专利名称：间歇曝气、间歇出水膜生物反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种膜生物反应器，特别是涉及一种在去除废水中有机物的过程中，能提高膜生物反应器脱氮能力的间歇曝气、间歇出水膜生物反应器，属于水处理设备。
背景技术：
随着我国社会经济的高速发展，各种污染物的排放量急剧增加，对环境尤其是水体造成了严重污染，水资源的短缺已成为制约我国可持续性发展的重要因素。根据环境监测总站的报道，我国城市地表水的主要污染物是氨氮、酚等。氨氮废水的超标排放是水体富营养化的主要原因。另外，氨氮还会增大给水消毒和工业循环水杀菌处理的用氯量；对某些金属，特别是对铜具有腐蚀性；当污水回用时，再生水中氨氮可以促进输水管道和用水设备中微生物的繁殖，形成生物垢，堵塞管道和用水设备，并影响换热效率。氨氮废水已引起环保领域和全球范围的重视，近一、二十年来，国内外在氨氮废水处理方面开展了较多的研究。其研究范围几乎涉及物理、化学、生物法的各种处理工艺，新的技术不断出现，在氨氮废水处理的工业应用方面展露出诱人的前景。
目前，氨氮废水的处理技术可以分为两大类一类是物化处理技术，包括吹脱(或汽提)、沉淀、膜吸收、湿式氧化等，其中吹脱和膜吸收技术都需要氨氮尽可能以氨分子形态存在；另一类技术是生物脱氮技术。
针对传统的活性污泥法运转时必须考虑到反应速率和污泥的沉降性能。反应速率主要取决于活性污泥的浓度(MLSS)，污泥浓度高，则反应速度就快。但考虑到二沉池不能过大，所以MLSS就不能太大，从而影响了反应速率。污泥的沉降性能则取决于反应器的运行条件。严格控制反应器的操作条件是首要条件，因此也限制了活性污泥法的应用范围。为了克服这些不足，科学家们首先想到了用膜来进行固液分离。起初采用的是简单的分置式膜生物反应器。这种膜反应器由于需要污泥回流泵来保证一定的膜面流速就势必造成系统的运行费用高，而且回流产生的剪切力可能影响微生物的催化活性。经过对这种分置式膜生物反应器进行改造之后，就形成了现在的错流式分离膜生物反应器。最新的一种膜生物反应器是一体式膜生物反应器，也称浸没式膜生物反应器。膜组件直接放于生物反应器中，膜面流速由空气的搅拌提供，这样只要一台小流量的吸压泵、曝气器和一个反应池即可。
膜生物反应器(Membrane Bioreactor，简称MBR)是一种将高效膜分离技术中的超微滤膜组件与生物处理单元相结合的新型水处理反应器系统。它以膜技术的高效分离作用取代了活性污泥法中的二次沉淀池，达到了原来二次沉淀池所无法比拟的泥水分离和污泥浓缩效果。由于膜对活性污泥混合液的过滤作用，该系统几乎能将所有的微生物截留在生物反应器中，使反应器中的生物污泥浓度提高，污泥龄延长，故膜生物反应器具有去除污染物效率高，出水水质好，剩余污泥量少，抗冲击负荷能力强，占地面积小，运行稳定，系统灵活，流程可自控，运行维护简单等优点。在污水深度处理和回收再用方面有着广阔的应用前景。
而从生物处理效果角度来看一体式膜生物反应器，由于膜对微生物细菌的截留作用，世代周期较长的微生物能在HRT较小的条件下生存富集，因而膜生物反应器对难降解有机物氨氮等有较高的去除率。而因为缺氧环境不充分，对总氮的去除不理想。
随着我国水污染和水资源短缺问题的加重，国内的MBR研究步伐正在加快，并已取得了很大的成就清华大学、同济大学、天津大学等高等院校和中科院等科研机构都在从事MBR工艺的理论与科学研究工作；此外，已有在大楼废水、生活污水回用、医院废水处理等方面的应用。但受目前国内经济发展水平、膜产品供应状况和规范设计要求等条件的限制，大规模工程应用的实例还很少。这主要是因为膜生物反应器有其缺点即膜组件造价高和膜生物反应器膜污染问题，其中膜污染问题至今没有找到一种有效的解决方法。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述不足，从膜污染和生物处理效果两方面着手，提供一种即可以减少膜污染又可以提高脱氮效果的间歇曝气、间歇出水膜生物反应器。这种新型的膜生物反应器，通过在曝气管路上安装继电器和电磁阀来控制曝气和间歇时间，人为的创造一种好氧和厌氧或缺氧的条件，来提供整体的脱氮能力；在出水管路上安装继电器和电磁阀来控制停、出水时间，即可以提高脱氮能力，又可以降低膜污染。实验证明本实用新型除了对有机物和氨氮去除率高、总氮的去除效果明显、膜污染小、原有的设备不需改造以外，还具有工艺简单、操作方便、性能稳定可靠、使用寿命长、应用范围广等特点。
