專利名稱：自吸式射流噴頭曝氣外置式膜生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于利用生化技術(shù)和膜分離技術(shù)處理廢水的設(shè)備，特別涉及一種自吸式射流曝氣外置式膜生物反應(yīng)器廢水處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
膜生物反應(yīng)器為傳統(tǒng)活性污泥法與膜分離技術(shù)的結(jié)合?；钚晕勰嘀形⑸飳?duì)原水中有機(jī)物進(jìn)行生物降解，達(dá)到去除有機(jī)物的目的。膜分離單元代替了傳統(tǒng)工藝中的二沉池，可以截留原水中的固體懸浮物、膠體物質(zhì)等，保證優(yōu)質(zhì)而穩(wěn)定的出水水質(zhì)。膜生物反應(yīng)器與傳統(tǒng)水處理工藝相比有以下優(yōu)勢(shì)占地面積小，僅為傳統(tǒng)工藝的1/3 1/2 ;出水水質(zhì)好，可 回用；濁度明顯低于傳統(tǒng)工藝，對(duì)于大腸菌、噬菌體和有毒的微污染物的去除很明顯；生物處理單元中污泥濃度高，泥齡長(zhǎng)，對(duì)有機(jī)物去除率高；對(duì)于氮磷污染物有較高的去除效果；與傳統(tǒng)工藝相比，膜生物反應(yīng)器產(chǎn)生的剩余污泥量少，降低了對(duì)剩余污泥處置的費(fèi)用。膜生物反應(yīng)器工藝簡(jiǎn)單、體積小、運(yùn)行管理方便、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。按照膜組件和生物反應(yīng)器的相對(duì)位置，膜生物反應(yīng)器分為淹沒式膜生物反應(yīng)器和外置式膜生物反應(yīng)器。外置式膜生物反應(yīng)器把生物反應(yīng)器與膜組件分開放置，生物反應(yīng)器的混合液經(jīng)增壓后進(jìn)入膜組件，在壓力作用下透過膜得到系統(tǒng)出水，活性污泥則被截留，并隨濃縮液回流到生物反應(yīng)器內(nèi)(圖5)。外置式膜生物反應(yīng)器特點(diǎn)是運(yùn)行穩(wěn)定可靠，易于膜的清洗、更換及增設(shè)，而且膜通量普遍較大。但是，公知的外置式膜生物反應(yīng)器多采用鼓風(fēng)曝氣為活性污泥提供新陳代謝所需要的空氣，并起攪拌混合作用。為生物反應(yīng)池配置鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)需要昂貴的投資，與高造價(jià)的膜分離設(shè)備一起造成了膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)固定投資過高。鼓風(fēng)曝氣過程需消耗大量能量，也不易進(jìn)行脫氮工藝操作。一般條件下，為減少污染物在膜表面的沉積，延長(zhǎng)膜的清洗周期，外置的膜分離單元需要循環(huán)泵提供較高的膜面錯(cuò)流流速，水流循環(huán)量大、動(dòng)力費(fèi)用高，據(jù)報(bào)道，現(xiàn)有公知的外置式膜生物反應(yīng)器單位能耗很高，一般在3 5kWh/m3，約是普通活性污泥法的10 15倍。膜生物反應(yīng)器利用膜分離的濃縮特性提高生物反應(yīng)池的污泥濃度，從而增加生物反應(yīng)池的去除能力，但污泥濃度過高易于形成膜污染，在一定條件下，污泥濃度越高，膜通量越低；有研究認(rèn)為，膜面錯(cuò)流速度并非越高越好，膜面流速的增加使得膜表面污染層變薄，有可能會(huì)造成不可逆的污染，并且泵的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切力會(huì)使某些微生物菌體產(chǎn)生失活現(xiàn)象。因此，應(yīng)設(shè)法對(duì)現(xiàn)有外置式膜生物反應(yīng)器廢水處理技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，解決目前公知外置式膜生物反應(yīng)器投資高、運(yùn)行費(fèi)用高等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服公知的外置式膜生物反應(yīng)器投資高、運(yùn)行費(fèi)用高等缺陷，提供一種易于操作和維護(hù)、投資運(yùn)行費(fèi)用較低的自吸式射流噴頭曝氣外置式膜生物反應(yīng)器。本發(fā)明所述設(shè)備由集成生物反應(yīng)器、外置式膜分離單元和自吸式射流噴頭曝氣單元組成。
