专利名称：一种膜生物反应器及其净化污水的方法
技术领域：
本发明涉及一种膜生物反应器，以及使用该膜生物反应器净化污水的方法。
背景技术：
膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor，MBR)是将膜分离技术与生物处理技术高效结合，用于净化生活污水、有机工业废水等，其具有出水水质好、占地面积小、运行管理方便等诸多优点。目前使用较多的是传统的一体式膜生物反应器，它是将过滤膜组件浸置于具有活性污泥的微生物反应器内部，待处理的污水进入膜生物反应器后，污水中的大部分污物首先被微生物反应器内的污泥分解去除，这些水体再在外压作用下经过过滤膜组件过滤，即可得净水。这种膜生物反应器由于将过滤膜浸置于活性污泥中，因而膜通量相对较低，容易发生膜污染和膜堵塞，且过滤膜的清洗和更换也不方便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中一体式膜生物反应器的膜通量低、 过滤膜易污染和堵塞的问题，提供一种新型的膜生物反应器。本发明同时还要提供一种使用上述膜生物反应器净化污水的方法。为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案是
一种膜生物反应器，包括微生物反应器、膜过滤器、水泵、鼓风机、曝气盘、净水箱以及多个连接管路和阀门，其中，微生物反应器包括至少一个微生物反应池，该微生物反应池内具有能够分解污水中的污物的微生物以及供微生物生长和繁殖的微生物载体；曝气盘设置在微生物反应池的底部且其一端伸出微生物反应池外并与鼓风机相连通；膜过滤器置于微生物反应器外，其包括用于盛接从微生物反应池流入的水的污水槽和至少一个置于污水槽内的筒形滤芯；净水箱与筒形滤芯的内芯相通，用于盛接经过所述筒形滤芯过滤所得的水。优选地，所述微生物载体包括布帘和多孔填料，所述微生物反应池分为用于悬挂布帘的菌帘室和用于填装多孔填料的填料室，所述菌帘室和填料室并排设置，且二者在底部相通。优选地，所述微生物反应池内还安装有温控装置，它可以保证微生物生长所需的温度环境。优选地，所述微生物是代号为CCTCC NO. M208057 208061的专利微生物。优选地，所述筒形滤芯的内芯同时连接有工作方向相反的两个水泵，其中一个水泵用于将所述筒形滤芯过滤所得的水抽入所述净水箱中，另一个水泵用于将所述净水箱中的水抽回到所述内芯中以对所述滤芯外所截留的污物进行反冲洗。优选地，所述筒形滤芯有两个或更多个，且它们并置于所述污水槽内。优选地，所述微生物反应池有多个，且所述多个微生物反应池串接。优选地，所述膜过滤器包括一级膜过滤器和二级膜过滤器，其中一级膜过滤器的污水槽与末尾的微生物反应池相连通，且一级膜过滤器的筒形滤芯的内芯与二级膜过滤器的污水槽相连通；所述二级膜过滤器的筒形滤芯的内芯与净水箱相通。且所述筒形滤芯优选为专利申请号为201120063461. 5的中国专利中所述的滤芯。一种用上述的膜生物反应器净化污水的方法，包括以下步骤
(1)将污水泵入微生物反应器内，开启鼓风机，通过曝气盘往微生物反应池内曝气增氧，然后使经过微生物反应器内的微生物分解处理的污水进一步流入膜过滤器的污水槽内；
(2)使污水槽内的污水经过筒形滤芯的过滤进入筒形滤芯的内芯并由水泵泵入净水箱中，得到净水，且每间隔一设定时间，将净水箱中的净水回流至所述筒形滤芯的内芯中以对所述筒形滤芯外所截留的污物进行反冲洗。作为上述方法的进一步改进，所述方法还包括在净化污水的量达到一定值时，将膜过滤器的污水槽内的污水泵回至微生物反应器内，以减少污水槽内微生物的含量。由于上述技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果
