本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種噴射管式膜生物反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)：

近年來，隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，人口的快速增加，水資源短缺問題已經(jīng)成為中國，乃至整個世界威脅人類生存的巨大難題。據(jù)統(tǒng)計，我國人口占世界的22%，淡水資源只有世界的7%，人均供水量只有世界人均占有量的1/4。我國每年因缺水造成糧食減產(chǎn)，導致巨大的經(jīng)濟損失，水資源的短缺嚴重地制約著經(jīng)濟的發(fā)展速度。另一方面，社會發(fā)展產(chǎn)生的城市以及工業(yè)廢水直接排入水環(huán)境，嚴重破壞了水生態(tài)安全，對生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和人類健康造成極大的隱患。我國每年產(chǎn)生的污廢水量為385億m³，而這其中只處理了15%~20%，其他的部分則直接排入了江河胡海，破壞了河流、尤其是湖泊的自凈能力，進而引發(fā)一系列水污染頻發(fā)事件。因此，水資源的保護和重復利用，節(jié)約水資源已經(jīng)成為現(xiàn)代社會亟待關(guān)注的熱點，而污水回用正是解決這一難題的重要途徑之一。

現(xiàn)有大量研究已關(guān)注城市生活污水和工業(yè)廢水的處理和利用，污水處理工藝從總體上可以分為兩大類：物理化學法和生物法。物理化學法是借助物理化學反應(yīng)，通過投加化學試劑，將污染物質(zhì)去除或者無害化，在水量較大時需要耗費大量的人力物力，運行成本較高，比較適用于有毒有害、難生物降解的工業(yè)廢水。生物法可以利用微生物的降解作用去除水體中的污染物質(zhì)，適用于水量較大且含大量可生化物質(zhì)的城市生活污水。

現(xiàn)有的生物法可分為活性污泥法和生物膜法，活性污泥法是最早出現(xiàn)的生活污水處理方法，在SS和BOD的去除率方面具有極大的優(yōu)勢，生物膜法作為活性污泥法的變形，將微生物以膜狀形式附著在載體表面，借助微生物群落的作用來進行污水的處理，相較于活性污泥法，生物膜法具有污泥產(chǎn)量少，運行費用低，抗沖擊能力強等一系列優(yōu)點。膜生物反應(yīng)器在生物膜技術(shù)的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展，在現(xiàn)有的研究中越來越受到青睞。但是，現(xiàn)有的膜生物反應(yīng)器在運行中仍存在一定的不足，如膜造價高、易產(chǎn)生膜污染、運行能耗高等，關(guān)于如何在減少膜污染的同時又降低反應(yīng)器的能源消耗，實現(xiàn)膜的高效重復利用以及低能耗運行，仍存在巨大的研究潛力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種可高效去除生活廢水中的有機污染物的膜生物反應(yīng)器裝置，有效提高水質(zhì)，節(jié)約能源，同時保證膜組件的有效使用壽命，達到經(jīng)濟環(huán)保降低成本的作用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種噴射管式膜生物反應(yīng)裝置，包括：

原液供給槽1，用于容納待處理廢水；

上流式生物流化床反應(yīng)器2，所述上流式生物流化床反應(yīng)器2內(nèi)的上部填充有顆?；钚蕴扛魧?；

溢流沉淀池5，所述溢流沉淀池5接于上流式生物流化床反應(yīng)器2頂部的外壁上；

膜生物反應(yīng)器7，其內(nèi)裝配有膜組件9和噴射器11，所述膜組件9包括若干張依次設(shè)置的平板膜29和噴射器11，相鄰的兩張平板膜29之間構(gòu)成空腔，位于外側(cè)的兩張平板膜29上安裝有滲透出水管道10，滲透出水管道10伸出膜生物反應(yīng)器7，膜組件9通過三個平板膜29平行裝置而成，污水由膜外滲透至膜內(nèi)，再由安裝在兩側(cè)平板膜上的滲透出水管道將滲透出水導流出來，所述膜組件9底部安裝有噴射器11，所述噴射器11上連接有空氣管道12，所述空氣管道12伸出膜生物反應(yīng)器7；

