié)構(gòu);該若干曝氣填料相互串接以使中心座內(nèi)部相互連通且形成過氣通道;膜生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)有膜組件;虹吸裝置包括中間水箱和密閉式的收集池。本發(fā)明具有曝氣效率高，有效節(jié)省能源，適用范圍廣的優(yōu)點。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種微動力一體化膜法污水再生器，其特征在于：包括供電系統(tǒng)及污水 處理系統(tǒng);所述污水處理系統(tǒng)包括調(diào)節(jié)池、無泡曝氣區(qū)、膜生物反應(yīng)區(qū)及虹吸 裝置;

　　調(diào)節(jié)池內(nèi)的水通過輸水管路進入一體化處理罐體;

　　無泡曝氣區(qū)內(nèi)設(shè)有風機、監(jiān)測設(shè)備、曝氣設(shè)備及曝氣池;該風機、監(jiān)測設(shè) 備及曝氣設(shè)備通過輸氣管路連通，監(jiān)測設(shè)備設(shè)在風機與曝氣設(shè)備之間;曝氣設(shè) 備包括若干曝氣填料，該曝氣填料包括中心座及與中心座內(nèi)部連通的若干膜結(jié) 構(gòu)，該若干膜結(jié)構(gòu)圍繞中心座外圍周向間隔布置以呈花瓣式結(jié)構(gòu);該若干曝氣 填料相互串接以使中心座內(nèi)部相互連通且形成過氣通道;風機產(chǎn)生的氣體由輸 氣管路依次經(jīng)過監(jiān)測設(shè)備、中心座進入膜結(jié)構(gòu)并通過膜結(jié)構(gòu)向曝氣池中曝氣;

　　膜生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)有用于固液分離的膜組件，所述無泡曝氣區(qū)之部分曝氣 設(shè)備延伸至膜生物反應(yīng)區(qū)內(nèi);

