[发明专利]一种射流气提式分置膜生物反应器的方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种射流气提式分置膜生物反应器的方法及实现该方法的装置，属于污水处理与回用，以及膜生物反应器技术领域。

背景技术

随着现代工业的迅猛发展，城市规模不断扩大，用水量持续增加，水资源日益不足。为解决水资源短缺的问题，许多国家相继开展了污水再生回用的研究。膜生物反应器(MembraneBioreactor，MBR)由于出水水质优良稳定，受到广泛的关注。MBR是一种将膜分离与生物处理技术有机结合的新型高效污水处理工艺，它以膜组件取代传统活性污泥工艺中的二沉池，通过膜组件的高效分离作用使泥水彻底分离，具有污泥浓度高、剩余污泥产量少、出水水质好等优点。MBR的研究始于20世纪60年代，经过几十年的发展，MBR已成为城市污水和工业废水处理和回用方面一种很有吸引力和竞争力的选择。

根据膜组件的位置，MBR分为分置式(又称外置式)和浸没式(又称内置式、一体式)两种构型。由于优良的性能，清洗操作、膜组件更换便利，分置式MBR在废水，特别是工业废水的处理和回用中备受青睐。为了控制膜污染，分置式MBR需要在膜组件内产生高速错流，运行能耗较高，成为制约分置式MBR推广应用的瓶颈。

近年来市场上出现了气提式分置MBR，号称第三代MBR。这种系统采用鼓风机曝气，在膜组件内形成气液两相错流，降低了膜污染控制对错流流速的要求和运行能耗。但是由于气液混合不够均匀，这种系统的膜组件容易出现局部污染。且鼓风机曝气，使系统工艺复杂，控制繁琐，运行能耗仍然偏高。在实际运行中，还容易出现由于操作不当，混合液倒灌鼓风机的危险。为了解决以上问题，国内外研究者先后作了大量研究并取得了一定进展，但这些手段都存在一定的不足之处，在实际应用中真正有效的仍是较少。因此，针对这些问题开发相应的技术将对MBR的推广应用具有重要意义。

本发明专利中，申请人提出一种射流气提式分置膜生物反应器(Jet Airlift SideStreamMembrane Bioreactor，JA-SMBR)，其突出特点为：采用射流器代替传统的鼓风曝气设备，利用循环液在射流器中产生的高速液流切割空气，形成高速气液两相紊流，通过布水布气装置在膜组件底部均匀喷射，有效控制了膜组件的局部污染。本发明可有效降低设备运行能耗，减小投资费用，控制膜污染，使MBR运行更稳定，更高效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种射流气提式分置膜生物反应器的方法，该方法采用膜生物反应器工艺，通过射流器对分置式膜生物反应器的膜组件单元实现气提作用，与传统鼓风机气提工艺相比，大大降低了运行能耗和设备投资；循环液在射流器内高速流过，产生负压吸入空气，形成充分混合的气液两相流，对膜组件进行连续有效的空气擦洗，大大改善膜表面错流速率，有效控制膜污染发生。高度紊流的气液两相流通过布水布气装置，使气水混合液均匀喷射，控制了膜组件的局部污染，延长膜使用寿命。气液两相涡流又大大增加污泥液中的溶氧量，明显提高生化反应速率。射流器的进气口设有阀门，通过定时开启和关闭来控制了空气的吸入，从而可以形成一种脉冲的气提方式，进一步降低了膜污染。

本发明的另一目的在于提供一种射流气提式分置膜生物反应器装置，该装置采用射流器代替传统的鼓风机，实现对膜组件的气提作用。射流器通过水射流对空气的卷吸作用而抽吸空气，又通过紊动水流的质量交换和动量交换使空气掺混到水中，该气液混合液具有横向和纵向的能量，有效改善气水混合液流场分布和紊流情况，显著提高传质速率，有利于混合液在膜表面形成较好的紊动而大大延缓膜污染的形成。射流器后设置新型的布水布气装置，改善了传统鼓风气提装置气液分布不均的状况，使气水混合液均匀喷射，有效控制膜污染的发生。射流器的一个方向进入，一个方向进气。射流器的进气口设有阀门，通过定时开启和关闭来控制了空气的吸入，从而可以形成一种脉冲的气提方式，进一步降低了膜污染。

本发明是通过以下技术方案加以实现的：

一种射流气提式分置膜生物反应器装置，包括生物循环曝气池、循环泵、射流器、布水布气装置、外置膜组件、出水泵、反洗泵和清水箱。其特征在于：循环水泵将污泥混合液导入与其相连的射流器，射流器后设计布水布气装置，使气液混合流均匀喷射至膜组件内，膜组件透过液管路分别与出水泵和反洗泵相连，浓缩液管路连接膜生物循环曝气池，出水泵出水管路、反洗泵进水管路均与清水池相连。

本发明还提供了一种射流气提式分置膜生物反应器的方法，其特征在于包括以下过程：