滲透儲缸28，用于容納處理后廢水；

其中，所述原液供給槽1通過管道與上流式生物流化床反應(yīng)器2側(cè)壁的底部接通，廢水在上流式生物流化床反應(yīng)器2內(nèi)自下而上流動，且經(jīng)過顆粒活性炭隔層4，溢出進入溢流沉淀池5，所述溢流沉淀池5通過管道與膜生物反應(yīng)器7接通，且所述溢流沉淀池5與膜生物反應(yīng)器7之間的管道上安裝有抽吸泵6，所述污水由外側(cè)的兩張平板膜29進入平板膜29構(gòu)成的空腔，再由滲透出水管道10流出，所述滲透出水管道10伸出膜生物反應(yīng)器7通過蠕動泵26連接滲透儲缸28。

進一步的，所述上流式生物流化床反應(yīng)器2是一個圓柱體筒體，所述上流式生物流化床反應(yīng)器2筒體的外壁上包裹有擴散管3，上流式生物流化床反應(yīng)器2筒體的外壁與擴散管3之間留有空隙，且位于空隙內(nèi)的上流式生物流化床反應(yīng)器2筒體的外壁上設(shè)置有若干氣孔。

進一步的，還包括鼓風壓縮機13，所述鼓風壓縮機13分別通過管道連接空氣管道12和擴散管3，所述鼓風壓縮機13逛過管道依次連接閥門14和第一壓力計15，管道穿入膜生物反應(yīng)器7的側(cè)壁與設(shè)置在其內(nèi)部的空氣管道12接通。

進一步的，所述溢流沉淀池5內(nèi)通過一個縱向設(shè)置的隔板將其分為第一容納腔和第二容納腔，所述第一容納腔接于上流式生物流化床反應(yīng)器2頂部的外壁上，所述隔板的底部開設(shè)有通過孔，所述第二容納腔的頂部通過管道與膜生物反應(yīng)器7接通。

進一步的，所述滲透出水管道10向上伸出膜生物反應(yīng)器7通過管道依次連接壓力傳感器22、蠕動泵26和滲透儲缸28，且壓力傳感器22和蠕動泵26之間設(shè)置有一個循環(huán)裝置，所述循環(huán)裝置包括兩個氣壓用轉(zhuǎn)子流量計25、一正一反共兩個單向閥、進水端和出水端，所述壓力傳感器22連接進水端，所述出水端連接滲透儲缸28，所述進水端和出水端分為兩路，兩路均通過管道依次連接一個氣壓用轉(zhuǎn)子流量計25和一個單向閥，所述兩個單向閥方向相反。

進一步的，所述膜生物反應(yīng)器7頂部的側(cè)壁上設(shè)置有浮動開關(guān)8，所述第二容納腔通過管道與浮動開關(guān)8相接連通溢流沉淀池5和膜生物反應(yīng)器7。

進一步的，所述膜生物反應(yīng)器7的側(cè)壁內(nèi)側(cè)安裝有溫度傳感器21和溶氧儀24，所述溶氧儀24外接顯示器23，所述顯示器23還與壓力傳感器22相接。

進一步的，還包括循環(huán)管道30，所述循環(huán)管道30的一端接于膜生物反應(yīng)器7頂部的側(cè)壁，另一端穿過膜生物反應(yīng)器7底部的側(cè)壁與其內(nèi)部的噴射器11相接，所述循環(huán)管道30位于膜生物反應(yīng)器7外部的部分依次連接有第二數(shù)字顯示裝置17、循環(huán)泵18和第二壓力計19。

進一步的，所述噴射器11是一個中空的管狀結(jié)構(gòu)，所述管狀結(jié)構(gòu)的外壁上設(shè)置有若干個出水孔，所述出水孔指向相鄰的兩張平板膜29之間構(gòu)成的空腔，所述管狀結(jié)構(gòu)一端密封，管狀結(jié)構(gòu)的另一端連接噴頭33的一端，所述噴頭33的另一端通過螺紋接端31與循環(huán)管道30相接，所述噴頭33外套著有氣室32，所述氣室32與管狀結(jié)構(gòu)相通，氣室32的作用是用來進行噴射器噴頭出水反向沖力導致回水時，水的緩沖的，水可以進入這個區(qū)域而盡量不影響噴頭噴射出水的運行，與噴頭33的相接處且位于管狀結(jié)構(gòu)上設(shè)置有空氣管道12，所述空氣管道12與水平面呈30°夾角。

進一步的，所述第一壓力計15連接有第一數(shù)字顯示裝置16，所述循環(huán)泵18上安裝有第一變頻器20，所述蠕動泵26上安裝有第二變頻器27。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1、膜組件耦合噴射器，集通風曝氣和混合攪拌為一體，使氣液混合物快速進入膜組件內(nèi)，保證膜壁的清潔和處理的高效運行。

