专利名称：双区重力出流式膜生物反应器废水处理设备的制作方法
技术领域：
本发明属于利用生化技术和膜分离技术处理废水的设备，特别涉及一种双区重力出流式膜生物反应器废水处理设备。
早期的分离式膜生物反应器(见图4)均采用错流式膜组件，即被过滤流体平行于过滤表面，与滤液交错流动，由此产生的剪切力或湍流流动以限制滤饼层的厚度。为了维持稳定的透水率，膜面流速一般大于2m/s，这就需要较高的循环水量，造成较高的单位产水能耗。为了解决膜生物反应器能耗较高的问题，人们研究开发了一体式膜生物反应器(见图5)，在一体式膜生物反应器中，膜组件直接置入生物反应器内，通过真空泵或其他类型泵的抽吸，得到过滤液；膜表面的错流由空气搅动产生，曝气器设置在膜组件的正下方；混合液随气流向上流动，在膜表面产生剪切力，在剪切力的作用下，减少污泥悬浮颗粒在膜表面的附着，让水透过。
污泥浓度是膜生物反应器系统的重要参数，膜生物反应器的重要特征之一是利用膜分离的高度浓缩性提高生物反应器的污泥浓度，从而增加生物反应器的有机物去除能力，但较高的污泥浓度对膜通量产生负面的影响。在一定条件下，污泥浓度越高，膜通量愈低。
因此，现有的一体式膜生物反应器存在以下缺点(1)较高的污泥浓度对膜生物反应器的膜通量影响较大，造成了膜生物反应器的处理废水能力降低；(2)较高的污泥浓度易造成膜的污染，为了降低膜的污染，需要较高的曝气量，因此处理单位水量的曝气电耗较高；(3)膜组件位于生物反应器的内部，不易清洗和维护。
本发明的设备由升流式反应器和安装在升流式反应器上的容器组成。
所述的升流式反应器为生化反应区，在升流式反应器中安装有一中心管，中心管与反应器内壁之间有空隙，在反应器的上部侧壁开有进水口。中心管内的水为上向流，管外的水为下向流，混合液在中心管内外循环流动。
所述的容器为固液分离区，在容器内安装有膜组件，膜组件的底部布设有曝气管；在容器的上部侧壁开有进气口和出水口，下部开有混合液进入口，升流式反应器的底端与容器相通；穿过升流式反应器的侧壁，安装有将容器与升流式反应器的中心管连通的连通管。固液分离区是在生化反应区下部的外侧壁上。
膜组件的底部布设有曝气管，用以冲刷膜表面，膜出水靠膜组件上方的重力水头驱动连续出水，省去传统膜生物反应器的出水抽吸泵与间歇出水的控制单元。被膜分离的固体在气体的携带下通过连通管进入生物反应区的中心管。
所述的连通管安装在容器的顶部。
所述的膜组件与升流式反应器的外壁之间有隔板。
所述的进气口是在出水口的下方。
本发明的固液分离区是在一容器中，在容器中的膜组件下面的空间内可出现固液分离，使与膜接触的混合液中的污泥浓度降低，减轻污泥浓度对膜通量的影响。固液分离区可有以下两种结构形式结构一，无隔板式固液分离区；结构二，有隔板式固液分离区。
本发明双区重力出流式膜生物反应器的操作方法是城市生活污水或工业废水首先由进水口进入装有微生物群体(活性污泥)的生化反应区上部，在气体的扰动下与微生物群体充分混合；然后，混合液在中心管外部向下流动，到达反应器底部时，在气体的提升作用下，进入中心管，并向上流动；在生化反应区，污染物可被分解和去除。
部分混合液从固液分离区底部的混合液进入口进入固液分离区 中进行固液初步分离，以降低与膜接触的液体的固体浓度，从而减小阻力，延长膜的工作周期。
膜组件的底部布设曝气管，空气不断冲刷和震动膜表面，使污泥不能附着其上。
与进水等量的液体在膜组件上方的重力水头驱动下，经膜过滤连续出水，被分离的污泥则在气体的携带作用下，通过连通管进入生化反应区的中心管，如此循环往复，废水得以净化。
本发明的设备具有如下优点1.系统省去传统的出水抽吸泵与间歇出水的控制单元，结构紧凑、构造简洁、占地面积小，运行操作与维护简单，人工要求少，易于实现自动化控制。
2.膜组件位于固液分离区，降低膜分离区的污泥浓度与膜的污染，提高膜的处理能力。
3.固液分离区与生化反应区的中心管连通，实现冲刷膜组件气量的高效利用，提高了氧的利用率，降低系统正常运行所需的曝气量，从而降低系统的运行能耗。
