[发明专利]一体式无泡曝气膜生物反应器

说明书

技术领域：

本发明涉及一种污水处理装置，尤其是一种膜生物反应器。

背景技术：

随着社会经济的发展和人口的增长，水资源短缺已经成为一个全球化的问题，而我国的缺水形势尤其严峻。我国人均水资源量只相当于世界人均水资源量的1/4，是世界人均水资源极少的13个国家之一。与此同时，水环境污染日趋严重。全国七大重点流域地表水有机污染严重，主要是湖泊富营养化问题突出。尤其近年来，随着社会经济的快速发展，工农业用水需求量迅速增长，水资源浪费及污染问题日趋严重，使我国水资源短缺问题更加突出。高浓度有机废水对环境水体的污染程度大，而且处理难度较高，是国内外环保研究领域中的难题之一。膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor，简称MBR)工艺，是一种将传统的生物处理工艺与膜分离技术相结合的新型污水处理技术，但是由于在运行过程中，膜易受到污染，导致出水量降低，给操作管理带来困难；需要提供过量的气泡来防止膜污染的出现，加之膜组件出水需要抽吸等外压作用，造成了高能耗。因此，探求新的供氧方式非常必要。

在废水的生物处理过程中，一般而言，生物膜都比较厚，而氧仅可以传递到生物膜的15μm～50μm的厚度内。当在处理高浓度有机废水时，这将成为降解的限制。虽然使用纯氧曝气可以克服这一困难，但在常规的生物膜系统中，纯氧曝气会有很多的氧气泄漏到大气中，造成了浪费。

无泡曝气膜生物反应器(Membrane Aeration Biofilm Reactor，简称MABR)是应用于水处理的一种新型反应器，采用了透气性膜作为微生物生长的载体，同时又利用其为附着生长的微生物供氧。由于膜的比表面积特别大，以膜为载体可以在很小的空间内为微生物的生长提供很大的面积，这样大大提高了单位空间内的污泥浓度。

无泡曝气膜生物反应器操作方式分为间歇操作和连续操作两种，在现有的无泡曝气膜生物反应器操作方式往往只能实现其中一种操作方式，不但对于实验研究有较大的局限性，而且运行成本也较高。

在以往MABR工艺中，由于氧气在传递过程中不形成气泡，不能混合主体料液，传统方法通常采用叶轮、磁力搅拌器、氮气或空气喷射器等来实现液相混合，叶轮搅拌对于流体的混合具有局限性，易形成死角，并需要对转速有严格的控制，否则剪切力过大易造成生物膜的脱落；磁力搅拌只适用小型MABR，不适用于处理量大的装置；氮气或空气喷射器需要设备专用配件，成本较高。

发明内容：

本发明针对现有技术膜结构不合理，仅适用单一操作，料液混合装置存在缺陷、成本较高等问题，提供一种优化的膜结构，既适用于连续操作又适用于进行间歇操作，能够实现平推流及全混流的一体式无泡曝气膜生物反应器。

本发明的技术解决方案是：一种一体式无泡曝气膜生物反应器，设有生化反应器，在生化反应器内竖直安放有中空纤维帘式膜，在中空纤维帘式膜的上下两端分别用树脂固定于单通PVC管的侧壁内，中空纤维帘式膜下端的PVC管与进气管连接，中空纤维帘式膜上端的PVC管与排气管连接，进气管通过空气转子流量计与空气压缩机连接，排气管通过气体微调阀通至空气中。所述的中空纤维帘式膜最好采用疏水性聚偏氟乙烯材质。

本一体式无泡曝气膜生物反应器，设有进料箱，进料箱通过污水输送管路与生化反应器下部连通，污水输送管路上设有增压泵。

本一体式无泡曝气膜生物反应器，在生化反应器底部设有水泵，水泵与外侧循环管路连接，外侧循环管路连通至中空纤维帘式膜的上方，外侧循环管路上设有节流阀。水泵可以设置在生化反应器内部也可也设在其外部，最好是选用放置在生化反应器内部的潜水泵。

所述的外侧循环管路位于中空纤维帘式膜上方的末端最好设置有两分支回流管，这两分支回流管位于中空纤维帘式膜的两侧。

所述的生化反应器的顶端设置有溢流堰，溢流堰外设有溢流槽，溢流槽底部设有出水管路及取样阀。

所述污水输送管路及外侧循环管路上最好设有液体转子流量计。

本发明具有以下的优点：

一、无泡曝气生物膜采用中空纤维帘式膜结构，保证氧气利用率接近百分之百，气体由一端PVC管持续通入膜内腔，一部分气体被生物膜消耗，剩余部分气体从另一端的PVC管排出，空气由空气压缩机从中空纤维帘式膜下端导入，在中空纤维膜管腔内流动，在膜两侧氧分压差的推动下，管腔内的氧透过膜壁或膜壁上的微孔直接扩散进入管外生物膜，极大提高了传氧效率，满足了微生物氧化降解有机污染物耗氧需求，并且可以通过排气管后的气体微调阀，可以有效稳定的控制气体压力和流速，方便准确控制曝气量。