專利名稱：無泡供氧膜生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于膜生物反應(yīng)器領(lǐng)域，特別涉及一種無泡供氧膜生物反應(yīng)器裝置。
背景技術(shù)：
膜生物反應(yīng)器中的活性污泥濃度較高，可達(dá)到幾個(gè)至幾十個(gè)g/L，活性污泥中的好氧微生物對(duì)氧需要量大。傳統(tǒng)的鼓泡式供氧系統(tǒng)，以氣泡形式在攪拌中向液相擴(kuò)散供氧，由于氣泡較大，在液相中停留時(shí)間短，其中大部分氧隨氣泡逸出水面，降低了傳氧效率。為了提高傳氧效率，人們開發(fā)了中空纖維無泡式供氧曝氣系統(tǒng)，并把它應(yīng)用在膜生物反應(yīng)器中，即無泡供氧膜生物反應(yīng)器。
在先的無泡供氧膜生物反應(yīng)器，生物反應(yīng)器為開放式，對(duì)于要求純菌條件或存在有揮發(fā)性有害氣體的水處理是不適合的。(柴曉利，趙由才.膜生物反應(yīng)器處理生活污水無泡供氧的研究。上海環(huán)境科學(xué)，2001，Vol.20，No.10482-483)在供氧膜組件的設(shè)計(jì)上主要有固定式、漂浮式兩種型式。固定式無泡供氧膜組件，將中空纖維的兩端都固定在膜組件內(nèi)，不能自由移動(dòng)，此種膜組件雖然制造比較方便，但是膜容易堵塞，堵塞后清洗也比較麻煩。漂浮式無泡供氧膜組件，將中空纖維的一端固定在膜組件內(nèi)，封死的另一端不作固定，纖維在水中自由漂動(dòng)，纖維—纖維之間相互作用，使膜具有自凈功能，減清了膜的污染。(Voss M A.Long-term performance of parallel flow，bubbleless，hollow fibermembrane aerators.Water Environ.Res.，1999，7123-30)。在先的漂浮式無泡供氧膜組件制作復(fù)雜，工藝要求及成本高不適于大規(guī)模生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于純菌條件或特殊狀態(tài)下的無泡供氧膜生物反應(yīng)器。
本發(fā)明無泡供氧膜生物反應(yīng)器(參見圖1)，包括生物反應(yīng)器單元(1)、膜單元、氧氣瓶(4)、循環(huán)泵(8)、蠕動(dòng)泵(5)、氣體流量計(jì)(3)、液體流量計(jì)(7)、凈水箱(6)、閥門(11)。膜單元包括供氧膜組件(2)、水分離膜組件(10)、排氣膜組件(12)。生物反應(yīng)器單元為密閉的圓柱型筒。在生物反應(yīng)器內(nèi)用于回流液進(jìn)水口處安裝了一個(gè)可任意調(diào)整扭轉(zhuǎn)角度的彎管(18)。
膜組件設(shè)計(jì)為可拆卸式，便于膜的更換和清洗。膜組件由帶膜絲的有機(jī)玻璃小管(13)、底座(14)與組件外殼(15或16)組成，三者之間由螺紋連接。帶有膜絲的有機(jī)玻璃小管(13)通過螺紋安裝在底座(14)上，底座再通過螺紋裝在膜組件外殼(15或16)的安裝口上，形成完整的膜組件。供氧、排氣膜采用疏水性中空纖維微孔膜，水分離膜采用親水性中空纖維微孔膜。供氧、水分離膜組件圓柱形外殼頂部有循環(huán)出水口(19)，外殼側(cè)面有一個(gè)垂直于外殼的循環(huán)入水管(21)。供氧、水分離膜組件的循環(huán)入水口(20)、出水口(19)分別與循環(huán)管路相連。供氧膜組件的底座有一進(jìn)氣口(22)，與氣體流量計(jì)(3)，氧氣或空氣瓶連接。水分離膜組件的底座有一凈化水出口(22)，與出水蠕動(dòng)泵(5)、液體流量計(jì)(7)、凈水箱(6)相連。有機(jī)玻璃小管(13)在安裝入供氧、水分離膜組件后，小管的頂部與循環(huán)入水管(21)外壁上頂平齊。排氣膜組件的頂部有廢氣進(jìn)口(23)，與生物反應(yīng)器(1)相連。底部有廢氣排出口(24)。與供氧膜組件、水分離膜組件不同，排氣膜組件的側(cè)面沒有循環(huán)入水口(20)。排氣膜組件放置在生物反應(yīng)器外。