2、噴射器接口留有氣室，并將空氣管道以水平夾角30°安裝于接頭處，能有效減輕水流剪切作用力，保證氣體融入水體的同時不影響水體流速，保證氣液混合物的高速噴射，極大得節(jié)省能源消耗。

3、循環(huán)體系使膜生物反應(yīng)器內(nèi)水體始終保持持續(xù)流動狀態(tài)，保證膜生物反應(yīng)器中水體的高混合高擾動，提高處理效果。

4、溢流沉淀池采用穿孔隔墻，減少溢流出水對沉淀底泥的沖刷。

5、上流式生物流化床反應(yīng)器壁側(cè)安裝的擴散管，能夠保證上流式生物流化床反應(yīng)器中的高擾動狀態(tài)及反應(yīng)所需的溶解氧，上流式生物流化床反應(yīng)器上部隔層中的呈流化態(tài)的活性炭顆粒，能夠進一步去除水體中的懸浮污染物質(zhì)，凈化水質(zhì)，減少對生物膜組件的污染。

6、所述出水孔指向相鄰的兩張平板膜29之間構(gòu)成的空腔，直接利用處理出水由內(nèi)而外沖刷膜組件，直接利用處理出水，且節(jié)省管道花費，經(jīng)濟高效環(huán)保。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是膜組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是噴射器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是生活污水中COD的去除效率曲線圖；

圖5是不同MBR電能消耗量與時間變化關(guān)系曲線圖；

其中：1-原液供給槽，2-上流式生物流化床反應(yīng)器，3-擴散管，4-顆?；钚蕴扛魧?，5-溢流沉淀池，6-抽吸泵，7-膜生物反應(yīng)器，8-浮動開關(guān)，9-膜組件，10-滲透出水管道，11-噴射器，12-空氣管道，13-鼓風壓縮機，14-閥門，15-第一壓力計，16-第一數(shù)字顯示裝置，17-第二數(shù)字顯示裝置，18-循環(huán)泵，19-第二壓力計，20-第一變頻器，21-溫度傳感器，22-壓力傳感器，23-顯示器，24-溶氧儀，25-氣壓用轉(zhuǎn)子流量計，26-蠕動泵，27-第二變頻器，28-滲透儲缸，29、平板膜，30-循環(huán)管道，31-螺紋接端，32-氣室，33-噴頭。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作更進一步的說明。

如圖1-3所示，一種噴射管式膜生物反應(yīng)裝置，包括：

原液供給槽1，用于容納待處理廢水；

上流式生物流化床反應(yīng)器2，所述上流式生物流化床反應(yīng)器2內(nèi)的上部填充有顆?；钚蕴扛魧?；

溢流沉淀池5，所述溢流沉淀池5接于上流式生物流化床反應(yīng)器2頂部的外壁上；

膜生物反應(yīng)器7，其內(nèi)裝配有膜組件9和噴射器11，所述膜組件9包括若干張依次設(shè)置的平板膜29和噴射器11，位于外側(cè)的兩張平板膜29上安裝有滲透出水管道10，滲透出水管道10伸出膜生物反應(yīng)器7，膜組件9通過三個平板膜29平行裝置而成，污水由膜外滲透至膜內(nèi)，再由安裝在兩側(cè)平板膜上的滲透出水管道10將滲透出水導流出來，所述膜組件9底部安裝有噴射器11，所述噴射器11上連接有空氣管道12，所述空氣管道12伸出膜生物反應(yīng)器7；

滲透儲缸28，用于容納處理后廢水；

其中，所述原液供給槽1通過管道與上流式生物流化床反應(yīng)器2側(cè)壁的底部接通，廢水在上流式生物流化床反應(yīng)器2內(nèi)自下而上流動，且經(jīng)過顆?；钚蕴扛魧?，溢出進入溢流沉淀池5，所述溢流沉淀池5通過管道與膜生物反應(yīng)器7接通，且所述溢流沉淀池5與膜生物反應(yīng)器7之間的管道上安裝有抽吸泵6，所述污水由外側(cè)的兩張平板膜29進入平板膜29構(gòu)成的空腔，再由滲透出水管道10流出，所述滲透出水管道10伸出膜生物反應(yīng)器7通過蠕動泵26連接滲透儲缸28。

