申请日2012.07.24
公开(公告)日2012.10.24
IPC分类号C02F3/12; C02F3/08
摘要
本发明公开了一种采用管式膜的生物流化床及其水处理方法，提供一种能够降低悬浮微生物的浓度，抑制膜污染，提高膜的使用寿命，降低出水悬浮物浓度，避免载体流失，提高出水质量的生物流化床及水处理方法。管式膜组件安装于筒体中部，管壳与管式膜之间形成集水区，管壳下端有与集水区连通的出水口，出水口通过集水管道与出水泵连接，管壳上端有与集水区连通的出气口，管式膜组件的上端与筒体之间为原水区，管式膜组件的下端与筒体之间为气液混合区，筒体的底部安装有与管式膜内腔对应的曝气头，管式膜内腔为升流区，管壳与筒体之间为降流区;筒体内投入有经过微生物培养的活性污泥和带有微生物挂膜的载体颗粒。该流化床的水处理效果好。
权利要求书
1.一种采用管式膜的生物流化床，其特征在于，包括筒体、管式膜组件、 出水泵、曝气头，所述管式膜组件安装于所述筒体中部，所述管式膜组件包括 管壳和管式膜，所述管壳与管式膜之间形成集水区，所述管壳下端设置有与所 述集水区连通的出水口，所述出水口通过集水管道与出水泵连接，所述管壳上 端设置有与所述集水区连通的出气口，所述出气口上连接有与外界空气连通的 出气管;所述管式膜组件的上端与所述筒体之间为原水区，所述管式膜组件的 下端与所述筒体之间为气液混合区，所述管式膜的两端开口分别与所述原水区 和气液混合区连通;所述筒体的底部密封安装有与所述管式膜内腔对应的曝气 头，所述管式膜内腔为升流区，所述管壳与所述筒体之间为降流区;所述筒体 内投入有经过微生物培养的活性污泥和带有微生物挂膜的载体颗粒;所述曝气 头与气源连接。
2.根据权利要求1所述的采用管式膜的生物流化床，其特征在于，所述载 体颗粒为活性炭，活性炭的粒径为2-4mm，堆积密度为0.5-0.8g/cm3，比表面积 为590-1500m2/g。
3.根据权利要求1或2所述的采用管式膜的生物流化床，其特征在于，所 述微生物挂膜后的载体颗粒的投入量为筒体有效容积的5-10%。
4.根据权利要求1或2所述的采用管式膜的生物流化床，其特征在于，所 述曝气头通过气体调节装置、气体流量计与气源连接，所述气体调节装置调节 管式膜下端口与曝气头之间的距离。
5.根据权利要求1或2所述的采用管式膜的生物流化床，其特征在于，所 述原水区通过进水管道与进水泵连接，所述原水区内设置有液位控制器，所述 液位控制器与所述进水泵连接。
6.根据权利要求1或2所述的采用管式膜的生物流化床，其特征在于，所 述集水管道上安装有测量膜组件内部负压的真空压力表。
7.根据权利要求3所述的采用管式膜的生物流化床，其特征在于，所述气 源为空气压缩机。
8.一种使用权利要求1所述生物流化床的水处理方法，其特征在于，包括 下述步骤：
(1)待处理的原水进入筒体内的原水区，并充满筒体内部除管壳与管式膜 之间的集水区外的部分，气体通过曝气头进入升流区，并使活性污泥和带有微 生物挂膜的载体颗粒实现流化状态，在管式膜内腔中，活性污泥和带有微生物 挂膜的载体颗粒在水流带动下上升，到达顶端后在重力及水力作用下进入降流 区，实现循环流动;同时，在管式膜内腔中，从内至外因氧传递阻力的增加而 形成氧浓度梯度，构成管内好氧和管外兼氧的环境;
(2)原水经过管式膜的截留作用进入集水区形成出水并经过出水泵流出。
9.根据权利要求8所述的水处理方法，其特征在于，随时测量筒体内的溶 解氧以保证微生物的生长。
说明书
采用管式膜的生物流化床及其水处理方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种采用管式膜的生物流化床及其 水处理方法。
背景技术
固定化微生物技术是用化学的或者物理的手段和方法将游离微生物限制或 定位在某一特定空间范围内，保留其固有的催化活性，且能够被重复和连续使 用的现代生物工程技术。固定化微生物技术可固定经筛选出的能降解特定物质 的优势菌群，用于废水处理具有反应启动快、处理效率高、操作稳定、产污泥 量少、固液分离简单等优点。固定化微生物技术主要有膜生物反应器(MBR)、 生物流化床等。
膜生物反应器就是由膜分离和生物处理结合而成的一种新型、高效的污水 处理技术。MBR技术由于膜对微生物的全部截留作用使其出水水质可直接达到回 用和最高排放标准，无需二沉池和深度处理，实现了短程污水资源化。在设计 的灵活性、运行管理、整体自动化水平以及占地面积等方面显示出巨大优势。 但在MBR工程实践中，由于反应器内混合液的粘度高，膜容易污染，需要经常 更换和清洗，膜的使用寿命短。受到膜更换频率、膜清洗等限制，反应器的运 行成本高，同时，其本身运行的能耗也造成运行费用较高的问题。
