[发明专利]供气式射流曝气外置式膜生物反应器

说明书

技术领域

本发明属于利用生化技术和膜分离技术处理废水的设备，特别涉及一种供气式射流曝气外置式膜生物反应器废水处理设备。

背景技术

膜生物反应器为传统活性污泥法与膜分离技术的结合。活性污泥中微生物对原水中有机物进行生物降解，达到去除有机物的目的。膜分离单元代替了传统工艺中的二沉池，可以截留原水中的固体悬浮物、胶体物质等，保证优质而稳定的出水水质。膜生物反应器与传统水处理工艺相比有以下优势：占地面积小，仅为传统工艺的1/3-1/2；出水水质好，可回用；浊度明显低于传统工艺，对于大肠菌、噬菌体和有毒的微污染物的去除很明显；生物处理单元中污泥浓度高，泥龄长，对有机物去除率高；对于氮磷污染物有较高的去除效果；与传统工艺相比，膜生物反应器产生的剩余污泥量少，降低了对剩余污泥处置的费用；膜生物反应器工艺简单、体积小、运行管理方便、易于实现自动控制。

按照膜组件和生物反应器的相对位置，膜生物反应器分为淹没式膜生物反应器和外置式膜生物反应器。

外置式膜生物反应器把生物反应器与膜组件分开放置，生物反应器的混合液经增压后进入膜组件，在压力作用下透过膜得到系统出水，活性污泥则被截留，并随浓缩液回流到生物反应器内(图5)。外置式膜生物反应器特点是运行稳定可靠，易于膜的清洗、更换及增设，而且膜通量普遍较大。但是，公知的外置式膜生物反应器多采用鼓风曝气为活性污泥提供新陈代谢所需要的空气，并起搅拌混合作用。为生物反应池配置鼓风曝气系统需要昂贵的投资，与高造价的膜分离设备一起造成了膜生物反应器系统固定投资过高。鼓风曝气过程需消耗大量能量，也不易进行脱氮工艺操作。一般条件下，为减少污染物在膜表面的沉积，延长膜的清洗周期，外置的膜分离单元需要循环泵提供较高的膜面错流流速，水流循环量大、动力费用高，据报道，现有公知的外置式膜生物反应器单位能耗很高，一般在3～5kWh/m³，约是普通活性污泥法的10～15倍。膜生物反应器利用膜分离的浓缩特性提高生物反应池的污泥浓度，从而增加生物反应池的去除能力，但污泥浓度过高易于形成膜污染，在一定条件下，污泥浓度越高，膜通量越低；有研究认为，膜面错流速度并非越高越好，膜面流速的增加使得膜表面污染层变薄，有可能会造成不可逆的污染，并且泵的高速旋转产生的剪切力会使某些微生物菌体产生失活现象。因此，应设法对现有外置式膜生物反应器废水处理技术进行改进，解决目前公知外置式膜生物反应器投资高、运行费用高等问题。

发明内容

本发明目的在于克服公知的外置式膜生物反应器投资高、运行费用高等缺陷，提供一种易于操作、投资运行费用较低的供气式射流曝气外置式膜生物反应器废水处理设备。

本发明所述设备由集成生物反应器、外置式膜分离单元和供气式射流曝气单元组成。

所述的集成生物反应器由位于下部的深层曝气生化反应池和上部的脱气池组成。在生化反应池中设置有中心导流内筒，导流内筒为降流管，池壁与内筒间的环形通道为升流管，循环加压泵吸水口布置在脱气池中，循环加压泵出水口喷头向下，布置于内筒上部中心位置，原水进水口布置在循环加压泵出水口喷头下方。所述的外置式膜分离单元由膜组件、循环泵、膜组件清洗装置、管道、阀门、仪表及电气控制等组成；所述膜组件采用外置内压式过滤形式，过滤孔径在0.1～0.4μm间(微滤)和0.05～0.1μm间(超滤)；膜组件配置必要的膜组件清洗装置，根据需要该装置可以跟膜生物反应器结合成一整套设备，也可以设计成移动式设备，实现一套清洗装置服务多个膜生物反应器装置。所述供气式射流曝气单元配有加压供气系统；射流器前后设置阀门，安装在膜组件前的循环加压泵压水管上，并安装有带阀门的并联支管路。

本发明供气式射流曝气外置式膜生物反应器处理废水的工艺流程为：

待处理的废水首先由废水进水口进入深层曝气生化反应池中心导流筒上部循环加压泵出口喷头的下方；循环加压泵产生的经膜组件浓缩的高压循环液经出口喷头射入反应池中心导流筒，使喷头下方形成高速紊流剪切区，把射流器吸入的气体进一步分散成细小的气泡，并夹带喷头下方的进水形成富含氧气和活性污泥的混合液，进行高效好氧生化反应；同时混合液沿中心导流筒向下流动，达到反应器底部后，又经环形升流管向上返流到达环形升流管顶部，此时混合液中大部分氧气被生化反应消耗，其中一部分混合液再经剪切向下射流，如此循环往复运行，于是，污水被反复充氧，气泡和微生物菌胶团被不断剪切细化，并形成致密细小的絮凝体，在往复循环过程中进行高效生化反应，废水中的有机污染物质得到降解去除；以上为生化反应循环过程。