　　虹吸裝置包括通過輸水管路連通的中間水箱和密閉式的收集池;中間水箱 與膜生物反應(yīng)區(qū)高度齊平且通過輸水管路相互連通;收集池高度低于膜生物反 應(yīng)區(qū);膜生物反應(yīng)區(qū)與中間水箱均通過設(shè)有第一閥門的輸水管路連通外部水源; 膜生物反應(yīng)區(qū)與中間水箱間設(shè)有第二閥門;膜生物反應(yīng)區(qū)與收集池間設(shè)有第三 閥門;收集池上設(shè)有出氣口，出氣口上設(shè)有第四閥門，出氣口通過輸氣管路分 別連通膜生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)的曝氣設(shè)備及風機;出氣口與膜生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)曝氣設(shè)備 間設(shè)有第五閥門;出氣口與風機間設(shè)有第六閥門。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微動力一體化膜法污水再生器，其特征在于： 所述曝氣填料包括氣母管及若干中空膜絲，該氣母管即構(gòu)成上述之中心座，該 中空膜絲即為上述之膜結(jié)構(gòu)，該若干中空膜絲圍繞氣母管外圍周向間隔布置構(gòu) 成上述之花瓣式結(jié)構(gòu);每一中空膜絲彎曲呈U型且其兩端均與氣母管連通以使 中空膜絲內(nèi)部與氣母管內(nèi)部連通;每一曝氣填料之氣母管上端口直接或通過連 接管與上一個曝氣填料之氣母管下端口連通，最上方的曝氣填料之氣母管上端 口與輸氣管路連通，最下方的曝氣填料之氣母管下端口裝接有一堵頭。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微動力一體化膜法污水再生器，其特征在于： 所述曝氣填料包括母接管及若干膜單元，該母接管即構(gòu)成上述之中心座;該膜 單元即為上述之膜結(jié)構(gòu)，該若干膜單元圍繞母接管周向間隔設(shè)置構(gòu)成上述之花 瓣式結(jié)構(gòu);該膜單元包括氣母管及若干中空膜絲;氣母管與母接管內(nèi)部連通; 每一中空膜絲彎曲呈U型且其兩端均與氣母管連通以使中空膜絲內(nèi)部與氣母管 內(nèi)部連通;中空膜絲中部的彎曲段通過一固定結(jié)構(gòu)固定在膜單元之自由端;每 一曝氣填料之母接管上端口直接或通過連接管與上一個曝氣填料之母接管下端 口連通，最上方的曝氣填料之母接管上端口直接或通過連接管與輸氣管路連通， 最下方的曝氣填料之母接管下端口裝接有一堵頭。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微動力一體化膜法污水再生器，其特征在于： 所述無泡曝氣區(qū)及膜生物反應(yīng)區(qū)均設(shè)在污水處理罐內(nèi)以構(gòu)成一體化污水處理罐 體。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種微動力一體化膜法污水再生器，其特征 在于：所述中空膜絲為纖維膜制成，該纖維膜由從內(nèi)到外的疏水層、支撐層、 親水層依次層合在一起形成;所述中空膜絲的膜孔徑小于3μm。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種微動力一體化膜法污水再生器，其特征 在于：所述曝氣設(shè)備包括若干相互并聯(lián)的曝氣填料組，每一曝氣填料組包括至 少兩個相互串接的曝氣填料;所述監(jiān)測設(shè)備為至少兩個，各一曝氣填料組對應(yīng) 各一監(jiān)測設(shè)備。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種微動力一體化膜法污水再生器，其特征在于： 所述曝氣設(shè)備還包括普通填料，普通填料設(shè)于曝氣填料之上方。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微動力一體化膜法污水再生器，其特征在于： 所述收集池與膜生物反應(yīng)區(qū)的高度差為至少5m;所述膜組件為低壓膜組件。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微動力一體化膜法污水再生器，其特征在于： 所述監(jiān)測設(shè)備為轉(zhuǎn)子式或氣體流量計式;所述供電系統(tǒng)為太陽能供電系統(tǒng)，包 括太陽能發(fā)電機與蓄電池;所述風機電接蓄電池。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種微動力一體化膜法污水再生器的處理工藝， 其特征在于：曝氣量為氣水比10～15;曝氣方式為間歇曝氣，每次曝氣30～ 40min，每天總共曝氣6～12h;曝氣填料與普通填料個數(shù)比例為2:1，曝氣填料 與普通填料呈矩陣分布，相鄰曝氣填料、相鄰普通填料、相鄰的曝氣填料與普 通填料間的間距均為200mm;中空膜絲之比表面積大于600cm2/cm3;無泡曝氣區(qū) 容積負荷為0.6～1.0m3/(m2·d);一體化污水處理罐體處理水量0～500m3/d。

　　說明書

　　一種微動力一體化膜法污水再生器及處理工藝

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種微動力一體化膜法污水再生器及處理工藝。

　　背景技術(shù)

　　無泡曝氣膜生物反應(yīng)器(MembraneAerationBiofilmReactor，MABR)，由中空纖維膜填料部分和水流部分組成。中空纖維膜不僅向生物膜供氧，同時又是附著生物膜的載體。純氧或空氣通過中空纖維膜的微孔為生物膜進行無泡曝氣，在中空纖維膜的外側(cè)形成的生物膜與廢水充分接觸，廢水中所含的有機物被生物膜吸附和氧化分解，從而使廢水得到凈化。MABR是一種新型的反應(yīng)器，其顯著特點是無泡供氧，即將供氧壓強控制在泡點(曝氣時纖維膜壁上產(chǎn)生氣泡的最低氣體壓強)以下，供氧過程中沒有肉眼可見的氣泡形成，可以提高曝氣效率。但是常規(guī)無泡曝氣膜生物反應(yīng)器的中空纖維膜絲為簡單的布置，如《無泡曝氣膜生物反應(yīng)器去除高氨氮廢水的試驗研究》(劉鵬飛，朱文亭，劉旦玉等，給水排水2006，32(8)，48-51)中公開的無泡曝氣膜生物反應(yīng)器，存在填充密度不高、曝氣效率低的缺陷，且需要發(fā)電機，風機等耗能設(shè)備，耗較高。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供了一種微動力一體化膜法污水再生器及處理工藝，曝氣效率高，有效節(jié)省能源，適用范圍廣。