所述的集成生物反應(yīng)器由位于下部的深層曝氣生化反應(yīng)池和上部的脫氣池組成。在生化反應(yīng)池中設(shè)置有中心導(dǎo)流內(nèi)筒，導(dǎo)流內(nèi)筒為降流管，池壁與內(nèi)筒間的環(huán)形通道為升流管，循環(huán)加壓泵吸水口布置在脫氣池中，自吸式射流噴頭(3)出水口向下，安裝在內(nèi)筒上部中心位置，原水進(jìn)水口安裝在自吸式射流噴頭(3)下方。所述的外置式膜分離單元由膜組件、循環(huán)加壓泵、膜組件清洗裝置、管道、閥門、儀表及電氣控制等組成；所述膜組件采用外置式過濾形式，過濾孔徑在O. I O. 4 μ m間(微濾)和O. 05 O. I μ m間(超濾)；膜組件配置必要的膜組件清洗裝置，根據(jù)需要該裝置可以跟膜生物反應(yīng)器結(jié)合成一整套設(shè)備，也可以設(shè)計(jì)成移動(dòng)式設(shè)備，實(shí)現(xiàn)一套清洗裝置服務(wù)多個(gè)膜生物反應(yīng)器裝置。本發(fā)明自吸式射流噴頭曝氣外置式膜生物反應(yīng)器處理廢水工藝流程為待處理的廢水首先由原水進(jìn)水口(11)進(jìn)入深層曝氣生化反應(yīng)池中心導(dǎo)流筒上部自吸式射流噴頭(3)下方；循環(huán)加壓泵產(chǎn)生的經(jīng)膜組件濃縮的高壓循環(huán)液經(jīng)自吸式射流噴頭(3)曝氣后射入反應(yīng)池中心導(dǎo)流筒，使射流噴頭下方形成高速紊流剪切區(qū)，射流噴頭利用高壓循環(huán)液經(jīng)過噴頭產(chǎn)生負(fù)壓吸入空氣并使其分散成微小氣泡，夾帶射流噴頭下方的進(jìn)水形成富含氧氣和活性污泥的混合液沿著中心導(dǎo)流筒向下流動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行高效好氧生化反應(yīng)，到達(dá)反應(yīng)器底部后，又經(jīng)環(huán)形升流管向上返流到達(dá)環(huán)形升流管頂部，此時(shí)混合液中大部分氧氣被生化反應(yīng)消耗，其中一部分混合液再經(jīng)剪切向下射流，如此循環(huán)往復(fù)運(yùn)行，于是，污水被反復(fù)充氧，氣泡和微生物菌膠團(tuán)被不斷剪切細(xì)化，形成致密細(xì)小的絮凝體，在往復(fù)循環(huán)過程中進(jìn)行高效生化反應(yīng)，廢水中的有機(jī)污染物質(zhì)得到降解；以上為生化反應(yīng)循環(huán)過程。另一部分混合液進(jìn)入脫氣池，脫去混合液中的大氣泡，以利于進(jìn)入膜分離循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行射流曝氣；同時(shí)，混合液中的污泥會(huì)有部分沉到脫氣池底，經(jīng)脫氣池帶坡度的池底污泥回流槽滑落到生化反應(yīng)池中心導(dǎo)流筒，繼續(xù)參與生化循環(huán)過程，此過程可降低進(jìn)入膜分離單元的循環(huán)液污泥濃度，有利于減輕膜污染；脫氣和泥水分離后的混合液經(jīng)循環(huán)加壓泵增壓后進(jìn)入膜組件進(jìn)行過濾分離，過濾后的濃縮液經(jīng)射流噴頭曝氣后進(jìn)入生化池中心導(dǎo)流筒繼續(xù)生化循環(huán)過程，膜分離系統(tǒng)透過液即為系統(tǒng)出水；以上為膜分離循環(huán)過程。以上兩個(gè)過程連續(xù)運(yùn)行，循環(huán)往復(fù)，即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)出水并使廢水中有機(jī)物被好氧氧化而得以凈化。本發(fā)明的有益效果在于I.