所述上流式生物流化床反應(yīng)器2是一個圓柱體筒體，所述上流式生物流化床反應(yīng)器2筒體的外壁上包裹有擴散管3，上流式生物流化床反應(yīng)器2筒體的外壁與擴散管3之間留有空隙，且位于空隙內(nèi)的上流式生物流化床反應(yīng)器2筒體的外壁上設(shè)置有若干氣孔。

還包括鼓風壓縮機13，所述鼓風壓縮機13分別通過管道連接空氣管道12和擴散管3，所述鼓風壓縮機13逛過管道依次連接閥門14和第一壓力計15，管道穿入膜生物反應(yīng)器7的側(cè)壁與設(shè)置在其內(nèi)部的空氣管道12接通。

所述溢流沉淀池5內(nèi)通過一個縱向設(shè)置的隔板將其分為第一容納腔和第二容納腔，所述第一容納腔接于上流式生物流化床反應(yīng)器2頂部的外壁上，所述隔板的底部開設(shè)有通過孔，所述第二容納腔的頂部通過管道與膜生物反應(yīng)器7接通。

所述滲透出水管道10向上伸出膜生物反應(yīng)器7通過管道依次連接壓力傳感器22、蠕動泵26和滲透儲缸28，且壓力傳感器22和蠕動泵26之間設(shè)置有一個循環(huán)裝置，所述循環(huán)裝置包括兩個氣壓用轉(zhuǎn)子流量計25、一正一反共兩個單向閥、進水端和出水端，所述壓力傳感器22連接進水端，所述出水端連接滲透儲缸28，所述進水端和出水端分為兩路，兩路均通過管道依次連接一個氣壓用轉(zhuǎn)子流量計25和一個單向閥，所述兩個單向閥方向相反。

所述膜生物反應(yīng)器7頂部的側(cè)壁上設(shè)置有浮動開關(guān)8，所述第二容納腔通過管道與浮動開關(guān)8相接連通溢流沉淀池5和膜生物反應(yīng)器7。

所述膜生物反應(yīng)器7的側(cè)壁內(nèi)側(cè)安裝有溫度傳感器21和溶氧儀24，所述溶氧儀24外接顯示器23，所述顯示器23還與壓力傳感器22相接。

還包括循環(huán)管道30，所述循環(huán)管道30的一端接于膜生物反應(yīng)器7頂部的側(cè)壁，另一端穿過膜生物反應(yīng)器7底部的側(cè)壁與其內(nèi)部的噴射器11相接，所述循環(huán)管道30位于膜生物反應(yīng)器7外部的部分依次連接有第二數(shù)字顯示裝置17、循環(huán)泵18和第二壓力計19。

所述噴射器11是一個中空的管狀結(jié)構(gòu)，所述管狀結(jié)構(gòu)的外壁上設(shè)置有若干個出水孔，所述出水孔指向相鄰的兩張平板膜29之間構(gòu)成的空腔，所述管狀結(jié)構(gòu)一端密封，管狀結(jié)構(gòu)的另一端連接噴頭33的一端，所述噴頭33的另一端通過螺紋接端31與循環(huán)管道30相接，所述噴頭33外套著有氣室32，所述氣室32與管狀結(jié)構(gòu)相通，氣室32用來進行噴射器噴頭33出水反向沖力導致回水時，對水產(chǎn)生的緩沖，水可以進入這個區(qū)域而盡量不影響噴頭噴射出水的運行，與噴頭33的相接處且位于管狀結(jié)構(gòu)上設(shè)置有空氣管道12，所述空氣管道12與水平面呈30°夾角。

所述第一壓力計15連接有第一數(shù)字顯示裝置16，所述循環(huán)泵18上安裝有第一變頻器20，所述蠕動泵26上安裝有第二變頻器27。

準備階段：

將收集自實際污水處理廠的活性污泥注入MBR反應(yīng)器內(nèi)，并以連續(xù)滲透—反沖洗的模式（12min滲透和40s反沖洗）對其進行馴化。在此期間，保持水力停留時間為10h，曝氣速率為6L/min，反沖洗速率為165ml/min。當污水中的COD去除率達到90%以上且持續(xù)時間超過7天時，馴化階段結(jié)束。本發(fā)明中馴化階段持續(xù)超過一個月的時間。