　　本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案之一是：

　　一種微動力一體化膜法污水再生器，包括供電系統(tǒng)及污水處理系統(tǒng);所述污水處理系統(tǒng)包括調(diào)節(jié)池、無泡曝氣區(qū)、膜生物反應(yīng)區(qū)及虹吸裝置;

　　調(diào)節(jié)池內(nèi)的水通過輸水管路進入一體化處理罐體;

　　無泡曝氣區(qū)內(nèi)設(shè)有風機、監(jiān)測設(shè)備、曝氣設(shè)備及曝氣池;該風機、監(jiān)測設(shè)備及曝氣設(shè)備通過輸氣管路連通，監(jiān)測設(shè)備設(shè)在風機與曝氣設(shè)備之間;曝氣設(shè)備包括若干曝氣填料，該曝氣填料包括中心座及與中心座內(nèi)部連通的若干膜結(jié)構(gòu)，該若干膜結(jié)構(gòu)圍繞中心座外圍周向間隔布置以呈花瓣式結(jié)構(gòu);該若干曝氣填料相互串接以使中心座內(nèi)部相互連通且形成過氣通道;風機產(chǎn)生的氣體由輸氣管路依次經(jīng)過監(jiān)測設(shè)備、中心座進入膜結(jié)構(gòu)并通過膜結(jié)構(gòu)向曝氣池中曝氣;

　　膜生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)有用于固液分離的膜組件，所述無泡曝氣區(qū)之部分曝氣設(shè)備延伸至膜生物反應(yīng)區(qū)內(nèi);

　　虹吸裝置包括通過輸水管路連通的中間水箱和密閉式的收集池;中間水箱與膜生物反應(yīng)區(qū)高度齊平且通過輸水管路相互連通;收集池高度低于膜生物反應(yīng)區(qū);膜生物反應(yīng)區(qū)與中間水箱均通過設(shè)有第一閥門的輸水管路連通外部水源;膜生物反應(yīng)區(qū)與中間水箱間設(shè)有第二閥門;膜生物反應(yīng)區(qū)與收集池間設(shè)有第三閥門;收集池上設(shè)有出氣口，出氣口上設(shè)有第四閥門，出氣口通過輸氣管路分別連通膜生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)的曝氣設(shè)備及風機;出氣口與膜生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)曝氣設(shè)備間設(shè)有第五閥門;出氣口與風機間設(shè)有第六閥門。

　　一實施例中：所述曝氣填料包括氣母管及若干中空膜絲，該氣母管即構(gòu)成上述之中心座，該中空膜絲即為上述之膜結(jié)構(gòu)，該若干中空膜絲圍繞氣母管外圍周向間隔布置構(gòu)成上述之花瓣式結(jié)構(gòu);每一中空膜絲彎曲呈U型且其兩端均與氣母管連通以使中空膜絲內(nèi)部與氣母管內(nèi)部連通;每一曝氣填料之氣母管上端口直接或通過連接管與上一個曝氣填料之氣母管下端口連通，最上方的曝氣填料之氣母管上端口與輸氣管路連通，最下方的曝氣填料之氣母管下端口裝接有一堵頭。

　　一實施例中：所述曝氣填料包括母接管及若干膜單元，該母接管即構(gòu)成上述之中心座;該膜單元即為上述之膜結(jié)構(gòu)，該若干膜單元圍繞母接管周向間隔設(shè)置構(gòu)成上述之花瓣式結(jié)構(gòu);該膜單元包括氣母管及若干中空膜絲;氣母管與母接管內(nèi)部連通;每一中空膜絲彎曲呈U型且其兩端均與氣母管連通以使中空膜絲內(nèi)部與氣母管內(nèi)部連通;中空膜絲中部的彎曲段通過一固定結(jié)構(gòu)固定在膜單元之自由端;每一曝氣填料之母接管上端口直接或通過連接管與上一個曝氣填料之母接管下端口連通，最上方的曝氣填料之母接管上端口直接或通過連接管與輸氣管路連通，最下方的曝氣填料之母接管下端口裝接有一堵頭。

