公布日：2022.05.13
申请日：2021.12.28
分类号：C02F3/08(2006.01)I;C02F3/12(2006.01)I
摘要
本发明提供了一种应用于污水处理的夹膜球的膜生物反应器，包括：圆筒型耐压容器，填充至所述圆筒型耐压容器内的若干荚膜球，通过第一连接管道与所述圆筒型耐压容器的一端相连通的生物反应器，通过第二连接管道与第三连接管道分别与所述圆筒型耐压容器另一端相连通的储存单元与曝气单元；所述圆筒型耐压容器的内部且位于两端处设有刺激单元，所述圆筒型耐压容器的两端向外逐渐收缩并形成与所述第一连接管道相密封接合的第一收缩部以及与所述第二连接管道和第三连接管道相密封接合的第二收缩部，所述第一收缩部和所述第二收缩部与所述圆筒型耐压容器之间均设有隔离所述荚膜球的阻隔单元。本发明公开的膜生物反应器，抗污染性能优越，使用寿命长。
权利要求书
1.一种应用于污水处理的夹膜球的膜生物反应器，其特征在于，包括：圆筒型耐压容器，填充至所述圆筒型耐压容器内的若干荚膜球，通过第一连接管道与所述圆筒型耐压容器的一端相连通的生物反应器，通过第二连接管道与第三连接管道分别与所述圆筒型耐压容器另一端相连通的储存单元与曝气单元；所述圆筒型耐压容器的内部且位于两端处设有刺激单元，所述圆筒型耐压容器的两端向外逐渐收缩并形成与所述第一连接管道相密封接合的第一收缩部以及与所述第二连接管道和第三连接管道相密封接合的第二收缩部，所述第一收缩部和所述第二收缩部与所述圆筒型耐压容器之间均设有隔离所述荚膜球的阻隔单元，所述阻隔单元与所述圆筒型耐压容器为可拆卸连接；所述第一连接管道通过设置的抽取泵能够对所述生物反应器与所述圆筒型耐压容器进行双向抽取；所述荚膜球为片状微球结构，且具有表面微孔与孔隙载体结构，所述荚膜球内部填充有热敏膨胀颗粒或电敏膨胀颗粒，通过将若干所述荚膜球装填入所述圆筒型耐压容器以形成孔隙度范围在1500-2000m2/g的沟槽式过滤单元；一种应用于污水处理的夹膜球的膜生物反应器的处理方法，包括以下步骤：S1步骤，生物反应器内的污水通过抽取泵抽取至圆筒型耐压容器，并通过所述过滤单元过滤，回收至储存单元；S2步骤，刺激单元工作，通过电极形成的电势差对所述圆筒型耐压容器内部的荚膜球施加外界刺激，使得所述荚膜球发生弯曲蠕动；S3步骤，曝气单元工作，向所述圆筒型耐压容器内部填充由第二收缩部内保留的过滤水与曝气单元提供的气体相混合形成的气水混合物，实现对荚膜球表面的冲刷，抽水泵同时进行反向抽取，将所述圆筒型耐压容器内的冲刷物重新吸取至所述生物反应器内。
2.根据权利要求1所述的一种应用于污水处理的夹膜球的膜生物反应器，其特征在于，所述荚膜球的间隙度能够通过填充数量进行调节控制。
3.根据权利要求1所述的一种应用于污水处理的夹膜球的膜生物反应器，其特征在于，所述刺激单元通过设置于所述圆筒型耐压容器内部两端的电极以形成电势差。
4.根据权利要求1所述的一种应用于污水处理的夹膜球的膜生物反应器，其特征在于，所述刺激单元还包括设置于所述圆筒型耐压容器内壁的电阻加热条。
5.根据权利要求1所述的一种应用于污水处理的夹膜球的膜生物反应器，其特征在于，所述阻隔单元为网状结构，且孔隙内径小于所述荚膜球外径尺寸。
6.根据权利要求1所述的一种应用于污水处理的夹膜球的膜生物反应器，其特征在于，所述第一连接管与第二连接管以及第三连接管均设有管道控制阀。
发明内容
本发明的目的在于公开一种应用于污水处理的夹膜球的膜生物反应器及其处理方法，适用活性污泥浓度(MLSS)范围在10000mg/L以上，可以实现荚膜球之间间隙可控，便于气液混流对膜面进行在线清洗，抗污染性能优越，使用寿命长。
为实现上述目的，本发明提供了一种应用于污水处理的夹膜球的膜生物反应器，包括：圆筒型耐压容器，填充至所述圆筒型耐压容器内的若干荚膜球，通过第一连接管道与所述圆筒型耐压容器的一端相连通的生物反应器，通过第二连接管道与第三连接管道分别与所述圆筒型耐压容器另一端相连通的储存单元与曝气单元；
所述圆筒型耐压容器的内部且位于两端处设有刺激单元，所述圆筒型耐压容器的两端向外逐渐收缩并形成与所述第一连接管道相密封接合的第一收缩部以及与所述第二连接管道和第三连接管道相密封接合的第二收缩部，所述第一收缩部和所述第二收缩部与所述圆筒型耐压容器之间均设有隔离所述荚膜球的阻隔单元，所述阻隔单元与所述圆筒型耐压容器为可拆卸连接；
所述第一连接管道通过设置的抽取泵能够对所述生物反应器与所述圆筒型耐压容器进行双向抽取。