4.膜组件安装在固液分离区的侧面，易于安装、拆卸，有利于膜的维护和清洗。
图1.本发明设备的示意图；图2.本发明不带隔板的固液分离区示意图；图3.本发明带隔板的固液分离区示意图；图4.现有分离式膜生物反应器示意图；图5.现有一体式膜生物反应器。
附图标记1进水口2生化反应区3中心管4进气口5出水口6膜组件7连通管8混合液进入口9固液分离区 10隔板11泵12回流污泥13容器 14升流式反应器所述的升流式反应器为生化反应区2，在升流式反应器中安装有一中心管3，在反应器的上部侧壁开有进水口1。
所述的容器为固液分离区9，在容器13内安装有膜组件6，膜组件6的底部布设有曝气管，膜组件与升流式反应器的外壁之间有隔板10；在容器的上部侧壁开有进气口4，在进气口的上部有出水口5，在容器的下部开有混合液进入口8，升流式反应器的底端与容器相通；在容器的顶部，穿过升流式反应器的侧壁，安装有将容器与升流式反应器的中心管连通的连通管7，使固液分离区的顶部与生物反应区中的中心管连通。
生化反应区2由中心管3将反应器分为内外两部分，中心管内为上向流，管外为下向流，混合液在中心管内外循环流动，当混合液流向生物反应区的底部时，一部分进入中心管循环流动；另一部分进入固液分离区9，混合液在此区域得到一定程度的固液分离，大大降低与膜接触的污泥浓度；膜组件安装在污泥分离区内，膜组件的底部设曝气管，膜出水靠膜组件上方的重力水头驱动连续出水，被分离的污泥在气体的携带下进入生物反应区2，实现曝气量高效利用，可降低运行能耗。
将含有COD为160-250mg/l，SS为40-100mg/l，色度50-120倍的印染废水由进水口进入双区重力出流式膜生物反应器，在整个运行过程中不排泥，污泥浓度为500-3000mg/l，水温为10-30℃，pH为6-9。
冲刷膜组件气量进入中心管，污泥混合液在生化反应区中得到充分的混合，整个生物反应器的混合液均呈好氧状态，有机物得到充分的降解。部分混合液从固液分离区的入口进入固液分离区，混合液在固液区得到较好的沉淀分离，沉淀污泥在气体的携带作用下，回流到生化反应区的中心管。
出水中COD为18-48mg/l，SS为未检出，色度低于30倍，达到国家生活杂用水水质标准。
权利要求
1.一种双区重力出流式膜生物反应器废水处理设备，其特征是该设备由升流式反应器和安装在升流式反应器上的容器组成；所述的升流式反应器为生化反应区，在升流式反应器中安装有一中心管，中心管与反应器内壁之间有空隙，在反应器的上部侧壁开有进水口；所述的容器为固液分离区，在容器内安装有膜组件，膜组件的底部布设有曝气管；在容器的上部侧壁开有进气口和出水口，下部开有混合液进入口，升流式反应器的底端与容器相通；穿过升流式反应器的侧壁，安装有将容器与升流式反应器的中心管连通的连通管。
2.如权利要求1所述的设备，其特征是所述的连通管安装在容器的顶部。
3.如权利要求1所述的设备，其特征是所述的膜组件与升流式反应器的外壁之间有隔板。
4.如权利要求1所述的设备，其特征是所述的进气口是在出水口的下方。
全文摘要
本发明属于利用生化技术和膜分离技术处理废水的设备，特别涉及一种双区重力出流式膜生物反应器废水处理设备。该设备由升流式反应器和容器组成；所述的升流式反应器为生化反应区，在升流式反应器中安装有一中心管，在反应器的上部侧壁开有进水口；所述的容器为固液分离区，在容器内安装有膜组件，膜组件的底部布设有曝气管；在容器的上部侧壁开有进气口和出水口，下部开有混合液进入口，升流式反应器的底端与容器相通；穿过升流式反应器的侧壁，安装有将容器与升流式反应器的中心管连通的连通管。本发明不需要抽吸设备，固液分离区顶部与生物反应区中心管连通，被分离的污泥在气体的携带下进入生物反应区，实现曝气量高效利用，可降低运行能耗。
文档编号C02F3/10GK1398796SQ0112058
公开日2003年2月26日 申请日期2001年7月24日 优先权日2001年7月24日
发明者刘俊新, 郑祥 申请人:中国科学院生态环境研究中心