本发明膜生物反应器将微生物反应器和膜过滤器分开设置，使污水在经过微生物反应器中的微生物处理后，大部分的污物得以分解去除，剩下的污水再流经膜过滤器进行过滤， 使膜过滤器的膜组件不易污染和堵塞，延长了膜生物反应器的使用寿命，免去了操作人员对膜过滤器的清洗麻烦，提高了产水效率。
图1为本发明膜生物反应器的结构示意其中1、微生物反应器；10、菌帘室；11、填料室；12、温控装置；2、膜过滤器；20、污水槽；3、布帘；4、多孔填料；5、曝气盘；6、鼓风机；7、净水箱；8、原水池；9、筛盘； M1、M2、U1、U2 筒形滤芯； Jl J8:气动阀； Al A7 手动开关； Cl C5、E1 E5 电磁阀； Yl Y6 液位开关； PUO PU4 水泵。
具体实施例方式下面结合具体的实施例及附图对本发明作进一步描述，但本发明不限于此实施例。实施例1
参见图1，按照本实施例的膜生物反应器，由微生物反应器1、膜过滤器2、鼓风机6、曝气盘5、净水箱7、多个连接管路、各种阀门以及多个水泵组成。其中，微生物反应器1包括三个微生物反应池(①、②和③号微生物反应池)，每个微生物反应池内具有能够分解污水中的污物的微生物以及供微生物生长和繁殖的微生物载体，本实施例中的微生物载体为无纺布帘3和球形轻质的多孔填料4(可以是纤维或聚乙烯材质的各种形状的多孔载体)，且每个微生物反应池中间都用聚丙烯的隔板隔开形成用于悬挂布帘3的菌帘室10和用于填装多孔填料4的填料室11，菌帘室10和填料室11的下部相通，多孔填料4在填料室11内的填充量约占填充室体积的1/3 1/2 (无纺布帘3 也可以是其他帘状的具有多孔结构的布，它做成一体式悬挂在菌帘室10内，便于更换)。本实施例中所使用的微生物为特有的专利微生物(专利微生物代号为CCTCC NO. M208057 208061，专利申请号为200810100231. 4)，其通过生物代谢对污水中的含氨、氮、硫、磷等元素的有机物具有很好的去除作用；微生物在布帘3和多孔填料4上生长和繁殖，相对于现有的活性污泥载体而言，不容易形成堵塞，且微生物的繁殖空间也很大。曝气盘5设置在每个微生物反应池的底部，它的一端伸出微生物反应池外与鼓风机6相连通；打开气动阀J8启动鼓风机6即可通过曝气盘5向微生物反应池内曝气，其曝气量在0. 2 1. OmVh之间，作用主要是为布帘3和多孔填料4上的微生物的生长繁殖和代谢去污增加氧气。另外，微生物反应池内还安装有温控装置12，它可以保证微生物生长所需的温度环境。膜过滤器2设置于微生物反应器1外，其包括用于容纳从微生物反应池流入的水的污水槽20和并置于污水槽20内的两个筒形滤芯(筒形滤芯的数量可根据实际空间大小和处理污水的量设置两个或更多个)。本实施例中膜过滤器2有两个，分别为一级膜过滤器 I和二级膜过滤器II，一级膜过滤器I中的两个筒形滤芯分别为Ml和M2，所使用的过滤膜为孔径约0. 45微米的微滤膜，二级膜过滤器II中的两个筒形滤芯分别为Ul和U2，所使用的过滤膜为孔径约0. 05微米的超滤膜。本实施例中所使用的筒形内芯均为专利申请号为 201120063461. 5的中国专利中所述的滤芯。过滤时，经过微生物反应器1处理的污水首先流入一级膜过滤器I，经过滤芯Ml和M2过滤后所得水再流入二级膜过滤器II进行进一步的过滤。净水箱7是与二级膜过滤器II的两个筒形滤芯Ul和U2的内芯相通的，经过二级膜过滤器II过滤所得到的净水即被泵入净水箱7中。本实施例中，一级膜过滤器I中的筒形滤芯Ml的内芯同时与反向工作的两个水泵PUl和PU2相连通。工作时，PUl可将筒形滤芯Ml过滤所得水泵入二级膜过滤器II的污水槽20中，而PU2可将二级膜过滤器II的污水槽20中的水泵回至一级膜过滤器I中的筒形滤芯Ml的内芯中以对滤芯Ml外所截留的污物进行反冲洗。与此类似，筒形滤芯M2、Ul 和U2均采用了这种可反冲洗的安装方式。实施例2