作为本发明的进一步改进，所述荚膜球为片状微球结构，且具有表面微孔与孔隙载体结构，所述荚膜球内部填充有热敏膨胀颗粒或电敏膨胀颗粒，通过将若干所述荚膜球装填入所述圆筒型耐压容器以形成沟槽式过滤单元。
作为本发明的进一步改进，所述荚膜球的间隙度能够通过填充数量进行调节控制。
作为本发明的进一步改进，所述沟槽式过滤单元的孔隙度范围在1500-2000m2/g。
作为本发明的进一步改进，所述刺激单元通过设置于所述圆筒型耐压容器内部两端的电极以形成电势差。
作为本发明的进一步改进，所述刺激单元还包括设置于所述圆筒型耐压容器内壁的电阻加热条。
作为本发明的进一步改进，所述阻隔单元为网状结构，且孔隙内径小于所述荚膜球外径尺寸。
作为本发明的进一步改进，所述第一连接管与第二连接管以及第三连接管均设有管道控制阀。
本发明还公开了一种应用于污水处理的夹膜球的膜生物反应器的处理方法，包括以下步骤：
S1步骤，生物反应器内的污水通过抽取泵抽取至圆筒型耐压容器，并通过所述过滤单元过滤，回收至储存单元；
S2步骤，刺激单元工作对所述圆筒型耐压容器内部的荚膜球施加外界刺激，使得所述荚膜球发生弯曲蠕动；
S3步骤，曝气单元工作，向所述圆筒型耐压容器内部填充气水混合物，实现对荚膜球表面的冲刷，抽水泵同时进行反向抽取，将所述圆筒型耐压容器内的冲刷物重新吸取至所述生物反应器内。
作为本发明的进一步改进，所述S2步骤中的气水混合物为第二收缩部内保留有过滤水与曝气单元提供的气体相混合形成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)一种应用于污水处理的夹膜球的膜生物反应器，是一种将膜分离技术与生物技术有机结合的新型水处理技术。它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物截留住，省掉二沉池。夹膜球生物反应器工艺通过夹膜球的分离技术大大强化了生物反应器的功能，使活性污泥浓度大大提高，其水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)可以分别控制。其通过将分离工程中基于夹膜球的膜分离技术与传统废水生物处理技术有机结合，不仅省去了二沉池的建设，而且大大提高了固液分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌(特别是优势菌群)的出现，提高了生化反应速率。同时，通过降低F/M比减少剩余污泥产生量(甚至为零)，从而基本解决了传统活性污泥法存在的许多突出问题。这方面特点与膜工艺工艺类似，又远超过膜工艺工艺性能。
(2)出水水质优质稳定，在膜工艺中，降解时间较长的可溶性大分子化合物可以被膜截留下来并与污泥一起返回到生物反应器中，使这些化合物在生物反应器中的停留时间变长，从而有利于微生物对这些化合物的降解；同时较长的SRT可以使世代时间较长的硝化细菌能够在生物反应器中积累，提高了硝化效果。因此出水有机物含量较低，且总氮和总磷的含量也远远低于传统活性污泥法。同时，由于膜单元采用微滤膜或超滤膜，因而不仅对水中悬浮物截留率高，而且可以去除细菌。
(3)夹膜球采用片状设计，通过特殊加工技术实现片状多孔隙度设计和生产，延长使用寿命，比MBR使用寿命长3倍以上，孔隙度达到顶级级别，达到1500-2000m2/g，大于一般的活性炭比表面积(约1000m2/g)，同时，其具有良好的机械稳定性、无断丝现象。
(4)相比MBR膜生物反应器，本工艺基于夹膜球的膜生物反应器可以在更高的活性污泥浓度下保持高通量(通量即膜的产水量)的稳定运行。在实际使用的过程中，尽管预处理设施中会有格栅，除毛机等设备，但曝气池中还难免进入一些诸如毛发之类的物体。而我们知道在曝气的状态下一般MBR膜始终处于一个抖动或者乱序的状态，于是这些毛发很容易使膜缠绕在一起，当污泥浓度达到一定程度，就会出现泥坨，使越来越多的膜缠绕在一起，大大减少了夹膜球的有效膜面积，引起膜通量的急剧下降，而且此类问题也很难修复，通常只能更换，而夹膜球不存在这个问题，不易被外来物质干扰正常运转。本工艺膜生物反应器的适用活性污泥浓度(MLSS)范围在10000mg/L以上，远远高于MBR膜生反应器，可以实现膜片之间间隙可控，便于气液混流对膜面进行在线清洗，抗污染性能优越。此外，膜生物反应器可以通过调节组件底部的曝气强度，通过气水混合物在膜片表面的冲刷作用，很好的清除膜表面的附着物，即便是由于某种不可知因素在膜表面产生了淤积的情况，也可以轻松将膜取出，通过低压水枪冲洗的方法去除，使得膜能长期有效的运行，而MBR膜难以通过这种方法清洗。
（发明人：季延滨）