本实用新型给出的技术方案是这种间歇曝气、间歇出水膜生物反应器主要包括有膜生物反应器，膜生物反应器中装有膜组件，膜生物反应器上分别接有曝气管、进水管和出水管，其特点是所述的曝气管上串接有用来控制曝气和间歇时间的继电器和电磁阀，人为的创造一种好氧和厌氧或缺氧的条件，来提供整体的脱氮能力，所述的出水管上串接有用来控制停、出水时间的继电器和电磁阀，在曝气时停止出水，在停止曝气时出水，在MLSS为3.5g/L，气体流量计控制曝气量为200L/h，曝气10min、间歇3min，同时出水停10min、出3min即可以提高脱氮能力，又可以降低膜污染。
本实用新型的工作原理为，主要利用膜将绝大部分生物截留在反应器内，反应器内维持较高的污泥质量浓度，有利于世代时间较长的微生物，如硝化细菌，的截留和生长。可以有效防止生长繁殖的世代周期长的硝化细菌的流失，为反应器中保有足够数量的硝化菌以完成生物硝化作用。在膜生物反应器中，随着污泥浓度的增长，生物池中形成了一些大的活性污泥絮体，溶解氧通过污泥絮体的表面进入絮体内部会形成一定的浓度梯度，在活性污泥絮体表面的供氧充分，进行硝化反应，在活性污泥絮体内部的缺氧环境中，反硝化菌进行反硝化。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下(1).对有机物和氨氮去除率高，总氮的去除效果明显提高；(2).膜污染可以减轻；(3).装置安装方便，原有的设备不需改造，可直接装入；(4).还具有工艺简单、操作方便、性能稳定可靠、使用寿命长、应用范围广等特点。
附图为本实用新型给出实施例的设备连接示意图。
图中标号为1.膜生物反应器，2.膜组件，3.曝气管，4.进水管，5.出水管，6.继电器，7.电磁阀，8.继电器，9.电磁阀，10.高位水箱，11.平衡水箱，12.空压机，13.压差计，14.流量计。
具体实施方式
如图所示，这种间歇曝气、间歇出水膜生物反应器，主要包括有膜生物反应器1，膜生物反应器1中装有膜组件2，膜生物反应器1上分别接有曝气管3、进水管4和出水管5，所述的曝气管3上串接有用来控制曝气和间歇时间的继电器6和电磁阀7，人为的创造一种好氧和厌氧或缺氧的条件，来提供整体的脱氮能力，所述的出水管5上串接有用来控制停、出水时间的继电器8和电磁阀9，在曝气时停止出水，在停止曝气时出水，在MLSS为3.5g/L，气体流量计控制曝气量为200L/h，曝气10min、间歇3min，同时出水停10min、出3min即可以提高脱氮能力，又可以降低膜污染。
本实用新型的工作过程是原水为生活污水，其中的BOD5∶N∶P＝100∶5∶1。原水从高位水箱10靠重力经进水管4进入平衡水箱11，通过平衡水箱11底部的出水管进入到膜生物反应器1中，膜生物反应器1的液面高度由平衡水箱11中的浮球阀保持。空压机12产生的气体通过曝气管3、膜生物反应器1中的砂滤曝气头提供反应器内微生物所需的溶解氧和产生冲刷膜面的错流流体，并由曝气管3上的电磁阀7、继电器6控制间歇时间，气体转子流量计来控制曝气量。膜生物反应器1中的原水通过微生物的降解，膜过滤由出水管5出水，并由出水管5上的电磁阀9、继电器8控制间歇时间，转子流量计14控制出水水量。为实时监控膜污染的情况，利用连通器原理制成压差计13，通过测压板上的测压管的液面高度反映膜污染的情况。
权利要求1.一种间歇曝气、间歇出水膜生物反应器，主要包括有膜生物反应器，膜生物反应器中装有膜组件，膜生物反应器上分别接有曝气管、进水管和出水管，其特征在于所述的曝气管上串接有用来控制曝气和间歇时间的继电器和电磁阀，所述的出水管上串接有用来控制停、出水时间的继电器和电磁阀。
专利摘要一种间歇曝气、间歇出水膜生物反应器，主要包括有膜生物反应器，膜生物反应器中装有膜组件，膜生物反应器上分别接有曝气管、进水管和出水管，其特征在于所述的曝气管上串接有用来控制曝气和间歇时间的继电器和电磁阀，所述的出水管上串接有用来控制停、出水时间的继电器和电磁阀。本实用新型通过控制曝气和间歇时间，人为的创造一种好氧和厌氧或缺氧的条件，来提供整体的脱氮能力；通过控制停、出水时间，既可以提高脱氮能力，又可以降低膜污染。实验证明本实用新型除了对有机物和氨氮去除率高、总氮的去除效果明显、膜污染小、原有的设备不需改造以外，还具有工艺简单、操作方便、性能稳定可靠、使用寿命长、应用范围广等特点。
文档编号C02F101/16GK2915846SQ20052014585
公开日2007年6月27日 申请日期2005年12月20日 优先权日2005年12月20日
发明者傅金祥, 由昆 申请人:沈阳建筑大学