本实施例介绍了一种用实施例1的膜生物反应器净化污水的方法，其操作过程如下 打开气动阀J5和J7，启动水泵PU0，从原水池8中将污水泵入微生物反应器1内(对微生物反应器1内的三个微生物反应池进行规定，依水流方向顺次为①号、②号和③号反应池)，污水从①号微生物反应池的菌帘室10的上部流入(该菌帘室上部具有筛盘9，污水需首先进行粗过滤)，再从菌帘室10的下部流进填料室11，当在①号微生物反应池内达到一定液位时，污水从填料室11的上端溢流进②号微生物反应池的菌帘室，以此类推，顺次流经②号和③号微生物反应池。当污水在③号微生物反应池内达到液位开关Y2的位置时，关闭启动阀J7，打开气动阀J3，使污水在生物反应器1内进行内循环；同时开启鼓风机6和气动阀J8，通过曝气盘5往微生物反应池内曝气增氧。此过程持续时间3 4小时，主要是使微生物在布帘3和多孔填料4上大量繁殖，去除污水中的有机物等污物，此步也可根据污水的水质状况往微生物反应池内添加生物制剂或营养液(含氨基酸和葡萄糖)，使微生物生长更旺盛，去污效率更高。此步结束后，关闭气动阀J3，打开气动阀J7，J5和水泵PUO正常工作，经过微生物反应器1内的微生物分解处理的污水将从③号微生物反应池的填料室上部溢流进一级膜过滤器I的污水槽20内；
当一级膜过滤器I的污水槽20内的水位达到TO时，打开电磁阀C2和C3，启动水泵 PU1，两个滤芯Ml和M2同时产水，保持产水工作压力在0. 05MPa以下，过滤所得水被水泵 PUl泵入二级膜过滤器II的污水槽20中。当二级膜过滤器II的污水槽20中的水位达到一定高度时，可开启PU2对滤芯Ml和M2进行反冲洗。两只滤芯Ml和M2的产水-反冲洗过程是交替进行的。当开启C2、C4，关闭Cl、C3时，启动PUl和PU2，滤芯Ml产水，而滤芯M2 进行反冲洗；相反，当关闭C2、C4而开启C1、C3时，启动PUl和PU2，则滤芯Ml进行反冲洗， 滤芯M2产水。产水工作压力小于0. 05MPa，产水时间设定在30s 5min，反冲洗工作压力大于0. ΙΜΡει，且反冲洗时间设定在1. 30s之间。当滤芯Ml产水时，滤芯M2可进行反冲洗；当滤芯M2产水时，滤芯Ml可进行反冲洗；如此交替进行产水-反冲洗过程，可确保一级膜过滤器I的连续稳定产水。同样地，二级膜过滤器II的两个滤芯U1、U2的产水-反冲洗过程与此类似，以使膜生物反应器能够连续稳定产水。过滤所得水最后都由净水箱7盛接。在工作一段时间之后，一级膜过滤器I中由滤芯Ml和M2所截留的微生物被浓缩， 这势必对一级膜过滤器I的过滤产生影响，造出膜通量下降。此时可打开阀门J4和阀门 Al，使微生物浓缩液回流至1号反应槽中，这既提高了微生物反应器中的微生物浓度，又减轻了一级膜反应器I的负担，使滤膜不易损伤和堵塞。在污水净化过程中，最好应控制污水在微生物反应器中的停留时间与经过膜过滤器过滤的时间一致，以实现一边进行微生物处理另一边能够同时进行膜过滤处理，保证膜生物反应器的产水连贯性。当整个污水净化过程结束后，需对微生物反应器进行排空操作，即同时打开J1、 J2.J3.J6和PU0，将①、②和③号微生物反应池中的水全部泵入一级膜过滤器I中，经一级膜过滤器I和二级膜过滤器II的过滤得到净水流入净水箱中。最终大部分的微生物将浓缩于一级膜过滤器I中。本实施例的污水净化方法，采用实施例1中的膜生物反应器进行，所有进水和净化过滤过程均可通过计算机控制各水泵、阀门的开启和关闭而自动控制完成，生物反应器和膜过滤器分开运行，装置的使用寿命更长，产水效率更高。与普通的产品仅为20 L/m2 hr 的产水流量相比，本实施例的膜生物反应器的产水流量能够达到300L/m2 hr,比普通产品高15倍；且本实施例膜生物反应器净化所得水的氨氮去除率大于95%，硫化物去除率大于 60%，总磷去除率大于50%。