在外置式膜分離單元循環(huán)液出口設(shè)置自吸式射流噴頭曝氣代替鼓風(fēng)曝氣，節(jié)省曝氣系統(tǒng)設(shè)備投資，自吸式射流噴頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、維護(hù)檢修便捷。2.利用循環(huán)加壓泵富余能量和射流噴頭進(jìn)行曝氣，省去鼓風(fēng)曝氣過程消耗的大量能量，生化反應(yīng)池集成了生物流化床和深層曝氣兩種水處理工藝的優(yōu)點(diǎn)，反應(yīng)器內(nèi)污泥呈懸浮流化狀態(tài)，使混合液泥水氣三相混合更均勻，氧的傳遞效率更高，提高生化反應(yīng)效率，所以反應(yīng)器總能耗較低，降低了噸水處理運(yùn)行成本。3.大部分生化循環(huán)混合液從升流管進(jìn)入脫氣池脫去大氣泡，同時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單沉淀，以降低進(jìn)入膜分離單元的污泥濃度，經(jīng)循環(huán)加壓泵增壓后進(jìn)入膜組件進(jìn)行過濾；高壓混合液易達(dá)到湍流狀態(tài)，可使膜分離在較低的膜表面錯(cuò)流速度下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行而不易膜污染，延長(zhǎng)膜清洗周期和使用壽命，降低能耗，降低膜清洗、維護(hù)和更換費(fèi)用。


圖I為自吸式射流噴頭曝氣外置式膜生物反應(yīng)器工藝流程2為自吸式射流噴頭曝氣單元(b)示意3為外置式膜組件單元(C)示意4為集成生物反應(yīng)器(a)示意5為現(xiàn)有外置式膜生物反應(yīng)器示意中a_集成生物反應(yīng)器，b-自吸式射流噴頭曝氣單元，C-外置式膜分離單元，I-深層曝氣生化反應(yīng)池，2-脫氣池，3-自吸式射流噴頭，4-空氣流量計(jì)，5-循環(huán)加壓泵，6-壓力表，7-外置式膜組件，8-清水出水口，9-膜組件清洗裝置，10-清水池，11-原水進(jìn)水口，12-循環(huán)加壓泵吸水口。
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具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所述工藝過程作進(jìn)一步的說明。如圖I所示，原水進(jìn)水口(11)位于深層曝氣生化反應(yīng)池(I)中心導(dǎo)流筒上部的自吸式射流噴頭(3)下方，循環(huán)加壓泵吸水口(12)位于脫氣池(2)中；循環(huán)加壓泵通過吸水口吸入已脫氣和簡(jiǎn)單沉淀后混合液后經(jīng)外置式膜組件(7)過濾分離，過濾后的高速流濃縮液經(jīng)自吸式射流噴頭(3)曝氣后射入生化池中心導(dǎo)流筒，可在噴頭下方形成高速紊流剪切區(qū)，把射流器吸入的氣體進(jìn)一步分散成細(xì)小的氣泡，并夾帶噴頭下方的原水進(jìn)水，形成富含氧氣和活性污泥的混合污水沿導(dǎo)流筒向下流動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行高效好氧生化反應(yīng)；污水混合液到達(dá)反應(yīng)器底部后，又經(jīng)環(huán)形升流管向上返流到達(dá)升流管頂部，此時(shí)混合液中大部分氧氣被生化反應(yīng)消耗，其中一部分混合液再經(jīng)剪切向下射流，如此循環(huán)往復(fù)運(yùn)行，于是，污水混合液被反復(fù)充氧，氣泡和微生物菌膠團(tuán)被不斷剪切細(xì)化，并形成致密細(xì)小的絮凝體，在往復(fù)循環(huán)過程中進(jìn)行高效生化反應(yīng)，廢水中的有機(jī)污染物質(zhì)得到降解去除；另一部分混合液進(jìn)入脫氣池，脫去混合液中的大氣泡，同時(shí)，混合液中的污泥會(huì)有部分沉到池底，經(jīng)脫氣池帶坡度的池底污泥回流槽滑落到生化反應(yīng)池中心導(dǎo)流筒，繼續(xù)參與生化循環(huán)過程；脫氣和簡(jiǎn)單沉淀后的混合液經(jīng)循環(huán)加壓泵增壓后進(jìn)入膜組件進(jìn)行過濾分離，過濾后濃縮液再經(jīng)自吸式射流噴頭(3)曝氣后進(jìn)入生化池中心導(dǎo)流筒繼續(xù)下一次生化循環(huán)過程，膜過濾透過液即為系統(tǒng)出水，出水進(jìn)入清水池(10)。