本發(fā)明的無泡供氧膜生物反應(yīng)器的工作原理如下系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，生物反應(yīng)器內(nèi)的活性污泥在循環(huán)泵的作用下，進(jìn)入水分離膜組件，被水分離膜截留的回流污泥流入供氧膜組件，吸收了由膜壁或膜壁上的微孔擴(kuò)散而來的氧氣后，循環(huán)回到生物反應(yīng)器繼續(xù)生物化學(xué)反應(yīng)。凈水在蠕動(dòng)泵的作用下，透過水分離膜，流入凈水箱內(nèi)。調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)的進(jìn)水彎管至一定角度，液體傾斜噴射在管壁，在反應(yīng)器外循環(huán)泵力的作用下，液體沿著管壁迅速旋轉(zhuǎn)，反應(yīng)器內(nèi)的氣體被擠到反應(yīng)器的中央，從反應(yīng)器頂部由排氣膜組件排出反應(yīng)器外。液體、氣體運(yùn)動(dòng)位置，運(yùn)動(dòng)方向不同，從而氣、液達(dá)到有效分離。
本發(fā)明的無泡供氧膜反應(yīng)器由于生物反應(yīng)器是在密閉條件下工作，可以滿足純菌培養(yǎng)或特殊條件下的水處理需要。液體在生物反應(yīng)器中旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使液體得到攪拌，高度分散，而且使液體與反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的廢氣分離。
供氧、排氣、水分離膜組件的制作簡(jiǎn)單，利于大規(guī)模生產(chǎn)，降低成本。運(yùn)行一段時(shí)間后，將帶膜絲的有機(jī)玻璃小管取出，可以對(duì)膜絲進(jìn)行清洗和更換。供氧、水分離膜組件內(nèi)有機(jī)玻璃小管的頂部與循環(huán)入水管外壁上頂平齊，液體進(jìn)入膜組件，在水力的作用下，膜絲在與水流平行方向上四散漂動(dòng)，減少污泥在膜絲表面的沉積，減輕膜污染。排氣膜不直接放置在反應(yīng)器中，防止了混合液對(duì)氣體膜的污染，保證氣體膜排出廢氣的高效率。


圖1.本發(fā)明無泡供氧膜生物反應(yīng)器的工藝流程圖；圖2.本發(fā)明無泡供氧膜生物反應(yīng)器的供氧、水分離膜組件的側(cè)視圖；圖3.本發(fā)明無泡供氧膜生物反應(yīng)器的排氣膜組件的側(cè)視圖；圖4.本發(fā)明無泡供氧膜生物反應(yīng)器的供氧、水分離膜組件的俯視5.本發(fā)明無泡供氧膜生物反應(yīng)器的供氧、水分離、排氣膜組件的有機(jī)玻璃小管、底座側(cè)視圖；圖6.本發(fā)明無泡供氧膜生物反應(yīng)器的供氧、水分離膜組件外殼側(cè)視圖；圖7.本發(fā)明無泡供氧膜生物反應(yīng)器的排氣膜組件外殼側(cè)視圖；圖8.本發(fā)明無泡供氧膜生物反應(yīng)器的生物反應(yīng)器的側(cè)視圖。
附圖標(biāo)記1.生物反應(yīng)器 2.供氧膜組件 3.氣體流量計(jì) 4.氧氣瓶 5.蠕動(dòng)泵 6.凈水箱 7.液體流量計(jì) 8.循環(huán)泵 9.壓力表 10.水分離膜組件 11.閥門 12.排氣膜組件 13.有機(jī)玻璃小管 14.底座 15.供氧、水分離膜組件外殼 16.排氣膜組件外殼 17.膜絲 18.彎管 19.循環(huán)出水口 20.循環(huán)入水口 21.循環(huán)入水管 22.氧氣進(jìn)氣口(或凈化水出口) 23.廢氣進(jìn)口 24.廢氣排出口具體實(shí)施例將生物反應(yīng)器單元、供氧膜組件、排氣膜組件、水分離膜組件、循環(huán)泵、蠕動(dòng)泵、氣體流量計(jì)、液體流量計(jì)、閥門、氧氣瓶、壓力表、凈水箱按圖1安裝好裝置。裝置運(yùn)轉(zhuǎn)后，生物反應(yīng)器中的活性污泥在循環(huán)泵的作用下，從水分離膜組件側(cè)面的循環(huán)入水口進(jìn)入膜組件，被水分離膜截留的回流污泥，從水分離膜組件的頂部循環(huán)出水口流出，由供氧膜組件的側(cè)面循環(huán)入水口，流入供氧膜組件，吸收氧氣后，從供氧膜組件頂部的循環(huán)出水口出來，重新回到反應(yīng)器中繼續(xù)生物化學(xué)反應(yīng)。凈水在蠕動(dòng)泵的作用下，透過水分離膜，流入凈水箱內(nèi)。將反應(yīng)器內(nèi)用于回流污泥進(jìn)入的進(jìn)水彎管調(diào)整到一定角度，在循環(huán)泵的作用下，液體沿著管壁迅速旋轉(zhuǎn)流下，反應(yīng)器內(nèi)所產(chǎn)生的廢氣被擠到管的中央，從反應(yīng)器頂部由反應(yīng)器外的排氣膜組件排出反應(yīng)器外。
