[实用新型]撞击流曝气颗粒填料复合式膜生物反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种废水处理装置，尤其涉及一种撞击流曝气颗粒填料复合式膜生物反应器，属于废水生物处理技术领域。

背景技术

膜生物反应器是一种由膜分离单元与生物处理单元组合而成的新型废水处理技术。通过高效的膜分离技术截留微生物，实现水力停留时间和污泥龄的完全分离，具有出水水质好、处理效率高、结构紧凑、易实现自动化控制等优点。但膜污染是制约膜生物反应器在废水工程中广泛应用的主要障碍。对于浸没式膜生物反应器，大量的研究表明其膜污染主要来自于污泥颗粒在膜表面的沉积。因此，需要对反应器的结构进行优化设计、改善曝气方式，以减小污泥沉积层阻力、提高膜生物反应器的抗污染能力。如中国发明专利“投加填料的流化床型膜-生物反应器及水处理方法(申请号：02104180.6)”，该发明专利将具有粗糙表面、一定比表面积的流动型或固定型填料投加到反应器内，在气体密度差、导流板等作用下使反应器内的固、液、气三相达到流化状态。但是该膜生物反应器存在如下缺点：(1)当污泥浓度较高、流动型填料吸附大量污泥时，填料易于沉积在池底，如果要保持流动型填料始终处于流化状态，则必须采取较大的曝气强度，既加大了运行的能耗，又使得生物反应器的混合液溶解氧过高，不利于反硝化过程的进行，不能达到降低能耗、提高废水中氮元素去除率的目的；(2)采用普通的曝气方式，产生的大气泡易直接溢出水面，气液相没有充分的接触，造成氧的利用率低。

发明内容

本实用新型其目的就在于克服以上不足而提供一种抗膜污染能力强、传质效率好、氧利用率高、脱氮效果好的撞击流曝气颗粒填料复合式膜生物反应器，该装置能够克服普通浸没式膜生物反应器存在的曝气量大、膜表面易污染、总氮处理效果不理想、气液传质效果差等问题，特别适用于高浓度含氮废水和高浓度有机废水的处理，以及生活污水的深度处理。

本实用新型为实现上述目的而采用以下技术方案：该装置包括进水管、高位液槽、撞击流曝气器、生物反应池、隔网、颗粒填料、膜组件和出水管，在高位液槽上设有液位控制器，生物反应池分为流化区和撞击混合区，生物反应池下端设有排泥口，在撞击混合区安装撞击流曝气器和设置进水口，在流化区内投加颗粒填料，填料的堆积体积占生化反应池有效体积的5～40％，膜组件安装在靠近撞击混合区的颗粒填料流化区内，在流化区与撞击混合区的连接部位设置成倒角，斜面与池壁的夹角成15～45°，并且用隔网将撞击混合区与颗粒填料混合区分开，防止颗粒填料进入撞击混合区，出水管上设有压差计和抽吸计量泵。

所述的曝气器为撞击流曝气器，包括进液口、进气口、喷嘴。

所述的流化区和撞击混合区的体积比为2～50。

所述的膜组件与颗粒填料同处在流化区。

所述的隔网为不锈钢丝网或尼龙网，滤网孔径为5～10mm。

所述的颗粒填料为一种具有一定孔隙率、一定密度的柔性多孔填料，形状包括正方体、长方体、球体、椭球体、圆柱体；颗粒填料的当量直径为1～10cm，所投加颗粒填料的堆积体积占生化反应池有效体积的5～40％。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、抗膜污染能力强、传质效率好、氧利用率高、脱氮效果好的撞击流曝气颗粒填料复合式膜生物反应器，该装置能够克服普通浸没式膜生物反应器存在的曝气量大、膜表面易污染、总氮处理效果不理想、气液传质效果差等问题，特别适用于高浓度含氮废水和高浓度有机废水的处理，以及生活污水的深度处理。

2、本实用新型所述的流化区与撞击混合区连接部位的倒角处理，使斜面与池壁的夹角为15～45°，以避免颗粒填料在水流死区处沉积。

3、从撞击流曝气器的喷嘴排出的高速气液混合体在撞击区相向撞击，大气泡分散成微小的气泡，形成的高度湍动流体迅速向上进入颗粒填料流化区，使流化区气、液、固三相充分混合，在高度湍动、高度分散、高效传质的生化环境中，颗粒填料始终处于流化状态。

4、高速气液混合体的冲击使反应池内的颗粒填料增强了回旋和自旋能量，颗粒填料的回旋及自旋产生的摩擦与剪切作用增加流体流动的不稳定性，局部形成微涡旋和湍流；微涡旋的离心惯性效应加强了亚微观传质速率，提高了有机物底质和氧向颗粒填料内部的迁移速率。

5、高度湍动的混合液在膜表面产生错流剪切作用，优化膜表面的水力条件，减小膜表面附近的浓差极化层；同时自旋的颗粒填料撞击和冲刷膜表面，使膜丝形成持续的颤动，减缓污泥颗粒在膜表面的沉积，有效地减小了膜污染。