专利名称：一种vt-mbr生物反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种废水处理技术，特别是一种VT-MBR生物反应器。
背景技术：
随着我国经济的高速发展和城市化进程的加快，我国工业用水和居民生活用水均大幅增加，并且工业废水和生活污水的排放加剧了我国资源性缺水和水质性缺水的局面。 污水处理技术不仅能解决水污染环境问题，也是解决水资源短缺问题的重要途径。其中生物法处理污水技术已有近百年的历史，但追求更高的处理效果、更低的运行成本一直是人们追求的目标。垂直折流生化反应器(VTBR)技术是基于深井曝气原理基础上发明的，它结合了固定式膜生物反应器，加压供气，厌氧脱氮好氧水解，污泥消化等诸多生物处理过程于一体，有广泛的实用性，可靠性和经济性。根据专利申请号92111476. 1，垂直折流生化反应器由封头、人孔、筒体和填料网板组成，反应器高度为2 20米，折流次数随高度改变，折流次数至少为2，直径可相等或不等。不同的水力状态，反应器内可采用多种材质和形式的填料，不同的操作压力和气源以及不同的供气方式，从而优化组合好氧、厌氧、兼氧多种工艺，应用于高、中、低浓度有机废水的处理。我们在专利申请号00131325.8,00131326.6, 00131550. 1,00131324. X为满足污水种类和不同处理要求对垂直折流生化反应器进行了一系列的发明创新，都达到了良好的效果。但生物处理所面临的共同问题即微生物随着出水的流失而引发生物降解效率的降低，生物处理工艺中的二沉池回流污泥即是解决这一问题的体现，并且随着环保标准要求的提高，为满足水资源政策需求，其出水水质有待进一步提高，以满足中水回用要求。膜过滤技术在净水和中水回用领域有着突出的优势。由于膜的截留作用，实现了水力停留时间和污泥停留时间的完全分离，提高出水水质的同时，提高了反应器的处理负荷。然而，在膜过滤过程中，由于膜污染问题，反应器运行成本增加，效益降低。研究表明， 通过曝气使膜表面形成气液两相流，增大膜表面剪切力，能有效控制膜污染行为，但曝气量的增加可能增加反应器运行能耗，从而增加成本。因此，在提高出水水质的同时，使膜污染和反应器能耗控制在较低水平有重要意义。
发明内容
为了克服上述技术的不足，本发明的目的是提供一种既可以保证出水水质，提高处理负荷，又能显著降低膜污染和运行成本的废水处理装置，本发明是一种运行稳定、高效节能，有机结合的生物反应器。本发明采用的技术方案是一种VT-MBR生物反应器，包括VTBR反应装置、膜分离装置、缓冲池、循环泵、排气口，所述的VTBR反应装置由多级VTBR反应柱构成，内部装有固定填料，进水与气源通过射流混合装置共同进入VTBR反应装置，VTBR反应装置末端与膜分离装置相连，膜分离装置剩余混合液体进入缓冲池，通过循环泵将其循环至VTBR反应装置，膜分离装置尾气由缓冲池上部的排气口排出。本发明所述的膜分离装置有一系列管式膜组件串联而成，膜组件上下连接压力表，膜过滤驱动力由VTBR反应装置尾部剩余压力提供；膜分离装置设有调压阀，通过调压阀调节压力控制出水。所述的管式膜组件有一系列膜束构成，通过环氧树脂进行密封，底部置有气液混合分流装置。与现有技术相比，本发明具有以下特点1、本发明在VTBR反应装置尾部串联了膜分离装置，由于膜的截留作用，出水化学需氧量进一步降低，出水中的微生物、病菌和颗粒物大多被截留，出水浊度明显更好，有利于中水回用或其它选择。另外，由于膜的截留作用，大分子难降解有机物在VTBR反应装置内停留时间延长，并且有利于生长周期较长的微生物的积累与生长，提高了反应器内生物相多样性和稳定性，增加了处理负荷。2、本发明根据VTBR反应装置气液调节，可灵活实现在管式膜组件内部膜表面形成不同流态的气液两相流，增大了膜表面的剪切力，阻止了膜表面滤饼层形成和浓差极化现象，提高了膜的透水率，延长了膜操作周期，并且膜表面所形成的气液两相流，可以实现在较低流速下使膜污染控制在较低水平，节省了循环液体所需的能耗；与此同时，膜表面形成气液两相流，在增加膜表面扰动的同时，进一步提高了溶解氧，并且所利用的气体由VTBR 反应装置尾气提供，不仅提高了气体的利用率，而且减缓了膜污染，进一步节省了能耗。3、本发明所用的VTBR反应柱与管式膜组件均为柱状反应装置，两者在外观上相近，在实际安装中更容易实现；可根据实际废水水质特点，将多级VTBR反应柱和多级管式膜组件串联，也可将VTBR反应柱与管式膜组件优化结合，以满足特殊废水处理需求，并且 VTBR反应器为高压反应器，在增大溶解氧的同时，其尾部余压仍可作为膜过滤驱动力，进一步节省了能耗，实现了资源的再利用。
图Ia是本发明的VT-MBR生物反应器结构示意图。图Ib是本发明的管式膜组件结构示意图。图2是采用人工合成葡萄糖废水在第一、第二和第三阶段，出水化学需氧量(COD) 变化对比曲线图。图3是人工合成NH4+-N第一、第二和第三阶段出水浓度变化对比曲线图。图中IVTBR反应装置，2膜分离装置，3缓冲池，4循环泵，5排气口，6管式膜组件， 7压力表，8调压阀，9流量控制阀，10进水，11气源，12气液混合射流装置，13膜束，14气液混合分流装置，15环氧树脂密封层。