以上過程連續(xù)運(yùn)行，循環(huán)往復(fù)，即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)出水并使廢水中有機(jī)污染物被降解而得以凈化。膜組件清洗裝置(9)根據(jù)需要，對(duì)膜組件進(jìn)行清洗。以下舉例加以說明，但本發(fā)明權(quán)利要求范圍并非僅限于此。實(shí)施例I、利用本發(fā)明裝置處理一市政污水廠廢水，進(jìn)出水指標(biāo)為
權(quán)利要求
1.一種自吸式射流噴頭曝氣外置式膜生物反應(yīng)器廢水處理設(shè)備，其特征是該設(shè)備由集成生物反應(yīng)器(a)、自吸式射流噴頭曝氣單元(b)和外置式膜分離單元(C)組成。所述的集成生物反應(yīng)器(a)由兩部分組成一是位于下部的深層曝氣生化反應(yīng)池(I)，二是位于上部的脫氣池(2);在深層曝氣生化反應(yīng)池中設(shè)置中心導(dǎo)流內(nèi)筒，導(dǎo)流內(nèi)筒為降流管，生化反應(yīng)池外筒與內(nèi)筒間的環(huán)形通道為升流管。所述的自吸式射流曝氣單元(b)由自吸式射流噴頭(3)及流量計(jì)⑷等組成。所述的外置式膜分離單元(c)由外置式膜組件(7)、循環(huán)加壓泵(5)、膜組件清洗裝置(9)、管道、閥門、儀表(6)及電氣控制等組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自吸式射流噴頭曝氣外置式膜生物反應(yīng)器，其特征在于所述自吸式射流曝氣單元(b)由自吸式射流噴頭(3)及流量計(jì)(4)等組成，曝氣裝置為自吸式射流噴頭(3)，自吸式射流噴頭(3)安裝在循環(huán)液出口處。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自吸式射流噴頭曝氣外置式膜生物反應(yīng)器，其特征在于所述集成生物反應(yīng)器(a)下部深層曝氣生化反應(yīng)池外筒底端被封閉并按水流流線修園，中心導(dǎo)流內(nèi)筒兩端敞口，在生化反應(yīng)池頂部連接脫氣池(2)，脫氣池池底設(shè)有污泥回流槽，回流槽以一定坡度坡向生化反應(yīng)池中心導(dǎo)流筒；循環(huán)加壓泵吸水口(12)布置在脫氣池中，出水口處安裝自吸式射流噴頭(3)，噴頭出水向下，布置于中心導(dǎo)流筒上部正中央，原水進(jìn)水口(11)布置在自吸式射流噴頭(3)下方。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用生化技術(shù)和膜分離技術(shù)處理廢水的設(shè)備，特別涉及一種自吸式射流噴頭曝氣外置式膜生物反應(yīng)器廢水處理設(shè)備。該設(shè)備由集成生物反應(yīng)器、自吸式射流噴頭曝氣單元和外置式膜分離單元組成。本發(fā)明集成深層曝氣、生物流化床、射流曝氣、膜分離及SBR脫氮除磷工藝等多種水處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，氧轉(zhuǎn)移利用效率高，不需鼓風(fēng)曝氣設(shè)備，剩余污泥少，可實(shí)現(xiàn)低能耗下長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。該設(shè)備出水水質(zhì)好，工藝緊湊，占地面積小，設(shè)備投資少，便于檢修維護(hù)，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，在廢水處理及回用領(lǐng)域有較好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C02F3/12GK102863075SQ20111018871
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月7日
發(fā)明者李小利, 趙繼紅, 馬安然, 張玉潔, 李國(guó)倉 申請(qǐng)人:河南工業(yè)大學(xué)