供氧、水分離膜組件由帶有外螺紋的有機(jī)玻璃小管、底座和膜組件外殼組成。排氣膜組件由帶有外螺紋的有機(jī)玻璃小管、底座和膜組件外殼組成。將長(zhǎng)短一致的一束膜絲一端封死，沒有封死的一端用環(huán)氧樹脂封裝在有機(jī)玻璃小管中，再將帶有膜絲的有機(jī)玻璃小管旋入有內(nèi)螺紋的有機(jī)玻璃底座，底座再通過螺紋裝在膜組件外殼的安裝口上就形成完整的供氧、排氣、水分離膜組件。運(yùn)行一段時(shí)間后，可將帶有膜絲的有機(jī)玻璃小管取出，清洗或更換膜絲，膜的維護(hù)十分方便。
系統(tǒng)運(yùn)行過程中，定期測(cè)定生物反應(yīng)器中溶解氧濃度，溶解氧濃度穩(wěn)定在2-3mg/L。對(duì)出水水質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，水質(zhì)澄清，出水COD＜50mg/L。
權(quán)利要求
1.一種無泡供氧膜生物反應(yīng)器，包括生物反應(yīng)器單元、膜單元、氧氣瓶、循環(huán)泵、蠕動(dòng)泵、氣體流量計(jì)、液體流量計(jì)、凈水箱、閥門。膜單元包括供氧膜組件、水分離膜組件、排氣膜組件。其特征在于生物反應(yīng)器單元是密閉的圓柱型筒。反應(yīng)器內(nèi)用于回流液進(jìn)水口處安裝有一個(gè)可任意調(diào)整扭轉(zhuǎn)角度的彎管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供氧、排氣、水分離膜組件，其特征在于膜組件由帶膜絲的有機(jī)玻璃小管、底座與圓柱形外殼組成，三者之間由螺紋連接。帶膜絲的有機(jī)玻璃小管通過螺紋安裝在底座上，底座再通過螺紋裝在膜組件外殼的安裝口上，成為完整的膜組件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供氧膜組件、水分離膜組件，其特征在于膜組件圓柱形外殼頂部有循環(huán)出水口，外殼側(cè)面有一個(gè)垂直于外殼的循環(huán)入水管，有機(jī)玻璃小管在安裝入膜組件后，小管的頂部與循環(huán)入水管的外壁上頂平齊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供氧膜組件，其特征在于膜絲采用疏水性中空纖維微孔膜。膜組件底座有一進(jìn)氣口，與氣體流量計(jì)、氧氣或空氣瓶連接。頂部的循環(huán)出水口、側(cè)面的循環(huán)入水口與循環(huán)管路連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水分離膜組件，其特征在于膜絲采用親水性中空纖維微孔膜。膜組件底座有一凈化水出口，與出水蠕動(dòng)泵、液體流量計(jì)、凈水箱相連。頂部的循環(huán)出水口、側(cè)面的循環(huán)入水口與循環(huán)管路相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣膜組件，其特征在于膜絲采用疏水性中空纖維微孔膜。膜組件頂部有廢氣進(jìn)口，與生物反應(yīng)器相連。組件底部有廢氣排出口。排氣膜組件放置在生物反應(yīng)器外。
全文摘要
本發(fā)明屬于膜生物反應(yīng)器領(lǐng)域，特別涉及一種密閉式的無泡供氧膜生物反應(yīng)器，包括生物反應(yīng)器單元、膜單元(供氧膜組件、排氣膜組件、水分離膜組件)、氧氣瓶、循環(huán)泵、蠕動(dòng)泵、氣體流量計(jì)、液體流量計(jì)、凈水箱、閥門。生物反應(yīng)器為圓柱形，在反應(yīng)器內(nèi)用于回流液進(jìn)水口安裝有一個(gè)可任意調(diào)整扭轉(zhuǎn)角度的彎管。排氣膜組件放置在生物反應(yīng)器外。供氧、排氣、水分離膜組件中膜絲部分與組件外殼容易拆卸。
文檔編號(hào)C02F3/10GK1511792SQ0215944
公開日2004年7月14日 申請(qǐng)日期2002年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月31日
發(fā)明者樊耀波, 柯林楠, 徐慧芳, 郭雙生, 艾為黨 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心