具体实施例方式下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。如图1所示，一种VT-MBR生物反应器，包括VTBR反应装置1、膜分离装置2、缓冲池 3、循环泵4、排气口 5，所述的VTBR反应装置有多级VTBR反应柱构成，内部装有固定填料， 进水10与气源11通过射流混合装置12共同进入VTBR反应装置1，VTBR反应装置1末端与膜分离装置2相连，膜分离装置2剩余液体进入缓冲池3，通过循环泵4将其循环至VTBR反应装置1，膜分离装置2尾气由缓冲池3上部排气口 5排出；其特征在于所述的膜分离装置2由一系列管式膜组件6串联而成，膜组件上下连接压力表7，膜过滤驱动力由VTBR反应装置1尾部剩余压力提供，通过调压阀8调节压力控制出水。所述的管式膜组件6由一系列膜束13构成，通过环氧树脂密封层15进行密封，底部置有气液混合分流装置14。图1所示的VTBR反应装置1的壳体采用有机玻璃制成，其底部置有填料网板，内部装有固定弹性纤维填料。膜分离装置2由一系列管式膜组件6串联而成，管式膜组件6 壳体结构由有机玻璃制成，为柱状结构，管式膜组件6由一系列膜束13构成，膜束材质为 PVDF，膜孔径为0. 22 μ m，单个膜束内径为5 6mm。本发明的工作过程如下进水10与气源11通过射流混合装置12共同进入VTBR 反应装置1，在VTBR反应装置1内停留一定时间共同进入膜分离装置2，通过调节阀8和流量控制阀9调节管式膜组件6操作压力和出水流量，膜分离装置2剩余混合液体进入缓冲池3，通过循环泵4将其循环至VTBR反应装置1，膜分离装置2尾气由缓冲池3上部排气口 5排出。 根据具体情况，将本发明VTBR反应装置设为三级VTBR反应柱，膜分离装置设为单级管式膜组件，废水在VTBR反应装置内停留《!，进行废水处理实验。经本发明处理人工合成废水的情况见图2。图2中的横坐标为反应器稳定运行的天数，纵坐标为COD值；其中第一、第二、第三阶段汽水比依次为18. 4 1,30 1和40 1， 两条曲线图分别为上述汽水比下VTBR反应装置末端出水COD值和VT-MBR生物反应器出水 COD 值。经本发明处理人工合成NH4+-N废水的情况见图3。图3中的横坐标为反应器稳定运行的天数，纵坐标为NH4+-N值；其中三个阶段汽水比依次为18. 4 1,30 1和40 1， 两条曲线图分别为上述汽水比下VTBR反应装置末端出水NH4+-N值和VT-MBR生物反应器出
水 NH4+-N 值。由图2-3可看出一种VT-MBR生物反应器，与VTBR反应装置出水相比，其出水水质明显提高。
权利要求
1.一种VT-MBR生物反应器，包括VTBR反应装置(1)、膜分离装置O)、缓冲池(3)、循环泵G)、排气口(5)，所述的VTBR反应装置由多级VTBR反应柱构成，内部装有固定填料， 进水(10)与气源(11)通过射流混合装置(12)共同进入VTBR反应装置(1)，VTBR反应装置⑴末端与膜分离装置⑵相连，膜分离装置⑵剩余混合液体进入缓冲池(3)，通过循环泵(4)将其循环至VTBR反应装置(1)，膜分离装置(2)尾气由缓冲池(3)上部的排气口 (5)排出。
2.根据权利要求1所述的一种VT-MBR生物反应器，其特征在于膜分离装置O)由一系列管式膜组件(6)串联而成，膜组件上下连接压力表(7)；膜分离装置( 设有调压阀 (8)，通过调压阀(8)调节压力控制出水。
3.根据权利要求1或2所述的一种VT-MBR生物反应器，其特征在于所述的管式膜组件(6)由一系列膜束(1 并列构成，通过环氧树脂密封层(1 进行密封，底部置有气液混合分流装置(14)。
全文摘要
本发明公开了一种VT-MBR生物反应器，由VTBR装置、膜分离装置、缓冲池、循环泵和排气口组成，进水与气源通过射流混合装置共同进入由多级VTBR反应柱构成的VTBR装置，VTBR装置末端与膜分离装置相连，膜分离装置剩余液体进入缓冲池，通过循环泵将其循环至VTBR装置，膜分离装置尾气由缓冲池上部排气口排出，膜分离装置由管式膜组件串联而成，膜组件上下连接压力表，膜过滤驱动力由VTBR装置尾部剩余压力提供，通过调压阀调节压力控制出水。管式膜组件由一系列膜束构成，通过环氧树脂进行密封，底部置有气液混合分流装置。本发明强化了VTBR装置的生物降解能力，提高了处理负荷，同时有效控制了膜污染行为，延长了膜污染周期。
文档编号C02F3/00GK102491499SQ20111043562
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者乔森, 周集体, 张劲松, 金若菲, 钱光磊 申请人:大连理工大学