實施階段：

一種噴射管式膜生物反應(yīng)裝置，包括：容納生活廢水的原液供給槽1，COD值為600mg/L，NH₄-N濃度為37.3mg/L，SS濃度為102.1mg/L的原始污水，依靠重力流流入上流式生物流化床反應(yīng)器2，上流式生物流化床反應(yīng)器2內(nèi)的混合液懸浮固體顆粒（MLSS）平均濃度維持在6.5-7.5g/L，污泥停留時間（SRT）維持在25-32天之間，F(xiàn)/M值在0.3-0.5day^-1之間。上流式生物流化床反應(yīng)器2內(nèi)安裝有空氣擴散管3，反應(yīng)出水經(jīng)過上流式生物流化床反應(yīng)器2內(nèi)上部顆?；钚蕴扛魧?后通過溢流進入溢流沉淀池5，溢流沉淀池5中設(shè)置穿孔隔墻，減少溢流出水沖刷引起的沉淀擾動。溢流沉淀池通過抽吸泵6連接于膜生物反應(yīng)器7，膜生物反應(yīng)器7由透明的聚丙烯酸薄板制成，膜生物反應(yīng)器7的有效體積為80L。污水通過浮動開關(guān)8流入膜生物反應(yīng)器7，浮動開關(guān)8能保持水槽中的液體體積恒定。膜生物反應(yīng)器7內(nèi)污水的MLSS平均濃度維持在5.0-6.0g/L。污泥停留時間（SRT）維持在20-27天之間，F(xiàn)/M值在0.2-0.3day-1之間。一個平板式膜組件9由三塊平行平板膜29組成，膜表面積為0.4m²，膜孔徑大小平均為0.035μm，浸沒在膜生物反應(yīng)器7中，處理出水通過滲透出水管道10流出。

膜組件9配置有內(nèi)置的噴射器11，該管子沿著長度方向依次分布有1.2mm管徑的小孔，噴頭33通過螺紋接端31與循環(huán)進水管道30連接，水流由進水管道30進入后經(jīng)噴頭33噴入噴射管，噴頭內(nèi)部留有氣室32，并在末端噴射管接口處安裝有與水平方向成30°的空氣管道12，空氣管道12通過閥門14和第一壓力計15連接有鼓風壓縮機13，第一數(shù)字顯示裝置16監(jiān)測空氣吸入速率，當氣體吸入速率小于12.6L/min時閥門自動打開進行鼓風曝氣。生物反應(yīng)器設(shè)置循環(huán)體系，混合液體依靠循環(huán)泵18的作用通過循環(huán)進水管道30進入噴射器形式液體噴射，循環(huán)泵18的速率由第一變頻器20控制，第二數(shù)字顯示器17監(jiān)測混合液循環(huán)流速，第二壓力計19測定進水水壓。液體快速噴射而引起的進口低壓環(huán)境，使得空氣被吸入，進一步形成氣液混合流噴射入膜組件中。溫度傳感器21也浸沒在膜生物反應(yīng)器7中，并且在膜生物反應(yīng)器7內(nèi)安裝有加熱裝置和冷卻裝置，來維持膜生物反應(yīng)器7內(nèi)的溫度在25±2℃，膜生物反應(yīng)器7中還設(shè)置有溶氧儀24，實時測定反應(yīng)器中的溶解氧濃度，并與壓力傳感器22反應(yīng)的出水水壓情況一起反饋至顯示器23。

膜組件9處理出水經(jīng)滲透出水管道10收集后通過蠕動泵26進入16L滲透儲缸28，設(shè)置第二變頻器27控制蠕動泵26泵速，氣壓用轉(zhuǎn)子流量計25安裝在出水和反沖洗單向管道上，測定實時水壓。

得到圖4為COD初始濃度為600mg/L的生活污水在各階段的COD去除效果曲線圖，由圖4中可知，膜生物反應(yīng)器7在運行10個小時后處理效果逐漸下降，因此每隔10小時對膜組件9進行反沖洗。

得到圖5為不同MBR電能消耗量與隨處理時間變化關(guān)系曲線圖，由圖中可知，本發(fā)明提供的噴射管式膜生物反應(yīng)裝置，即淹沒式MBR（噴射管）比常規(guī)淹沒式MBR（擴散器）能耗量低，且所需膜組件反沖洗時間頻率更低，使用壽命更長。

本發(fā)明提供一種采用噴射器提供曝氣的膜生物組件，高效利用自然空氣降低運行能耗，通過提升水速降低水流附近氣壓，進而吸入氣體形成氣液混流，噴射氣液混合水流產(chǎn)生高混合高擾動環(huán)境以減緩膜內(nèi)污染，有效提高水質(zhì)，增加膜組件使用壽命，同時保證低能耗運行，達到綠色環(huán)保降低成本的作用。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。