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种膜生物反应器，包括微生物反应器(1)、膜过滤器(2)、水泵、鼓风机(6)、曝气盘 (5)、净水箱(7)以及多个连接管路和阀门，其特征在于所述微生物反应器(1)包括至少一个微生物反应池，所述微生物反应池内具有能够分解污水中的污物的微生物以及供微生物生长和繁殖的微生物载体；所述曝气盘(5)设置在所述微生物反应池的底部且其一端伸出所述微生物反应池外并与鼓风机(6)相连通；所述膜过滤器(2)置于所述微生物反应器(1) 外，其包括用于盛接从所述微生物反应池流入的水的污水槽(20)和至少一个置于所述污水槽(20)内的筒形滤芯；所述净水箱(7)与所述筒形滤芯的内芯相通，用于盛接经过所述筒形滤芯过滤所得的水。
2.根据权利要求1所述的膜生物反应器，其特征在于所述微生物载体包括布帘(3)和多孔填料(4)，所述微生物反应池分为用于悬挂布帘(3)的菌帘室(10)和用于填装多孔填料(4 )的填料室(11)，所述菌帘室(10 )和所述填料室(11)并排设置，且二者在底部相通。
3.根据权利要求1所述的膜生物反应器，其特征在于所述微生物反应池内还安装有温控装置(12)。
4.根据权利要求1或2或3所述的膜生物反应器，其特征在于所述微生物是代号为 CCTCC NO. M208057 208061 的专利微生物。
5.根据权利要求1所述的膜生物反应器，其特征在于所述筒形滤芯的内芯同时连接有工作方向相反的两个水泵。
6.根据权利要求5所述的膜生物反应器，其特征在于所述筒形滤芯有两个或更多个， 且它们并置于所述污水槽(20)内。
7.根据权利要求1、2、3、5及6中任一项权利要求所述的膜生物反应器，其特征在于 所述微生物反应池有多个，且所述多个微生物反应池串接。
8.根据权利要求7所述的膜生物反应器，其特征在于所述膜过滤器(2)包括一级膜过滤器(I )和二级膜过滤器(II)，其中所述一级膜过滤器(I )的污水槽(20)与末尾的微生物反应池相连通，且所述一级膜过滤器(I )的筒形滤芯的内芯与二级膜过滤器(II)的污水槽 (20)相连通；所述二级膜过滤器(II)的筒形滤芯的内芯与净水箱(7)相通。
9.一种用权利要求1所述的膜生物反应器净化污水的方法，其特征在于包括以下步骤(1)将污水泵入微生物反应器内，开启鼓风机，通过曝气盘往微生物反应池内曝气增氧，然后使经过微生物反应器内的微生物分解处理的污水进一步流入膜过滤器的污水槽内；(2)使污水槽内的污水经过筒形滤芯的过滤进入筒形滤芯的内芯并由水泵泵入净水箱中，得到净水，且每间隔一设定时间，将净水箱中的净水回流至所述筒形滤芯的内芯中以对所述筒形滤芯外所截留的污物进行反冲洗。
10.根据权利要求9所述的净化污水的方法，其特征在于所述方法还包括在净化污水的量达到一定值时，将膜过滤器的污水槽内的污水泵回至微生物反应器内，以减少污水槽内微生物的含量。
全文摘要
本发明公开了一种膜生物反应器，包括微生物反应器、膜过滤器、水泵、鼓风机、曝气盘、净水箱以及多个连接管路和阀门。其中，微生物反应器内具有能够分解污水中的污物的微生物以及供微生物生长和繁殖的微生物载体；膜过滤器置于微生物反应器外，膜过滤器的内部设置有筒形滤芯，筒形滤芯过滤所得的水被收集于净水箱中。本发明膜生物反应器将微生物反应器和膜过滤器分开设置，使污水在经过微生物反应器中的微生物处理后，大部分的污物得以分解去除，剩下的污水再流经膜过滤器进行过滤，使膜过滤器的膜组件不易污染和堵塞，延长了膜生物反应器的使用寿命，免去了操作人员对膜过滤器的清洗麻烦，提高了产水效率。
文档编号C02F3/10GK102249425SQ20111010627
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月27日 优先权日2011年4月27日
发明者孙玉华, 郭大磊 申请人:昆山工研院华科生物高分子材料研究所有限公司