生物流化床是将传统活性污泥法与生物膜法有机结合并引入化工流态化技 术应用于污水处理的一种新型生化处理装置。生物流化床中广泛采用的是三相 流化床。三相生物流化床中采用了小粒径固体作为载体并且使载体流态化，因 此与其它的污水处理工艺相比，三相生物流化床具有巨大的比表面积和较高浓 度生物量，更能适应高浓度运行，具有高负荷率、高处理率、高反应速度等优 势。但是，三相生物流化床中的三相分离器因为沉淀时间短造成固液分离效果 不理想，出水中SS(固体悬浮物)含量很高，严重影响出水水质，另外，三相 生物流化床还存在载体易流失的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种能够降低悬 浮微生物的浓度从而降低混合液的粘度，抑制膜污染，提高膜的使用寿命，降 低出水悬浮物浓度，避免载体流失，提高出水质量的采用管式膜的生物流化床 及其水处理方法。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种采用管式膜的生物流化床，包括筒体、管式膜组件、出水泵、曝气头， 所述管式膜组件安装于所述筒体中部，所述管式膜组件包括管壳和管式膜，所 述管壳与管式膜之间形成集水区，所述管壳下端设置有与所述集水区连通的出 水口，所述出水口通过集水管道与出水泵连接，所述管壳上端设置有与所述集 水区连通的出气口，所述出气口上连接有与外界空气连通的出气管;所述管式 膜组件的上端与所述筒体之间为原水区，所述管式膜组件的下端与所述筒体之 间为气液混合区，所述管式膜的两端开口分别与所述原水区和气液混合区连通; 所述筒体的底部密封安装有与所述管式膜内腔对应的曝气头，所述管式膜内腔 为升流区，所述管壳与所述筒体之间为降流区;所述筒体内投入有经过微生物 培养的活性污泥和带有微生物挂膜的载体颗粒;所述曝气头与气源连接。
所述载体颗粒为活性炭，活性炭的粒径为2-4mm，堆积密度为0.5-0.8g/cm3， 比表面积为590-1500m2/g。
所述带有微生物挂膜的载体颗粒的投入量为筒体有效容积的5-10%。
所述曝气头通过气体调节装置、气体流量计与气源连接，所述气体调节装 置调节管式膜下端口与曝气头之间距离。
所述原水区通过进水管道与进水泵连接，所述原水区内设置有液位控制器， 所述液位控制器与所述进水泵连接。
所述集水管道上安装有测量膜组件内部负压的真空压力表。
所述气源为空气压缩机。
一种水处理方法，包括下述步骤：
(1)待处理的原水进入筒体内的原水区，并充满筒体内部除管壳与管式膜 之间的集水区外的部分，气体通过曝气头进入升流区，并使活性污泥和带有微 生物挂膜的载体颗粒实现流化状态，在管式膜内腔中，活性污泥和带有微生物 挂膜的载体颗粒在水流带动下上升，到达顶端后在重力及水力作用下进入降流 区，实现循环流动;同时，在管式膜内腔中，从内至外因氧传递阻力的增加而 形成氧浓度梯度，构成管内好氧和管外兼氧的环境;
(2)原水经过管式膜的截留作用进入集水区形成出水并经过出水泵流出。
随时测量筒体内的溶解氧以保证微生物的生长。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的流化床在运行中存在升流区和降流区，使气、固、液三相在循 环流动中得到充分混合，从而使得微生物多数能够在载体上附着，从而能降低 悬浮微生物的浓度，从而使混合液粘度降低，减小了EPS(胞外聚合物)以及溶 解性物质的含量，从而有效地抑制了膜的污染，降低了膜更换频率，延长了膜 的反冲洗周期和使用寿命，降低了系统运行成本。
2、本发明的流化床中采用管式膜作为分离功能部件，管式膜以无纺布螺旋 卷管为支撑体，强度高;同时由于膜涂敷在无纺布上，故可以用比中空纤维纺 丝液稀得多的铸膜液刮膜，所以膜较薄，开孔率大，通量大，一般其纯水通量 数倍于中空纤维膜;此外管式膜的流道宽，可以大大减轻由于活性污泥的集聚 而造成的膜污染。因此，管式膜的运用使得整个系统能在较高压力下能够稳定 长期的运行，能够长时间维持较低的出水浊度，保证较高的出水水质。同时， 膜更换频率大大降低，节约了成本。另外，降低了出水悬浮物浓度，避免了载 体易流失的问题，出水水质有效地提高。
3、本发明的流化床中，曝气在管式膜管内进行，气流集中在管内，节省了 曝气量，降低了能耗，达到节能的目的。
4、本发明的流化床中，气泡对载体的摩擦作用能将老化生物膜及时脱落， 筒体中微生物保持较高活性，较好地解决了泥龄长、污泥活性较低的问题。
5、本发明的水处理方法中，曝气在管式膜管内进行，使反管式膜从内至外 因氧传递阻力的增加而形成氧浓度梯度，进而构成了管内好氧和管外兼氧的环 境，管式膜内部是好氧反应而外部存在兼氧反应，这样在整个生化反应池中可 以是好氧和兼氧反应并存，使微生物的硝化和反硝化过程同时存在，有利于提 高系统的生物脱氮能力，提高了污水处理效果。