　　一實施例中：所述無泡曝氣區(qū)及膜生物反應(yīng)區(qū)均設(shè)在污水處理罐內(nèi)以構(gòu)成一體化污水處理罐體。

　　一實施例中：所述中空膜絲為纖維膜制成，該纖維膜由從內(nèi)到外的疏水層、支撐層、親水層依次層合在一起形成;所述中空膜絲的膜孔徑小于3μm。

　　一實施例中：所述曝氣設(shè)備包括若干相互并聯(lián)的曝氣填料組，每一曝氣填料組包括至少兩個相互串接的曝氣填料;所述監(jiān)測設(shè)備為至少兩個，各一曝氣填料組對應(yīng)各一監(jiān)測設(shè)備。

　　一實施例中：所述曝氣設(shè)備還包括普通填料，普通填料設(shè)于曝氣填料之上方。

　　一實施例中：所述收集池與膜生物反應(yīng)區(qū)的高度差為至少5m;所述膜組件為低壓膜組件。

　　一實施例中：所述監(jiān)測設(shè)備為轉(zhuǎn)子式或氣體流量計式;所述供電系統(tǒng)為太陽能供電系統(tǒng)，包括太陽能發(fā)電機與蓄電池;所述風機電接蓄電池。

　　本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案之二是：

　　一種微動力一體化膜法污水再生器的處理工藝，曝氣量為氣水比10～15;曝氣方式為間歇曝氣，每次曝氣30～40min，每天總共曝氣6～12h;曝氣填料與普通填料個數(shù)比例為2:1，曝氣填料與普通填料呈矩陣分布，相鄰曝氣填料、相鄰普通填料、相鄰的曝氣填料與普通填料間的間距均為200mm;中空膜絲之比表面積大于600cm2/cm3;無泡曝氣區(qū)容積負荷為0.6～1.0m3/(m2·d);一體化污水處理罐體處理水量0～500m3/d。

　　本技術(shù)方案與背景技術(shù)相比，它具有如下優(yōu)點：

　　1.本發(fā)明的曝氣填料采用了纖維膜制成的中空膜絲，在曝氣的同時，纖維膜還可以作為微生物生長的載體，利用微生物攝取污水中的污染物作為營養(yǎng)來凈化廢水，曝氣還可以為附著在膜上的微生物供氧，相比傳統(tǒng)不具有曝氣功能的普通填料凈化廢水的效率更高。

　　2.常規(guī)曝氣往往形成大量的空氣泡，空氣泡上升到水體表面，擴散到大氣中，氧氣的利用率低，而本發(fā)明的曝氣填料的中空膜絲的膜孔徑小于3μm，孔徑小，產(chǎn)生的氣泡小，且實際操作時可以將供氧壓強控制在泡點(曝氣時纖維膜壁上產(chǎn)生氣泡的最低氣體壓強)以下，使得供氧過程中沒有肉眼可見的氣泡形成，以實現(xiàn)無泡曝氣，無泡曝氣能夠使得大部分的氧氣轉(zhuǎn)化為水體中的溶解氧，水中溶氧能達到0.5-4mg/L，大大提高氧氣利用率，氧氣傳質(zhì)效率高，節(jié)約能源。

　　3.曝氣填料中若干膜結(jié)構(gòu)圍繞中心座外圍周向間隔布置以呈花瓣式結(jié)構(gòu)，填充密度高，提高了氣體的利用率，進一步提高曝氣效率。

　　4.本發(fā)明在風機與曝氣填料之間設(shè)有監(jiān)測設(shè)備，通過觀察監(jiān)測設(shè)備可以實時了解填料的運行情況。

　　5.本發(fā)明采用太陽能發(fā)電供給無泡曝氣，采用虹吸排水，充分利用太陽能及重力勢能，節(jié)省水泵，減少電能使用，具有微動力的優(yōu)點，節(jié)約能耗;適用于山地、郊區(qū)等遠離城市的農(nóng)村偏遠地方水處理，也可用于城市缺地區(qū)域，還可以通過多層建造方式，用于可建樓的污水處理廠站。